KR0141448B1 - A mutual inductive reactor designing method - Google Patents
A mutual inductive reactor designing methodInfo
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Abstract
본 발명은 전원측과 병렬로 접속되는 1차(전압)코일과 부하측에 직렬로 연결되는 2차(전류)코일을 동일 폐자로 코어에 구성시키고 트랜스의 전력변환이 1:1이 되는 원리를 이용한 1차코일과 2차코일의 상호유도리액터로서 2차코일측의 전력을 일정량 감속하면 그 만큼을 1차코일로 궤환시켜 결국 2차코일 감소량과 1차코일로 궤환된 량만큼 입력전압측의 절전효과를 얻을 수 있도록 한 상호유도리액터의 구성방법이다.The present invention uses the principle that the primary (voltage) coil connected in parallel with the power supply side and the secondary (current) coil connected in series with the load side are configured in the core with the same closing and the power conversion of the transformer becomes 1: 1. As a mutual induction reactor between the secondary coil and the secondary coil, if the power of the secondary coil side is decelerated by a certain amount, the amount is returned to the primary coil, and eventually the secondary coil decreases and the amount returned to the primary coil reduces the power saving effect on the input voltage side. It is a method of constructing a mutual induction reactor.
절전방법으로는 역률개선방법 또는 적정전압 강하방법이 있는데 본 발명은 종래의 진상 콘덴서에 의한 수동적 역률개선 방법이나 트랜스 또는 전자제어방법, 즉 위상제어나 인버터등에 의한 전력 스위칭 제어식 전압 강하방법이 아닌 부하측 전류비에 따른 궤환전류에 의한 능동적 역률개선기능과 더불어 동시에 적정 전압 강하기능을 겸한 것으로 전원 파형 정형특성, 돌입전류 평활특성을 갖는 상호유도리액터의 구성방법을 제공하기 위해 창출된 것이다.As a power saving method, there is a power factor improvement method or a proper voltage drop method. The present invention is not a passive power factor improvement method by a conventional advanced capacitor or a transformer or electronic control method, that is, a load switching method using a power switching control voltage drop method by a phase control or an inverter. In addition to the active power factor improvement function by the feedback current according to the current ratio, and at the same time the proper voltage dropping ability, it was created to provide a configuration method of the mutual induction reactor having the power waveform shaping characteristics and inrush current smoothing characteristics.
Description
제1도는 종래의 전원 변환장치 및 리액터 예시도로서,1 is a diagram illustrating a conventional power converter and reactor,
(a)는 복권 트랜스 (b)는 단권 트랜스 (c)는 리액터.(a) the lottery trans (b) the single winding (c) the reactor.
제2도는 본 발명의 실시예.2 is an embodiment of the present invention.
제3도는 본 발명의 작용효과 설명도.3 is an explanatory diagram of the effect of the present invention.
제4도는 본 발명의 등가 회로도.4 is an equivalent circuit diagram of the present invention.
제5도는 전압 작용 설명도.5 is an explanatory diagram of voltage action.
제6도, 제7도는 역률개선효과 설명도로서,6 and 7 are explanatory diagrams of the power factor improvement effect.
제6도 (a)는 순 인덕턴스 경우 (b)는 본 발명실시의 경우.Figure 6 (a) is the net inductance case (b) is the embodiment of the present invention.
제8도는 파형정형 및 전류평활 작용 설명도로서8 is an explanatory diagram of waveform shaping and current smoothing
(a)는 파형정형기능 (b)는 전류평활기능(a) Waveform shaping function (b) Current smoothing function
제9도는 3상 3선식 실시예.9 is a three phase three wire embodiment.
제10도는 3상 4선식 실시예.10 is a three-phase four-wire embodiment.
