KR20140015977A

KR20140015977A - 유입식 변압기

Info

Publication number: KR20140015977A
Application number: KR1020120082625A
Authority: KR
Inventors: 고성서
Original assignee: 고성서
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2014-02-07

Abstract

본 발명은 전자기 유도현상을 이용하여 교류의 전압이나 전류의 값을 변압시키되 절연재료 오일을 사용하는 유입식 변압기에 있어서, 철심과 그 철심에 감긴 코일로 이루어진 변압기, 상기 변압기가 내장되고 변압기 코일을 감싸주며 보호하고 절연시키는 오일이 충전된 하우징, 상기 하우징의 상부에 하우징과 연통되도록 형성하되 충전된 오일 높이 보다는 5 ~ 20cm 낮은 위치에 형성되는 상부배출공, 상기 상부배출공에 끼워지거나 용접되어 외부로 3 ~ 5cm 돌출되어 형성되는 상부배출관, 상기 하우징의 하부에 하우징과 연통되도록 형성되는 하부배출공, 상기 하부배출공에 끼워지거나 용접되어 외부로 3 ~ 5cm 돌출되어 형성되는 하부배출관, 상기 하우징의 하부에 돌출 형성되는 지지브라켓, 상기 상부배출관에 연결되는 상부호스와 상기 하부배출관에 연결되는 하부호스를 구비하고 상기 상부호스와 하부호스 사이에, 내부에는 지그재그로 연속되는 유로가 형성되고 유로를 따라 다수의 냉각핀이 형성된 라디에이터 및 상기 라디에이터의 일측에 지지된 상태로 설치되어 상기 라디에이터의 중심으로 공기를 강제로 송풍하는 냉각팬을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유입식 변압기에 관한 것이다.

Description

유입식 변압기{Oil filled transformer}

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

우리가 일반적으로 사용하는 건물이나 아파트 빌딩, 공장등 에는 특고압으로 수전받아 우리가 사용하는 전압 380/220v 로 강압하여 쓰고, 그 역활을 변압기가 해준다.

대표적으로 많이 사용하는 변압기는 유입식 변압기와 몰드 변압기가 있는데, 유입변압기 내부에서는 고전압을 다시 저압으로 변성해주는데 그 중간에 고저압 혼촉사고가 일어 날 수 있으므로, 내부 변압기 코일을 감싸주며 보호, 절연시켜주는 방법으로 오일을 사용한다.

그래서 공장이나 옥외 수변전실이 있는곳에는 유입변압기가 사용되고, 몰드변압기보다 소음이 적게 난다. 게다가 충격내전압이 높아 별도의 써지옵서버(S.A)를 설치할 필요가 없는 장점도 있고, 절연내력이 우수하고, 단락강도가 높다.

그런데, 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 열은 장치의 고장이나 사고의 원인이 되므로 냉각시키야 한다.

도 1 및 도 2 종래의 유입식 변압기의 외부 사시도와 내부 단면도로서, 과열된 오일(oil)을 냉각시키기 위하여 변압기(110)를 내장하고, 오일이 충전된 하우징(100)의 일측에 판형태의 냉각조(104)를 하우징과 연결관을 통해 연통되도록 설치하여 하우징 내부의 오일이 냉각조로 유입되도록 함으로써 냉각시킨다. 냉각하우징은 상하단에 연결관을 사용하여 하우징에 연통되도록 함으로써 대류현상에 의해 하우징의 오일이 냉각조로 지속으로 유출되고 다시 유입되는 과정에서 오일을 냉각시키는 것이다.

오일을 신속하게 냉각시키기 위하여 냉각조(104)을 도 3와 같이 두개 형성하기도 하고, 필요에 따라 2중 3중으로 적층 형성하기도 한다.

이는 오일의 냉각속도는 냉각하우징의 표면적에 따라 결정되므로 수를 늘리거나 2중, 3중으로 형성하여 표면적을 넓히는 것이다.

