KR20140013198A - 냉각팬이 구비된 건식 변압기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철심과 그 철심에 감긴 코일로 이루어진 변압기, 상기 철심의 상하단에 결합되어 철심을 고정하면서 변압기를 일체화시키는 상,하부지지판, 상기 상부지지판에 결합되고, 상부지지판 보다는 상대적으로 폭이 넓으며 내부 공간이 형성되어 그 공간으로 공기가 유입될 수 있는 팬브라켓, 상기 팬브라켓에 설치되어 전원이 인가되면 작동됨으로써 팬브라켓의 공간에 유입된 공기를 흡입하여 배출하는 냉각팬 및 상기 변압기의 측면에 둘러쳐 변압기를 감싸도록 하면서 상단은 팬브라켓의 저부에 밀착되고, 하단은 하부지지판의 바닥에서 일정거리 이격되도록 하여 하부는 개방하고 나머지 부분을 막아 폐쇄공간을 형성하는 둘레판을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 냉각팬이 구비된 건식 변압기에 관한 것이다.

Description

냉각팬이 구비된 건식 변압기{Dry transfomer having a cooling fan}

본 발명은 변압기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자기 유도를 이용한 변압 과정에서 발생된 열을 냉각팬을 이용하여 효율적으로 방출시킬 수 있는 냉각팬이 구비된 건식 변압기에 관한 것이다.

변압기는 전자기유도현상을 이용하여 교류의 전압이나 전류의 값을 변화시키는 장치이고, 건식 변압기는 절연유 속에 담그지 않고 사용하는 변압기를 의미하며, 절연유 대신 변압기 본체를 대기 중에 노출하여 자연 냉각시키거나 일측에 냉각팬을 설치하여 송풍함으로써 냉각시킨다.

변압기는 전자기유도 과정에서 많은 열이 발생하며, 적절히 방열시키지 못하면 장치가 고장 나는 것은 물론이고, 변압기 내부 압력이 상승하여 과열되면서 폭발하는 경우도 발생 된다.

이와 같이 발생된 열을 냉각시키기 위해서 일측에 방열판을 부착하거나 냉각팬을 설치하여 통풍시킴으로써 냉각하게 한다.

특히 변압기는 도 1 및 도 2와 같이 변압기케이스(10) 안에 집어 넣어 완성이 되는데, 변압기케이스는 변압기(20)와 외부 공기와의 접촉을 차단하여 방열에는 방해요소가 된다. 이러한 특징을 감안하여 변압기케이스 내부에 냉각팬을 설치하여 강제로 통풍시킴으로써 방열시킨다.

변압기는 전자기 유도 과정에서 철심(30)과 철심에 권선된 코일(40)에 열이 집중적으로 발생하므로 권선된 코일과 철심을 신속하게 냉각시키는 것이 매우 중요하다.

그런데 지금까지는 냉각팬을 설치할 때 보호 케이스 내부의 공기를 외부로 신속하게 배출시키는데 중점을 두었으므로, 실질적으로 가장 많이 발생되는 열원인 철심과 코일에 송풍(상대적으로 차가운 외부공기의 접촉)을 집중시킬 수 없었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전자기 유도 과정에서 발생하는 열을 신속하게 방출시킬 수 있도록 하되, 상대적으로 열이 가장 많이 발생되는 코일과 철심에 송풍(차가운 외부공기의 접촉)이 집중되도록 하고자 한다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 철심과 그 철심에 감긴 코일로 이루어진 변압기, 상기 철심의 상하단에 결합되어 철심을 고정하면서 변압기를 일체화시키는 상,하부지지판, 상기 상부지지판에 결합되고, 상부지지판 보다는 상대적으로 폭이 넓으며 내부 공간이 형성되어 그 공간으로 공기가 유입될 수 있는 팬브라켓, 상기 팬브라켓에 설치되어 전원이 인가되면 작동됨으로써 팬브라켓의 공간에 유입된 공기를 흡입하여 배출하는 냉각팬 및 상기 변압기의 측면에 둘러쳐 변압기를 감싸도록 하면서 상단은 팬브라켓의 저부에 밀착되고, 하단은 하부지지판의 바닥에서 일정거리 이격되도록 하여 하부는 개방하고 나머지 부분을 막아 일방향으로 공기가 흐를 수 있도록 폐쇄공간을 형성하는 둘레판을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 냉각팬이 구비된 건식 변압기을 제공한다.

또한, 상기 둘레판에는 대향되는 둘레판을 서로 당기면서 고정되어 둘레판 사이의 공간을 축소시킬 수 있는 고정핀이 형성되어 공기가 냉각팬에 의해 흡입될 때 그 흡입공간을 축소시킴으로써 유입된 공기가 분산되지 않고 철심과 코일에 집중되도록 하고, 상기 팬브라켓에는 변압기의 단자에서 인출되는 리드선이 삽입될 수 있는 입출력공이 수개 형성된 것을 특징으로 한다.