제11도는 절전 특성도.11 is a power saving characteristic diagram.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1:복권트랜스 2:단권트랜스1: lottery transformer 2: single ticket transformer
3:리액터 4:본 발명의 상호유도리액터3: Reactor 4: Mutual induction reactor of the present invention
5:전압코일 6:전류코일5: Voltage coil 6: Current coil
10:리액턴스부하 V1:입력전압10: reactance load V 1 : input voltage
V2:출력전압 Vx:전류코일전압V 2 : Output voltage V x : Current coil voltage
I1:전압코일전류 I2:전류코일전류I 1 : Voltage coil current I 2 : Current coil current
본 발명은 전자기 인덕턴스효과에 의한 절전장치에 관한 것으로, 특히 자기 유도상호작용과 전류궤환작용을 이용한 역률개선과 절전이 가능한 상호유도리액터의 구성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a power saving device by the electromagnetic inductance effect, and more particularly, to a method of constructing a mutual induction reactor capable of power saving and power saving using magnetic induction interaction and current feedback action.
종래에는 리액턴스 성분 부하에 대한 역률개선책으로서 진상 콘덴서를 사용하였으며, 전자식 제어방법에 의한 각종 절전장치가 개발되었다.Conventionally, a fastening capacitor is used as a power factor improvement measure for reactance component load, and various power saving devices have been developed by an electronic control method.
이와같이 리액턴스성분이 큰 부하측 전력에 대해 역률을 개선시킬 경우 전력손실을 줄일 수 있고, 전력설비의 감소효과로 경제적 이득을 취할 수 있기 때문에 역률 개선방법이 절전장치에 활용되고 있다.As such, when the power factor is improved for load-side power having a large reactance component, power loss can be reduced and economic benefits can be obtained by reducing power facilities.
진상콘덴서를 사용하는 경우는 리액턴스에 대한 전류의 위상이 전압 위상보다 늦은 반면 캐패시턴스에 대해서는 전류의 위상이 전압위상보다 빠르게 되는 현상에 따라 상호 보완시키므로써 역률개선을 가능케 하는 것이지만 부하량에 따라 적정콘덴서를 개폐해 주어야 하며 콘덴서의 절연특성 열화, 용량감퇴, 가격부담등의 문제점이 있었다.In the case of the use of an advanced capacitor, the phase of the current for the reactance is later than the voltage phase, whereas for the capacitance, the power factor is improved by compensating with the phenomenon that the phase of the current is faster than the voltage phase. It had to be opened and closed, and there were problems such as deterioration of insulation characteristics of capacitors, capacity reduction, and cost burden.
또한 A.C유도모터와 같은 회전동력기계의 경우 실제 운전부하율이 통상 정격출력의 60-70% 이하인점에 착안하여 공급전원을 적정 전압으로 강화시키는 전압강하 장치에 의한 절전 방법이 있었다.In addition, in the case of a rotary power machine such as an A.C induction motor, there was a power saving method using a voltage drop device that strengthens the power supply to an appropriate voltage, paying attention to the fact that the actual operating load ratio is usually 60-70% or less of the rated output.
이와같은 절전효과를 얻기 위해 콘덴서, 변압기, 전자인버터등 절전장치를 사용하여 역률개선 또는 전압강하를 하도록 하였으나, 변압기나 슬라이닥스의 경우 용량이 크고 부대비용이 많이 들어 실제로는 거의 사용하지 않았으며, 전자 인버터등을 사용한 위상제어 또는 스위칭 전력 제어방식으로 역시 비용과 신뢰성, EMI, 노이즈발생등의 문제가 있었다.In order to achieve this power saving effect, power factor improvement or voltage drop was performed using power saving devices such as capacitors, transformers, and electronic inverters. However, transformers and slidaxes were rarely used due to their large capacity and high cost. Phase control or switching power control using electronic inverter, etc. also had problems such as cost, reliability, EMI and noise generation.
