WO2013100548A1 - 변압기 진동 저감 장치 - Google Patents

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WO2013100548A1
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unit
vibration
active
load
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송승관
노태석
김중경
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Hyosung Corp
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Hyosung Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/02—Casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/33—Arrangements for noise damping

Definitions

  • An apparatus for reducing vibration of a transformer is disclosed. More specifically, a transformer vibration reduction device is disclosed that can actively and reliably reduce vibration of a transformer by actively deforming according to the degree of vibration generated from the transformer.
  • transformers used in the power industry are the core equipment for supplying electricity, they are subject to complaints by residents near substations due to their high noise and high vibration. This phenomenon is exacerbated as the transformer installation place gets closer to the residence.
  • large transformers are usually installed outdoors, but recently they are installed indoors.
  • the large transformer 1 may be mounted on the ground as shown in FIG. 1, and the damper 10 for vibration isolating between the transformer 1 and the ground 5. By installing the vibration can be reduced during the driving of the transformer (1).
  • the damper 10 since the damper 10 is provided with an air layer, even if vibration is generated while driving the transformer 1, the damper 10 absorbs the vibration, thereby reducing vibration generated in the transformer 1.
  • An object according to an embodiment of the present invention is to partition the inner space of the side wall of the transformer tank and to have a deformable active deformable portion in the partitioned partition space by active control, the vibration generated in the transformer is high vibration or generated from the ground It is to provide a vibration reduction device that can efficiently and reliably reduce vibration even if vibration is caused by periodic disturbance.
  • the vibration reduction unit can be actively controlled according to the degree of vibration, so that the vibration generated in the transformer can be effectively controlled.
  • the vibration reduction unit can be actively controlled according to the degree of vibration, so that the vibration generated in the transformer can be effectively controlled.
  • the partition wall disposed in the inner space formed by the side wall of the transformer tank partitions the inner space into a plurality of partition space; And an active deformation part disposed in each of the plurality of partition spaces defined by the partition wall, the active deformation part being made of a smart material to actively reduce vibrations transmitted to the side walls of the transformer tank, respectively.
  • the inner space of the side wall of the transformer tank is partitioned, and the partitioned compartment has an active deformation portion that can be deformed by active control, so that the vibration generated in the transformer is high, or vibration caused by periodic disturbance generated from the ground. Even in this case, vibration reduction can be performed efficiently and reliably.
  • the transformer vibration reduction device may include: a detector mounted to the transformer tank and configured to detect a magnitude or a vibration distribution of the vibration generated in the transformer tank; And a controller configured to control the degree of deformation of the active deformable units respectively provided in the plurality of partition spaces according to the sensing information of the sensing unit, wherein the controller individually controls the plurality of partition spaces according to the sensing information of the sensing unit. Can be controlled by
  • the sensing unit may be provided as a matrix type vibration sensor so as to separately detect vibrations generated in the plurality of compartment spaces and to identify a natural frequency peak generation point.
  • the active deformation part is provided as a magneto-rheological fluid in which a ratio between a liquid state and a solid state is determined according to the degree of magnetic field load, and the magnetic field is selected by the control unit by the control unit based on the sensing information of the detection unit. It may further include a magnetic field load to be loaded by.
  • the active deformation portion is provided with an electro-rheological fluid (Electro-Rheological Fluid) in which the ratio of the liquid state and the solid state is determined according to the degree of the electric field load, the electric field to the active deformation portion by the control unit based on the detection information of the detection unit. It may further include an electric field load for selectively loading the.
  • an electro-rheological fluid Electro-Rheological Fluid
  • the partition wall is disposed in a lattice shape in an inner space formed on the side wall of the transformer tank, and at least one loading point for loading a magnetic field or an electric field with the active deformation part may be provided in the partition space.
  • the partition wall may be provided with a rigid reinforcing member to reduce vibration generated in the transformer tank.
  • It may further include a damping unit disposed between the transformer tank and the installation surface on which the transformer tank is installed to reduce vibration generated from the transformer.
  • the transformer vibration reduction device the field forming unit having a plurality of loading points are arranged in a grid form in the inner space formed by the side wall of the transformer tank is loaded with a magnetic field or electric field;
  • An active deformation part disposed in the internal space and provided with a smart material to actively reduce vibration transmitted to the side wall of the transformer tank;
  • a detection unit mounted to the transformer tank to detect a magnitude or vibration distribution of vibration generated in the transformer tank;
  • a control unit controlling a deformation degree of the active deformation unit according to the detection information of the detection unit, wherein the control unit loads a magnetic field or an electric field to a load point selected from the plurality of load points according to the detection information of the detection unit. It is possible to control the state and distribution of the active deformation portion in the internal space.
  • the active deformable part may include a magnetic-rheological fluid in which a ratio of a liquid state and a solid state is determined according to a degree of magnetic field load, or an electrical rheological fluid in which a ratio of a liquid state and a solid state is determined according to a degree of electric field load.
  • Electro-Rheological Fluid may include a magnetic-rheological fluid in which a ratio of a liquid state and a solid state is determined according to a degree of magnetic field load, or an electrical rheological fluid in which a ratio of a liquid state and a solid state is determined according to a degree of electric field load.
  • the transformer vibration reduction device is a transformer vibration reduction device having at least one vibration reduction unit interposed between the transformer and the installation surface on which the transformer is installed to reduce the vibration generated from the transformer.
  • the vibration reduction unit may include a unit housing interposed between the transformer and the installation surface; And an active deformation part disposed inside the unit housing and provided with a smart material to actively reduce vibration transmitted from the transformer, such that the vibration generated by the transformer is high or periodically generated from the ground. Even in the case of vibration caused by disturbance, the vibration reduction unit can be actively controlled according to the degree of vibration, thereby efficiently and reliably reducing vibration generated in the transformer.
  • the transformer vibration reducing device may include: a detector configured to detect vibration generated from the transformer; And a controller configured to control the degree of deformation of the active deformation unit according to the sensing information of the detection unit, wherein the detection unit is provided to correspond to the number of the vibration reduction units so as to individually control the vibration reduction unit under control of the controller. Control is possible.
  • the active deformation part is provided as a magneto-rheological fluid in which a ratio between a liquid state and a solid state is determined according to the degree of magnetic field load, and the magnetic field is selected by the control unit by the control unit based on the sensing information of the detection unit. It may further include a magnetic field load to be loaded by.
  • the active deformation part is provided as an electro-rheological fluid in which a ratio between a liquid state and a solid state is determined according to the degree of electric field load, and is based on the sensing information of the detection part, and is controlled by the control unit to the active deformation part. It may further include an electric field load for selectively loading the.
  • the sensing unit may be a piezoelectric sensor or an electromagnetic sensor that converts the vibration generated from the transformer into an electrical signal.
  • the unit housing may be made of a rubber material that can be flexibly deformed according to the state of the active deformable portion.
  • the transformer vibration reducing device may further include an auxiliary damping unit disposed between the transformer and the installation surface to assist in reducing the vibration generated from the transformer.
  • the unit housing may be fixed to the mounting surface by an anchor bolt installed on the mounting surface.
  • the vibration reduction unit may be disposed in at least one of four vertex areas of the bottom of the transformer between the transformer and the installation surface.
  • the vibration generated in the transformer is high vibration or periodic disturbance generated from the ground. Even in the case of vibration, vibration reduction can be performed efficiently and reliably.
  • the vibration reduction unit can be actively controlled according to the vibration degree, thereby efficiently and reliably Can be reduced.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a state in which a damper is mounted on a transformer according to a conventional embodiment.
  • FIG. 2 is a view schematically showing a state in which a transformer vibration reducing device according to a first embodiment of the present invention is mounted on a transformer.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram schematically showing the configuration of the transformer vibration reducing device of FIG.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a principle in which an active deformation portion is deformed when a magnetic field is loaded in the active deformation portion of FIG. 2.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a principle in which an active deformation portion is deformed when an electric field is loaded in the active deformation portion of FIG. 2.
