KR20090005736U - 전기견인 열차용 주 변압기 권선배열 - Google Patents

Abstract

본 고안의 전기견인 열차용 주 변압기 권선배열은 전기추진 열차에 탑재되어 견인전동기 및 각종 보조기기에 전원을 공급하는 주변압기에 있어서, 저압권선의 높이를 줄이고, 내부 누설 임피던스를 최대로 이용하기 위하여 권선을 2층(Double Tier)으로 구성하며, 병렬 연결되는 복수의 고압권선과, 상기 고압권선에 각각 배열되는 저압권선이 하나의 쌍으로 배열되는 것을 특징으로 한다.

열차, 주 변압기, 고압권선, 저압권선, 견인, 배열

Description

전기견인 열차용 주 변압기 권선배열{WINDING ARRANGEMENT OF MAIN TRANSFORMER FOR ELECTRIC TRACTION VEHICLE}

본 발명은 전기견인 열차의 동력차에 추진시스템에 설치되는 주 변압기의 권선배열에 관한 것으로 각 권선간의 간섭을 최소화 하여 별도의 리액터를 사용하지 않고도 임피던스를 증가시킬 수 있도록 한 전기견인 열차용 주 변압기 권선배열에 관한 것이다.

일반적으로 전기견인 열차의 주 변압기는 추진시스템의 핵심장치로서 판토그라프를 통하여 고압권선에 외부 전원을 공급받아서 견인전동기 및 히터, 에어컨, 전등부하의 보조전원에 전력을 공급하는 장치이다.

변압기의 부하측은 다수의 전력변환장치의 병렬운전을 통해 견인전동기의 속도를 제어하는 방식으로 전원이 공급되어야 하므로 다수의 권선으로 구성되며, 전력변환장치의 병렬 운전시 권선간의 전기적인 간섭을 최소화하기 위해 권선간의 임피던스가 크고 일정해야 하며, 자기결합이 최소화 되도록 제작되어야 한다.

도 1은 일반적인 전기견인 열차용 주 변압기가 적용된 추진시스템을 보인 개념도이다.

도 1에 개략적으로 도시한 바와 같이 전기견인 열차의 추진시스템 모듈은 한 개의 주 변압기(1)와, 두 개의 전력변환장치(5) 및 견인전동기(6) 그리고 주 변압기(1)에서 전원을 공급받을 수 있도록 하는 판토그라프(4)로 구성되어 있으며, 주 변압기(1)는 한 개의 고압권선(2) 및 4개의 저압권선(3)으로 구성되어 있다.

그리고 4개의 저압권선(3)은 두개의 전력변환장치(5)가 마련되어 두 개의 저압권선(3)이 한 개의 전력변환장치(5)와 연결되어 있으며, 두개의 전력변환장치(5)는 병렬 운전하여 각 견인전동기(6)에 전력을 공급한다.

여기서 변압기에서 누설 임피던스에 가장 크게 영향을 미치는 요인은 권선의 암페어턴(Ampere-turn)의 분포와 더불어 두 권선간의 치수이다.

이때 두 권선간의 치수는 누설자속 통로라고 불리는 내,외부 권선사이의 통로, 권선의 높이 및 권선 폭이 주 변압기의 임피던스에 가장 큰 영향을 주는 요소이다.

하지만 주변압기는 치수의 제한을 받으므로 반경방향의 주 누설자속 통로를 이용하여 임피던스를 증가시키는데 한계가 있다.

도 2는 종래의 전기견인 열차용 주 변압기 권선배열을 보인 구성도이다.

그리고 종래의 주변압기(1)를 도시한 도 2에 도시한 바와 같이 고압권선(2) 및 다수의 저압권선간(3)의 임피던스를 일정하게 하기 위해 내외측 저압권선을 전위시켜 물리적인 거리를 동일하게 구성하였다.

그러나 권선고가 크고, 권선간의 거리가 작아 임피던스가 작으므로 권선간의 임피던스를 증가시키기 위해 리액터(7)를 저압권선에 설치하여 임피던스를 증가시 켰으나, 변압기 내부에 주 권선 이외에 다수의 리액터(7)를 설치해야 하므로 변압기의 내부 구조가 복잡해지는 단점이 있다.

