KR0134139Y1 - 고압트랜스 - Google Patents

Abstract

본 고안은 고압트랜스에 관한 것으로, 그 목적은 적은량의 고조파전류가 발생되는 고압트랜스를 값싸고 작게 만드는데 있다.

본 고안에 따른 고압트랜스는, 다수의 강판이 성층되어 이루어지며 그 중심부에 코일이 권선되도록 감김부(15)가 마련된 철심(10), 상기 철심의 감김부(15)일측에 권선되며 전원과 접속된 1차코일(12), 상기 1차코일(12)과 일정간격 이격되도록 상기 감김부(15)의 타측에 권선된 2차코일(13)을 갖춘 고압트랜스에 있어서, 상기 1차코일(12)에 과도한 전류가 흐를 경우 상기 철심(10)으로부터 누설되는 자속이 상쇄되도록 상기 1차코일(12)과 상기 2차코일(13) 사이의 감김부(15)를 중심으로 폐자기회로를 형성하는 패스코어를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

고압트랜스

제1도는 일반적인 고압트랜스의 사시도.

제2도는 종래의 고압트랜스의 정면도.

제3도는 제2도의 Ⅱ-Ⅱ'선 단면도.

제4도는 일반적인 마그네트론 전원 공급회로도.

제5도는 본 고안에 따른 고압트랜스의 정면도.

제6도는 제5도의 Ⅴ-Ⅴ'선 단면도이다.

제7도의 a, b, c, d, e는 본 고안의 다른 실시예를 도시한 도.

제8도의 a는 본 고안에 따른 고압트랜스의 고조파전류의 발생치를 도시한 도면이고, b는 종래 고압트랜스의 고조파전류발생치를 도시한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 철심 11 : 브라켓

12 : 1차코일 13 : 2차코일

14 : 필라멘트코일 15 : 감김부

16 : 감김홀 17 : 제1단자

20 : 패스코어 30 : 마그네트론

31 : 고압다이오드 32 : 고압캐피스터

본 고안은 고압트랜스에 관한 것으로, 더 상세하게는 패스코어내에 흐르는 자기가 상호 상쇄되어 고조파전류의 세기가 작아지도록 폐자기회로로 패스코어를 구성시켜 고압트랜스의 크기를 키우지 않고서도 고조파전류를 작게할 수 있는 고압트랜스에 관한 것이다.

일반적으로 고압트랜스는 전자렌지와 모니터 등에 설치되어 통상 100-220V인 가정용 전압을 고전압으로 승압시키는 기기이다. 종래의 고압트랜스는 제1도 및 제2도에 도시한 바와 같이, 그 중심부에 감김부(15)에 의하여 양분된 감김홀(16)이 형성되며 그 하측에 브라켓(11)이 설치된 철심(10)와 감김홀의 상하양측에 권선된 제1,제2차 코일(12)(13)과 1,2차 코일(12)(13)사이에 배치되어 철심(10)에 흐르는 자속을 누출시키는 패스코어(20)를 구비하여 구성된다. 이때 철심(10)은 다수개의 규소강판이 밀착적층되어 구성되고, 1차코일(12)과 2차코일(13)은 전압의 승압치에 대응되어 적당하게 권선되며, 이 1차코일(12)과 2차코일(13)에는 제1단자(17)와 제2단자(미도시)가 마련되어 있다. 그리고 패스코어(20)와 2차코일(13)사이에는 발진용 전압인 필라멘트 전압을 얻기 위한 필라멘트코일(14)이 배치되어 있다.

그리고 패스코어(20)는 제2도에 도시된 바와 같이, 감김부(15)에 의하여 구획된 감김홀(16)에 각각 분리되어 두 개 설치되는 것으로, 패스코어(20)는 다수개의 직사각판상의 규소강판이 적층되어 구성된다. 이 패스코어(20)는 철심(10)의 자기포화용량, 즉 철심(10)의 크기에 반비례하게 설치되어 철심(10)이 과포화되는 것을 방지하는 것이다.