  • FIG. 6 is a view schematically showing an active deformation of the active deformation portion of the transformer vibration reduction device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a state in which a transformer vibration reducing device according to a third embodiment of the present invention is mounted in a transformer.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram schematically illustrating the configuration of the transformer vibration reducing device of FIG. 7.
  • FIG. 2 is a view schematically showing a state in which a transformer vibration reduction device according to a first embodiment of the present invention is mounted on a transformer
  • FIG. 3 is a conceptual view schematically showing the configuration of the transformer vibration reduction device of FIG. 4 is a diagram illustrating a principle in which an active deformation portion is deformed when a magnetic field is loaded in the active deformation portion of FIG. 2, and
  • FIG. 5 illustrates a principle in which an active deformation portion is deformed when an electric field is loaded in the active deformation portion of FIG. 2.
  • the transformer vibration reducing device is mounted in the inner space of the four side walls 102 of the transformer tank 101 forming the appearance of the transformer, the transformer tank 101 Vibrations generated in the waveguide, for example, high vibrations or periodic disturbances generated from the ground can be actively absorbed.
  • the transformer vibration reducing device of the present embodiment is disposed in an inner space formed on the side wall 102 of the transformer tank 101 to partition the inner space into a plurality of partition spaces 110S. It may include a wall 111 and an active deformation portion 115 of a smart material disposed in each of the plurality of compartments 110S to reduce vibrations transmitted to the transformer tank 101 by active deformation.
  • the senor 120 is mounted on the transformer tank 101 detects the vibration generated in the plurality of compartments (110S) and the degree of deformation of the active deformation unit 115 according to the detection degree of the detection unit 120.
  • the controller 130 may control the control unit 130, and the load unit 140 may load a magnetic field or an electric field for controlling the active deformation unit 115 based on a command signal from the controller 130.
  • the sensing unit 120 detects the degree or distribution of vibration generated in each of the plurality of compartments 110S, and then the control unit.
  • the vibration generated in the transformer tank 101 by adjusting the magnitude of the magnetic field or the electric field loaded from the load unit 140 to each active deformation unit 115 based on the sensed information. Can be reduced reliably.
  • the partition wall 111 forming the partition space 110S in which the active deformation portion 115 of the present embodiment is disposed is, as illustrated in FIGS. 2 and 3, the transformer tank 101. It serves to divide the internal space formed on the side wall 102 of the) into a plurality of compartments (110S).
  • the partition wall 111 is provided as a bar shape having a rectangular cross section as a rigid reinforcing member having rigidity, and is provided in the side wall 102, thereby providing rigidity to the side wall 102 of the transformer tank 101.
  • the vibration of 101 can be suppressed.
  • each partition space 110S may have a rectangular shape.
  • the inner space of the transformer tank 101 may be divided into a plurality of grid-shaped partition spaces 110S by the partition wall 111, and through this, the active deformation part 115 disposed in each partition space 110S. ) Can be individually controlled to minimize the occurrence of vibration.
  • the active deformation unit 115 of the present embodiment can be deformed according to the size of the electric or magnetic field embedded in the compartment space (110S) and loaded.
  • the active deformation unit 115 of the present exemplary embodiment may be provided as a magneto-rheological fluid in which a ratio between a liquid state and a solid state is determined according to the degree of magnetic field load.
  • the dispersed particles 115a of the magnetic rheological fluid when the active deformation unit 115 is not loaded with a magnetic field, the dispersed particles 115a of the magnetic rheological fluid have Newtonian particle characteristics, but when the magnetic field is loaded, the dispersed particles 115a are polarized to be parallel to the magnetic field direction. It is arranged in the direction, and thus can have a resistance to the vibration transmitted to the active deformation (115).
  • the magnetic rheological fluid when the magnetic field is not loaded, the magnetic rheological fluid has a state close to the liquid, but is converted from the liquid state to the solid state (the ratio of the gradually solid state becomes high) according to the degree of the magnetic field load. It can maintain the state that can absorb the most vibration.
  • the active deformation of the active deformation unit 115 may be made separately in the plurality of compartments 110S, and thus, the amount of vibration which is a vibration generating factor of the transformer tank 101. Vibration can be minimized by actively controlling damping, damping and stiffness factors.
  • the transformer vibration reducing device of the present embodiment may further include a detector 120, a controller 130, and a controller 130.
  • the sensing unit 120 of the present embodiment may be mounted on the transformer tank 101, and detects the vibration degree applied to the transformer tank 101 for each partition space 110S.
  • the detected information may be converted into an electrical signal and then transmitted to the controller 130.
  • the sensing unit 120 may be provided as a vibration sensor having a matrix form so as to separately detect a plurality of partition spaces 110S and accurately identify a natural frequency peak generation point.
  • the sensing unit 120 may detect the magnitude and distribution of vibration generated in each partition space 110S, thereby determining the active degree of the active deformation unit 115 in each partition space 110S. Can be adjusted selectively. For example, as schematically shown in FIG. 3, in some partition spaces 110S, the active deformation unit 115b may be deformed into a solid state by applying a magnetic field based on the sensing information of the detection unit 120. In some other compartments 110S, the magnetic field is not applied so that the active deformation portion 115a can maintain the liquid state. In addition, it is natural that the active deformation unit 115 may maintain a mixed state of the liquid state and the solid state according to the load of the magnetic field.
  • the control unit 130 receives the information detected by the sensing unit 120, that is, the signal information according to the vibration degree of the transformer tank 101, the magnetic field is loaded from the load unit 140 to the active deformation unit 115 Adjust the size of the.
  • a load point 112 (refer to FIG. 2) connected to the load unit 140 is provided on the inner wall of the transformer tank 101 forming each compartment 110S to load the magnetic field to the active deformation unit 115. Can be.
  • the controller 130 is an active selected from the load unit 140.
  • a magnetic field may be loaded into the deformable portion 115 to deform the active deformable portion 115 selected from the active deformable portions 115 disposed in the plurality of compartments 110S from the liquid state to the solid state.
  • the active deformation unit 115 may be completely deformed to a solid state, and only a part of the deformation may be performed.
  • the above-described sensing unit 120 is used when the vibration of the transformer tank 101 is reduced to a minimum when the active deformation unit 115 is deformed from a liquid state to a solid state (more precisely, between a liquid and a solid state).
  • the sensed information is sent to the control unit 130 so that the control unit 130 can maintain the magnitude of the magnetic field loaded by the active deformation unit 115 from the load unit 140.
  • the sensing unit 120 may sense not only the vibration of the transformer tank 101 but also the degree of vibration reduction of the transformer tank 101 according to the deformation of the active deformation unit 115. Allows 115 to remain optimized to reduce vibrations in transformer tank 101.
  • the active deformation unit 115 may be provided as a magnetic rheological fluid that changes from a liquid state to a solid state according to the magnetic field being loaded, but may be provided as an electric rheological fluid as shown in FIG. 5.
  • the electro-rheological fluid is a material that is deformed from a liquid state to a solid state according to the degree of electric field load.
  • the electric rheological fluid is used.
  • the dispersed particles 115b of the fluid have Newtonian particle properties, but when the electric field is loaded, the dispersed particles 115b are polarized and disposed in a direction parallel to the hatched electric field, and thus the vibration transmitted to the active deformation portion 115. It can be resistant to.
  • the active deformation unit 115 is formed of a smart material capable of actively deforming according to the vibration generated in the transformer tank 101, that is, a magnetic rheological fluid or an electrical rheological fluid.
  • the vibration generated can be reduced efficiently and reliably.
  • the smart material constituting the active deformation unit 115 is not limited to the above-described magnetic rheology fluid or electrical rheology fluid.
  • the transformer vibration reducing device of the present embodiment is arranged in a partition space 110S formed on the side wall 102 of the transformer tank 101, in addition to the active deformation unit 115 to reduce vibrations by active deformation, in addition to the transformer tank. It may further include a plurality of damping unit 160 is disposed between the 101 and the installation surface 105 to reduce the vibration generated from the transformer tank 101.
  • the damping unit 160 may firmly support the transformer tank 101 while absorbing the vibration generated in the transformer tank 101.