본 발명자의 발명사상은 전원 공급원으로부터 부하에 공급되는 전력에 있어서 특히 부하가 리액턴스 성분일 경우를 포함한 수전측 부하회로의 교류 임피던스(ZL)에 의해 역률(PF)이 나빠지는 현상과 이로 인한 무효전력 손실증가현상을 전원변환장치(트랜스)의 전자가 인덕턴스 작용효과만으로 상술한 부하측 역률개선과 동시에 적정 전압강하를 통한 절전효과를 얻을 수 있는 장치를 얻고자 하는 연구에서 비롯되었다.The inventors of the present invention believe that the power factor PF deteriorates due to the alternating current impedance Z L of the power receiving side load circuit, especially when the load is a reactance component in power supplied from a power supply source, and thus the invalidity thereof. The increase in power loss comes from a study to obtain a device that can obtain the power saving effect through the appropriate voltage drop at the same time as the improvement of the load power factor by the effect of the inductance effect of the electrons of the power converter (trans).
본 발명의 목적은 진상콘덴서에 의한 역률개선이 아닌 리액터의 부하측 소비전력에 따른 능동궤환전류에 의한 역률개선장치와 방법을 제공하고 일반적인 전력변환장치인 트랜스의 전력(E×I) 변환은 1차측과 2차측이 결국 1:1이라는 원리를 응용한 절전장치로서 전류코일측의 전력을 일정량 감소하면 그만큼을 전압코일측으로 궤한(Feedback)시켜 전류코일측 감소량과 전압코일로 궤환된 량만큼의 입력전원측의 절전효과를 얻고 따라서 소비 전력량을 줄임과 동시에 전압강하에 필요한 전력 변환 트랜스의 용량을 대폭 줄일 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a power factor improving apparatus and method by active feedback current according to power consumption of a load side of a reactor, not a power factor improvement by an ascending capacitor. It is a power saving device that applies the principle that the primary and secondary sides are 1: 1, and when the power of the current coil side is reduced by a certain amount, the amount is fed back to the voltage coil side to reduce the current coil side and the input power side as much as the amount fed back to the voltage coil. The purpose of the present invention is to provide a method for achieving a power saving effect of the present invention, and thus reducing power consumption and at the same time significantly reducing the capacity of a power conversion transformer required for voltage drop.
본 발명의 절전 리액터의 구성방법에 의하면 전압강하에 의한 절전과 2차부하측의 역률개선에 의한 절전 효과가 있으며 리액터의 인덕턴스와 자기유도상호작용에 의한 입력 전기노이즈에 대한 파형정형효과, 돌입전류가 급격한 전류변동에 대한 저항으로 평활효과를 갖는 절전장치를 제공한다.According to the configuration of the power saving reactor according to the present invention, there is a power saving effect due to power saving due to voltage drop and power factor improvement on the secondary load side, and waveform shaping effect and inrush current for the input electric noise due to the inductance and the magnetic induction interaction of the reactor Provides a power saving device having a smoothing effect with resistance to rapid current fluctuations.
이하 본 발명을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 원리설명을 위하여 부하측에 일정전압을 강하시켜 절전효과를 얻고자 하는 트랜스 방식의 전원변환장치를 살펴본다.In order to explain the principle of the present invention looks at a transformer type power conversion device to obtain a power saving effect by dropping a constant voltage on the load side.
만일 제1도와 같은 전원회로에 있어서 V1의 입력 전압이 220V이고 V2의 출력전압이 입력전압보다 20V정도 적은 200V를 얻고자 했을 경우 종래의 트랜스 구성방법은 (a)와 같은 복권트랜스(1)의 경우If the input voltage of V 1 is 220V and the output voltage of V 2 is about 20V less than the input voltage in the power supply circuit as shown in FIG. 1, the conventional transformer construction method uses a lottery transformer (1) as shown in (a). )In the case of
n1:1차코일n 1 : Primary coil
V1:입력전압V 1 : Input voltage
f:전원주파수(HZ)f: power supply frequency (HZ)
Bm:철심의 자속밀도B m : Magnetic flux density of iron core
S:철심의 단면적S: Cross section of iron core
과 같은 관계식에 따르고 입력과 출력의 전압 관계는 n1/n2=V1/V2로 되어 입력 및 출력전압의 비는 권선의 비와 같게 된다.According to the following equation, the voltage relationship between input and output is n 1 / n 2 = V 1 / V 2 , so the ratio of input and output voltage is equal to the ratio of winding.
