KR870002063B1 - 변압기의 성층철심 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

변압기의 성층철심
제 1 도는 3상 변압기의철심 구조를 도시.
제 2 도는 단상변압기의철심 구조를 도시.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 2 : 레그 (leg) 3, 4 : 요우크 (yoke)
본발명은 변압기의 성층철심에 관한 것이다.
방향성 규소강판은 자기적 특성, 즉 전력손(watt loss) 및 도자율(permeability)이 판의 압연방향으로는 양호하나 압엽방향으로부터 벗어났을 때 저하되는 이러한 일반적인 특성을 지닌 변압기의 성층철심용으로 사용된다.
종래의 변압기철심을 제 1 도 및 제 2 도에 따라 아래에 설명한다.
방향성 규소강판은 상기와 같은 일반적인 특성을 갖기 때문에 성층변압기 철심의 구조는 가능한한 최대로 철심의 자화방향을 압연방향과 일치시키고 이에 따라 최대로 철심의 전력손을 감소시키기 위하여 연구된다.
제 1 도 및 제 2 도에 있어서 2중 화살표는 압연방향을 나타내고, 참조숫자 1, 2 및 3, 4는 각각 변압기 철심의 레그(leg) 및 요우크(yoke)를 나타낸다.
상기 술어 "레그"는 코일이 부여되는 변압기 철심부를 표시하고 "요우크"는 서로 다리를 연결하는 변압기 철심부를 표시한다.
제 2 도에 나타낸 단상변압기 철심에 있어 압연과 자화방향은 서로 대체로 일치한다.
그러나 제 1 도에 나타낸 3상변압기 철심에 있어서 압연과 자화방향은 레그(1, 2)에서는 서로 대체적으로 일치하나 요우크(3, 4)는 압연방향으로부터 벗어난 방향으로 필연적으로 자화된다.
그러므로 압연방향으로의 변압기 철심재질의 우수한 자기적 특성은 전력손을 감소시키기 위해 단상변압기 철심으로는 완벽하게 이용되나 3상변압기 철심의 전력손 특성은 상기한 바와 같은 우수한 자기적 특성을 반영시킬 수 없다.
이들 사실은 3상변압기 철심에서의 전력손이 압연방향에 있어 자기적 특성의 향상에 대해 직접적이고 비례하여 향상 되지는 않는 경향이 있음을 의미한다.
이러한 경향은 비교적 저급의 방향성규소강판, 즉 종래의 방향성규소강판 보다 압연방향에서 매우 우수한 자기적 특성을 갖는 고도의 방향성규소강판에서 더욱 현저하게 된다.
상기 술어 "고도의 방향성규소강판"은 본문에 규소강판으로 기재한다. 즉, 상기 규소강판은 압연방향에대해 평행으로 일직선을 이루고, 소위 고스 조직(Goss texture) 또는 압연 평면에 대해 평행의 밀러 인덱스(Miller index)에 의해 나타낸(110) 평면 및 [001]방향의 하나, 즉 압연방향으로 평행의 일직선으로된 용이한 자화의 축인(110)[001]방향을 나타내며, 또한 이상적인 한방향으로부터의 벗어남이 3°를 넘지 않는 일직선의 각도(a degree of grain alignment)를 나타낸다.
방향성의 정도를 나타내는 800A/m의 자계 H에서 자속밀도 B8은 1.88Tesla 또는 그 이상이고, 고도의 방향성 규소강판에서 바람직한 것은 1.89Tesla 또는 그 이상이다.
또한 상기 술어 "종래의 비교적 저급의 방향성규소강판"은 본문에서 상기치보다 더욱 낮은 B8값, 일반적으로 1.86Tesla 또는 그 이하를 갖는 방향성 규소강판을 나타낸다.
단상 혹은 3상변압기의 종래의 철심은 동일한 동급의 자속밀도를 갖는 방향성규소강판의 단편(piece)으로부터 제작되었다.
고도의 방향성규소강판과 종래의 비교적 저급의 방향성규소강판은 종래기술에 있어서 변압기철심으로 조합하여 사용되지 않았었다.
상기한 바와 같이 방향성규소강판의 자기적 특성은 압연방향으로부터 벗어남으로써 저하되며, 이 저하는 고스조직에서 방향성의 정도가 더 높아졌을 때 더욱 증대된다.
따라서, 고도의 방향성규소강판이 3상변압기 철심용으로 사용되었을 때 종래의 비교적 저급의 방향성규소강판을 사용하는 것에 비해 현저한 전력손의 감소를 성취하기가 곤란하다.
이것은 아래의 도표 1에 나타냈다.
고도의 방향성규소강판(등급 G6H)과 종래의 비교적 저급의 방향성규소강판(등급 G9)은 제 1 도 및 제 2 도의 적층법에 의해 제작되는 단상 및 3상변압기 철심의 각각에 대해 사용되며, 그 전력손 및 단상변압기 전력손 대 3상변압기 전력손의 비는 도표 1에 주어진다.
이 전력손비는 철심재질의 방향특성을 나타내도록 생각될 수 있다.