  • the damping unit 160 may be made of a rubber material or the like to shock absorb vibrations.
  • the material and type of the damping unit 160 is not limited thereto, and it is obvious that the damping unit 160 having an air layer or the like may be applied.
  • the inner space of the side wall 102 of the transformer tank 101 is partitioned, and the partitioned compartment 110S is provided in the transformer tank 101 by providing an active deformation unit 115 that can be deformed by active control. Even if the vibration is a high vibration or a vibration caused by periodic disturbances generated from the ground, there is an advantage that can efficiently and reliably reduce vibration.
  • transformer vibration reduction device according to a second embodiment of the present invention will be described, and description thereof will be omitted for parts substantially the same as the transformer vibration reduction device of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a view schematically showing an active deformation of the active deformation portion of the transformer vibration reduction device according to the second embodiment of the present invention.
  • the transformer vibration reduction device is disposed in a grid shape on the inner wall that forms the internal space 210S on the side wall of the transformer tank to form a plurality of loading points 212.
  • the field forming unit 210 and the active deforming unit 215 disposed in the inner space of the field forming unit 210 to actively reduce vibration transmitted to the side wall of the transformer tank 101 are provided with a smart material. It may include. And, as in the first embodiment described above, it may include a sensing unit, a control unit and a load unit.
  • a plurality of partition spaces 110S are provided by the partition walls 111 (see FIG. 2) of the internal space, and the active deformable portion 115 is selectively separated in each partition space 110S.
  • a plurality of load points 212 connected to the load portion are provided in the internal space 210S, and an electric or magnetic field is selectively loaded at these load points 212, as shown in FIG. 6.
  • some of the active strain 215b may deform into a solid state and some of the active strain 215a may remain in a liquid state.
  • the state and distribution of the active deformation unit 215 in the field forming unit 210 can be controlled, and accordingly the state of the active deformation unit 215 according to the degree of vibration and the point of occurrence of vibration generated in the transformer tank. By adjusting appropriately, vibration reduction can be performed efficiently and reliably.
  • transformer vibration reduction device according to the third embodiment of the present invention will be described, but the description thereof will be omitted for parts substantially the same as the transformer vibration reduction device of the above-described embodiments.
  • FIG. 7 is a view schematically showing a state in which a transformer vibration reduction device according to a third embodiment of the present invention is mounted in a transformer
  • FIG. 8 is a conceptual view schematically showing the configuration of the transformer vibration reduction device of FIG. 7. .
  • the transformer vibration reduction device is provided between the base plate 303 and the mounting surface 305 of the transformer tank 302 forming the appearance of the transformer 301. Is installed in the four vertex region of the base plate 303 is not only to support the transformer 301 can also actively absorb the vibration generated in the transformer 301.
  • Such a transformer vibration reducing device includes four vibration reduction units 310 disposed between the four vertex areas of the base plate 303 of the transformer tank 302 and the installation surface 305, as schematically shown in FIG. 7. And a sensing unit 320 respectively provided in the vibration reduction unit 310 to sense vibration of each part generated from the transformer 301, and the vibration reduction unit based on the sensing information acquired by the sensing unit 320. And a load unit 340 which loads a magnetic field or an electric field for actively controlling the vibration reduction unit 310 based on a command signal from the controller 330. have.
  • the vibration of each part of the sensing unit 320 of the vibration reduction units 310 is generated in the transformer 301.
  • the control unit 330 After detecting the degree is sent to the control unit 330, the control unit 330 by adjusting the magnitude of the magnetic field or the electric field loaded from the load unit 340 to each of the vibration reduction unit 310 based on the detection information transformer 301 Vibration generated in) can be reliably reduced.
  • the vibration reduction unit 310 of the present embodiment as schematically shown in Figs. 7 and 8, the base plate 303 and the mounting surface 305 of the transformer tank 302
  • the unit housing 311 disposed therebetween and the active deformable portion 315 disposed inside the unit housing 311 and provided with a smart material to actively reduce vibration transmitted from the transformer 301 are provided. It may include.
  • the unit housing 311 of the present embodiment supports the transformer 301 while absorbing vibrations that may occur in the transformer 301, and also allows the rubber to smoothly perform active deformation of the active deformation unit 315, which will be described later. It may be provided with a rubber material. As will be described later, the active deformable portion 315 may be deformed according to the degree of vibration of the transformer 301, where the unit housing 311 is provided with a rubber material that can deform to some extent, thereby deforming the active deformable portion 315. It can be done smoothly.
  • the unit housing 311 of the present embodiment can be fixed to the mounting surface 305 by an anchor bolt (not shown) installed on the mounting surface 305 to maintain the position firmly, and thus I can support it.
  • the material and the fixing structure of the unit housing 311 are not limited thereto, and other materials may be applied as long as the material may easily deform the active deformable portion 315 in the inner space thereof, and the unit housing 311 may be applied.
  • other fixing methods can be applied if it can be fixed securely.
  • the active deformable portion 315 of the present embodiment may be deformed according to the size of the electric or magnetic field that is embedded and loaded in the unit housing 311.
  • the active deformation portion may be provided as a magnetic rheology fluid or an electrical rheology fluid.
  • the magnetorheological fluid or the electric rheological fluid has been described in detail in the above-described first embodiment with reference to FIGS. 4 and 5, the description thereof will be omitted.
  • the transformer vibration reducing device of the present embodiment may further include a detector 320, a controller 330, and a load unit 340.
  • the sensing unit 320 of the present embodiment is disposed in the unit housing 311 and the vibration degree of the transformer 301 applied to the unit housing 311 by the vibration of the transformer 301. May be detected, and the detected information may be converted into an electrical signal and then transmitted to the controller 330.
  • the sensing unit 320 may be provided as a piezoelectric sensor for converting the vibration of the transformer 301 into an electrical signal or an electromagnetic sensor for converting the vibration generated in the transformer 301 into an electrical signal using an electromagnetic induction phenomenon.
  • the mounting position of the sensing unit 320 and the type of the sensing unit 320 are not limited thereto.
  • control unit 330 receives the information detected by the sensing unit 320, that is, the signal information according to the vibration degree of the transformer 301 of the magnetic field loaded from the load unit 340 to the active deformation unit 315 Adjust the size.
  • the controller 330 loads a magnetic field from the load unit 340 to the active deformation unit 315.
  • the active deformable portion 315 may be deformed from a liquid state to a solid state. However, this does not completely transform the solid state.
  • the above-described sensing unit 320 detects when the vibration of the transformer 301 is minimized when the active deformation unit 315 is deformed from the liquid state to the solid state (more precisely, between the liquid and the solid state). In this case, the sensed information is sent to the control unit 330 so that the control unit 330 can maintain the magnitude of the magnetic field loaded by the active deformation unit 315 from the load unit 340.
  • the sensing unit 320 may not only sense vibration of the transformer 301, but also sense a vibration reduction degree of the transformer 301 according to deformation of the active deformation unit 315, and thus, active deformation unit 315. To maintain a state optimized to reduce vibration of the transformer 301.
  • the transformer vibration reduction device of the present embodiment is additionally disposed between the base plate 303 and the mounting surface 305 of the transformer tank 302 in addition to the vibration reduction unit 310 that can be actively deformed from the transformer 301. It may further include a plurality of auxiliary damping unit (not shown) for auxiliary reducing the generated vibration.
  • the auxiliary damping unit may be disposed at four vertex regions of the base plate 303 so as to be adjacent to the vibration reducing unit 310 to absorb and support the vibration generated in the transformer 301.
  • the auxiliary damping part may be made of a rubber material or the like to shock absorb vibrations.
  • the material and type of the auxiliary damping unit are not limited thereto, and it is obvious that the auxiliary damping unit having an air layer or the like may be applied.
  • the vibration reduction unit 310 according to the vibration degree.
