KR19980071129A

KR19980071129A - 와전류 시일드장치 및 3상 변압기

Info

Publication number: KR19980071129A
Application number: KR1019980003380A
Authority: KR
Inventors: 히구치요시야; 고이즈미마고토
Original assignee: 가나이쯔도무; 가부시키가이샤히다치세사쿠쇼
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1998-02-06
Publication date: 1998-10-26
Also published as: JP3566481B2; JPH10223454A; CN1190242A; TW359841B; FR2759488B1; CN1086502C; FR2759488A1

Abstract

본 발명은 코일 누설 자속에 의하여 탱크 내벽면에 발생하는 와전류를 저감하고, 발열을 억제하여 운전 효율을 향상시키기 위하여 변압기를 봉입하는 탱크(3)의 내벽(3b)쪽에 3세트의 코일(1a, 1b, 1c)을 각각 둘러싸고, 또한 철심(2)의 상부 및 하부를 우회하여 철심(2)과는 쇄교(鎖交)하지 않도록 세로방향(코일세트의 상간 걸침 자속과 쇄교하는 방향)으로 일주하는 세로 방향 일주 시일드(14a, 14b)와, 와인딩 방향, 즉 가로방향(코일의 누설자속에 쇄교하는 방향)에 일주하는 가로방향 일주 시일드(15)를 조합시키고, 이들의 교차부, 환언하면, 겹칩 부분에서 이들이 전기적으로 일체가 되도록 접합한 일체형 시일드를 배치한다. 이로써 변압기 탱크 내벽상에 발생하는 와전류를 저감할 수 있고, 발열을 억제하여 운전 효율의 향상을 도모한다.

Description

와전류 시일드장치 및 3상 변압기

본 발명은 와전류 시일드장치 및 3상 변압기에 관한 것으로, 특히 철제 탱크의 내부에 철심의 주위에 서로 동심상으로 와인딩되어 수납되어 있는 고압 코일과 저압 코일의 극간에서 누설하는 자속에 의하여 탱크 내벽에 발생하는 와전류를 저감하기에 적합한 와전류 시일드장치 및 이 와전류 시일드장치를 사용한 3상 변압기에 관한 것이다.

최근 증대하는 전력 수요에 대하여 전력용 변압기의 대용량화가 요구되고 있다. 전력용 변압기의 대부분은 코일의 내부에 철심을 포함하는 내철형으로 일차 코일, 이차코일을 세트로 하여 한 개의 철심에 동심상으로 배치하는 구성을 채용하고 있다. 그리고 탱크내에 오일이 봉입되어 있는 오일절연·냉각의 변압기는 3상의 동심 코일을 3상 3각 또는 3상 5각의 철심으로 배치하고, 한 개의 장형 탱크에 담는 것이 주류이다. 3상을 한 개의 탱크에 담을 경우, 종래는 각상이 발생하는 와전류는 각각 120도씩 위상이 다르기 때문에 전체로서는 상쇄하여 각 코일에 근접하는 국부를 제외하고 대역적인 경로의 와전류는 발생하기 어렵다고 생각되고 있다.

한편, 와전류는 발생하기 어렵다고 하더라도 적지 않게 발생하기 때문에 통상의 변압기에서는 탱크상의 와전류를 저감하기 위하여 예를 들어 일본국 특개평 1-89409호 공보, 특개소 63-117412호 공보, 특개소 62-73703호 공보 및 특개소 62-37919호 공보 등에 나타난 기술등이 알려져 있다.

이중 특개평 1-89409호 공보에 기재된 발명은 자속이 침입하는 부위에 동판 등의 저저항부재를 설치하여 해당 저저항부재상에 와전류를 발생시키고, 이것에 의한 반자계로 철제의 고저항부재에 자속이 침입하는 것을 억제하여 와전류에 의한 손실을 저감하도록 한 것이다. 또 특개소 63-117412호 공보, 특개소 62-73703호 공보, 특개소 62-37919호 공보에 기재된 발명은 자속이 침입하는 부위에 와전류가 발생하기 어려운 적층 동판을 설치하여 자속이 탱크에 침입하지 않도록 한 것이다.