이와 같이 구성된 종래의 고압트랜스의 작용을 설명하면 다음과 같다.

일반 가정에서 사용되는 100-220V의 전압이 제1단자(17)를 통하여 1차코일(12)에 입력되어 1차코일(12)과 2차코일(13)의 권선에 상응하는 고전압으로 승압되어 제2단자를 통하여 출력되는 것이다. 이때 필라멘트코일(14)에는 통상 2.8 - 4.0V로 감압된 전압이 발생된다.

그리고 2차코일(13)에 과부하가 걸려 1차코일(12)에 과도한 전류가 흐를 때 발생되는 자속의 일부를 패스코어(20)가 누출시켜 철심(10)의 과포화를 방지하여 2차코일(13)에 유기되는 전압을 떨어뜨리게 되는 것이다.

한편 패스코어(20)에 의하여 누설될 수 있는 자속보다 많은 양의 자속, 즉 패스코어(20)의 자기 포화용량보다 큰 자속이 패스코어(20)를 통하여 누설되면, 이 자속에 의하여 1차코일(12)에 유도전류가 발생된다. 이때 1차코일(12)에 유기되는 전류는 전원 기본주파수의 정수배(n배)가 되는 고조파가 전류가 유기된다. 예를 들어 전원주파수가 50Hz인 경우, 주파수 100Hz의 전류는 2차 고조파전류이고, 주파수150Hz의 전류는 3차 고조파전류가 되는 것이다.

이러한 고조파전류는 각 가정에서 사용한 전력량을 자동으로 검침하는 자동검침시스템을 방해하기 때문에 발생량을 제한하고 있다. 프랑스를 예를 들면, 현재 프랑스에서 50Hz의 주파수를 갖는 전원을 가정용으로 사용하고 있으며, 각 가정에서 사용한 전력량을 자동검침하기 위하여 150Hz의 주파수를 갖는 전원을 신호전원으로 사용하고 있다. 전자렌지 등의 설치된 고압트랜스에서 발생된 고조파전류중에서 3차 고조파전류(150Hz)가 전력량의 자동검침을 방해하게 되는 것이다. 이런 이유로 프랑스에서는 3차 고조파전류의 세기를 2.3A이하로 제한하고 있다.

따라서 발생되는 고조파전류의 세기를 작게하기 위해서는 철심(10)과 패스코어(20)의 단면적이 커야하는데, 종래의 고압트랜스에서 단면적(A)을 키우기 위해서는 철심(10)과 적층되는 패스코어(20)의 개수를 증가시켰다.

그러나 철심의 크기를 크게할 경우에는 무게가 무겁고 제조비용이 비싸지는 문제가 있었다. 또한 패스코어의 단면적을 확대하기 위하여는 규소로 이루어진 판상의 패스코어를 더 적층시켜야 하기 때문에 고압트랜스의 전체적인 높이가 높아져 전자렌지의 크기가 커져야 하는 단점이 있었다.

그리고 종래의 고압트랜스는 제1도에 도시한 바와 같이, 패스코어(20)를 단순히 각각 분리 설치하여 각각 분리된 자기폐회로를 구성시킴으로서 각각 반대방향으로 흐르는 자속(화살표참조)이 서로 상쇄되게 하지 못하여 자속의 크기를 줄이는데 효과적이지 못하였다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 패스코어내에 흐르는 자기가 상호 상쇄되어 고조파전류의 세기가 작아지도록 폐자기회로로 패스코어를 구성시켜 고압트랜스의 크기를 키우지 않고서도 고조파전류를 작게 할 수 있는 고압트랜스를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 고압트랜스는, 다수의 강판이 성층되어 이루어지며 그 중심부에 코일이 권선되도록 감김부가 마련된 철심, 상기 철심의 감김부 일측에 권선되며 전원과 접속된 1차코일, 상기 1차코일과 일정간격 이격되도록 상기 감김부의 타측에 권선된 2차코일을 갖춘 고압트랜스에 있어서, 상기 1차코일에 과도한 전류가 흐를 경우 상기 철심으로부터 누설되는 자속이 상쇄되도록 상기 1차코일과 상기 2차코일 사이의 감김부를 중심으로 폐자기회로를 형성하는 패스코어를 구비한 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 고안에 따른 고압트랜스의 바람직한 실시예를 상세히 설명하겠다.