  • the active control can have the advantage of minimizing the vibration generated in the transformer 301.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Description

변압기 진동 저감 장치
변압기 진동 저감 장치가 개시된다. 보다 상세하게는, 변압기로부터 발생되는 진동의 정도에 따라 능동 변형됨으로써 변압기의 진동을 효율적이면서도 신뢰성 있게 저감할 수 있는 변압기 진동 저감 장치가 개시된다.
전력 산업 분야에서 사용되는 대형 변압기는 전기를 공급하는 핵심 기기임에도 불구하고 고소음 및 고진동 유발 특성 때문에 변전소 주변 거주자들에 의한 민원제기 대상이 되고 있다. 이러한 현상은 변압기 설치 장소가 거주지와 점점 가까워지면서 더욱 심화되고 있다.
한편, 대형 변압기는 보통 옥외에 설치되나, 최근 들어서는 옥내에 설치되기도 한다. 이 때, 예를 들면 옥외 설치의 경우 대형 변압기(1)는, 도 1에 도시된 것처럼 지면에 장착될 수 있는데, 변압기(1)와 지면(5) 사이에 방진을 위한 댐퍼(10, damper)를 설치함으로써 변압기(1) 구동 중 발생될 수 있는 진동을 줄일 수 있다.
예를 들면, 댐퍼(10)에는 공기층이 구비됨으로써 변압기(1)의 구동 중 진동이 발생되더라도 댐퍼(10)가 진동을 흡수함으로써 변압기(1)에 발생되는 진동을 줄일 수 있다.
그런데, 이러한 종래의 변압기 진동 저감 장치, 즉 댐퍼(10)에 있어서는, 지면(5)으로부터 주기적인 외란이 발생되는 경우(예를 들면, 내진 지역에 변압기가 설치되는 경우)나 고진동이 발생되는 경우 진동 저감의 효율성이 저하됨으로써 변압기(1)의 진동 저감을 신뢰성 있게 수행하지 못하는 한계가 있다.
따라서, 변압기에 발생되는 진동을 능동적으로 제어할 수 있는 새로운 구조의 변압기 진동 저감 장치의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명의 실시예에 따른 목적은, 변압기 탱크의 측벽의 내부 공간을 구획하고 구획된 구획 공간에 능동 제어에 의해 변형이 가능한 능동 변형부를 구비함으로써 변압기에 발생되는 진동이 혹여 고진동이거나 지면으로부터 발생되는 주기적인 외란에 의한 진동이더라도 진동 저감을 효율적이면서도 신뢰성 있게 수행할 수 있는 진동 저감 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 목적은, 변압기에 발생되는 진동이 혹여 고진동이거나 지면으로부터 발생되는 주기적인 외란에 의한 진동이더라도 진동 정도에 따라 진동 저감 유닛을 능동 제어할 수 있어 변압기에 발생되는 진동을 효율적이면서도 신뢰성 있게 저감시킬 수 있는 변압기 진동 저감 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 변압기 진동 저감 장치는, 변압기 탱크의 측벽이 형성하는 내부 공간에 배치되어 상기 내부 공간을 다수의 구획 공간으로 구획하는 구획벽; 및 상기 구획벽에 의해 형성되는 상기 다수의 구획 공간에 각각 배치되어, 상기 변압기 탱크의 측벽에 각각 전달되는 진동을 능동적으로 감소시키기 위해 스마트 재질로 마련되는 능동 변형부;를 포함할 수 있으며, 이러한 구성에 의해서, 변압기 탱크의 측벽의 내부 공간을 구획하고 구획된 구획 공간에 능동 제어에 의해 변형이 가능한 능동 변형부를 구비함으로써 변압기에 발생되는 진동이 혹여 고진동이거나 지면으로부터 발생되는 주기적인 외란에 의한 진동이더라도 진동 저감을 효율적이면서도 신뢰성 있게 수행할 수 있다.
상기 변압기 진동 저감 장치는, 상기 변압기 탱크에 장착되어, 상기 변압기 탱크에 발생되는 진동의 크기 또는 진동 분포를 감지하는 감지부; 및 상기 감지부의 감지 정보에 따라 상기 다수의 구획 공간에 각각 구비되는 상기 능동 변형부의 변형 정도를 제어하는 제어부;를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 감지부의 감지 정보에 따라 상기 다수의 구획 공간을 개별적으로 제어할 수 있다.
상기 감지부는, 상기 다수의 구획 공간에 발생되는 진동을 개별적으로 감지하면서도 고유진동수 피크 발생지점을 파악할 수 있도록 매트릭스(matrix) 형태의 진동 센서로 마련될 수 있다.
상기 능동 변형부는 자기장 부하 정도에 따라 액체 상태와 고체 상태의 비율이 결정되는 자기 유변 유체(Magneto-Rheological Fluid)로 마련되며, 상기 감지부의 감지 정보를 토대로 상기 제어부에 의해 상기 능동 변형부로 자기장을 선택적으로 부하시키는 자기장 부하부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 능동 변형부는 전기장 부하 정도에 따라 액체 상태와 고체 상태의 비율이 결정되는 전기 유변 유체(Electro-Rheological Fluid)로 마련되며, 상기 감지부의 감지 정보를 토대로 상기 제어부에 의해 상기 능동 변형부로 전기장을 선택적으로 부하시키는 전기장 부하부를 더 포함할 수 있다.
상기 구획벽은 상기 변압기 탱크의 측벽에 형성되는 내부 공간에서 격자형으로 배치되며, 상기 구획공간 내에는 상기 능동 변형부로 자기장 또는 전기장을 부하시키기 위한 적어도 하나의 부하지점이 구비될 수 있다.
상기 구획벽은 상기 변압기 탱크에 발생되는 진동을 저감시키기 위하여 강성 보강부재로 마련될 수 있다.
상기 변압기 탱크와 상기 변압기 탱크가 설치되는 설치면 사이에 추가적으로 배치되어 상기 변압기로부터 발생되는 진동을 감소시키는 댐핑부를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 진동 저감 장치는, 변압기 탱크의 측벽이 형성하는 내부 공간에 격자형으로 배치되어 자기장 또는 전기장이 부하되는 복수 개의 부하지점을 구비하는 필드 형성부; 상기 내부 공간에 배치되어, 상기 변압기 탱크의 측벽에 전달되는 진동을 능동적으로 감소시키기 위해 스마트 재질로 마련되는 능동 변형부; 상기 변압기 탱크에 장착되어, 상기 변압기 탱크에 발생되는 진동의 크기 또는 진동 분포를 감지하는 감지부; 및 상기 감지부의 감지 정보에 따라 상기 능동 변형부의 변형 정도를 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 제어부는 상기 감지부의 감지 정보에 따라 상기 복수 개의 부하지점 중 선택된 부하지점으로 자기장 또는 전기장을 부하시킴으로써 상기 내부 공간에서 상기 능동 변형부의 상태 및 분포를 제어할 수 있다.
여기서, 상기 능동 변형부는 자기장 부하 정도에 따라 액체 상태와 고체 상태의 비율이 결정되는 자기 유변 유체(Magneto-Rheological Fluid) 또는 전기장 부하 정도에 따라 액체 상태와 고체 상태의 비율이 결정되는 전기 유변 유체(Electro-Rheological Fluid)로 마련될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 변압기 진동 저감 장치는, 변압기와 상기 변압기가 설치되는 설치면 사이에 개재되어 상기 변압기로부터 발생되는 진동을 감소시키는 진동 저감 유닛을 적어도 하나 구비하는 변압기 진동 저감 장치이며, 상기 진동 저감 유닛은, 상기 변압기와 상기 설치면의 사이에 개재되는 유닛 하우징; 및 상기 유닛 하우징의 내부에 배치되며, 상기 변압기로부터 전달되는 진동을 능동적으로 감소시키기 위하여 스마트 재질로 마련되는 능동 변형부;를 포함함으로써, 변압기에 발생되는 진동이 혹여 고진동이거나 지면으로부터 발생되는 주기적인 외란에 의한 진동이더라도 진동 정도에 따라 진동 저감 유닛을 능동 제어할 수 있어 변압기에 발생되는 진동을 효율적이면서도 신뢰성 있게 저감시킬 수 있다.
