KR20160130639A - 몰드 변압기의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발열원인 코어와 저고압 코일을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 몰드 변압기의 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이를 위해 본 발명은 코어와 저압 코일과의 사이에 형성된 제1 공간과 상기 저압 코일과 고압 코일의 사이에 형성된 제2 공간을 갖는 몰드 변압기 하부의 양측에 설치된 몰드 변압기의 냉각장치에 있어서, 상기 냉각장치는 상기 냉각장치로부터 상기 몰드 변압기 방향으로 연장된 덕트를 구비하며, 상기 냉각장치의 토출구는 상기 저압 코일과 상기 고압 코일의 하단을 향하도록 구성되어, 상기 덕트로부터 토출되는 냉각 공기가 상기 제1, 2 공간 내부로 분사되는 것을 특징으로 하는 몰드 변압기의 냉각장치를 제공한다.

Description

몰드 변압기의 냉각장치{Cooling Device For Molded Transformer}

본 발명은 몰드 변압기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 몰드 변압기에서 발생하는 열을 효과적으로 냉각시키기 위한 몰드 변압기의 냉각장치에 관한 것이다.

몰드 변압기는 환경 오염 방지를 위해 코일을 에폭시 수지로 몰딩한 고체 절연방식의 변압기이다.

도 1은 종래 기술에 따른 몰드 변압기의 정면도이고, 도 2는 도 1의 몰드 변압기에서 코어와 저고압 코일간의 배치 관계를 예시하기 위한 사시도이며, 도 3은 도 1의 "I-I"선 단면도이다.

이하, 도 1 내지 3을 참조하여 종래 기술에 따른 몰드 변압기를 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 몰드 변압기는 코어(10), 이 코어(10)를 감싸는 코일(20), 이들 코어(10)와 코일(20)의 상하단을 각각 지지하는 상하부 프레임(31, 32), 하부 프레임(32)를 지지하는 베이스(40)로 구성된다.

상기 코어(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 수평방향의 상하부 수평바(11, 12)와 이들 상하부 수평바(11, 12)를 연결하는 수직방향의 레그(13)로 구성된다.

상기 코일(20)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 레그(13)의 외측을 감싸는 저압 코일(21)과, 이 저압 코일(21)의 외측을 감싸는 고압 코일(22)로 구성되며, 이들 저고압 코일(21, 22)은 공지의 공정을 통해 전술한 바와 같이 에폭시 수지로 몰딩된다.

여기서, 상기 저압 코일(21)은 상기 레그(13)를 수용할 정도의 내경을 갖고, 상기 고압 코일(22)은 상기 저압 코일(21)의 외경보다 그 내경이 크기 때문에, 상기 레그(13)와 상기 저압 코일(21) 사이 및 상기 고압 코일(22)과 상기 고압 코일(22) 사이에는 서로 동심을 이루는 제1, 2 공간(S1, S2)이 형성된다.

이들 제1, 2 공간(S1, S2)은 절연재질의 스페이서(50)를 통해 상기 저압 코일(21)과 고압 코일(22)을 상기 상부 프레임(31)에 고정하고, 하부 프레임(32)에 지지함으로써 동심 관계를 유지할 수 있다.

이와 같이 구성되는 종래의 몰드 변압기에서는 공지된 바와 같이 몰드 변압기 동작시 코어(10)와 저고압 코일(21, 22)이 발열된다.

코어(10) 및 코일(20)이 발열되면 대류, 전도 및 복사가 일어나 몰드 변압기의 온도가 전체적으로 상승되며, 이와 같은 온도 상승은 코어(10) 및 코일(20)의 온도를 더욱 상승되는 악순환을 발생시킨다.

몰드 변압기는 설계시 그 온도 상승 한계치가 설정되어 있으며, 만일 온도 상승 한계치를 초과하여 몰드 변압기가 계속 사용되는 경우, 몰드 변압기는 설계 수명보다 빠르게 그 수명이 감소하는 것으로 알려져 있다.

따라서, 몰드 변압기에서는 자체적으로 발생된 열을 냉각하기 위한 냉각장치가 필요하다.

도 4는 종래 기술에 따른 몰드 변압기에 냉각장치가 설치된 것을 나타내는 예시도이다.

도 4를 참조하면,상기 몰드 변압기에 사용되는 냉각장치(60)는 공지된 바와 같이 모터(61), 이 모터(61)에 의해 회전하는 팬(62), 이 팬(62)에 의해 토출되는 냉각 공기를 가이드 하는 덕트(63), 덕트(63) 선단에 형성된 토출구(64)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 냉각장치(60)는 몰드 변압기의 하부 프레임(32)에 고정되는 서브 프레임(70)을 통해 몰드 변압기의 하부 양측에 배치되어 냉각 공기를 몰드 변압기의 하부를 향해 수평으로 토출시키는 방식을 취하고 있다.