변압기는 통전되었을 때 변압을 위한 전자기 유도 과정에서 상대적으로 철심과 권선된 코일에 많은 열이 발생하는데, 냉각을 위한 공기의 흐름을 철심과 코일에 집중될 수 있도록 하면서, 열교환 속도도 상대적으로 빠르게 하여 신속하게 냉각할 수 있다. 또한 신속한 냉각을 위한 특정공간을 형성하는 둘레판을 고정핀을 활용하여 간단하게 당겨줌으로써 공간을 더욱 축소시킴으로써 냉각효율을 더욱 높일 수 있다.

도 1은 케이스에 안착되지 않은 상태의 종래 건식 변압기의 사시도이다.
도 2는 케이스의 안착된 상태의 종래 건식 변압기의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 건식 변압기의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 건식 변압기가 고정핀에 의하여 당겨진 상태를 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 건식 변압기의 둘레판이 변압기에 둘러쳐진 상태의 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 건식 변압기의 단면도이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명은 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 철심(ma)과 그 철심에 권선되는 1차 코일 및 2차 코일(co)로 이루어지는 변압기(110)가 구비된다.

철심ma)에 권선되는 1,2차 코일(co)은 권선되면서 코일 사이로 통풍이 될 수 있도록 일정 간격마다 이격부재(di)가 다수 형성된다. 즉 코일(co)을 수회 감고 이격부재(122)를 그 위에 높이 방향으로 일정 간격마다 덧된 다음 다시 수회를 감고 덧되는 과정을 반복하여 코일과 코일 사이를 벌려 놓음으로써 그 틈새로 통풍되어 철심과 코일이 공기에 용이하게 접촉하면서 방열되어 냉각이 신속하게 이루어지도록 한 것이다.

철심(ma)의 하단에는 다수의 철심을 일체화 되도록 고정하는 상부지지판(120a)과 하부지지판(120b)이 결합된다. 상하부 지지판(120a,120b)은 철심을 고정하면서 수개의 변압기(110)를 하나로 일체화시킨다.

상부지지판(120a) 위에는 높이가 2 ~ 4cm 이고, 폭이 상부지지판(120a) 보다는 상대적으로 약간 넓은 팬브라켓(130)이 결합된다. 팬브라켓(130)은 1 ~ 2mm 정도의 두께를 갖는 강판을 용접으로 이어 붙여 육면체를 이룬것으로 내부에 공간이 형성되어 있다. 팬브라켓(130)의 저부에는 평판의 살빼기 형태로 개구부가 일부 형성되어 있고, 상부 중심에도 이와 같은 개구부가 형성되어 있으며, 저부의 개구부와 상부의 개구부는 상호 연통되어 있다. 팬브라켓(130)의 측면에는 변압기의 단자에서 연장되는 리드선이 통과할 수 있도록 하는 수개의 입출력공(132)이 형성된다.

팬브라켓(130) 상부의 개구부에는 전기적으로 연결되어 작동되는 냉각팬(140)이 설치된다. 냉각팬(140)은 냉각팬을 구성하는 모터의 성능에 따라 흡입량이나 송풍량이 결정되므로 변압기의 크기나 용량에 따라 냉각팬의 용량을 선택하면 된다. 냉각팬(140)의 블레이드는 팬브라켓의 중심에 위치되도록 하여 냉각팬이 가동될 때 공기의 방출 통로가 된다.

수개의 변압기 외부에는 변압기를 감싸면서 변압기를 외부와 완전히 차단하는 둘레판(150)이 형성된다. 둘레판(150)은 강도와 인장력이 우수한 지재로서 유연하므로 변압기를 용이하게 감쌀 수 있다. 둘레판(150)은 연성이 좋은 강판이나 알루미늄판으로도 할 수 있고, 합성수지판으로도 할 수 있지만 가격도 저렴하고 비전도체인 지재로 하는 것이 바람직하다.

둘레판(150)의 상단은 팬브라켓(130)의 저면에 완전히 밀착되도록 하여 둘레판(150)과 팬브라켓(130) 사이의 기밀이 유지될 수 있도록 하고, 하단은 철심(ma)에 감긴 코일(co)의 위치까지만 가려지도록 하여 둘레판(150)과 철심을 지지하는 하부지지판(120b)의 바닥 사이에는 3 ~ 5cm 정도의 이격 공간이 형성된다. 여기서 이격공간은 공기의 유출입 통로가 된다.