상기 변압기 진동 저감 장치는, 상기 변압기로부터 발생되는 진동을 감지하는 감지부; 및 상기 감지부의 감지 정보에 따라 상기 능동 변형부의 변형 정도를 제어하는 제어부;를 더 포함하며, 상기 감지부는 상기 진동 저감 유닛의 수에 대응되게 구비되어 상기 제어부의 제어에 의해 상기 진동 저감 유닛의 개별 제어가 가능하다.
상기 능동 변형부는 자기장 부하 정도에 따라 액체 상태와 고체 상태의 비율이 결정되는 자기 유변 유체(Magneto-Rheological Fluid)로 마련되며, 상기 감지부의 감지 정보를 토대로 상기 제어부에 의해 상기 능동 변형부로 자기장을 선택적으로 부하시키는 자기장 부하부를 더 포함할 수 있다.
또는, 상기 능동 변형부는 전기장 부하 정도에 따라 액체 상태와 고체 상태의 비율이 결정되는 전기 유변 유체(Electro-Rheological Fluid)로 마련되며, 상기 감지부의 감지 정보를 토대로 상기 제어부에 의해 상기 능동 변형부로 전기장을 선택적으로 부하시키는 전기장 부하부를 더 포함할 수 있다.
상기 감지부는, 상기 변압기로부터 발생되는 진동을 전기적 신호로 변환하는 압전 센서 또는 전자기 센서일 수 있다.
상기 유닛 하우징은 상기 능동 변형부의 상태에 따라 유연하게 변형될 수 있는 러버 재질로 마련될 수 있다.
상기 변압기 진동 저감 장치는, 상기 변압기와 상기 설치면 사이에 추가적으로 배치되어 상기 변압기로부터 발생되는 진동을 보조적으로 감소시키는 보조 댐핑부를 더 포함할 수 있다.
상기 유닛 하우징은 상기 설치면에 설치된 앵커 볼트에 의해 상기 설치면에 고정될 수 있다.
상기 진동 저감 유닛은 상기 변압기 및 상기 설치면 사이에서 상기 변압기의 저면의 네 꼭지점 영역 중 적어도 일 영역에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 변압기 탱크의 측벽의 내부 공간을 구획하고 구획된 공간에 능동 제어에 의해 변형이 가능한 능동 변형부를 구비함으로써 변압기에 발생되는 진동이 혹여 고진동이거나 지면으로부터 발생되는 주기적인 외란에 의한 진동이더라도 진동 저감을 효율적이면서도 신뢰성 있게 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 변압기에 발생되는 진동이 혹여 고진동이거나 지면으로부터 발생되는 주기적인 외란에 의한 진동이더라도 진동 정도에 따라 진동 저감 유닛을 능동 제어할 수 있어 변압기에 발생되는 진동을 효율적이면서도 신뢰성 있게 저감시킬 수 있다.
도 1은 종래의 일 실시예에 따른 변압기에 댐퍼가 장착된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 변압기 진동 저감 장치가 변압기에 장착된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 변압기 진동 저감 장치의 구성을 개략적으로 도시한 컨셉 도면이다.
도 4는 도 2의 능동 변형부에 자기장이 부하되는 경우 능동 변형부가 변형되는 원리를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2의 능동 변형부에 전기장이 부하되는 경우 능동 변형부가 변형되는 원리를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예예 따른 변압기 진동 저감 장치의 능동 변형부의 능동 변형을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 변압기 진동 저감 장치가 변압기에 장착된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 변압기 진동 저감 장치의 구성을 개략적으로 도시한 컨셉 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 변압기 진동 저감 장치가 변압기에 장착된 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 변압기 진동 저감 장치의 구성을 개략적으로 도시한 컨셉 도면이고, 도 4는 도 2의 능동 변형부에 자기장이 부하되는 경우 능동 변형부가 변형되는 원리를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 2의 능동 변형부에 전기장이 부하되는 경우 능동 변형부가 변형되는 원리를 나타낸 도면이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 변압기 진동 저감 장치는, 변압기의 외관을 형성하는 변압기 탱크(101)의 네 측벽(102)의 내부 공간에 장착되어 변압기 탱크(101)에 발생되는 진동, 예를 들면 고진동이거나 지면으로부터 발생되는 주기적인 외란에 의한 진동을 능동적으로 흡수할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예의 변압기 진동 저감 장치는, 변압기 탱크(101)의 측벽(102)에 형성되는 내부 공간에 배치되어 내부 공간을 다수의 구획 공간(110S)으로 구획하는 구획벽(111)과, 다수의 구획 공간(110S)에 각각 배치되어 능동 변형에 의해 변압기 탱크(101)에 전달되는 진동을 감소시키는 스마트 재질의 능동 변형부(115)를 포함할 수 있다
또한, 변압기 탱크(101)에 장착되어 다수의 구획 공간(110S)에 발생되는 진동을 감지하는 감지부(120)와, 감지부(120)의 감지 정도에 따라 능동 변형부(115)의 변형 정도를 제어하는 제어부(130)와, 제어부(130)로부터의 명령 신호에 기초하여 능동 변형부(115)를 제어하기 위한 자기장 또는 전기장을 부하시키는 부하부(140)를 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의해서, 변압기 탱크(101)에 가령 고진동 또는 주기적인 외란에 의한 진동이 발생되는 경우 감지부(120)가 다수의 구획 공간(110S)에 각각 발생되는 진동 정도 또는 분포를 감지한 후 제어부(130)에 보내고, 제어부(130)는 감지 정보에 기초하여 부하부(140)로부터 각각의 능동 변형부(115)로 부하되는 자기장 또는 전기장의 크기를 조절함으로써 변압기 탱크(101)에 발생되는 진동을 신뢰성 있게 저감할 수 있다.
각각의 구성에 대해 설명하면, 먼저 본 실시예의 능동 변형부(115)가 배치되는 구획 공간(110S)을 형성하는 구획벽(111)은, 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 변압기 탱크(101)의 측벽(102)에 형성되는 내부 공간을 다수의 구획 공간(110S)으로 나누는 역할을 한다.
이러한 구획벽(111)은, 강성을 갖는 강성 보강부재로써 직사각 단면을 갖는 바아 형상으로 마련되며, 측벽(102) 내에 구비되기 때문에 변압기 탱크(101)의 측벽(102)에 강성을 부여함으로써 변압기 탱크(101)의 진동을 억제할 수 있다.
본 실시예의 구획벽(111)은, 격자형으로 마련됨으로써 도 3에 도시된 것처럼, 각각의 구획 공간(110S)은 직사각 형상을 가질 수 있다.
이와 같이, 구획벽(111)에 의해 변압기 탱크(101)의 내부 공간을 격자형의 다수 구획 공간(110S)을 나눌 수 있으며, 이를 통해 각각의 구획 공간(110S)에 배치되는 능동 변형부(115)를 개별적으로 능동 제어할 수 있어 진동 발생을 최소화할 수 있다.
한편, 본 실시예의 능동 변형부(115)는, 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 각 구획 공간(110S)의 내부에 내장되어 부하되는 전기장 또는 자기장의 크기에 따라 변형될 수 있다.
도 4를 참조하여 설명하면, 본 실시예의 능동 변형부(115)는, 자기장 부하 정도에 따라 액체 상태와 고체 상태의 비율이 결정되는 자기 유변 유체(Magneto-Rheological Fluid)로 마련될 수 있다. 즉, 능동 변형부(115)에 자기장이 부하되지 않은 경우 자기 유변 유체의 분산 입자(115a)는 뉴튼 입자 성질을 띠지만, 자기장이 부하되면 분산 입자(115a)가 분극화를 일으켜 자기장 방향과 평행한 방향으로 배치되며, 따라서 능동 변형부(115)에 전달되는 진동에 대해 저항력을 가질 수 있는 것이다.
다시 말해, 자기장이 부하되지 않는 경우 자기 유변 유체는 액체에 가까운 상태를 갖지만, 자기장의 부하 정도에 따라 액체 상태에서 고체 상태로 변환(점점 고체 상태의 비율이 높아짐)되는 것이며, 이러한 성질에 의해서, 진동을 가장 많이 흡수할 수 있는 상태를 유지할 수 있는 것이다.