[도표 1]
Figure kpo00001
도표 1에 나타낸 바와같이, 3상변압기 철심의 전력손은 철심재질이 고도의 방향성규소강판(G6H)이었을 때 명백히 낮다. 그러나, 고도의 방향성규소강판(G6H)의 "3상/단상" 전력손비는 종래의 비교적 저급의 방향성규소강판(G9)의 그것보다 높거나 혹은 떨어진다.
즉, 고도의 방향성규소강판의 우수한 자기적 특성은 3상변압기의 전력손 감소를 위해 전적으로 이용될 수 없었다.
본발명의 목적은 전력손감소를 위해 전적으로 이용될 수 있는 압연방향으로의 판의 우수한 자기적 특성에 있어 낮은 전력손을 지니고, 성층방향성규소강판편들로 구성된 변압기철심을 제공하는 것이다.
특히, 그 변압기는 높은 성능을 지닐 수 있다.
본발명에 따르면, 변압기의 성층철심은 레그용으로 사용되는 고도의 방향성(higher orientation)을 갖춘 방향성규소강판 및 요우크용으로 사용되는 저급의방향성(low orientation)을 갖춘 방향성규소강판으로 이루어진다.
본발명에 있어서, 적어도 개별적 박판층(laminate layer)들은 고도의 방향성을 갖춘 방향성규소강판으로 된 적어도 한개의 레그와 저급의 방향성을 갖춘 방향성규소강판으로 된 요우크들로 이루어진다.
고도의 방향성규소강판은 되도록이면 고도의 방향성규소강판이어야 하고, 반면에 저급의 방향성규소강판은 되도록이면 종래의 비교적 저급의 방향성규소강판이어야 한다.
본발명의 변압기 철심의 성층철심에 있어서, 고도의 그리고 저급의 방향성들의 방향성규소강판은 서로 조합하여 사용되며, 그 전력손은 오직 고도의 방향성으로만 된 규소강판이 성취할 수 있는 것 보다는 더욱 낮거나 혹은 동등하게 된다. 더우기, 압연방향에서 방향성규소강판의 우수한 자기적 특성은 오직 종래의 비교적 낮은 방향성으로만 된 규소강판을 사용하는 변압기 철심만큼 충분히 전력손 특성을 위해 반영되거나 혹은 이용될 수 있다.
본발명이 오직 고도의 방향성으로만 된 규소강판을 사용하는 종래 기술과 비교되었을 때, 본발명은 오직 고도의 방향성으로만 된 규소강판을 사용하는 것에 대해서 우수하거나 혹은 동등한 높은 성능을 갖춘 변압기철심을 제공한다고 말할 수 있다.
본발명이 오직 종래의 비교적 저급의 방향성으로만 된 규소강판을 사용하는 종래 기술과 비교되었을 때 이 판은 전부가 아니고, 단지 부분적으로 고도의 방향성으로된 규소강판과 고체될 수 있다고 말할 수 있다.
부분적인 교체가 전적인 교체에 대해 한층 우수하거나 혹은 동등한 전력손을 제공하는 것에 대해 놀랄 것이다.
본발명의 실시예에 있어서, 변압기는 3상변압기이고, 고도의 방향성을 갖춘 방향성규소강판으로 된 변압기철심이 되도록이면 모든 압그가 아니고 적어도 한 레그에 대한 것이다.
상기한 바와같이 고도의 그리고 저급의 방향성으로된 규소강판에 있어서 박판층은 조합하여 사용되지 않았으며, 동일한 등급이나 방향의 방향성규소강판이 사용 되었다.
그러나, 본발명의 바람직한 실시예에 따르면 상기한 바와같이, 모든 박판층은 고도의 그리고 저급의 방향성을 갖는 방향성규소강판들의 조합에 의해 제작된다.
본발명을 방향성규소강판에 의해 제작되는 모든 박판층에 있어서 실시예에 따라 아래에 상세히 설명한다.
[실시예 1]
3상변압기의 레그(1 및 2)로서 사용되는 1.94Tesla의 B8값을 갖는 고도의 방향성규소강판(등급 G6H)을 제 1 도에 나타낸다.
1.85 Tesla의 B8값을 갖는 종래의 비교적 낮은 방향성규소강판(등급 G9)은 요우크(3 및 4)로서 사용된다.
상기 두 강판은 그들의 등급에 의해 각각 G6H 및 G9로서 이하에 간단히 기재된다.
제 1 도에서 창의 비 "b/a"는 3.67이다.
[실시예 2]
G6H는 레그(1)로서 사용되며 G9는 철심의 다른 부재, 즉 레그(2) 및 요우크(3 및 4)로서 사용된다.
[실시예 3]
G9는 레그(1 및 2)로서 사용되고, 반면에 G6H는 요우크(3 및 4)로서 사용된다.
상기 실시예의 전력손은 아래의 도표 2에 주어진다.
이 도표에서, 단상변압기의 다음의 철심은 제 2 도에 나타난다.