이와 같이 판형태의 냉각하우징을 이용하여 냉각에 필요한 표면적을 넓히는 구조는 한계가 있고, 유입식 변압기의 크기가 커져 설치시간이나 장소 등에 구애 받는 등 여러가지 문제가 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전자기 유도 과정에서 발생하는 열을 오일에 전도 되었을 때, 오일을 대류현상에 의해 순환시켜 신속하게 냉각시키고, 냉각시키는 구성부의 크기를 상대적으로 설치공간도 적게 차지하고, 환기가 잘 되지 않는 장소에 설치하여도 오일의 냉각이 용이하게 이루어질 수 있도록 함으로써 신뢰성과 안전성이 우수한 유입식 변압기를 제공하고자 한다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 전자기 유도현상을 이용하여 교류의 전압이나 전류의 값을 변압시키되 절연재료 오일을 사용하는 유입식 변압기에 있어서, 철심과 그 철심에 감긴 코일로 이루어진 변압기, 상기 변압기가 내장되고 변압기 코일을 감싸주며 보호하고 절연시키는 오일이 충전된 하우징, 상기 하우징의 상부에 하우징과 연통되도록 형성하되 충전된 오일 높이 보다는 5 ~ 20cm 낮은 위치에 형성되는 상부배출공, 상기 상부배출공에 끼워지거나 용접되어 외부로 3 ~ 5cm 돌출되어 형성되는 상부배출관, 상기 하우징의 하부에 하우징과 연통되도록 형성되는 하부배출공, 상기 하부배출공에 끼워지거나 용접되어 외부로 3 ~ 5cm 돌출되어 형성되는 하부배출관, 상기 하우징의 하부에 돌출 형성되는 지지브라켓, 상기 상부배출관에 연결되는 상부호스와 상기 하부배출관에 연결되는 하부호스를 구비하고 상기 상부호스와 하부호스 사이에, 내부에는 지그재그로 연속되는 유로가 형성되고 유로를 따라 다수의 냉각핀이 형성된 라디에이터 및 상기 라디에이터의 일측에 지지된 상태로 설치되어 상기 라디에이터의 중심으로 공기를 강제로 송풍하는 냉각팬을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유입식 변압기를 제공한다.

또한, 상기 라이에이터가 설치되지 않는 하우징의 다른 일측면에는 하우징 내부의 변압기와 전기적으로 연결되는 단자들이 형성되고, 상기 단자들이 외부의 충격으로부터 보호될 수 있도록 돌출된 단자들의 길이 보다는 더 돌출되는 전방이 개방된 단자보호구가 형성되고, 상기 단자보호구의 하부에는 단자들의 전기적으로 연결되는 입출력선들이 삽입될 수 있도록 수개의 입출력공이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 하우징에 충전된 오일을 냉각시킬 때 방열면적을 넓은 라디에이터를 통해 냉각시킴으로써 신속하게 냉각시킬 수 있고, 라디에이터의 일측에 냉각팬을 설치하여 강제적으로 송풍함으로써 더욱 신속하게 냉각시킬 수 있다. 따라서 장소가 협소하거나 막혀 있는 등 공간적으로 변압기를 설치하기 곤란한 장소에서도 변압기의 과열문제가 발생되지 않도록 할 수 있다. 즉 변압기를 설치할 때 공간적이 제약을 크게 감소시킬 수 있다.

또한, 단자들을 보호할 수 있는 단자보호구가 형성되어 있어서, 외부 충격에서도 안전하게 보호할 수 있으므로 변압기의 신뢰성을 높일 수 있다.

도 1은 종래 유입식 변압기의 사시도이다.
도 2는 종래 유입식 변압기의 단면도이다.
도 3은 종래 다른 유입식 변압기의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 유입식 변압기로서 라디에이터가 분리된 상태의 사시도이다.
도 5는 본 바명에 따른 유입식 변압기으로서 라디에이터가 결합된 상태의 사시도이다.
도 6는 본 발명에 따른 유입식 변압기로서 단자들을 보호하는 단자보호구를 나타낸 것이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명은 설명하면 다음과 같다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 변압기(110)는 외부의 충격으로부터 보호하기 위하여 하우징(100)에 내장시킨다. 하우징(100)은 하부는 폐쇄되고 상부는 개방된 육면체의 금속용기이다.