그런데, 본 실시예의 경우, 전술한 것처럼, 이러한 능동 변형부(115)의 능동적인 변형이 다수의 구획 공간(110S)에서 개별적으로 이루어질 수 있는 것이며, 따라서 변압기 탱크(101)의 진동 발생 요인인 잘량, 감쇠, 강성 요인을 능동적으로 제어함으로써 진동을 최소화할 수 있다.
이를 위해, 변압기로부터 발생되는 진동을 감지한 후 감지된 정보에 기초하여 능동 변형부(115)로 부하되는 자기장의 정도를 조절할 수 있어야 한다.
이에 전술한 것처럼, 본 실시예의 변압기 진동 저감 장치는, 감지부(120), 제어부(130) 그리고 제어부(130)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 감지부(120)는, 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 변압기 탱크(101)에 장착 가능하며, 변압기 탱크(101)에 가해지는 진동 정도를 구획 공간(110S) 별로 감지함으로써, 감지된 정보를 전기 신호로 바꾼 후 제어부(130)로 전송할 수 있다.
이러한 감지부(120)는, 다수의 구획 공간(110S)을 개별적으로 감지할 수 있으면서도 고유진동수 피크 발생지점을 정확히 파악할 수 있도록 매트릭스(matrix) 형태를 갖는 진동 센서로 마련될 수 있다.
따라서, 감지부(120)는 각각의 구획 공간(110S)에 발생되는 진동의 크기 및 분포를 감지할 수 있으며, 이를 통해 각각의 구획 공간(110S)에서의 능동 변형부(115)의 능동 정도를 선택적으로 조절할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 개략적으로 도시된 것처럼, 일부의 구획 공간(110S)에서는 감지부(120)의 감지 정보에 기초하여 자기장이 가해짐으로써 능동 변형부(115b)가 고체 상태로 변형될 수 있는 것이며, 일부의 다른 구획 공간(110S)에서는 자기장이 가해지지 않음으로써 능동 변형부(115a)는 액체 상태를 유지할 수 있는 것이다. 아울러, 자기장의 부하 정도에 따라 능동 변형부(115)는 액체 상태와 고체 상태가 혼합된 상태를 유지할 수 있음은 당연하다.
한편, 제어부(130)는 감지부(120)에 의해 감지된 정보, 즉 변압기 탱크(101)의 진동 정도에 따른 신호 정보를 전달받아 부하부(140)로부터 능동 변형부(115)로 부하되는 자기장의 크기를 조절한다. 여기서, 각 구획 공간(110S)을 형성하는 변압기 탱크(101)의 내측벽에는 부하부(140)와 연결된 부하지점(112, 도 2 참조)이 마련됨으로써 능동 변형부(115)에 자기장을 부하시킬 수 있다.
따라서, 가령 변압기 탱크(101)로부터 고진동이 발생되어 변압기 탱크(101)의 진동에 대한 저항력을 다수의 구획 공간(110S)에서 증대시켜야 할 경우, 제어부(130)는 부하부(140)로부터 선택된 능동 변형부(115)로 자기장을 부하하여 다수의 구획 공간(110S)에 배치된 능동 변형부(115)들 중 선택된 일부의 능동 변형부(115)를 액체 상태에서 고체 상태로 변형시킬 수 있다. 다만, 이 때 능동 변형부(115)가 완전히 고체 상태로 변형될 수 있고 또한 일부만이 변형될 수도 있다.
전술한 감지부(120)는 능동 변형부(115)가 액체 상태에서 고체 상태로 변형될 때(보다 정확히는 액체와 고체의 사이 상태일 때) 변압기 탱크(101)의 진동이 최소로 감소된 때를 감지할 수 있으며, 이 때 감지된 감지 정보를 제어부(130)에 보냄으로써 제어부(130)는 부하부(140)로부터의 능동 변형부(115)로 부하되는 자기장의 크기를 유지할 수 있도록 한다.
이와 같이, 감지부(120)는, 변압기 탱크(101)의 진동을 감지할 뿐만 아니라 능동 변형부(115)의 변형에 따른 변압기 탱크(101)의 진동 감소 정도도 감지할 수 있어, 능동 변형부(115)가 변압기 탱크(101)의 진동을 감소시키기에 최적화된 상태를 유지할 수 있도록 한다.
한편, 전술한 것처럼, 능동 변형부(115)는 부하되는 자기장에 따라 액체 상태에서 고체 상태로 변하는 자기 유변 유체로 마련될 수 있지만, 도 5에 도시된 것처럼 전기 유변 유체로 마련될 수 있다.
여기서, 전기 유변 유체(Electro-Rheological Fluid)란, 전기장 부하 정도에 따라 액체 상태에서 고체 상태로 변형되는 물질로, 이러한 전기 유변 유체로 이루어진 능동 변형부(115)에 전기장이 부하되지 않은 경우 전기 유변 유체의 분산 입자(115b)는 뉴튼 입자 성질을 띠지만, 전기장이 부하되면 분산 입자(115b)가 분극화를 일으켜 부화된 전기장과 평행한 방향으로 배치되며, 따라서 능동 변형부(115)에 전달되는 진동에 대해 저항력을 가질 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에서는 변압기 탱크(101)에 발생되는 진동 정도에 따라 능동 변형이 가능한 스마트 재질, 즉 자기 유변 유체 또는 전기 유변 유체로 능동 변형부(115)가 마련됨으로써 변압기 탱크(101)에 발생되는 진동을 효율적이면서도 신뢰성 있게 저하시킬 수 있다. 다만, 능동 변형부(115)를 이루는 스마트 재질은 전술한 자기 유변 유체 또는 전기 유변 유체에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 실시예의 변압기 진동 저감 장치는, 변압기 탱크(101)의 측벽(102)에 형성된 구획 공간(110S)에 구획되게 배치되어 능동 변형에 의해 진동을 저감시키는 능동 변형부(115) 이외에도 변압기 탱크(101)와 설치면(105) 사이에 추가적으로 배치되어 변압기 탱크(101)로부터 발생되는 진동을 감소시키는 복수 개의 댐핑부(160)를 더 포함할 수 있다.
이러한 댐핑부(160)는, 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 변압기 탱크(101)에 발생되는 진동을 흡수하면서도 변압기 탱크(101)를 견고하게 지지할 수 있다. 댐핑부(160)는 러버 재질 등으로 마련되어 진동을 충격 흡수할 수 있다. 다만, 댐핑부(160)의 재질 및 종류는 이에 한정되는 것은 아니며, 공기층 등이 구비된 댐핑부(160)가 적용될 수 있음은 당연하다.
이와 같이, 변압기 탱크(101)의 측벽(102)의 내부 공간을 구획하고 구획된 구획 공간(110S)에 능동 제어에 의해 변형이 가능한 능동 변형부(115)를 구비함으로써 변압기 탱크(101)에 발생되는 진동이 혹여 고진동이거나 지면으로부터 발생되는 주기적인 외란에 의한 진동이더라도 진동 저감을 효율적이면서도 신뢰성 있게 수행할 수 있는 장점이 있다.
한편, 이하에서는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 변압기 진동 저감 장치에 대해 설명하되, 전술한 제1 실시예의 변압기 진동 저감 장치와 실질적으로 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예예 따른 변압기 진동 저감 장치의 능동 변형부의 능동 변형을 개략적으로 도시한 도면이다.
이에 도시된 것처럼, 본 발명의 제2 실시예에 따른 변압기 진동 저감 장치는, 변압기 탱크의 측벽에서 내부 공간(210S)을 형성하는 내측벽에 격자형으로 배치되어 복수 개의 부하지점(212)을 형성하는 필드 형성부(210)와, 필드 형성부(210)의 내부 공간에 배치되어 변압기 탱크(101)의 측벽에 전달되는 진동을 능동적으로 감소시키기 위해 스마트 재질로 마련되는 능동 변형부(215)를 포함할 수 있다. 그리고, 전술한 제1 실시예에와 같이, 감지부, 제어부 및 부하부를 포함할 수 있다.
