KR830002550B1 - 유도 전기용 헬리컬(helical)권선 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유도 전기용 헬리컬(helical)권선

제1도는 변압기의 권선 배치를 나타낸 개략도.

제2(a)도~제2(g)도는 종래의 헬리컬 권선의 전위에 따른 권선의 배열상태를 설명하기 위한 배열도

제3도는 그 권선의 전위 위치를 나타낸 접속도.

제4도는 그 권선에 있어서의 소선(素線)의 이전 상태를 나타낸 사시도.

제5(a)도는 본 발명의 헬리컬 권선의 전위 위치를 나타낸 접속도.

제5(b)도는 본 발명의 헬리컬 권선의 전위 위치와 누설자속의 비율을 나타낸 설명도.

제5도는 그 권선의 전위 상태를 나타낸 전개 측면도.

제7(a)도는 제6도 I-I 선상에서 본 소선의 배열 상태를 나타낸 배열도.

제7(b)도는 제6도 Ⅱ-Ⅱ 선상에서 본 소선의 배열 상태를 나타낸 배열도.

제8도는 헬리컬 권선의 소선전류 분포도이다.

본 발명은 변압기나 리액터 등의 유도전기에 쓰이는 권선(卷線)에 관한 것이며, 특히 전위가 효과적으로 행해지는 헬리컬 권선에 관한 것이다.

일반적으로 변압기는 제1도에 나타낸 바와 같이 철심(11)의 내측으로 부터 순서적으로 저압권선(12), 고압권산(13)을 배치하여 구성하고 있으며, 저압측이 대전류일 때는 저압권선(12)으로써 내측 헬리컬 권선(12A) 및 이것에 직열로 연결된 외측헬리컬권선(12B)으로 이루어진 2단 헬리컬 권선이 사용된다. 도면중 x 및 u는 저압권선(12)이 단자, X 및 U는 고압권선(13)의 단자이다.

특히, 대용량의 유도전기용 권선은 그 도체의 누설자속에 대한 직각 방향의 유효단면적이 크면 1개의 도체의 양측에서 쇄교(鎖交)자속수가 다르므로 와전류(渦電流)가 유기되어 그에 따른 손실이 있다. 그러기 때문에 도체는 서로 절연된 복수의 소선으로 이루어지며 그것을 병열로 사용하고 있다.

변압기의 저압축 권선 등은 권회수(卷回數)가 적으므로 복수개의 소선(素線)을 권선 반경 방향을 일렬로 배열하여 나선 (螺線狀)으로 권회한 헬리컬 권선을 내측과 외측에 2단으로 배치하여 그들의 헬리컬 권선의 상호간을 하단 또는 상단에서 접속하고 있었다.

그러나 다수의 병렬 사용의 소선이 상술한 바와 같이 일렬로 배열되어 권회된 권선에 있어서는 각 소선이 자속에 대하여 평행으로 쇄교 되지 않으므로 소선간에 순환 전류가 흘러 손실이 증대한다. 그러므로 통상 각 소선은 적의(適宜) 전위를 행하여 각 소선의 자속 쇄교수를 평균화 시키는 것이 행해지고 있다.

제2도 내지 제4도는 종래의 헬리컬 권선의 전위 상태를 설명하기 위핸 도면이다. 이 예의 경우 7개의 소선(소선 1~소선 7)을 권선의 반경 방향으로 일렬로 배열하고, 그것을 나선상으로 권회하여 제1도에 나타낸 내측 헬리컬 권선(12A)과 외측 헬리컬 권선(12B)을 만들어 이 헬리컬 권선(12A), (12B)을 2단으로 배치하여 양자를 하단에서 직렬로 접속한다. 각 소선(1~7)간의 순환전류를 저지하기 위해 각단(各段)의 헬리컬 권선(12A), (12B)에 있어서, 소선수-1의 수에 상당하는 전위개소(이 예에서는 7개의 소선을 사용하고 있으므로 전위 개소는 6개소)에서 각각 소선의 저위가 행해진다.

제2도는 내측 헬리컬 권선(12A)에 있어서의 소선의 전위 순서를 나타낸 것으로서, 동도(a)와 같이 처음 감는 시점에서는 소선(1)이 가장 내주(內周)에 배치되고, 이로부터 반경 방향 외측으로 향하여 소선(2~7)이 순차 배열되어 소선(7)이 가장 외주(外周)에 배치된다. 제1회째의 전위는 동도(b)에 나타낸 바와같이 가장 외주에 있었던 소선(7)이 이전되어 가장 내주에 배치되고, 그것에 의해 다른 소선(1~6)이 반경방향 외측으로 밀려나 소선(6)이 가장 외주에 배치된다. 제4도는 이 제1회째의 전위에 있어서의 소선(7)의 이전 상태를 나타낸 사시도이다.