본 고안은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 각 권선간의 간섭을 최소화 하여 별도의 리액터를 사용하지 않고도 임피던스를 증가시킬 수 있도록 한 전기견인 열차용 주 변압기 권선배열을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 전기견인 열차용 주 변압기 권선배열은 전기추진 열차에 탑재되어 견인전동기 및 각종 보조기기에 전원을 공급하는 주변압기에 있어서, 저압권선의 높이를 줄이고, 내부 누설 임피던스를 최대로 이용하기 위하여 권선을 2층(Double Tier)으로 구성하며, 병렬 연결되는 복수의 고압권선과, 상기 고압권선에 각각 배열되는 저압권선이 하나의 쌍으로 배열되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 고압권선과 저압권선이 하나의 쌍을 이루고, 각각의 쌍을 병렬 연결되도록 한 전기견인 열차용 주 변압기 권선배열은 각 권선간의 간섭을 최소화 하여 별도의 리액터를 사용하지 않고도 임피던스를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 고안을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 고안에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 고안의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.

도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 전기견인 열차용 주 변압기 권선배열을 보인 구성도이다.

도 3을 참조하여 설명하면, 본 고안의 일실시예에 따른 전기견인 열차용 주 변압기(100) 권선배열은 적어도 하나 이상의 복수로 병렬 연결되는 고압권선(10)과, 상기 고압권선(10)에 각각 배열되는 저압권선(20)으로 구성된다.

이때 고압권선(10)은 저압권선(20)과 쌍을 이룰 수 있도록 분리하며 병렬연결 되며, 각각의 고압권선(10)은 병렬 연결하되 도시한 바와 같이 각각의 고압권선에 각각의 저압권선(20)이 설치된다.

즉, 제1고압권선(11)에는 제1저압권선(21)이 배열되고, 제2고압권선(12)에는 제2저압권선(22)이 배열된다. 제3고압권선(13)에는 제3저압권선(23)이 배열되며, 제4고압권선(14)에는 제4저압권선(24)이 배열된다.

그리고 저압권선(20)을 2층(Double Tier)으로 구성하여 권선의 높이를 줄이는 방식으로 고압권선(10)과 임피던스를 증가시킨다. 따라서 제한된 공간 내에서 높은 임피던스를 얻을 수 있고, 자기결합을 최소화 시킬 수 있다.

이때 고압권선(10)은 저압권선(20)과 쌍을 이룰 수 있도록 분리하며 병렬연결 되어야한다. 이렇게 고압권선(10)은 저압권선(20)과 각각 쌍으로 분리하여 병렬연결 구성하므로 저압권선(20)과 고압권선간(10)의 물리적인 거리가 일정하므로 임 피던스도 일정하다.

또한, 상기와 같이 구성할 경우 저압권선(20)간의 임피던스는 고압권선(10) 및 저압권선(20) 임피던스의 두 배 정도로 증가하므로 권선간의 간섭도 줄일 수 있다.

이상에서 본 고안의 전기견인 열차용 주 변압기 권선배열에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 고안의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 고안을 한정하는 것은 아니다.

따라서 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 고안의 기술사상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이며 이러한 변형 및 모방은 본 고안의 기술 사상의 범위에 포함된다.

도 1은 일반적인 전기견인 열차용 주 변압기가 적용된 추진시스템을 보인 개념도.

도 2는 종래의 전기견인 열차용 주 변압기 권선배열을 보인 구성도.

도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 전기견인 열차용 주 변압기 권선배열을 보인 구성도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100: 주 변압기 10: 고전압권선

11, 12, 13, 14: 고압권선 20: 저압권선

21, 22, 23, 24 : 저압권선

Claims (1)

1. 전기추진 열차에 탑재되어 견인전동기 및 각종 보조기기에 전원을 공급하는 주변압기에 있어서,

   저압권선의 높이를 줄이고, 내부 누설 임피던스를 최대로 이용하기 위하여 권선을 2층(Double Tier)으로 구성하며,

   병렬 연결되는 복수의 고압권선과, 상기 고압권선에 각각 배열되는 저압권선이 하나의 쌍으로 배열되는 것을 특징으로 하는 전기견인 열차용 주 변압기 권선배열.

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