이것들은 자속이 직접 침입하는 부위의 국소적인 와전류를 억제하는 데 효과가 있으나, 후기하는 바와 같이 판두께내에 침입한 자속이 구동하는 주회 와전류 및 3상 변압기에 있어서의 제 3조파 성분의 대역적인 주회 와전류에 대하여 충분한 효과를 기대할 수 없다.

여기서 이 주회 와전류 및 3상 변압기에 있어서의 제 3조파 성분의 대역적인 주회 와전류에 관하여 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 도 3은 종래의 3상 변압기의 구조를 일부를 노치하여 나타내는 사시도이다. 동도에서 3상 변압기(100)는 철심(2)과 이 철심(2)의 각 다리에 감겨진 3개의 코일 세트(1a, 1b, 1c)와 철심(2)을 단단히 감아 고정하는 철심 조임 이음쇠(22)와, 이들을 수납하는 탱크(3)로 개략 이루어지고, 탱크(3)내에는 절연·냉각용 오일이 충전되어 구성되어 있다. 변압기(100)는 코일 세트의 내부에 철심 각을 포함하는 내철형으로 일차 코일(4), 이차 코일(5)을 한 개의 철심(2)에 동심상으로 배치하는 동심 배치를 채용하고 있다. 각 코일(4, 5)은 통상, 사이드요크(6)부착 5각 철심(2)에 감기고, 오일을 봉입하기 위하여 변압기(100) 본체는 직사각형의 탱크(3)에 담겨진다. 또한 3각의 철심에 감는 경우도 동일하다.

이와 같은 3상 변압기에 있어서의 와전류 발생의 형태를 도 4의 단면도 및 도 5의 일부를 노치한 사시도를 참조하여 설명한다.

도 4에 있어서, 철심(2)의 바깥 둘레에 일차 코일(4)이 감겨지고, 또한 간극(7)을 개재하여 이차 코일(5)이 감겨져 있다. 그리고 이차 코일(5)의 더 바깥 쪽에 탱크(3)가 위치하고 있다. 이와 같은 내부 구조의 변압기(100)에서는 일차 코일(4)과 이차 코일(5)의 간극(7)에서 누설한 자속(8)의 일부는 자성체인 탱크(3)의 벽에 흡인되고, 벽면내를 관통하여 다시 코일의 간극(7)으로 되돌아간다. 이때 탱크(3)의 바깥 벽면(3a)이 둘러싸는 내부 영역에서는 같은 양의 자속이 왕복하는 것만으로 바깥 벽면(3a)이 둘러싸는 쇄교 자속, 다시 말하면, 정량의 쇄교 자속은 존재하지 않는다. 이 때문에 탱크(3)의 바깥 벽면(3a)상에는 코일의 간극(7)에서 누설한 자속(8)에 의하여 와전류가 발생하는 일은 없다.

한편, 탱크(3)의 내벽면(3b)이 둘러싸는 내부 영역에서는 코일의 간극(7)을 통과하는 자속이 정량의 쇄교 자속으로서 존재하기 때문에 이것을 소거하는 방향으로 와전류(10)가 발생한다. 이 와전류(10)는 도 5에 나타낸 바와 같이 코일 세트(1a, 1b, 1c)의 인접부에서 떨어진 부위에서 탱크(3)의 측면을 수평방향으로 흐르는 와전류로 된다.

그러나 도 5에 나타내는 바와 같이 코일 세트(1a, 1b, 1c)가 인접하는 부위에는 코일 세트(1a, 1b, 1c)간의 위상차로 인해 극성이 반전하는 순간이 있고, 이때 인접 코일 끼리를 연결하는 상간 걸침 자속(21a, 21b)이 발생한다. 이 상간 걸침 자속(21a, 21b)은 도에서는 수평 방향(각 코일세트(1a, 1b, 1c)의 철심(2)에 수직인 방향)에 발생하기 때문에 이에 따라 유도되는 와전류는 수직 방향(각 코일세트(1a, 1b, 1c)의 철심(2)에 평행인 방향)으로 된다. 따라서 와전류는 수평방향에서 수직 방향으로 방향을 바꾸어 탱크(3)의 천정부 또는 바닥부를 지나 반대측면으로 돌아 다시 되돌아 오는 경로를 취한다.

