KR20170073764A

KR20170073764A - Transformer

Info

Publication number: KR20170073764A
Application number: KR1020150181550A
Authority: KR
Inventors: 김창욱; 이곤; 정상훈
Original assignee: 현대일렉트릭앤에너지시스템(주)
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2017-06-29

Abstract

본 발명은 클램프에서 발생되는 손실을 최소화할 수 있는 변압기에 관한 것으로, 이를 위한 본 실시예에 따른 변압기는, 권선이 배치되는 철심, 상기 권선의 상부와 하부에서 각각 배치되어 상기 철심에 결합되는 클램프, 및 상기 클램프와 상기 권선 사이에 배치되는 차단 부재를 포함할 수 있다.The present invention relates to a transformer capable of minimizing loss generated in a clamp, and a transformer according to the present embodiment for this purpose includes an iron core having a winding, a clamp disposed on the upper and lower portions of the winding, And a blocking member disposed between the clamp and the winding.

Description

Transformer

본 발명은 클램프에서 발생되는 손실을 최소화할 수 있는 변압기에 관한 것이다.
The present invention relates to a transformer capable of minimizing losses generated in a clamp.

변압기(transformer)는 전자기유도현상을 이용하여 교류의 전압 및 전류의 크기를 변화시키는 변환 장치이다.A transformer is a transformer that changes the magnitude of AC voltage and current using electromagnetic induction.

변압기는 소형의 전자 기기에서부터 대형의 변전 설비 또는 송전 설비까지 널리 사용되고 있다. 특히, 대형의 변전 설비 또는 송전 설비에서는 초고압 대용량 변압기가 주로 사용되고 있다. Transformers are widely used from small electronic devices to large substation or transmission facilities. Particularly, in a large-sized power transmission facility or a transmission facility, an ultra-high-voltage large-capacity transformer is mainly used.

일반적으로, 변압기는 공통된 철심의 둘레에 복수개의 권선이 감겨 있는 구조로 형성되며, 한 쪽의 권선으로 전력이 입력된 후 다른 쪽의 권선으로 전력이 출력되는 방식이다. Generally, a transformer is formed by a structure in which a plurality of windings are wound around a common iron core, in which power is input to one winding and then power is output to the other winding.

도 1은 종래 기술에 따른 변압기를 개략적으로 도시한 사시도이다. 1 is a perspective view schematically showing a transformer according to the prior art.

도 1을 참조하면, 종래의 변압기(10)는 외함(미도시) 내부에 권선(30)이 결합된 철심(20)과, 철심(20)을 외함(미도시)에 고정시키기 위해 외함과 결합되어 철심(20)의 양측을 가압하는 클램프(50)를 구비한다.Referring to FIG. 1, a conventional transformer 10 includes an iron core 20 having a winding 30 coupled to an inside of an enclosure (not shown), and an iron core 20 coupled to an enclosure to fix the iron core 20 to an enclosure And a clamp 50 for pressing both sides of the iron core 20.

이러한 변압기는 운전 중에 철손과 부하손이 발생된다. 철손은 1차측 권선에 전압이 연결되었을 때 코어에서 발생되는 손실을 의미하고, 부하손은 2차측 권선에 부하가 연결되어 운전 중일 때 발생되는 손실을 의미한다. These transformers generate iron losses and load handles during operation. The iron loss refers to the loss that occurs in the core when the voltage is connected to the primary winding and the load hand represents the loss that occurs when the load is connected to the secondary winding during operation.

일반적으로 변압기에서 발생되는 부하손은 권선 손실, 클램프 손실을 포함한다. 이에 변압기에서 발생되는 부하손을 저감시키기 위해서, 종래에는 권선의 전류밀도를 낮춰 설계/제작하는 방법이 이용되었다. Generally, the load hand generated in the transformer includes the winding loss and the clamp loss. In order to reduce the load hand generated in the transformer, conventionally, a method of designing / manufacturing by lowering the current density of the winding was used.

그러나, 전류밀도를 낮춰서 설계/제작하면, 제품 사이즈 및 중량이 커지는 문제가 있어 제품 요구사양을 충족시키기 어렵다는 문제가 있다.
However, if the current density is designed / manufactured with a low current density, there is a problem that the product size and weight become large, and there is a problem that it is difficult to meet product specification specifications.

본 발명은 클램프에서 발생하는 손실을 최소화하여 권선의 전류 밀도를 높일 수 있는 변압기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention aims at providing a transformer capable of increasing the current density of the winding by minimizing the loss occurring in the clamp.

본 발명의 실시예에 따른 변압기는, 권선이 배치되는 철심, 상기 권선의 상부와 하부에서 각각 배치되어 상기 철심에 결합되는 클램프, 및 상기 클램프와 상기 권선 사이에 배치되는 차단 부재를 포함할 수 있다.The transformer according to an embodiment of the present invention may include an iron core in which the windings are disposed, a clamp disposed at the upper and lower portions of the windings and coupled to the iron core, and a blocking member disposed between the clamp and the windings .

