Abstract
Current oil-type potential transformers for trains are filled with insulating oil, which could have problems like explosions due to rising inner pressure during train operation. Therefore, mold and dry-type potential transformers are being developed to prevent explosions. One problem in manufacturing mold-type transformers is preventing void formation around the coiled core inside the mold during epoxy filling, which could cause an electrical spark. Micro voids can remain in the resin after filling, and macro voids can occur due to the structure shape. A transformer that is being developed has a cavity at the junction of the core and the coil for better performance, and when highly viscous epoxy flows inside the cavity channel, macro voids can form inside it. Therefore, in this study, the free-surface flow of the mold filling procedure was analyzed numerically by applying the VOF method. The results were used to understand the phenomena of void formation inside the cavity and to modify the process conditions to reduce voids.
철도 차량에 쓰이는 기존 유입식 형태의 계기용 변압기는 장치 내부에 절연유가 충진 된 형태이므로, 차량 운행 중에 내부 압력이 상승할 수 있는 가능성이 있으며. 그에 따른 폭발위험성이 존재한다. 따라서 폭발 방지를 위해 몰드형 건식 계기용 변압기를 개발 중에 있다. 몰드형 건식 계기용 변압기 개발시 주의 하여야 할 점은 몰드를 구성하는 절연용 에폭시 수지를 주입할 때 권선 코일이 감겨진 코어 주변에 기공이 없어야 한다는 것이다. 이는 몰드 내부의 기공에서 스파크 등의 발생 위험이 있기 때문이다. 몰드 내의 기공 발생 요인으로는, 수지 내에 미세 기공(micro void)이 잔재되어 있는 경우와, 성형 중 함침 구조물의 형태에 따라서 대형 기공(macro void)이 발생할 수 있는 점 등이다. 현재 개발 중인 코어는 변압기 성능 향상을 위해 중공(cavity)이 존재하는 형태이며 점도가 높은 에폭시 주입시 중공 내부에 대형 기공이 갇힐 위험이 있다. 따라서 이번 연구에서는, 몰드 내부에 발생할 수 있는 대형 기공의 형성 과정을 이해하고, 기공 형성 요인을 제거할 수 있는 방안으로, 개선된 성형 조건 적용시 기공 형성 결과를 확인하기 위해, 몰드 충진 과정을 VOF기법을 적용한 자유 표면 유동의 수치해석을 통하여 확인하였다.