제2회째의 전위는 제2(c)도에 나타낸 바와 같이 가장 외주에 있었던 소선(6)이 이전되어 가장 내주에 배치되고, 그것에 의해 다른 소선(1~5, 7)이 반경 방향 외측으로 밀려나 소선(5)이 가장 외주에 배치된다. 이와 같이 가장 외주에 있는 소선을 가장 내주로 순차 이전시킴으로써 제3회째의 전위{동도(d)}, 제4회 째의 전위{동도(e)}, 제5회째의 전위{동도(f)}가 행해진다.

제2도에 있어서의 화살표는 각 소선의 이전 방향을 나타낸다. 또, 외측 헬리컬 권선(12B)에 있어서도 마찬가지로 순차 각소선(1~7)의 전위기 행해진다.

제3도는 내측헬리컬 권선(12A)과 외측헬리컬 권선(12B)의 접속도로서, 양자는 하단에서 직렬로 접속되어 있다. 그리고 내측헬리컬권선(12A)에서는 10A~10F로 나타낸 위치에서 제1회째로부터 제6회째까지의 6회의 전위가, 또 외측헬리컬권선(12B)에서는 10G~10L로 나타낸 위치에서 제7회째로부터 제12회까지의 6회의 전위가 각각 행해지고 있다. 종래의 전위 방법에서는 제4도에 나타낸 바와 같이 이전하는 소선이 그 소선의 폭만큼 나오게 되는 것이다.

그리고 이 튀어나온 부분에 있어서 고압권선 등의 대향 전극간에 전계집중이 발생하므로 각각의 소선의 이전하는 부분에 충분한 보강(補强)절연이 필요하게 된다. 또, 전위 개소가 권선의 축방향의 전체에 균등하게 분포되어 있으므로 그 속에는 제1도에나타낸 고압권선(13)의 최대 전위인 선로측 단자(U)의 인출점부근과 대향하는 전위 개소도 나온다. 이 선로측 단자(U)에 가까운 부분에 해당하는 예컨대, 외측헬리컬 권선(12B)의 제9회째의 전위개소(제3도에 있어서 부호 10I 로 나타낸 위치)에 있어서의 이전 소선의 합성전계(E)는 아래식으로 구해진다.

단, 식중 K는 전계 집중 계수, Ea는 축방향전계, Er은 반경방향 전계이다.

이와 같이 소선(1~7)의 전위개소가 고압권선(13)측의 선로측 단자(U)의 인출점 부근과 대향하여 전계집중이 발생되므로 제1도에 나타낸 저압권선(12)과 고압권선(13)의 주절연의 간극(d)을 충분하게 취할 필요가 있고 그 때문에 유도전기의 소형화에 지장을 초래하게 되는 것이다. 또, 종래의 방식에서는 소선(1~7)을 나선상으로 감는 작업과 소선의 이전 작업을 반복하여 행하고 있고, 이 반복은 소선수가 증가하면 그에 따라 증가하여 작업능률이 매우 나쁜 등의 여러가지 결점을 가지고 있다.

본 발명의 목적은 복수 개의 소선을 반경 방향으로 일렬로 배치하여 권회할 때의 종래 기술의 결점을 제거하여 전계 집중이 없어 전기적으로 안정하고 또 권선작업이 간단한 유도전기용 헬리컬 권선을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 복수개의 소선을 권선의 반경 방향으로 일렬로 배열하여 나선상으로 권회한 헬리컬권선은 내측과 외측에 2단으로 배치하고 이러한 내측 및 외측 헬리컬 권선의 상호간을 하단 또는 상단에서 직열 접속하여 유도전기용 헬리컬권선을 구성할 때 외측헬리컬 권선부분에서 복수개의 소선간의 순환 전류가 최소로 되는 위치를 구하여 그 위치에 전위공간을 설치하고, 이 전위 공간내에서 소선을 일괄적으로 순차 전위하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 유도전기용 헬리컬권선에 있어서는 제5(a)도의 접속도에 나타낸 바와 같이 종래와 같이 반경 방향으로 일렬로 병치(병置)한 복수개의 소선을 나선상으로 권회하여 형성하지만, 이 2단 헬리컬 소선에서는 각 소선의 전위 개소를 권선 전체의 쇄교자속을 더욱 균일화하여 순환 전류를 대폭적으로 감소시키기 때문에 이하 기술하는 바와 같이 외측헬리컬권선(12B)의 특정한 1개소로 하고 있다. 내측헬리컬 권선(12A)과 외측헬리컬권선(12B)을 구비한 2단권선에 있어서는 제5(b)도에 나타낸 바와 같이 1단째에 상당하는 내측헬리컬권선(12A)의 누설자속은 모든 누설자속(ψ)DML 1/4, 2단째에 상당하는 외측헬리컬 권선(12B)의 누설자속은 모든 누설자속의 3/4이다.