본 고안에 따른 고압트랜스는 전자렌지, 모니터, 티비 등에 설치되어 통상적으로 사용되는 100-220V의 전압을 고전압으로 승압시키는 것으로, 본 실시예에서는 전자렌지에 적용된 경우의 실시예이다.

먼저 고압트랜스가 설치되는 전자렌지의 마그네트론 전원공급회로를 설명하겠다. 전자렌지는 마그네트론에서 고주파를 방사시켜 음식물을 조리하는 것으로, 고압트랜스가 설치된 마그네트론 전원공급회로는 제 4도에 도시한 바와 같이, 고압트랜스, 고압캐패시터(32), 고압다이오드(31)로 구성된 반파배전압 회로이며, 고압트랜스는 통상 가정용 전압인 100 - 220V를 입력받아 마그네트론(30)의 양극첨두 전압인 1800 - 2300V로 승압시켜 출력하게 된다. 이때 고압트랜스에는 마그네트론(30)의 발진전압은 3.3 - 4V의 전압을 얻는 필라멘트코일(14)이 마련되어 있다.

본 고안에 따른 고압트랜스는 제5도에 도시된 바와 같이, 그 중심부에 감김부(15)에 의하여 양분된 감김홀(16)이 형성되며 그 하측에 브라켓(11)이 설치된 철심(10)과 감김홀의 상하양측에 권선된 제1,제2차 코일과 1,2차 코일사이에 배치되어 철심(10)에 흐르는 자속을 누출시키는 패스코어(20)와, 이 패스코어(20)와 2차코일(13)사이에 설치되어 필라멘트전압을 얻는 필라멘트코일(14)을 구비하여 구성된다. 이때 철심(10)은 다수개의 규소강판이 밀착적층되어 구성되고, 1차코일(12)과 2차코일(13)은 전압의 승압치에 대응되어 적당하게 권선되며, 이 1차코일(12)과 2차코일(13)에는 전압이 입출력되는 제1단자(17)와 제2단자(미도시)가 마련되어 있다.

여기서 고조파전류를 분석해보면 다음과 같다.

Bm = E1 / (4.44 * f * A * N1)에서,

전압(E)의 식으로 변환하면,

E1 = 4.44 * f * A * N1 * Bm --------①

이 된다.

여기서 A는 단면적, N1은 1차 권선수, E1은 입력전압, f는 주파수이다.

그리고, 전류(I)와 전압(V)의 상호관계를 나타내는 식은 전력(P)을 구하는 식에서 알 수 있다.

P = I * V, I = P / V ----------②

식 ①과 ②을 대비하여 고조파전류를 분석하면, 고조파전류는 단면적(A)과 자속(Bm)에 반비례함을 알 수 있다.

본 고안에 따른 패스코어는 상기 성질을 적용하여 제6도 및 제7도에 도시한 바와 같은 형태로 설치함으로써 철심(10)의 높이를 높이지않고 패스코어(20)의 단면적을 종래보다 확장시키면서 그 내부를 반대방향으로 흐르는 자속(제5도의 화살표 참조)이 서로 상쇄되는 자기폐회로가 구성되도록 설치된다.