3상 변압기에서는 이외에 또 하나의 큰 와전류의 모드가 있다. 도 6은 직사각형파에 가까운 교번와전류의 파형을 나타낸다. 이 파형(13)은 기본인 정현함수 100%에 대하여 20%의 1/3주기의 파, 즉 제 3조파와, 기본인 정현함수 100%에 대하여 4%의 1/5주기의 파, 즉 제 5조파를 중합시킨 것이다. 도 7은 이것을 푸리에 분해한 것이다. 여기서 제 3조파(17)와 기본파(16)의 관계에 주목한다. 도 7과 같이 제 3조파(17)는 기본파(16)의 일주기중에 3주기 포함되어 있다. 따라서 기본파(16)의 위상이 120도 바뀔때마다 제 3조파(17)의 위상은 0에서 반복된다. 3상 교류에서는 기본파(16)의 위상이 120도씩 다른 3종의 교류를 취급한다. 이때 도 8에 나타내는 바와 같이 각 기본파(16)의 제 3조파(17)의 위상은 기본파(16)의 위상이 120도 바뀔때마다 0에서 반복되기 때문에 각 제 3조파(16)의 위상은 모두 갖추게 된다. 따라서 제 3조파(17)의 와전류는 인접하는 코일세트(1a, 1b, 1c)사이에서 위상차를 일으키는 일 없이 중합되어 단상 변압기의 경우와 동일하게 탱크(3)의 내벽(3b)을 와인딩 방향으로 주회하게 된다.

여기서 도 9에 제 3조파 와전류(9)의 발생의 형태를 나타낸다. 와전류에 의한 손실은 주파수의 2승에 비례하기 때문에 제 3조파 성분으로 구동되는 와전류손실은 그 유도 자속의 강도에 비하여 크다. 예를 들어 유도 자속의 강도비(기본파:제 3조파)가 도 7의 예와 같이 5:1이었다고 하여도 제 3조파(17)의 와전류손실은 그 9배가 되기 때문에 손실의 비는 5:9가 된다. 이 때문에 제 3조파 와전류(9)의 저감은 중요하다.

따라서 본 발명의 제 1목적은 와전류손실을 최소한으로 억제할 수 있는 와전류 시일드장치를 제공하는 데 있다. 또 제 2목적은 이 와전류 시일드장치를 이용하여 와전류손실을 최소한으로 억제할 수 있는 3상 변압기를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서의 3상 변압기의 탱크내 구성을 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 3상 변압기의 탱크내 구성을 나타내는 사시도,

도 3은 종래의 전력용 대용량 3상 변압기의 구성을 일부 파단하여 나타내는 사시도,

도 4는 종래의 전력용 대용량 3상 변압기에 있어서의 자속과 와전류의 흐름을 설명하기 위한 단면도,

도 5는 종래의 전력용 대용량 3상 변압기에 있어서의 자속 및 와전류의 흐름을 설명하기 위한 일부를 파단하여 나타내는 사시도,

도 6은 3상 변압기에 있어서의 직사각형파의 일 예를 나타내는 특성도,

도 7은 도 6에 나타내는 직사각형파의 일 예를 푸리에분해하였을 때의 각성분을 나타내는 특성도,

도 8은 3상 변형에 있어서의 3상 기본파와 각 제 3조파의 위상관계를 나타내는 특성도,

도 9는 종래의 전력용 대용량 3상 변압기에 있어서의 자속 및 와전류의 흐름을 설명하기 위한 일부를 파단하여 나타내는 사시도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1a, 1b, 1c : 코일세트 2 : 철심 상부