따라서, 냉각장치(60)로부터 냉각 공기가 토출되면, 토출된 냉각 공기의 대부분이 몰드 변압기의 하부로 이동하여 먼저 몰드 변압기의 하부에 위치된 하부프레임(32)을 냉각시켰고, 하부 프레임(32)에 가려지지 않은 일부의 하부 수평바(12) 및 레그(13) 등을 냉각시켰다.

또한, 상기 하부 프레임(32), 하부 수평바(12), 하부에 위치한 레그(13) 및 스페이서(50)에 부딪혀 흩어진 냉각 공기의 일부가 상기 제1, 2 공간(S1, S2)으로 유입되거나, 상기 고압 코일(22)의 외주면에 접촉하여 상기 코어(10)와 상기 저고압 코일(21, 22)을 냉각시키기는 하였다.

그러나 종래의 이러한 방식의 냉각장치(60)로부터 토출된 냉각 공기의 대부분이 하부 프레임(32), 하부 수평바(12), 하부에 위치한 레그(13) 및 스페이서(50)에 의해 직접적으로 강하게 부딪혀 그 운동에너지를 상당량 상실하기 때문에 그 이후의 냉각 공기 흐름은 약화 될 수밖에 없었다.

특히, 이와 같이 흐름이 약화된 냉각 공기 상기 제1 공간(S1)으로 유입되는 경우에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 공간(S1)은 제2 공간(S2)에 비해 그 틈이 상대적으로 작기 때문에 흐름이 약화된 냉각 공기가 제1 공간(S1)으로 진입하는 것이 용이하지 않았다.

따라서, 상기 제1 공간(S1)은 제2 공간(S2)에 비해 상대적으로 심한 공기 유동의 정체가 발생하며, 몰드 변압기의 온도를 전체적으로 상승시키는 요인으로 작용하였다.

정리하면, 종래 기술에 따른 몰드 변압기의 냉각장치(60)는 냉각 공기를 제1, 2 공간(S1, S2)으로 강하게 유입시키지 못하여 몰드 변압기의 실질적인 발열원인 코어(10), 저고압 코일(21, 22)을 효과적으로 냉각시킬 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 몰드 변압기의 발열원인 코어와 저고압 코일을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 몰드 변압기의 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위해, 코어와 상기 코어의 주변을 감싸는 저압 코일과의 사이에 형성된 제1 공간과 상기 저압 코일과 상기 저압 코일의 주변을 감싸는 고압 코일의 사이에 형성된 제2 공간을 갖는 몰드 변압기 하부의 양측에 설치된 몰드 변압기의 냉각장치에 있어서, 상기 냉각장치는 상기 냉각장치로부터 상기 몰드 변압기 방향으로 연장된 덕트를 구비하며, 상기 냉각장치의 토출구는 상기 저압 코일과 상기 고압 코일의 하단을 향하도록 구성되어, 상기 덕트로부터 토출되는 냉각 공기가 상기 제1, 2 공간 내부로 분사되는 몰드 변압기의 냉각장치를 제공하고 있다.

여기서, 상기 토출구를 갖는 상기 덕트 선단은 상기 저압 코일과 상기 고압 코일의 하단을 향하도록 경사지게 구성될 수 있다.

만일, 상기 덕트의 단면은 사각형인 경우, 상기 덕트 선단의 상판 및 하판 또는 상기 덕트 선단의 하판은 상기 저압 코일과 상기 고압 코일의 하단을 향하도록 경사지게 구성될 수도 있다.

또한, 상기 덕트는 절연재질로 제조할 수도 있다.

또한, 상기 코어와 상기 저고압 코일은 하부 프레임에 고정되며, 상기 하부 프레임에는 서브 프레임이 고정되고, 상기 냉각장치는 상기 서브 프레임에 고정될 수도 있다.

본 발명은 몰드 변압기의 냉각장치에 의해 토출된 냉각 공기를 코어와 저압 코일 및 저압 코일과 고압 코일의 사이에 형성되는 제1, 2 공간으로 직접 유입되도록 그 방향을 덕트를 통해 유도하므로, 발열의 원인인 코어 및 코일을 적극적으로 강제 냉각시킬 수 있어, 종래와 동일한 용량의 냉각장치에 의해서도 몰드 변압기의 온도를 효율적으로 낮출 수 있음은 물론 몰드 변압기의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 몰드 변압기의 정면도이다.
도 2는 도 1의 몰드 변압기에서 코어와 저고압 코일간의 배치관계를 예시하기 위한 사시도이다.
도 3은 도 1의 "I-I"선 단면도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 몰드 변압기에 냉각장치가 설치된 것을 나타내는 예시도이다.
도 5는 몰드 변압기에 본 발명에 따른 몰드 변압기의 냉각장치가 설치되어 있는 것을 나타내는 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 몰드 변압기의 냉각장치가 설치되는 서브 프레임의 평면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

도 5는 몰드 변압기에 본 발명에 따른 몰드 변압기의 냉각장치가 설치되어 있는 것을 나타내는 예시도이다.