본 실시예에 있어서 상기 차단 부재는, 상기 권선과 대면하는 상기 클램프의 일면에 부착될 수 있다.In this embodiment, the blocking member may be attached to one surface of the clamp facing the winding.

본 실시예에 있어서 상기 차단 부재는, 편평한 플레이트 형태로 형성되며 규소 강판으로 형성될 수 있다.In this embodiment, the blocking member is formed in the form of a flat plate and may be formed of a silicon steel plate.

본 실시예에 있어서 상기 차단 부재는, 편평한 플레이트 형태로 형성되며 구리판으로 형성될 수 있다.In the present embodiment, the blocking member is formed in the form of a flat plate and may be formed of a copper plate.

본 실시예에 있어서 상기 차단 부재는, 상기 철심과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
In this embodiment, the shielding member may be formed of the same material as the iron core.

본 발명의 실시예에 의하면, 권선과 클램프 사이에 개재되는 차단 부재를 통해 클램프 손실을 최소화할 수 있다. 따라서 권선의 전류 밀도를 높일 수 있으며, 이에 변압기의 전체적인 효율을 높일 수 있다.
According to the embodiment of the present invention, the clamp loss can be minimized through the blocking member interposed between the winding and the clamp. Therefore, it is possible to increase the current density of the windings, thereby increasing the overall efficiency of the transformer.

도 1은 종래 기술에 따른 변압기를 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 변압기를 개략적으로 도시한 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 변압기의 분해 사시도
도 4는 클램프에서 발생된 손실 분포를 설명하기 위한 도면.1 is a perspective view schematically showing a transformer according to the prior art;
2 is a perspective view schematically showing a transformer according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 is an exploded perspective view of the transformer shown in Fig.
4 is a view for explaining a loss distribution generated in a clamp.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 더하여 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Further, the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art. In addition, the shape and size of elements in the figures may be exaggerated for clarity.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 변압기를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 변압기의 분해 사시도이다.
FIG. 2 is a perspective view schematically showing a transformer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an exploded perspective view of the transformer shown in FIG.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 변압기(100)는 권선을 수지로 몰딩한 몰드 변압기일 수 있으며, 철심(120), 권선(130), 클램프(150), 및 차단 부재(160)를 포함할 수 있다.
Referring to FIGS. 2 and 3, the transformer 100 according to the present embodiment may be a mold transformer in which a winding is molded by resin, and includes a core 120, a winding 130, a clamp 150, 160 < / RTI >

철심(120)은 자기력선의 통로 역할을 수행하는 부재이다. 일반적으로, 철심(120)은 철손을 감소시키기 위하여 박강판을 적층시킨 구조로 형성된다. 본 실시예에 있어서 철심(120)은 전기강판들을 적층시킨 구조로써, 전기강판은 규소를 포함하는 박강판일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
The iron core 120 is a member that serves as a passage for magnetic force lines. Generally, the iron core 120 is formed in a laminated structure of thin steel sheets to reduce iron loss. In this embodiment, the iron core 120 is a laminated structure of the electric steel plates, and the electric steel plate may be a thin steel plate containing silicon. However, the present invention is not limited thereto.

권선(130)은 철심(120)에 감겨지는 와이어(wire) 형태 또는 포일(foil) 형태의 도전체일 수 있으며, 1차 권선과 2차 권선을 포함할 수 있다. The winding 130 may be a wire or foil conductor wound on the iron core 120 and may include a primary winding and a secondary winding.

또한 1차 권선과 2차 권선은 철심(120)에 상호 적층되며 권선된다. 본 실시예의 경우 철심(120)에 인접하게 1차 권선이 먼저 배치되고, 1차 권선과 절연 거리를 확보하며 2차 권선이 배치된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
Further, the primary winding and the secondary winding are stacked and wound on the iron core 120. In the present embodiment, the primary winding is disposed adjacent to the iron core 120, and the secondary winding is disposed while ensuring an insulation distance from the primary winding. However, the present invention is not limited thereto.

클램프(150)는 철심(120)의 양측에 배치되어, 철심(120)의 양측을 가압한다. The clamp 150 is disposed on both sides of the iron core 120 to press both sides of the iron core 120.

클램프(150)는 철심(120)의 양측에 배치되는 플레이트 형태의 부재로 이루어지며, 권선(130)의 상부에 배치되는 상부 클램프(150a)와, 권선(130)의 하부에 배치되는 하부 클램프(150b)로 구분될 수 있다. The clamp 150 is composed of a plate type member disposed on both sides of the iron core 120 and includes an upper clamp 150a disposed on the upper side of the winding 130 and a lower clamp 150a disposed on the lower side of the winding 130 150b.