둘레판(150)은 타원형 형태로 변압기(110)를 둘러치는데, 변압기와 변압기 사이는 원통형 변압기의 구조상 상대적으로 공간이 커서 철심(ma)과 코일쪽(co)으로 흘러야할 공기의 흐름이 불필요하게 분산될 수 있으므로 대향되는 둘레판(150)을 서로 당기면서 고정되어 둘레판(150) 사이의 공간을 축소시킬 수 있는 고정핀(160)이 결합된다. 즉, 고정핀(160)은 둘레판(150)이 오목하게 눌려진 상태를 고정할 수 있도록 한 것으로 변압기(110)와 변압기(110) 사이 상하에 각각 형성하여 냉각팬(140)에 의해 흡입된 공기가 최대한 철심(ma)과 코일(co) 쪽으로 흐르도록 한 것이다.

변압기(110), 변압기를 고정하는 상하부 지지판(120a,120b), 팬브라켓(130), 냉각팬(140) 및 둘레판(150)으로 구성된 모듈은 변압기케이스(case)에 안착되고 커버(cover)를 씌운다.된다. 변압기케이스는 일반적으로 하부 및 측면에 빗물 등이 스며들지 않도록 하면서 공기가 유출입 될 수 있도록 하는 다수의 통공이 형성되어 있으므로 변압기의 전자기 유도 과정에서 발생된 열이 통공을 통해 방출되어 외부와 열교환이 이루어짐으로써 변압기가 냉각된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 냉각팬이 구비된 건식 변압기의 작용을 설명하면 다음과 같다.

변압기(110)에 전원이 인가되면 전자기 유도 과정을 통해서 변압되면서 철심과 코일에 열이 발생되고, 동시에 냉각팬(140)이 구동된다.

냉각팬(140)이 구동되면 회전력에 의해 그 아래 공기가 흡입되어 배출된다. 흡입경로를 살펴보면 변압기케이스 하부나 측면의 통공을 통해 유입된 공기가 하부지지판(120b)과 둘레판(150) 사이의 공간을 통해 이격부재(122)에 의해 형성되는 철심과 코일 사이의 틈새 및 둘레판(150)과 변압기(110) 사이의 공간을 따라 상향 된다.

철심과 코일 사이 및 둘레판(150)과 변압기(110) 사이의 공간을 따라 이동한 공기는 팬브라켓(130)의 개구부를 통하고 냉각팬(140)의 블레이드를 거쳐 변압기케이스로 방출되고, 변압기케이스로 유입된 공기는 압력차이에 의해 변압기케이스에 형성된 통공을 통해서 외부로 방출된다.

이와 같이 냉각팬(140)의 구동에 의해 변압기케이스 내부로 흡입된 외부공기는 분산되지 않고 둘레판과 변압기 사이의 공간으로 모두 유입되므로 상대적으로 열을 가장 많이 발생되는 철심과 코일을 신속하게 냉각시킬 수 있다.

또한, 고정핀(160)에 의해 둘레판(150)을 통해 형성된 폐쇄된 공간이 축소되므로 흡입되는 공기가 철심과 코일 방향으로 집중되고 흡입속도도 빨라져 철심과 코일은 더욱 빠르게 냉각된다.

110 : 변압기 112 : 리드선
120a : 상부지지판 120b : 하부지지판
130 : 팬브라켓 132 : 입출력공
140 : 냉각팬 150 : 둘레판
160 : 고정핀

Claims (3)

1. 철심과 그 철심에 감긴 코일로 이루어진 변압기(110);
   상기 철심의 상하단에 결합되어 철심을 고정하면서 변압기를 일체화시키는 상,하부지지판(120a,120b);
   상기 상부지지판에 결합되고, 상부지지판 보다는 상대적으로 폭이 넓으며 내부 공간이 형성되어 그 공간으로 공기가 유입될 수 있는 팬브라켓(130);
   상기 팬브라켓에 설치되어 전원이 인가되면 작동됨으로써 팬브라켓의 공간에 유입된 공기를 흡입하여 배출하는 냉각팬(140); 및
   상기 변압기의 측면에 둘러쳐 변압기를 감싸도록 하면서 상단은 팬브라켓의 저부에 밀착되고, 하단은 하부지지판의 바닥에서 일정거리 이격되도록 하여 하부는 개방하고 나머지 부분을 막아 일방향으로 공기가 흐를수 있도록 폐쇄공간을 형성하는 둘레판(150);
   을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 냉각팬이 구비된 건식 변압기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 둘레판에는 대향되는 둘레판(150)을 서로 당기면서 고정되어 둘레판(150) 사이의 공간을 축소시킬 수 있는 고정핀(160)이 형성되어 공기가 냉각팬에 의해 흡입될 때 그 흡입공간을 축소시킴으로써 유입된 공기가 분산되지 않고 철심과 코일에 집중되도록 하는 것을 특징으로 하는 냉각팬이 구비된 건식 변압기.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 팬브라켓(130)에는 변압기(110)의 단자에서 인출되는 리드선(112)이 삽입될 수 있는 입출력공(132)이 수개 형성된 것을 특징으로 하는 냉각팬이 구비된 건식 변압기.
   

Images