패스코어(20)의 설치형태는 제6도에 도시한 것처럼 다수개의 규소판이 적층되어 직선으로 구성된 4개의 패스코어(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)가 자기폐회로가 형성되도록 배치된다. 즉, 2개의 패스코어(20-1, 20-2)가 철심(10)을 각각의 감김홀(16)을 관통하여 설치되고, 이 패스코어(20-1, 20-2)의 양외측단에는 다른 2개의 패스코어(20-3, 20-4)가 자기폐회로를 이루도록 긴밀하게 배치된다.

패스코어(20)는 제7도의 a, b, c, d, e에 도시한 것 같이 설치될 수 있다.

먼저 a는 ㄱ형상으로 마련된 패스코어(20-5, 20-6)가 자기폐회로를 이루도록 배치된 것으로, 감김홀(16)를 관통하여 설치된 두 개의 패스코어(20-5, 20-6)중 도면상에서 우측에 위치되는 패스코어(20-5)의 상측단은 좌측에 위치되는 패스코어(20-5)의 상측단까지 연장형성되고, 좌측에 위치되는 패스코어(20-6)의 하측단은 우측에 위치되는 패스코어(20-5)의 하측단까지 연장형성되어 자기폐회로를 구성하는 것이다.

b는 ㅁ형상으로 마련된 패스코어(20-7)가 설치되어 자기폐회로를 구성하는 것이다.

c와 d는 ㄷ자 형태와 ㅣ형태로 마련된 패스코어가 자기폐회로를 이루도록 배치되는 것이다. 먼저 c는 감김홀(16)을 관통하여 설치된 두 개의 패스코어 중 도면상에서 우측에 위치되는 패스코어(20-8)의 상하양측단이 좌측에 위치하는 패스코어(20-9)의 상하 양측까지 연장형성되어 자기폐회1로를 구성하는 것이고, d는 감김홀(16)을 관통하여 설치된 두 개의 패스코어 중 도면상에서 우측에 위치되는 패스코어(20-10)의 상하양측단이 좌측에 위치하는 패스코어(20-11)의 우측까지 연장형성되고 좌측에 위치되는 패스코어(20-11)의 상하단이 우측에 위치되는 패스코어(20-10)의 상하단까지 연장되어 자기폐회로를 구성하는 것이다.

그리고 e는 ㄷ자 형태로 마련된 패스코어(20-12, 20-13)가 자기폐회로를 이루도록 긴밀하게 배치되는 것으로, 감김홀(16)을 관통하여 설치된 두 패스코일(20-12, 20-13)의 상하단이 내측으로 절곡되어 자기폐회로를 구성하는 것이다.

이와 같이 구성된 본 고안에 따른 고압트랜스의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

제1단자(17)를 통하여 통상의 가정용 전압인 100 - 220V의 전압이 입력되어 1차코일(12)로 입력되어 1차와 2차코일(13)에서 약 1800 - 2300V로 승압되어 마그네트론(30)으로 공급되는 것이다. 이때 2차코일(13)에 과부하가 걸려 1차코일(12)에 과도한 전류가 흐를 경우에 발생된 자속에 의하여 철심(10)이 포화되지 않도록 패스코어(20)가 일부 자속을 누출시킨다. 그리고 패스코어(20)를 흐르는 자속(화살표)은 상쇄되게 되는 것이다.

본 고안에 따른 고압트랜스와 종래 고압트랜스에서 발생되는 고조파세기의 세기를 제8도는 참조하여 설명하면 다음과 같다. a는 본 고안에 따른 고압트랜스의 고조파전류를 도시한 것이고, b는 종래 고압트랜스에서 발생되는 고조파전류를 도시한 그래프이다.

a와 b에서 세로축은 전류값이고, 가로축은 주파수를 나타낸 것이다.