따라서 n2는 200V에 비례한 권선을 감아야 하고 부하측 전류에 충분한 규격의 동선 굵기가 결정된다.Therefore, n 2 must wind a winding proportional to 200V and determine the copper thickness of the specification sufficient for the load-side current.
만일 부하측 전류가 1A라면 200V×1A=200VA용량의 트랜스가 필요한 것이다.If the load-side current is 1A, a transformer of 200V × 1A = 200VA capacity is required.
또 다른 방법으로는 (b)와 같은 단권트랜스(2)가 있으나 단권의 경우도 200V에 1A를 공급할 수 있는 200VA 용량의 트랜스가 필요하다.As another method, there is a single winding transformer (2) as shown in (b), but a single winding requires a 200VA transformer capable of supplying 1A to 200V.
즉 부하측의 전압과 전류량을 충족시키기 위해서는 트랜스 용량이 부하측 최대 용량과 같거나 커야 하는 것이다.That is, in order to satisfy the voltage and current on the load side, the transformer capacity must be equal to or greater than the maximum capacity on the load side.
또 다른 제3의 방법으로 부하측 회로에 직렬로 리액터(3)나 저항을 연결하여 그것을 양단에 걸리는 전압만큼 출력전압(V2)을 강하시킨다.In another third method, a reactor 3 or a resistor is connected in series with a load-side circuit to drop the output voltage V 2 by a voltage applied to both ends thereof.
그러나 부하회로 전류(1A)와 리액터(3)의 양단전압이 20V이어야 하므로 20V×1A=20VA급 리액터(3)와 P=I2R(Z)에 따른 전력소비가 발생하므로 부하 회로측 효율이 나빠질 뿐만 아니라 여러가지 이유로 이러한 리액터나 직렬저항방식은 교류회로에 있어서 전압강하 목적으로 거의 사용되지 않고 있다.However, since the load circuit current (1A) and the voltage between both ends of the reactor (3) should be 20V, power consumption occurs according to 20V × 1A = 20VA-class reactor (3) and P = I 2 R (Z). Not only do they get worse, but for various reasons, such reactors and series resistors are rarely used for voltage drop in AC circuits.
본 발명의 전압 강하방식은 제2도에 예시한 것과 같이 복권방식의 트랜스에 1차측과 부하회로에 대한 2차권선식 직렬리액터를 구성시킨 것이다.In the voltage drop method of the present invention, as shown in FIG. 2, a secondary winding type series reactor for a primary side and a load circuit is configured in a lottery type transformer.
아울러 본 발명의 2차코일(n2)과 전류코일전압(Vx)은 V1-V2의 값으로 결정된다.In addition, the secondary coil (n 2 ) and the current coil voltage (V x ) of the present invention is determined by the value of V 1 -V 2 .
즉 종래의 복권트랜스의 2차코일(n2)에 비례한 권선이었으나 본 발명의 방식은 입력전압(V1)과 출력전압(V2)의 차인 전류코일전압(Vx)으로 2차코일(n2)을 결정하는 것이다.That is, although the winding was proportional to the secondary coil (n 2 ) of the conventional lottery transformer, the method of the present invention uses the secondary coil (V x ) as the current coil voltage (V x ) that is the difference between the input voltage (V 1 ) and the output voltage (V 2 ). n 2 ).
따라서 트랜스(9)의 용량은 VxX 부하측전류(IL)로 결정된다.Therefore, the capacity of the transformer 9 is determined by V x X load side current IL.
예를들면 20V를 강하한 출력전압(V2) 200V가 요구되고 전류가 1A일 경우 종래에는 200VA의 트랜스용량이 필요하였으나 본 발명은 20VA로 1/10정도의 트랜스용량이면 충분한 것이다.For example, if the output voltage (V 2 ) 200V dropping 20V is required and the current is 1A, a transcapacity of 200VA is required in the prior art, but the present invention is sufficient if the transcapacity of about 1/10 is 20VA.