3 : 탱크 4 : 일차 코일

5 : 이차 코일 7 : 코일 간극

8, 8a, 8b, 8c : 누설 자속 9 : 제 3조파 와전류

10 : 주회 와전류 11 : 기본파 시일드전류

12 : 제 3조파 시일드전류 13 : 직사각형파

14a, 14b : 세로 방향 일주 시일드

15 : 가로방향 일주 시일드 16 : 기본파

17 : 제 3조파 21a, 21b : 상간 걸침자속

상기 제 1목적을 달성하기 위하여 본 발명에 관한 와전류 시일드장치는 철심에 감긴 코일세트의 바깥 둘레부에 저저항 도체를 주회시켜 폐회로를 구성하고, 상기 저저항 도체에 코일세트로부터의 자속을 쇄교시켜 상기 저저항 도체에 유도전류를 발생시키고, 상기 저저항 도체 이외의 도체 구성물상의 와전류의 발생을 억제하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 경우, 상기 저저항 도체는 바람직하게는 철심속을 지나는 자속과 쇄교하는 일 없이 코일 세트의 누설 자속과 쇄교하도록 주회시킨다. 또 상기 저저항 도체는 이 저저항 도체보다도 고저항인 부재의 안쪽에 배치하도록 한다.

또 상기 제 2목적을 달성하기 위하여 본 발명은 철심과 이 철심의 주위에 서로 동심상으로 감기는 3세트의 저압 코일과 고압 코일 그리고 이 3세트의 코일 세트를 수용하는 탱크를 구비한 3상 변압기에 있어서, 상기 코일세트의 각 코일의 누설 자속과 쇄교하는 방향으로 일주하여 폐회로를 구성하는 제 1저저항 도체와, 상기 각 코일 세트의 상간 걸침 자속과 쇄교하고, 상기 철심의 끝부의 적어도 한쪽을 우회하도록 인접하는 코일 세트의 사이에 설치된 제 2 및 제 3저저항 도체를 구비하고, 이들 각 저저항 도체를 탱크 내벽쪽에 위치하도록 상기 탱크내에 수용한 것을 특징으로 하고 있다.

또한 상기 제 2 및 제 3저저항 도체는 각각 철심의 양쪽 끝을 우회하도록 일주하여 폐회로를 구성하도록 배치하는 것이 바람직하며, 또한 제 1저저항 도체와 제 2 및 제 3저저항 도체와는 전기적으로 접속하여 두는 쪽이 좋다. 이들 제 1 내지 제 3저저항 도체는 평판상 또는 선상의 부재로 형성되고, 재료로서는 동 또는 알루미늄이 바람직하다.

구체적으로는 변압기를 봉입하는 탱크의 안쪽 벽면상에 코일 세트의 사이 부근에서 탱크 내벽면을 따라 철심의 상부를 우회하고, 철심과는 쇄교하지 않도록 세로 방향으로 주회하는 두 개의 일부 비자성 저저항 도체 즉 일주 시일드를 설치한다. 이것을 제 2, 제 3의 일주 시일드로 한다. 또한 3세트의 코일을 둘러싸 와인딩 방향을 따라 가로 방향으로 일주하는 제 1의 일주 시일드를 설치한다. 제 1, 제 2, 제 3의 일주 시일드를 겹치는 부분에서 전기적으로 접속하고, 각각의 시일드에 흐르는 전류가 다른 시일드로 건네질 수 있게 이것을 일체화한다.

이로써 양쪽 끝의 코일 간극의 누설 자속에 의하여 탱크내벽에 작용하고 있던 기전력은 상기 일주 시일드에 작용하게 되어 일주 시일드상에 유도전류를 발생시킨다. 이 유도 전류에 의하여 양쪽 끝의 코일 간극의 누설 자속을 부소거하는 반자계가 발생하기 때문에 탱크내의 자속은 저감되고, 그 결과 탱크내벽에 작용하고 있던 기전력도 저감되어 탱크내벽상의 와전류는 억제된다.

이상의 수단에 있어서, 예를 들어 일주 시일드에 동을 이용한 경우, 탱크에 이용하는 철에 비하여 1/10정도의 전기 저항이기 때문에 와전류는 10대 1의 비율로 대부분 이 일주 시일드속을 흐르게 되고, 철제 탱크를 흐르는 와전류는 억제된다.

(실시예)

이하, 본 발명의 실시예에 관하여 도면을 참조하여 설명한다.

또한 이하의 설명에서 상기 종래예와 동등한 각부에는 동일 참조 부호를 붙여 중복설명은 생략한다.

본 발명에서는 자성체의 특성을 고려하여 3차원 와전류를 해석하고, 한 개의 탱크에 3상 변압기를 담는 구조에 있어서, 와전류 분포를 검토한 결과, 이하의 식견을 얻었다.