다만, 전술한 제1 실시예에서는 내부 공간의 구획벽(111, 도 2 참조)에 의해 다수의 구획 공간(110S)이 마련되고 각 구획 공간(110S)에서 능동 변형부(115)가 선택적으로 개별 제어되었지만, 본 실시예의 경우 내부 공간(210S)에 부하부와 연결된 복수 개의 부하지점(212)이 구비되고, 이들 부하지점(212)에 선택적으로 전기장 또는 자기장이 부하됨으로써, 도 6에 도시된 것처럼, 선택된 부하지점(212)에서 일부의 능동 변형부(215b)는 고체 상태로 변형될 수 있고 일부 능동 변형부(215a)는 액체 상태를 유지할 수 있다.
따라서, 필드 형성부(210) 내에서 능동 변형부(215)의 상태 및 분포를 제어할 수 있으며, 이에 따라 변압기 탱크에 발생되는 진동 정도 및 진동 발생 지점에 따라 능동 변형부(215)의 상태를 적절히 조절할 수 있어 진동 저감을 효율적이면서도 신뢰성 있게 수행할 수 있다.
한편, 이하에서는, 본 발명의 제3 실시예에 따른 변압기 진동 저감 장치에 대해 설명하되 전술한 실시예들의 변압기 진동 저감 장치와 실질적으로 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 변압기 진동 저감 장치가 변압기에 장착된 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 8은 도 7의 변압기 진동 저감 장치의 구성을 개략적으로 도시한 컨셉 도면이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 변압기 진동 저감 장치는, 변압기(301)의 외관을 형성하는 변압기 탱크(302)의 베이스 플레이트(303)와 설치면(305) 사이에 설치되되 베이스 플레이트(303)의 네 꼭지점 영역에 설치되어 변압기(301)를 지지할 뿐만 아니라 변압기(301)에 발생되는 진동을 능동적으로 흡수할 수 있다.
이러한 변압기 진동 저감 장치는, 도 7에 개략적으로 도시된 바와 같이, 변압기 탱크(302)의 베이스 플레이트(303)의 네 꼭지점 영역과 설치면(305) 사이에 배치되는 4개의 진동 저감 유닛(310)과, 진동 저감 유닛(310)에 각각 구비되어 변압기(301)로부터 발생되는 각 부분의 진동을 감지하는 감지부(320)와, 감지부(320)에 의해 획득된 감지 정보에 기초하여 진동 저감 유닛(310)을 능동 제어하는 제어부(330)와, 제어부(330)로부터의 명령 신호에 기초하여 진동 저감 유닛(310)을 능동 제어하기 위한 자기장 또는 전기장을 부하시키는 부하부(340)를 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의해서, 변압기(301)에 가령 고진동이 발생되거나 주기적인 외란에 의한 진동이 발생되는 경우 진동 저감 유닛(310)들의 각 감지부(320)가 변압기(301)에 발생되는 각 부분의 진동 정도를 감지한 후 제어부(330)에 보내고, 제어부(330)는 감지 정보에 기초하여 부하부(340)로부터 각각의 진동 저감 유닛(310)으로 부하되는 자기장 또는 전기장의 크기를 조절함으로써 변압기(301)에 발생되는 진동을 신뢰성 있게 저감할 수 있다.
각각의 구성에 대해 설명하면, 먼저 본 실시예의 진동 저감 유닛(310)은, 도 7 및 도 8에 개략적으로 도시된 바와 같이, 변압기 탱크(302)의 베이스 플레이트(303)와 설치면(305) 사이에 배치되는 유닛 하우징(311)과, 유닛 하우징(311)의 내측에 배치되어 변압기(301)로부터 전달되는 진동을 능동적으로 감소시키기 위해 스마트(smart) 재질로 마련되는 능동 변형부(315)를 포함할 수 있다.
본 실시예의 유닛 하우징(311)은, 변압기(301)를 지지하면서도 변압기(301)에 발생 가능한 진동을 흡수할 수 있고, 또한 후술할 능동 변형부(315)의 능동 변형이 원활하게 이루어질 수 있도록 러버(rubber) 재질로 마련될 수 있다. 후술하겠지만, 변압기(301)의 진동 정도에 따라 능동 변형부(315)는 변형될 수 있는데, 여기서 유닛 하우징(311)이 어느 정도 변형이 가능한 러버 재질로 마련됨으로써 능동 변형부(315)의 변형이 원활하게 이루어질 수 있는 것이다.
또한, 본 실시예의 유닛 하우징(311)은 설치면(305)에 설치된 앵커 볼트(미도시)에 의해 설치면(305)에 고정될 수 있어 위치를 견고하게 유지할 수 있으며, 따라서 변압기(301)를 지지할 수 있다.
다만, 유닛 하우징(311)의 재질 및 고정 구조는 이에 한정되는 것은 아니며 그 내부 공간에서 능동 변형부(315)의 변형을 용이하게 할 수 있는 것이라면 다른 재질이 적용될 수 있고 또한 유닛 하우징(311)을 견고하게 고정할 수 있다면 다른 고정 방법이 적용될 수 있음은 당연하다.
한편, 본 실시예의 능동 변형부(315)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 유닛 하우징(311)의 내부에 내장되어 부하되는 전기장 또는 자기장의 크기에 따라 변형될 수 있다.
이러한 능동 변형부는, 자기 유변 유체 또는 전기 유변 유체로 마련될 수 있다. 다만, 자기 유변 유체 또는 전기 유변 유체에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조하여 전술한 제1 실시예에서 구체적으로 설명하였으므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예의 변압기 진동 저감 장치는, 감지부(320), 제어부(330) 그리고 부하부(340)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 감지부(320)는, 도 8에 개략적으로 도시된 것처럼, 유닛 하우징(311) 내에 배치되어 변압기(301)의 진동에 의해 유닛 하우징(311)에 가해지는 변압기(301)의 진동 정도를 감지할 수 있으며, 감지된 정보를 전기 신호로 바꾼 후 제어부(330)로 전송할 수 있다.
이러한 감지부(320)는, 변압기(301)의 진동을 전기 신호로 변환하는 압전 센서 또는 전자 유도 현상을 이용하여 변압기(301)에 발생된 진동을 전기 신호로 변환하는 전자기 센서로 마련될 수 있다. 다만, 감지부(320)의 장착 위치 및 감지부(320)의 종류는 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 제어부(330)는 감지부(320)에 의해 감지된 정보, 즉 변압기(301)의 진동 정도에 따른 신호 정보를 전달받아 부하부(340)로부터 능동 변형부(315)로 부하되는 자기장의 크기를 조절한다.
예를 들면, 변압기(301)로부터 고진동이 발생되어 변압기(301)의 진동에 대한 저항력을 증대시켜야 할 경우, 제어부(330)는 부하부(340)로부터 능동 변형부(315)로 자기장을 부하하여 능동 변형부(315)를 액체 상태에서 고체 상태로 변형시킬 수 있다. 다만, 이 때 완전히 고체 상태로 변형되는 것이 아니다. 전술한 감지부(320)는 능동 변형부(315)가 액체 상태에서 고체 상태로 변형될 때(보다 정확히는 액체와 고체의 사이 상태일 때) 변압기(301)의 진동이 최소로 감소된 때를 감지할 수 있으며, 이 때 감지된 감지 정보를 제어부(330)에 보냄으로써 제어부(330)는 부하부(340)로부터의 능동 변형부(315)로 부하되는 자기장의 크기를 유지할 수 있도록 한다.
이와 같이, 감지부(320)는, 변압기(301)의 진동을 감지할 뿐만 아니라 능동 변형부(315)의 변형에 따른 변압기(301)의 진동 감소 정도로 감지할 수 있어, 능동 변형부(315)가 변압기(301)의 진동을 감소시키기에 최적화된 상태를 유지할 수 있도록 한다.