이에 도시한 바와 같이 본 고안에 따른 고압트랜스에서 발생되는 고조파전류는 기본 주파수(61.2Hz)인 입력전압에서 2차고조파전류는 0.524A, 3차고조파전류는 1.82A이다. 종래 고압트랜스에서 발생되는 고조파전류는 기본 주파수(61.2Hz)인 입력전압에서 2차고조파전류는 0.652A이고, 3차고조파전류는 2.40A이다. 이와 같이 본 고안에 따른 3차고조파전류는 종래보다 현저하게 줄어듬을 알 수 있다. (약 0.36A)

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 고압트랜스는 철심의 크기를 확대와 철심의 높이를 높이지 않으면서 철심의 단면적을 넓혀 패스코어의 자속포화량을 확대하고 패스코일내를 흐르는 자속을 상쇄시키므로서 발생되는 고조파전류의 세기를 현격하게 줄이는 이점이 있다. 이로서 고압트랜스의 소형화 및 경량화와 저가격화를 이룰 수 있는 이점이 있다.

Claims (7)

1. 다수의 강판이 성층되어 이루어지며 그 중심부에 코일이 권선되도록 감김부(15)가 마련된 철심(10), 상기 철심의 감김부(15) 일측에 권선되며 전원과 접속된 1차코일(12), 상기 1차코일(12)과 일정간격 이격되도록 상기 감김부(15)의 타측에 권선된 2차코일(13)을 갖춘 고압트랜스에 있어서, 상기 1차코일(12)에 과도한 전류가 흐를 경우 상기 철심(10)으로부터 누설되는 자속이 상쇄되도록 상기 1차코일(12)과 상기 2차코일(13) 사이의 감김부(15)를 중심으로 폐자기회로를 형성하는 패스코어를 구비한 것을 특징으로 하는 고압트랜스.
2. 제 1항에 있어서, 상기 패스코어는 상기 1차코일(12)과 상기 2차코일(13) 사이의 감김부(15)의 양측으로 평행하게 설치된 제1패스코어(20-1), 제2패스코어(20-2)와,상기 제1패스코어(20-1), 제2패스코어(20-2)가 연결되어 폐자기회로가 형성되도록 각 끝단부 사이에 제3패스코어(20-3), 제4패스코어(20-4)가 마련된 것을 특징으로 하는 고압트랜스.
3. 제1항에 있어서, 상기 패스코어는 상기 1차코일(12)과 상기 2차코일(13) 사이의 감김부(15)의 2개의 면이 감싸지도록 형성된 제1패스코어(20-5)와, 상기 제1패스코어(20-5)의 일단 및 타단과 연결되어 폐자기회로가 형성되도록 상기 감김부(15)의 2면의 면이 감싸지도록 형성된 제2패스코어(20-6)로 마련된 것을 특징으로 하는 고압트랜스.
4. 제1항에 있어서, 상기 패스코어는 상기 1차코일(12)과 상기 2차코일(13) 사이의 감김부(15)를 감싸 폐자기회로가 형성되도록 하나의 패스코어(20-7)로 마련된 것을 특징으로 하는 고압트랜스.
5. 제1항에 있어서, 상기 패스코어는 상기 1차코일(12)과 상기 2차코일(13) 사이의 감김부(15)의 일측과 평행하게 설치된 제1패스코어(20-9, 20-11)와, 상기 감김부(15)의 타측과 평행하게 형성되며 그 일측 및 타측이 절곡되어 상기 제1패스코어(20-9, 20-11)의 일측 및 타측과 연결되어 폐자기회로가 형성되도록 제2패스코어(20-8, 20-10)가 마련된 것을 특징으로 하는 고압트랜스.
6. 제1항에 있어서, 상기 패스코어는 상기 1차코일(12)과 상기 2차코일(13) 사이의 감김부(15)를 감싸 폐자기회로가 형성되도록 그 양측단이 절곡된 두 개의 패스코어(20-12, 20-13)로 마련된 것을 특징으로 하는 고압트랜스.
7. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패스코어와 상기 2차코일(13) 사이에는 마그네트론의 발전전압을 생성하는 필라멘트코일(14)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 고압트랜스.