본 실시예에 따른 변압기(100)는 클램프(150)가 철심(120)을 견고하게 가압할 수 있도록 철심(120) 양단의 클램프들(150)을 상호 연결하는 다수의 브릿지(미도시)를 포함할 수 있다. 또한 클램프(150)는 변압기(100)의 외함(미도시)에 결합되어 외함 내에서 철심(120)과 권선(130)의 움직임을 고정시킨다. The transformer 100 according to the present embodiment includes a plurality of bridges (not shown) interconnecting the clamps 150 at both ends of the iron core 120 so that the clamp 150 can firmly press the iron core 120 can do. The clamp 150 is coupled to an enclosure (not shown) of the transformer 100 to fix the movement of the iron core 120 and the windings 130 in the enclosure.

클램프(150)는 상단과 하단이 절곡된 ′ㄷ′ 형상의 단면을 가진다. 따라서 하부 클램프(150b)의 경우, 상단면 상부에 권선(130)이 배치된다. 마찬가지로, 상부 클램프(150a)는 하단면의 하부에 권선(130)이 배치된다.The clamp 150 has a "C" -shaped cross section whose upper and lower ends are bent. Thus, in the case of the lower clamp 150b, the winding 130 is disposed above the top surface. Similarly, the upper clamp 150a has a winding 130 disposed below the lower end surface thereof.

이때 클램프(150)와 권선(130) 사이에는 클램프(150)와 권선(130)을 상호 이격시키는 블록 형태의 스페이서(미도시)가 개재될 수 있다.
At this time, a spacer (not shown) may be interposed between the clamp 150 and the winding 130 to separate the clamp 150 and the winding 130 from each other.

차단 부재(160)는 클램프(150)와 권선(130) 사이에 배치되며, 보다 구체적으로 스페이서와 클램프(150) 사이에 배치될 수 있다. The blocking member 160 is disposed between the clamp 150 and the winding 130, more specifically, between the spacer and the clamp 150.

예를 들어 차단 부재(160)는, 권선(130)과 대면하는 클램프(150)의 일면에 부착될 수 있다. 따라서 차단 부재(160)는 하부 클램프(150b)의 상부면과, 상부 클램프(150a)의 하부면에 각각 배치될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 다른 면에 더 배치하는 것도 가능하다.For example, the blocking member 160 may be attached to one side of the clamp 150 facing the winding 130. Therefore, the blocking member 160 can be disposed on the upper surface of the lower clamp 150b and the lower surface of the upper clamp 150a, respectively. However, the present invention is not limited to this, and it is possible to arrange it on another surface.

차단 부재(160)는 편평한 플레이트 형태로 형성되어 상기한 클램프(150)의 상단면이나 하단면 전체를 덮도록 배치될 수 있다. The blocking member 160 may be formed in a flat plate shape so as to cover the entire upper end surface or the lower end surface of the clamp 150.

또한 차단 부재(160)는 철심과 동일한 재질로 형성되거나, 클램프보다 전기 전도도가 높은 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 차단 부재(160)는 규소 강판이나 구리판, 알루미늄 판 등으로 형성될 수 있다.
The blocking member 160 may be formed of the same material as the iron core, or may be formed of a material having a higher electrical conductivity than the clamp. For example, the barrier member 160 may be formed of a silicon steel plate, a copper plate, an aluminum plate, or the like.

이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 변압기(100)는 차단 부재(160)를 통해 클램프(150)에서 발생되는 손실을 최소화한다. The transformer 100 according to the present embodiment thus constructed minimizes the loss generated in the clamp 150 through the blocking member 160.

차단 부재(160)가 없는 종래의 경우, 권선(130)을 통해 발생된 자기장은 철심(120)이 아닌, 클램프(150)를 통해 자로가 형성되는 누설 자속이 발생한다. 이러한 누설 자속은 부하손으로 작용하여 클램프(150)에 열을 발생시키며 변압기(100)의 효율을 저하시킨다.In the conventional case in which the blocking member 160 is not provided, a magnetic flux generated through the winding 130 generates a magnetic flux leaking through the clamp 150 rather than the iron core 120. This leakage magnetic flux acts as a load hand to generate heat in the clamp 150 and lowers the efficiency of the transformer 100.

그러나 본 발명과 같이 차단 부재(160)를 배치하는 경우, 클램프(150)에 형성되던 자로는 차단 부재(160)를 따라 형성된다. 따라서 차단 부재(160)는 클램프(150)에 형성되던 자로를 차단하는 기능을 수행한다. However, when the blocking member 160 is disposed as in the present invention, the magnetic path formed in the clamp 150 is formed along the blocking member 160. Therefore, the blocking member 160 functions to cut off the magnetic path formed in the clamp 150.