코일 간극에서 발생한 누설자속은 투자율이 높은 동철제의 탱크벽면 내를 지난다. 이로써 탱크 내면에서는 자속을 둘러싸는 와전류가 발생한다. 누설 자속이 탱크 표면에 침입하는 부위에서는 탱크에 대하여 수직인 자속의 성분을 직접 탱크 면상에서 둘러싸도록 국소적인 주회 와전류가 발생한다. 그러나 탱크의 판두께내로 침입한 자속에 대해서는 탱크의 안쪽 둘레를 대역적으로 주회하는 경로를 채용하지 않으면, 이 자속을 둘러쌀 수 없다. 따라서 탱크의 판두께내로 침입한 자속에 의하여 구동되는 와전류는 탱크의 안쪽 둘레를 대역적으로 주회하는 경로를 채용하여 흐르게 된다.

코일이 탱크내에 1세트밖에 없는 단상 단코일세트의 변압기에서는 이 대역적 주회 경로는 탱크 내벽을 와인딩 방향으로 일주하는 경로가 된다. 그러나 코일이 3세트 있는 3상 변압기의 경우는 이하와 같이 이것과는 약간 다른 경로를 취한다.

3상 변압기에서 인접하는 2세트의 코일은 위상차 때문에 서로 여자방향이 역이 되는 순간이 있다. 이때 2세트의 코일이 발생하는 와전류는 탱크내벽을 각각 역방향으로 주회하게 된다. 2세트의 코일이 인접하는 부위로부터 분리된 곳에서는 서로 상대쪽 코일의 영향이 작기 때문에 코일이 탱크내에 1세트밖에 없는 경우와 동일하게 탱크내벽을 와인딩 방향으로 도는 경로를 채택한다. 그러나 2세트의 코일이 인접하는 부위에서는 와전류의 방향이 대향하게 되기 때문에 탱크의 상하로 나누어져 흐르는 경로가 된다. 와전류를 탱크의 상하로 분류시키는 기전력은 이하와 같은 작용에 의하여 발생한다.

즉 극성이 반전되어 있는 2세트의 코일이 인접하는 부위에서는 코일 사이에 상간 걸침 자속이 수평방향으로 발생한다. 이 상간 걸침 자속에 의하여 발생하는 기전력은 이것과 직교하기 위하여 상하 방향의 기전력이 되고, 와전류는 상하로 방향을 바꾸어 흐른다. 탱크의 상부 또는 하부를 돌게 된 와전류는 다시 반대쪽 측면에서 재차 와인딩 방향으로 주회하고, 출발점으로 되돌아가 일주 경로를 형성한다.

또한 이하의 실시예에서는 3상 변압기를 예로 들어 설명하고 있으나, 와전류의 시일드에 관해서는 원리적으로 3상 변압기에 한정되지 않음은 물론이다.

본 발명은 이와 같은 지견에 의하여 이루어진 것으로 그 제 1실시예를 도 1에 나타낸다. 상기 도에 나타내는 실시예는 상기 도 3에 나타낸 종래의 3상 3권선 세트의 변압기에 와전류 시일드 장치 즉 일주 시일드를 가한 것이다. 구체적으로는 변압기를 봉입하는 탱크(3)의 내벽(3b)쪽에 3개의 코일 세트(1a, 1b, 1c)를 각각 둘러싸고, 또한 철심(2)의 상부 및 하부를 우회하여 철심(2)과는 쇄교하지 않도록 세로방향(코일 세트의 상간 걸침 자속과 쇄교하는 방향)으로 일주하는 세로 방향 일주 시일드(14a, 14b)와 와인딩 방향, 즉 가로 방향(코일의 누설 자속에 쇄교하는 방향)으로 일주하는 가로 방향 일주 시일드(15)를 조합하고, 이들의 교차부, 환언하면, 겹침부분에서 이들이 전기적으로 일체가 되도록 접합한 일체형 시일드를 배치한 것이다. 그외의 구성은 상기 종래예와 동등하게 구성되어 있다. 철심(2)과 쇄교하지 않도록 상기 일주 시일드를 배치하는 것은 철심속을 지나는 코일 여자 자속으로 상기 일주 시일드에 전류를 유도하지 않도록 하기 위해서다.