상기 몰드 변압기는 코어(100), 이 코어(100)를 감싸는 코일(200), 이들 코어(100)와 코일(200)을 지지하는 상하부 프레임(310, 320), 하부 프레임(320)을 지지하는 베이스(400)로 구성된다.

여기서, 상기 코어(100)는 수평방향의 상하부 수평바(110, 120)와 이들 상하부 수평바(110, 120)를 연결하는 수직방향의 레그(130)로 구성된다.

상기 코일(200)은 도시된 바와 같이 상기 레그(130)의 외측을 감싸는 저압 코일(210)과 상기 저압 코일(210)의 외측을 감싸는 고압 코일(220)로 구성된다.

여기서, 상기 저압 코일(21)은 상기 레그(130)를 수용할 정도의 내경을 갖고, 상기 고압 코일(220)은 상기 저압 코일(210)의 외경보다 그 내경이 크기 때문에, 상기 레그(130)와 상기 저압 코일(210) 사이 및 상기 저압 코일(210)과 상기 고압 코일(220) 사이에는 서로 동심을 이루는 제1, 2 공간(S1, S2)이 형성된다.

이들 제1, 2 공간(S1, S2)은 절연재질의 스페이서(500)를 통해 상기 저압 코일(210)과 고압 코일(220)을 상기 상부 프레임(310)에 고정하고, 하부 프레임(320)에 지지함으로써 동심 관계를 유지할 수 있다.

본 발명에 따른 냉각장치(600)는 몰드 변압기의 하부 프레임(320)에 고정되는 서브 프레임(700)을 통해 몰드 변압기의 하부 양측에 배치된다.

상기 서브 프레임(700)은 도 6에 도시된 바와 같이 대략 사각형으로 구성되는데, 상기 서브 프레임(700) 양측변에는 하부 프레임(320)이 고정되는 취부(710)가 형성되어 있으며, 취부(710)가 형성되지 않은 나머지 서브 프레임(700) 양측변에는 상기 냉각장치(600)가 고정되어 있다.

상기 몰드 변압기에 사용되는 냉각장치(600)는 모터(610), 이 모터(610)에 의해 회전하는 팬(620), 이 팬(620)에 의해 토출되는 냉각 공기를 가이드 하는 덕트(630) 및 덕트(630) 선단에 형성된 토출구(640)로 구성되어 있다.

이와 같이 구성되는 상기 냉각장치(600)는 상기 냉각장치(600)로부터 몰드 변압기를 향해 수평방향으로 연장된 금속재질의 덕트(630)를 구비한다.

상기 덕트(630)의 선단은 상기 몰드 변압기와의 절연문제를 고려하여 몰드 변압기의 저압 코일(210)과 고압 코일(220)의 하부 아래까지 연장되지는 않고, 고압 코일(220) 외주면 아래 위치 정도까지 연장되도록 그 치수가 설정되어 있다.

상기 덕트(630)의 단면은 원형, 사각형 등 다양한 형태로 구성될 수 있지만, 본 발명에서는 측판(631)과 상하판(632, 633)으로 구성된 사각형으로 형성된다.

상기 토출구(640)를 갖는 상기 덕트(630)의 선단은 상기 저압 코일(210)과 상기 고압 코일(220)의 하단을 향하도록 경사지게 구성되어 토출되는 냉각 공기를 상방향, 특히 제1, 2 공간(S1, S2)로 유도하도록 구성되어 있다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 상기 덕트 선단(630)의 상하판(62, 633) 또는 상기 덕트(630) 선단의 하판(633)은 상기 저압 코일(210)과 상기 고압 코일(220)의 하단을 향하도록 경사지게 구성될 수도 있다.

이와 같이 상기 덕트(630)의 선단을 상기 저압 코일(210)과 상기 고압 코일(220)의 하단을 향하도록 경사지게 구성하면, 상기 덕트(630)의 선단이 비록 상기 저압 코일(210)과 저압 코일(210)의 바로 아래에 위치되지 않아도 상기 덕트(630)의 선단으로부터 토출되는 냉각 공기가 상기 제1, 2 공간(S1, S2)의 내부로 직접 분사되도록 하는 것이 가능하다.