따라서 권선전체의 쇄교 자속을 균일화 하는 데는

가 되는 위치에서 전위하면 좋다. 즉, 헬리컬권선의 높이를 h로 한 경우 외측헬리컬권선(12B)과 내측헬리컬 권선(12A)과의 직렬 접속점측에서

의 위치부근에서 전위하면 권선전체의 쇄교자속을 균일화 할 수 있다. 제5도(b)인 경우 전위 위치를 권선의 높이(h)를 기준으로 하여 설명했으나, 권선의 선회수로 특정할 수도 있다. 즉, 외측헬리컬권선(12B)의 총선회수를 n으로 할 때, 내측헬리컬권선(12A)과의 직렬 접속점측에서

의 선회의 위치 부근이 전위 위치가 된다.

이 전위위치에는 제6도의 전개도에 나타낸 바와 같이 권선측 방향으로 신장하는 전위공간(14)을 설치하여 이 전위공간(14)내에서 일괄적으로 반경방향으로 일렬로 배열한 소선(1~7)을 순차전위한다. 각 소선(1~7)의 전위상태를 제7도에 나타내고 있으며 화살표는 각 소선(1~7)의 이전 방향을 각각 나타내고 있다.

제6도에 있어서의 15~19는 권선단위를 나타내며, 이 권선단위(15~19)는 소선(1~7)을 일렬로 병치한 것을 권회하여 구성되어 있다.

외측 헬리컬 권선(12B)에 설치되는 전위공간(14)은 권선의 전기특성에 영향을 주지 않는 정도의 칫수 예컨대, 하나의 권선 단위분의 칫수 상당분으로 하여 이 전위 공간(14)에 있어서 각 소선을 제6도에 나타낸 바와 같이 권선주위 방향의 어느 범위내에서 1개씩 순서대로 전위를 행하도록 한다.

이와 같은 각 소선의 전위 방식에서는 종래처럼 이전하는 소선이 권선 단위의 외측으로 튀어나오지 않고 전계가 집중할 우려가 없어지므로 보강절연을 할 필요도 없을뿐만 아니라 고압권선 사이에 간극도 좁힐 수 있으며, 또, 특성한 1개소에서 각 소선의 전위를 행하면 되기 때문에 권선 작업도 효율적으로 할 수 있게 된다. 각종 헬리컬 권선의 소선 전류 분포를 제8도에 나타내고 있다. 그리고 각 권선 모두 7개의 소선을 권선의 반경방향으로 일렬로 배열하여 나선상으로 권회한 헬리컬 권선을 내측과 외측에 2단으로 배치하여 양방의 헬리컬권선을 직열접속한 것이다.

도면에 있어서 2점쇄선(鎖線)(22)으로 나타낸 곡선은 전혀 전위하지 않는 곡선, 파선(21)으로 나타낸 곡선은 전술한 종래의 방법으로 균등하게 복수개소에서 전위한 권선, 실선으로 나타낸 곡선(20)은 본 발명의 헬리컬 권선의 특성곡선이다. 그리고 도면중 일점쇄선(碎線)으로 나타낸 직선은 소선 평균전류를 나타낸다. 이 도면으로서 이해되듯이 본 발명에 의한 권선은 종래 것에 비하여 소선전류의 분포가 한층균일화 되어 있다.

본 발명과 같이 유도전기용 헬리컬 권선을 구성하면 복수개의 소선을 권선 정치의쇄교 자속이 균일하게 되는 위치 부근의 1개소에서 전위하므로 각 소선의 전류분포를 더욱 균일하게 하여 순환전류를 감소할 수 있음과 동시에 고압권선의 선로측 단자의 인출점에서 떨어진 위치이므로 각 소선의 전위 부분이 전기적으로 악영행을 주지 않게 되고 그로 인하여 고압권선과의 간극을 종래보다 좁게 하는 것이 가능하다. 또 전위공간을 설치하여 그 속에서 전위하기 때문에 소선이 외측으로 튀어나오지 않고 전계집중의 완화가 도모되고 보강 절연이 필요치 않고 또 전위가 일괄적으로 행해지므로 권선작업 효율이 대폭적으로 향상되는 것이다.

Claims (1)

1. 복수 개의 소선을 권선의 반경 방햐으로 일렬로 배열하고 상기 복수 개의 소선을 나선상으로 권회하여 형성된 헬리컬권선은, 내측과 외측에 2단으로 배치함과 동시에, 그들의 내측 및 외측 헬리컬 권선(12A),(12B)을 하단 또는 상단에서 직렬 접속하는 것에 있어서, 상기 내측 헬리컬 권선(12A)은 복수개의 각 소선을 전위하지 않고 권회하여 형성되고, 또한 상기 외측 헬리컬 권선(12B)은 그 선회수를 n으로 할 때, 내측 헬리컬 권선과의 직렬 접속점측에서

   

   의 선회의 축방향 위치부근에 전위 공간(14)을 설치하여, 그 전위 공간내에서 일렬로 배치한 복수 개의 각 소선을 일괄적으로 차례로 전위한 것을 특징으로 하는 유도 전기용 헬리컬 권선.

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