하우징(100) 내부에 변압기가 설치한 후 변압기 코일을 감싸주며 보호하고 절연시키는 오일(oil)을 충전시킨다.

오일은 변압기기에 인출된 리드선을 제외하고 나머지 부분 전체가 잠길수 있도록 충전한다. 하우징(110)의 상단에는 하우징의 내부를 개페하는 덮개(102)가 결합된다. 덮개(102)는 착탈 가능하게 하여 필요에 따라 열고 닫으면서 하우징(100) 내부의 변압기(110)를 교체하기도 하고, 장기간 사용으로 감소되는 오일을 채워넣거나 교체하기도 한다.

전자기 유도 과정에서 변압기(110)의 철심과 코일에 발생된 고열을 냉각시키기 위해 하우징(100)의 상단에는 오일을 상대적으로 차가운 하우징 외측으로 순환시킬 있는 상부배출공(120)과 하부배출공(140)이 형성된다.

상부배출공(120)은 하우징(100) 상부에 형성하되, 충전된 오일(oil)의 높이 보다 10 ~ 30cm 아래 형성한다. 오일은 장기간 사용하면 순환계통의 미세한 누유 등의 원인으로 그 양이 조금씩 감소할 수 있는데, 너무 높은 곳에 형성하면 오일이 감소하는 과정에서 상부배출공에 아래에 위치될 수 있고, 이렇게 되면 오일을 하우징(100) 외부로 배출시킬 수 없어 순환도 이루어지지 않는다.

하부배출공(140)은 하우징(100)과 연통만 되면 순환에 문제가 발생되지 않으므로 하우징의 바닥 부분에 형성되는 것이 바람직하다.

상부배출공(120)과 하부배출공(140)에는 후술하는 라디에이터의 호스가 용이하게 끼워져 결합될 수 있는 상,하부연결구(130,150)가 용접으로 결합되고, 상,하부배출공(120,140)에 탭을 내고 연결구에 이와 대응되는 나사산을 형성하여 볼트/너트 방식으로 결합할 수도 있다.

상부배출공(120)과 하부배출공(140) 사이에는 유로를 공유하는 라디에이터가 지지브라켓(160) 위에 안착된 후 결합된다. 라디에이터(170)는 로터리 방식으로 지그재그 굴곡된 관에 다수의 냉각핀을 형성한 것으로, 상부에는 유체가 유입되는 상부호스(172)가 구비되고, 하부에는 유체가 배출되는 하부호스(174)가 형성된다. 상부호스(172)와 하부호스(174)는 모두 고무와 같이 유연한 재질로 이루어져 있는 것으로, 상부호스(172)는 상부연결관(130)에 끼워져 클램프(cp)로 단단히 조여 누유되지 않도록 하고, 하부호스(174)는 하부연결관(150)에 끼워져 클램프(cp)로 단단히 조여 누유되지 않도록 한다.

라디에이터(170)에는 라디에이터에 공기를 송풍하는 냉각팬(180)이 설치되는데, 라디에이터(170) 일측에 지지되는 냉각팬지지구를 형성한 후 이냉각팬지지구에 냉각팬(180)을 설치하여 냉각팬(180)을 작동시키면 외부공기가 라디에이터(170)의 중심부로 송풍되도록 한다.

하우징(100)의 다른 일측면에는 하우징 내부 변압기(110)에 전기적으로 연결되는 단자들(TL)이 외부 충격 등으로부터 보호될 수 있는 단자보호구(190)가 형성된다. 즉 라디에이터(170)가 설치되지 않는 하우징(100)의 일면에 내부의 변압기(110)에서 인출된 단자들(TL)을 형성하고, 이 단자들을 보호할 수 있도록 돌출된 단자의 길이 보다는 높은 단자보호구(190)를 형성한다. 단자보호구(190)는 전방이 개방되도록 하여 단자들을 다른 전기장치들에 전기적으로 접속시킬 때 사용이 편리하도록 하고, 단자보호구(190)의 하부에는 입출력공(192)을 수개 형성하여 단자와 연결되는 입출력선들이 삽입되면서 정리될 수 있도록 한다.

상기와 같이 구성된 유입식 변압기는 작동 상태를 설명하면 다음과 같다.