이와 같이 구성하면, 코일에서 발생하는 기본파(13)의 누설 자속(8a, 8b)이 가로 방향 일주 시일드(15)와 쇄교하기 때문에 이 일주 시일드(15)상에 유도전류(11)가 화살표와 같이 발생한다. 그때 도 1에 나타내는 바와 같이 이 유도전류(11)의 방향은 코일의 위상차에 의하여 서로 역방향이 되는 경우가 있다. 이때 기본파(13)에 의한 시일드 유도전류(11)는 코일 세트(1a, 1b, 1c)사이에서 상하 방향으로 방향을 바꾸어 철심(2)의 상하 방향을 일주하는 세로 방향의 일주 시일드(14a, 14b)쪽을 흐른다. 이때 누설 자속(8a, 8b, 8c)과 상간 걸침 자속(21a, 21b)을 각각 소거하는 방향의 자계를 발생하기 때문에 그 결과, 탱크(3)에 인가되는 자속이 저감되고, 탱크(3)상의 와전류가 억제된다.

한편, 제 3조파(17)가 만드는 시일드 유도전류(12)는 코일 세트사이에서 위상차가 없기 때문에 와인딩 방향으로 일주하는 가로 방향 일주 시일드(15)쪽을 그대로 흐르게 된다. 이때 누설 자속(8a, 8b)을 각각 소거하는 방향의 자계를 발생하기 때문에 그 결과, 탱크(3)에 인가되는 자속이 저감되고, 탱크(3)상의 와전류가 억제되게 된다.

따라서 세로 방향 일주 시일드(14a, 14b)와 가로방향 일주 시일드(15)를 이와 같이 조합하면, 기본파(16)및 제 3조파(17)중 어느 하나의 와전류에 대해서도 이것을 저감할 수 있다. 이들의 일주 시일드(14a, 14b, 15)는 도 5에 나타낸 대역적 순환 와전류(10)를 저감할 뿐만 아니라 누설자속(8a, 8b)이 탱크(3)에 침입하는 부위에서 발생하는 보다 국소적인 순환 와전류(20)를 저감한다. 그 이유는 가로 방향 일주 시일드(15)가 국소적 순환 와전류(20)의 발생요인인 탱크(3)에 입사하는 누설 자속(8a, 8b)자체를 저감시키기 때문이다.

본 발명의 제 2실시예는 도 2에 나타내는 바와 같은 선상으로 분할한 일주 시일드를 누설 자속과 쇄교하는 위치에 설치함과 함께 도 1에 나타낸 3상 3권선 변압기 구성의 일주 시일드(14a, 14b, 15)를 평판상의 것에서 선상의 것으로 치환한 것이다.

이와 같은 구조로 하면, 제 1실시예와 같은 면상으로 시일드를 설치하는 것이 곤란한 탱크의 경우, 매우 유효하게 된다. 또한 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 본 실시예에서는 기본파(13)용 일주 시일드(15)와 제 3조파(17)용 일주 시일드(14a, 14b)가 분리되어 있다. 단, 이 점은 필수 요건은 아니며 이들이 연결되어 있어도 상관없음은 물론이다.

또한 일주 시일드(14a, 14b, 15)의 재료로서 예를 들어 동을 이용한 경우, 탱크(3)에 이용하는 철에 비하여 1/10정도의 전기 저항이기 때문에 와전류는 10대 1정도의 비율로 대부분 이 일주 시일드(14a, 14b, 15)상을 흐르게 되어 철제의 탱크(3)를 흐르는 와전류는 약 1/10로 억제된다. 이와 같은 시스템에 있어서, 와전류의 강도는 도체의 저항율보다도 오히려 인덕턴스에 지배되고, 대략 쇄교자속을 상쇄하는 분만큼 흐른다. 따라서 일주 시일드를 설치하지 않은 경우도 설치하는 경우도 모든 전류는 그다지 변하지 않는다. 한편, 와전류손실은 저항률의 1승, 와전류의 2승에 비례한다. 이것으로부터 일주 시일드를 설치한 경우, 모든 와전류손실을 종래의 1/11정도로 할 수 있게 된다.