이를 위해, 본 실시예에 따른 차단 부재(160)는 철(Fe)을 주 성분으로 하는 클램프(150)보다 자로가 용이하게 형성될 수 있는 재질인 규소 강판으로 형성된다.For this, the blocking member 160 according to this embodiment is formed of a silicon steel sheet, which is a material that can be easily formed into a magnetic path than the clamp 150 having iron (Fe) as its main component.

차단 부재(160)를 구비함에 따라, 클램프(150)에는 누설 자속에 의한 자로가 형성되지 않으므로, 클램프(150)에서 발생하는 열과 손실을 최소화할 수 있다.
Since the magnetic flux generated by the leakage magnetic flux is not formed in the clamp 150 by providing the blocking member 160, heat and loss generated in the clamp 150 can be minimized.

한편, 본 발명에 따른 차단 부재(160)는 규소 강판으로 한정되지 않으며, 구리나 알루미늄 등의 재질로 형성될 수도 있다.Meanwhile, the barrier member 160 according to the present invention is not limited to a silicon steel plate, and may be formed of a material such as copper or aluminum.

차단 부재(160)를 구리로 형성하는 경우, 차단 부재(160)는 클램프(150)보다 전기 전도도가 높다. 따라서 누설 자속으로 인해 종래에 클램프(150)에 발생하던 와전류는 대부분 차단 부재(160)에 발생하게 된다. When the blocking member 160 is formed of copper, the blocking member 160 has a higher electrical conductivity than the clamp 150. Therefore, the eddy currents conventionally generated in the clamp 150 due to the leakage flux are generated in the blocking member 160 in most cases.

이로 인해 클램프(150)에는 와전류가 발생하지 않게 되며, 이에 클램프(150)에서 발생하는 열과 손실을 최소화할 수 있다.
As a result, eddy current is not generated in the clamp 150, and heat and loss generated in the clamp 150 can be minimized.

도 4는 클램프에서 발생된 손실 분포를 설명하기 위한 도면으로, 차단 부재가 없는 종래의 클램프(50b)와, 차단 부재를 구비한 본 실시예에 따른 클램프(150b)에 대한 손실을 시뮬레이션 하여 도시하였다. Fig. 4 is a view for explaining the loss distribution generated in the clamp, and shows loss in a conventional clamp 50b without a blocking member and a clamp 150b according to the present embodiment having a blocking member .

도 4의 경우, 설명의 편의를 위해 하부 클램프만을 도시하였다. 또한 도 4에 있어서 클램프들(50b, 150b)은 청색으로 나타날수록 온도가 낮으며, 이에 손실이 적은 것을 의미한다.
In the case of FIG. 4, only the lower clamp is shown for convenience of explanation. Also, in FIG. 4, the temperature of the clamps 50b and 150b becomes lower as the color of the clamps 50b and 150b becomes blue, which means that the loss is small.

종래의 경우, 클램프(50b)의 상단면은 다른 부분에 비해 온도가 다소 증가하고 있음을 알 수 있다. 이에 따라 클램프 손실도 증가하게 된다. In the conventional case, it can be seen that the temperature of the upper surface of the clamp 50b is slightly increased as compared with other portions. As a result, the clamp loss also increases.

반면에 본 실시예에 따른 클램프(150b)는 상단면의 온도가 다른 부분과 큰 차이가 없는 것을 알 수 있다. 따라서 종래에 비해 클램프(150)에서 발생되는 손실을 줄일 수 있다. On the other hand, it can be seen that the temperature of the upper surface of the clamp 150b according to the present embodiment is not greatly different from that of the other portions. Therefore, the loss generated in the clamp 150 can be reduced as compared with the related art.

시뮬레이션 결과, 본 실시예에 따른 차단 부재를 이용하는 경우 종래의 클램프에서 발생되던 손실을 15 ~ 35% 까지 저감시킬 수 있는 것으로 측정되었다.
As a result of the simulation, it was measured that the loss caused by the conventional clamp can be reduced to 15 to 35% when the blocking member according to the present embodiment is used.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be obvious to those of ordinary skill in the art.

100: 변압기
120: 철심
130: 권선
150: 클램프
160: 차단 부재100: Transformer
120: iron core
130: Winding
150: Clamp
160: blocking member

Claims

An iron core on which a winding is disposed;
A clamp disposed on the upper and lower portions of the winding and coupled to the iron core; And
A blocking member disposed between the clamp and the winding;
&Lt; / RTI >

The apparatus according to claim 1,
And is attached to one surface of the clamp facing the winding.

The apparatus according to claim 1,
A transformer formed in a flat plate shape and formed of a silicon steel plate.

The apparatus according to claim 1,
A transformer formed in the form of a flat plate and formed of a copper plate.

The apparatus according to claim 1,
Wherein the transformer is formed of the same material as the iron core.