한편, 본 실시예의 변압기 진동 저감 장치는, 능동 변형이 가능한 진동 저감 유닛(310) 외에도, 변압기 탱크(302)의 베이스 플레이트(303)와 설치면(305) 사이에 추가적으로 배치되어 변압기(301)로부터 발생되는 진동을 보조적으로 감소시키는 복수 개의 보조 댐핑부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이러한 보조 댐핑부는, 도시하지는 않았지만, 진동 저감 유닛(310)과 인접하도록 베이스 플레이트(303)의 네 꼭지점 영역에 배치되어 변압기(301)에 발생되는 진동을 흡수하면서도 지지할 수 있다. 보조 댐핑부는 러버 재질 등으로 마련되어 진동을 충격 흡수할 수 있다. 다만, 보조 댐핑부의 재질 및 종류는 이에 한정되는 것은 아니며, 공기층 등이 구비된 보조 댐핑부가 적용될 수 있음은 당연하다.
이와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 의하면, 변압기(301)에 발생되는 진동이 혹여 고진동이거나 설치면(305)으로부터 발생되는 주기적인 외란에 의한 진동이더라도 진동 정도에 따라 진동 저감 유닛(310)을 능동 제어할 수 있어 변압기(301)에 발생되는 진동을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 변압기 탱크의 측벽이 형성하는 내부 공간에 배치되어 상기 내부 공간을 다수의 구획 공간으로 구획하는 구획벽; 및
    상기 구획벽에 의해 형성되는 상기 다수의 구획 공간에 각각 배치되어, 상기 변압기 탱크의 측벽에 각각 전달되는 진동을 능동적으로 감소시키기 위해 스마트 재질로 마련되는 능동 변형부;
    를 포함하는 변압기 진동 저감 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변압기 탱크에 장착되어, 상기 변압기 탱크에 발생되는 진동의 크기 또는 진동 분포를 감지하는 감지부; 및
    상기 감지부의 감지 정보에 따라 상기 다수의 구획 공간에 각각 구비되는 상기 능동 변형부의 변형 정도를 제어하는 제어부;
    를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 감지부의 감지 정보에 따라 상기 다수의 구획 공간을 개별적으로 제어할 수 있는 변압기 진동 저감 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 감지부는, 상기 다수의 구획 공간에 발생되는 진동을 개별적으로 감지하면서도 고유진동수 피크 발생지점을 파악할 수 있도록 매트릭스(matrix) 형태의 진동 센서로 마련되는 변압기 진동 저감 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 능동 변형부는 자기장 부하 정도에 따라 액체 상태와 고체 상태의 비율이 결정되는 자기 유변 유체(Magneto-Rheological Fluid)로 마련되며,
    상기 감지부의 감지 정보를 토대로 상기 제어부에 의해 상기 능동 변형부로 자기장을 선택적으로 부하시키는 자기장 부하부를 더 포함하는 변압기 진동 저감 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 능동 변형부는 전기장 부하 정도에 따라 액체 상태와 고체 상태의 비율이 결정되는 전기 유변 유체(Electro-Rheological Fluid)로 마련되며,
    상기 감지부의 감지 정보를 토대로 상기 제어부에 의해 상기 능동 변형부로 전기장을 선택적으로 부하시키는 전기장 부하부를 더 포함하는 변압기 진동 저감 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구획벽은 상기 변압기 탱크의 측벽에 형성되는 내부 공간에서 격자형으로 배치되며, 상기 구획공간 내에는 상기 능동 변형부로 자기장 또는 전기장을 부하시키기 위한 적어도 하나의 부하지점이 구비되는 변압기 진동 저감 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구획벽은 상기 변압기 탱크에 발생되는 진동을 저감시키기 위하여 강성 보강부재로 마련되는 변압기 진동 저감 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 변압기 탱크와 상기 변압기 탱크가 설치되는 설치면 사이에 추가적으로 배치되어 상기 변압기로부터 발생되는 진동을 감소시키는 댐핑부를 더 포함하는 변압기 진동 저감 장치.
  9. 변압기 탱크의 측벽이 형성하는 내부 공간에 격자형으로 배치되어 자기장 또는 전기장이 부하되는 복수 개의 부하지점을 구비하는 필드 형성부;
    상기 내부 공간에 배치되어, 상기 변압기 탱크의 측벽에 전달되는 진동을 능동적으로 감소시키기 위해 스마트 재질로 마련되는 능동 변형부;
    상기 변압기 탱크에 장착되어, 상기 변압기 탱크에 발생되는 진동의 크기 또는 진동 분포를 감지하는 감지부; 및
    상기 감지부의 감지 정보에 따라 상기 능동 변형부의 변형 정도를 제어하는 제어부;
    를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 감지부의 감지 정보에 따라 상기 복수 개의 부하지점 중 선택된 부하지점으로 자기장 또는 전기장을 부하시킴으로써 상기 내부 공간에서 상기 능동 변형부의 상태 및 분포를 제어하는 변압기 진동 저감 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 능동 변형부는 자기장 부하 정도에 따라 액체 상태와 고체 상태의 비율이 결정되는 자기 유변 유체(Magneto-Rheological Fluid) 또는 전기장 부하 정도에 따라 액체 상태와 고체 상태의 비율이 결정되는 전기 유변 유체(Electro-Rheological Fluid)로 마련되는 변압기 진동 저감 장치.
  11. 변압기와 상기 변압기가 설치되는 설치면 사이에 개재되어 상기 변압기로부터 발생되는 진동을 감소시키는 진동 저감 유닛을 적어도 하나 구비하는 변압기 진동 저감 장치에 있어서,
    상기 진동 저감 유닛은,
    상기 변압기와 상기 설치면의 사이에 개재되는 유닛 하우징; 및
    상기 유닛 하우징의 내부에 배치되며, 상기 변압기로부터 전달되는 진동을 능동적으로 감소시키기 위하여 스마트 재질로 마련되는 능동 변형부;
    를 포함하는 변압기 진동 저감 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 변압기로부터 발생되는 진동을 감지하는 감지부; 및
    상기 감지부의 감지 정보에 따라 상기 능동 변형부의 변형 정도를 제어하는 제어부;
    를 더 포함하며,
    상기 감지부는 상기 진동 저감 유닛의 수에 대응되게 구비되어 상기 제어부의 제어에 의해 상기 진동 저감 유닛의 개별 제어가 가능하도록 하는 변압기 진동 저감 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 능동 변형부는 자기장 부하 정도에 따라 액체 상태와 고체 상태의 비율이 결정되는 자기 유변 유체(Magneto-Rheological Fluid)로 마련되며,
    상기 감지부의 감지 정보를 토대로 상기 제어부에 의해 상기 능동 변형부로 자기장을 선택적으로 부하시키는 자기장 부하부를 더 포함하는 변압기 진동 저감 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 능동 변형부는 전기장 부하 정도에 따라 액체 상태와 고체 상태의 비율이 결정되는 전기 유변 유체(Electro-Rheological Fluid)로 마련되며,
    상기 감지부의 감지 정보를 토대로 상기 제어부에 의해 상기 능동 변형부로 전기장을 선택적으로 부하시키는 전기장 부하부를 더 포함하는 변압기 진동 저감 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 감지부는, 상기 변압기로부터 발생되는 진동을 전기적 신호로 변환하는 압전 센서 또는 전자기 센서인 변압기 진동 저감 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 유닛 하우징은 상기 능동 변형부의 상태에 따라 유연하게 변형될 수 있는 러버 재질로 마련되는 변압기 진동 저감 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 변압기와 상기 설치면 사이에 추가적으로 배치되어 상기 변압기로부터 발생되는 진동을 보조적으로 감소시키는 보조 댐핑부를 더 포함하는 변압기 진동 저감 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 유닛 하우징은 상기 설치면에 설치된 앵커 볼트에 의해 상기 설치면에 고정되는 변압기 진동 저감 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 진동 저감 유닛은 상기 변압기 및 상기 설치면 사이에서 상기 변압기의 저면의 네 꼭지점 영역 중 적어도 일 영역에 배치되는 변압기 진동 저감 장치.
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