(1), 각각 레그(1)와 요우크(4)로서 사용된 G6H 및 G9
상기 (1)과 (2)의 결과들은 각각 실시예(1) 및 (3)에 역시 일치하여 주어진다.
또한, 3상변압기 대 단상변압기의 전력손의 비(3상/단상)는 도표 2에 주어진다.
[도표 2]
Figure kpo00002
도표 1과 2로부터 다음의 사실들이 명백하다.
(1) 실시예 1의 3상변압기의 전력손은 단지 G6H만을 사용하는 3상변압기의 전력손에 대해 못하지 않다(도표 1).
도표 1에서 전력손들에 비교된 바와 같이 낮고 그리고 중간의 자속밀도에서 전력손 W10/60 및 W15/10의 현저한 감소는 실시예 1에서 달성된다.
또한 실시예 1에서 "3상/단상" 비는 도표 1의 G9의 그것만큼 거의 같은 레벨이다.
이것은 고도의 방향성규소강판의 우수한 자기적 특성이 단지 종래의 비교적 저급의 방향성규소강판만을 사용하는 변압기철심과 같이 거의 같은 범위에서 변압기의 전력손 감소를 위해 반영되고 이용될 수 있다는 것을 의미한다.
(2) 실시예 2의 3상변압기의 전력손은 실시예 1의 그것보다 크다. 실시예 2에 있어, G9편(종래의 비교적 저급의 방향성규소강판)들은 과도하게 사용되며, 따라서 철심의 전력손은 매우 낮은 수준까지 감소시킬 수는 없다.
(3) 실시예 3에서 3상변압기 철심의 전력손과 "3상/단상"비는 도표 1에서 G9의 그것들만큼 거의 같은 수준이다.
상기 항목(1), (2) 및 (3)에 나타낸 사실로부터 다음과 같은 결론을 내릴 수 있다.
즉, 변압기철심이 고도의 방향성규소강판과 종래의 비교적 저급의 방향성규소강판의 조합에 의해 제조되었을 때 변압기철심의 전력손을 효과적으로 감소시키기 위해 고도의 방향성규소강판은 권할만한 요우크로서는 사용되지 않으며 종래의 비교적 저급의 방향성규소강판이 요우크로서 사용된다. 실시예 1과 같이, 요우크로서는 오직 종래의 비교적 저급의 방향성규소강판을 사용하고, 레그로서는 고도의 방향성규소강판을 사용하는 것이 가장 바람직하다.
이에 반하여 만일 고도의 방향성규소강판으로 된 하나 혹은 그 이상의 레그를 종래의 비교적 낮은 방향성규소강판과 교체하면, 변압기의 전력손은 증가된다.
실시예 1의 적층법에서, 고도의 방향성규소강판의 우수한 특성들은 오직 종래의 비교적 저급의 방향성규소강판만을 사용하는 종래의 적층법만큼 충분히, 변압기철심의 전력손에 있어서 반영된다.
더우기, 낮거나 혹은 중간자속밀도에서 전력손 W15/60은 도표 1에 주어진 G6H의 전력손 W15/60이상 실질적으로 향상되며, 그것은 종래의 높은 자속밀도 예컨대, 1.7Tesla 보다 더욱 낮은 자속밀도 예컨대 1.5Tesla정도하에서 동작하도록 설계되는 변압기에서 특히 중요하다.
철심에 대한 요우크(3및 4)의 중량비율은 제 1 도에서 창의 비 "b/a"가 3.67일 때 대략 35%이다. 요우크(3및 4)는 고도의 방향성규소강판보다 가격이 저렴한 종래의 비교적 저급의 방향성규소강판으로 할 수 있기 때문에 코스트가 저렴한 변압기의 제작이 가능하다.

Claims (5)

  1. 고도의 방향성(higher orientation)을 갖춘 방향성규소강판으로 된, 적어도 하나의 레그(leg) 및 저급의 방향성(lower orientation)을 갖춘 방향성규소강판으로 된 요우크(yoke)로 이루어지는, 적어도 하나의 개별적인 박판층(laminate layer)인 것을 특징으로 하는 변압기의 성층철심(laminated core).
  2. 제 1 항에 있어서, 고도의 방향성을 갖춘 방향성규소강판은 고도(highly)의 방향성규소강판이며, 저급의 방향성을 갖춘 방향성규소강판은 종래의 비교적 저급의(low)방향성규소강판인 것을 특징으로 하는 변압기의 성층철심.
  3. 제 1 항 또는 2항에 있어서 변압기는 3상변압기이며 변압기철심의 모든 레그들은 고도의 방향성을 갖춘 방향성규소강판으로 된 것을 특징으로 하는 변압기의 성층철심.
  4. 제 3 항에 있어서 상기 고도의 방향성규소강판의 B8값은 1.89Tesla 이상이며 종래의 비교적 저급의 방향성 규소강판의 B8값은 1.86Tesla이하인 것을 특징으로 하는 변압기의 성층철심.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 한개의 박판층은 성층철심의 모든 층들인 것을 특징으로 하는 변압기의 성층철심.
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