변압기(110)가 작동되면 변압과정에서 전자기 유도현상에 의해 변압기를 이루는 철심과 코일에 고열이 발생된다.

철심과 코일에 발생된 열은 절연을 위해 충전된 오일(oil)과 접촉하면서 오일의 온도가 상승 된다.

오일의 온도가 상승되면 대류현상에 의해 자연적인 순환이 이루어지게 되는데, 상대적으로 뜨거워진 오일은 상부배출공(120)을 통해 배출되어 라디에이터(170)를 경유하여 하부배출공(140)으로 다시 유입되면서 지속적으로 순환된다.

라디에이터(170)를 경유하는 과정에서 라디에이터에 형성된 다수의 냉각핀을 통해 외부공기에 접촉되면서 열이 방출되어 오일이 하부배출공(140)에 다다르면 상대적으로 가장 낮은 온도로 냉각된 상태가 된다. 유체는 동일한 조건에서 접촉면적이 넓을수록 열교환이 빨리 이루어지므로 다수의 냉각핀에 의해 신속하게 냉각되는 것이다.

또한, 라디에이터(170)를 경유하는 과정에서 냉각팬(180)을 작동시키면, 냉각핀에 접촉되면서 열교환되어 더워진 공기를 강제적으로 신속하게 이동시킨 뒤 상대적으로 차가운 외부공기를 공급함으로써 냉각속도를 더욱 신속하게 이루어지도록 한다.

이와 같이, 라디에이터와 냉각팬을 통해 하우징에 충전된 오일을 순환시키면서 신속하게 냉각시킴으로써 장치의 고장 및 과열을 방지할 수 있다.

110 : 변압기 120 : 상부배출공
130 : 상부연결관 140 : 하부배출공
150 : 하부연결관 160 : 지지브라켓
170 : 라디에이터 172 : 상부호스
174 : 하부호스 180 : 냉각팬
190 : 단자보호구 192 : 입출력공

Claims

전자기 유도현상을 이용하여 교류의 전압이나 전류의 값을 변압시키되 절연재료 오일을 사용하는 유입식 변압기에 있어서,
철심과 그 철심에 감긴 코일로 이루어진 변압기(110);
상기 변압기가 내장되고 변압기 코일을 감싸주며 보호하고 절연시키는 오일이 충전된 하우징(100);
상기 하우징의 상부에 하우징과 연통되도록 형성하되 충전된 오일 높이 보다는 5 ~ 20cm 낮은 위치에 형성되는 상부배출공)120);
상기 상부배출공에 끼워지거나 용접되어 외부로 3 ~ 5cm 돌출되어 형성되는 상부배출관(130);
상기 하우징의 하부에 하우징과 연통되도록 형성되는 하부배출공(140);
상기 하부배출공에 끼워지거나 용접되어 외부로 3 ~ 5cm 돌출되어 형성되는 하부배출관(150);
상기 하우징의 하부에 돌출 형성되는 지지브라켓(160);
상기 상부배출관에 연결되는 상부호스와 상기 하부배출관에 연결되는 하부호스를 구비하고 상기 상부호스와 하부호스 사이에, 내부에는 지그재그로 연속되는 유로가 형성되고 유로를 따라 다수의 냉각핀이 형성된 라디에이터(170); 및
상기 라디에이터의 일측에 지지된 상태로 설치되어 상기 라디에이터의 중심으로 공기를 강제로 송풍하는 냉각팬(180);
을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유입식 변압기.
제1항에 있어서,
상기 라이에이터가 설치되지 않는 하우징의 다른 일측면에는 하우징 내부의 변압기와 전기적으로 연결되는 단자들이 형성되고, 상기 단자들이 외부의 충격으로부터 보호될 수 있도록 돌출된 단자들의 길이 보다는 더 돌출되는 전방이 개방된 단자보호구(190)가 형성된 것을 특징으로 하는 유입식 변압기.
제2항에 있어서,
상기 단자보호구(190)의 하부에는 단자들의 전기적으로 연결되는 입출력선들이 삽입될 수 있도록 수개의 입출력공(192)이 형성된 것을 특징으로 하는 유입식 변압기.