이상의 논의를 식으로 표현하면, 다음과 같이 된다. 또한 이하의 식에서 「=」은 대략 같다는 의미로 사용하고 있다.

전기저항(R)의 관계는

R시일드 = 0.1×R탱크

가 되고, 유도 전류(I)의 관계는

10×I탱크(시일드 있음) = I시일드

I탱크(시일드 없음) = I탱크(시일드 있음) + I시일드

가 된다. 그리고 손실(W)의 관계는

W(시일드 없음) = R탱크 ×(I탱크(시일드 없음))²

W(시일드 있음) = R탱크 ×(I탱크(시일드 있음))²

+ R시일드 ×(I시일드)²

가 되고, 비율은

W(시일드 있음) / W(시일드 없음)

= {R탱크 × R탱크 ×(I탱크(시일드 있음))²

+ R시일드 × (I시일드)²}

/ R탱크 × (I탱크(시일드 없음))²

가 된다. 그래서 이 식에 상기 (1)내지 (3)을 대입하여 정리하면,

W(시일드 있음) / W(시일드 없음) = 1 / 11

이 된다.

이것에서 상기 와전류손실이 대폭 억제될 수 있음을 알 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 저저항 도체에 유도전류를 발생시키고, 이 저저항 도체보다도 저항이 큰 다른 도체 구성물상의 와전류의 발생을 억제하기 때문에 와전류가 원인이 되는 발열을 억제할 수 있고, 와전류에 의한 손실을 저감시킬 수 있다.

또 3상 3권선 변압기에서 코일 간극에서의 누설 자속에 의하여 발생하던 탱크와 탱크내의 부재, 예를 들어 철심 조임 이음쇠상의 와전류를 대폭 억제할 수 있기 때문에 기기의 발열을 억제하고, 손실을 저감시킬 수 있다. 이 와전류손실에 의한 발열의 저감은 대용량 3상 변압기의 냉각 시스템의 부하를 경감하게 되고 이와 같은 대용량 3상 변압기의 저비용화도 도모할 수 있다.

Claims

철심에 감긴 코일 세트의 바깥 둘레부에 저저항 도체를 주회시켜 폐회로를 구성하고, 상기 저저항 도체에 코일 세트로부터의 자속을 쇄교시켜 해당 저저항 도체에 유도전류를 발생시키고, 상기 저저항 도체이외의 도체 구성물상의 와전류의 발생을 억제하는 것을 특징으로 하는 와전류 시일드 장치.
제 1항에 있어서,

상기 저저항 도체가 철심속을 지나는 자속과 쇄교하지 않고 코일 세트의 누설 자속과 쇄교하도록 주회하고 있는 것을 특징으로 하는 와전류 시일드 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 저저항 도체가 이 저저항 도체보다도 고저항인 부재의 안쪽에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 와전류 시일드 장치.
철심과 이 철심의 주위에 서로 동심상으로 감기는 3세트의 저압 코일, 고압 코일과 이 3세트의 코일 세트를 수용하는 탱크를 구비한 3상 변압기에 있어서,

상기 코일 세트의 각 코일의 누설 자속과 쇄교하는 방향으로 일주하여 폐회로를 구성하는 제 1저저항 도체와 상기 각 코일 세트의 상간 걸침 자속과 쇄교하여 상기 철심의 끝부의 적어도 한쪽을 우회하도록 인접하는 코일 세트사이에 설치된 제 2 및 제 3저저항 도체를 구비하고, 이들 각 저저항 도체가 탱크내벽쪽에 위치하도록 상기 탱크내에 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 3상 변압기.
제 4항에 있어서,

상기 제 2 및 제 3저저항 도체가 각각 철심의 양쪽 끝을 우회하도록 일주하여 폐회로를 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 3상 변압기.
제 4항 또는 제 5항에 있어서,

상기 제 1저저항 도체와, 상기 제 2 및 제 3저저항 도체가 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 3상 변압기.
제 4항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 내지 제 3저저항 도체가 평판상의 부재로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 3상 변압기.
제 4항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서,

상기 저저항 도체가 선상의 부재로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 3상 변압기.
제 7항 또는 8항에 있어서,

상기 저저항 도체가 동 또는 알루미늄중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 3상 변압기.