이러한 구성은 상기 냉각장치(600)로부터 토출되는 냉각 공기를 상기 제1, 2 공간(S1, S2) 방향으로 장애물 없이 분사하기 때문에, 제1, 2 공간(S1, S2) 내부로 분사되기 전에 냉각 공기가 가지고 있는 운동에너지의 손실이 전혀 없다.

이는 종래기술에 기술에 따른 냉각장치(60)가 냉각 공기를 수평으로 토출하여 토출된 냉각 공기의 대부분이 하부 프레임(32), 하부 수평바(12), 하부에 위치한 레그(13) 및 스페이서(50)에 의해 직접적으로 강하게 부딪혀 그 운동에너지를 상당량 상실하는 것과 비교된다.

따라서, 본 발명에 따른 냉각장치에 의해 상기 제1, 2 공간(S1, S2) 내부로 분사된 냉각 공기는 제1, 2 공간(S1, S2)의 축방향을 따라 상방향으로 강하게 이동하면서 발열원인 상기 코어(100) 및 상기 저고압 코일(210, 220)과 효율적으로 열교환을 한 다음에 제1, 2 공간(S1, S2)의 상부로 배출되고, 이후 도시되지 않은 몰드 변압기의 케이스 외부로 최종 배출된다.

특히, 본 발명에 따른 몰드 변압기의 냉각장치(600)는 종래 기술에서 문제시 되었던 제1, 2 공간(S1, S2) 특히, 제1 공간(S1)에서의 냉각 공기의 흐름을 획기적으로 개선하여 제1 공간(S1)에 공기가 정체되는 문제점을 완전히 해소할 수 있었다.

한편, 상기 제1, 2공간(S1, S2)으로 미처 유입되지 못한 냉각 공기는 상기 하부 프레임(320), 하부 수평바(120), 몰드 변압기의 하부에 위치한 레그(130), 스페이서(500) 등과 부딪혀 열교환 된 후 상승한 후 고압 코일(220)의 외주면에 접촉하여 열교환 되고, 이후 도시되지 않은 몰드 변압기의 케이스 외부로 최종 배출된다.

하편, 상기 덕트(630)는 금속재질로 제작할 수도 있지만, 플라스틱과 같은 절연재질로 제작할 수 있다.

상기 덕트(630)의 재질을 이와 같이 절연재질로 제작하게 되면, 상기 덕트(630)와 상기 몰드 변압기와의 절연 문제가 발생하지 않으므로 상기 덕트(630)의 토출구(640)를 상기 제1, 2 공간(S1, S2) 바로 아래까지 배치하는 것이 가능하므로 냉각 효율을 보다 개선할 수가 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시 예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

100: 코어 110, 120: 상하부 수평바
130: 레그 200: 코어
210, 220: 저고압 코일 310, 320: 상하부 프레임
400: 베이스 500: 스페이서
600: 냉각장치 610: 모터
620: 팬 630: 덕트
631: 측판 632, 633: 상하판
640: 토출구 700: 서브 프레임
710: 취부

Claims (5)

1. 코어와 저압 코일과의 사이에 형성된 제1 공간과 상기 저압 코일과 고압 코일의 사이에 형성된 제2 공간을 갖는 몰드 변압기 하부의 양측에 설치된 몰드 변압기의 냉각장치에 있어서,
   상기 냉각장치는 상기 냉각장치로부터 상기 몰드 변압기 방향으로 연장된 덕트를 구비하며,
   상기 냉각장치의 토출구는 상기 저압 코일과 상기 고압 코일의 하단을 향하도록 구성되어,
   상기 덕트로부터 토출되는 냉각 공기가 상기 제1, 2 공간 내부로 분사되는 것을 특징으로 하는 몰드 변압기의 냉각장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 토출구를 갖는 상기 덕트 선단은 상기 저압 코일과 상기 고압 코일의 하단을 향하도록 경사지게 구성된 것을 특징으로 하는 몰드 변압기의 냉각장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 덕트 선단의 상판 및 하판 또는 상기 덕트 선단의 하판은 상기 저압 코일과 상기 고압 코일의 하단을 향하도록 경사지게 구성된 것을 특징으로 하는 몰드 변압기의 냉각장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 덕트는 절연재질로 제조된 것을 특징으로 하는 몰드 변압기의 냉각장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 코어와 상기 저고압 코일은 하부 프레임에 고정되며,
   상기 하부 프레임에는 서브 프레임이 고정되고,
   상기 냉각장치는 상기 서브 프레임에 고정된 것을 특징으로 하는 몰드 변압기의 냉각장치.

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