이러한 본 발명의 구성은 트랜스(9)의 1차코일(n1)의 권선시작점(.)에 2차코일(n2)의 시작점(.)을 서로 연결하고 (7)권선끝을 부하측(10)에 연결(8)하여 1차코일과 직렬로 연결한다.The configuration of the present invention is connected to the start point (.) Of the secondary coil (n 2 ) to the winding start point (.) Of the primary coil (n 1 ) of the transformer (9) and (7) the winding end to the load side (10) (8) and connect in series with the primary coil.
다시 부하의 다른 입력선을 전압코일(5)감이 끝점에 연결한다.Again connect the other input line of the load to the end of the voltage coil (5).
만일 n2의 권선시작점과 끝점이 부하측 연결에 있어서 서로 역상으로 연결될 경우 출력전압은 V2=V1+Vx가 되어 입력전압을 승압시킬 수 있다.If the winding start point and the end point of n 2 are connected to each other in reverse phase in the load side connection, the output voltage becomes V 2 = V 1 + V x to boost the input voltage.
이와같은 본 발명의 전압작용에 관한 설명을 제5도에 도시하였다.Such a description of the voltage action of the present invention is shown in FIG.
본 발명의 작용효과를 좀더 자세히 설명하기 위해 제3도와 같은 회로구성을 예로들어 입력전압(V1)을 본 발명의 리액터회로(S)로 연결한 경우와 부하에 대해 직접 연결한 경우(D)를 구분하여 설명한다.In order to explain the effects of the present invention in more detail, taking the circuit configuration shown in FIG. 3 as an example, the case where the input voltage V 1 is connected to the reactor circuit S of the present invention and directly connected to the load (D) The description will be made separately.
본 발명의 상호유도리액터(4) 구성방법에 따르면 제2도의 1차코일(n1)은 입력전압(V1)과 병렬로 연결된 전압작용코일(V Coil)이고 2차코일(n2)은 입력전압(V1)과 부하(10)측 사이에 직렬로 연결된 전류작용코일(I Coil)이 강자성 철심재로 상호전자 유도작용을 하도록 구성되어 있다.According to the construction method of the mutual induction reactor 4 of the present invention, the primary coil n 1 of FIG. 2 is a voltage working coil V coil connected in parallel with the input voltage V 1 , and the secondary coil n 2 is A current-operating coil (I Coil) connected in series between the input voltage (V 1 ) and the load 10 side is configured to perform mutual electromagnetic induction with a ferromagnetic iron core material.
본 발명의 상호유도리액터(4)의 기능적인 등가회로(제4도)(a)에 의하면 전원(Vs)과 병렬로 연결된 1차측 전압코일(5)의 전자유도에 의해 2차측 전류코일(6)이 1차측 전압코일(5)에 대해 역상전압(Vref)이 유도발전되어 부하에 대한 전압강하를 제공하며 부하(10)에 대한 직렬연결된 2차측코일(6)은 전류작용코일(I Coil)로서 부하 전류량만큼 1차측 전압코일(5)에 전자유도작용을 일으켜서 전력 피드백 효과를 준다.According to the functional equivalent circuit (FIG. 4) (a) of the mutual induction reactor 4 of the present invention, the secondary side current coil (4) is induced by the electromagnetic induction of the primary side voltage coil 5 connected in parallel with the power supply V s . 6) The reverse phase voltage (Vref) is induced and generated with respect to the primary side voltage coil (5) to provide a voltage drop with respect to the load, and the secondary side coil (6) connected in series with the load (10) is a current working coil (I Coil). ) Causes an electromagnetic induction action on the primary side voltage coil 5 by the amount of load current to give a power feedback effect.
이 전력 피드백 효과는 역률개선, 즉 전류위상보상 효과로 나타난다.This power feedback effect results from power factor improvement, i.e., current phase compensation effect.
본 발명의 상호유도리액터(4)의 역률개선효과에 대해 설명한다.The power factor improvement effect of the mutual induction reactor 4 of the present invention will be described.
제3도의 입력회로스위치(70)를 부하(10)에 대한 직속단자(D)에 연결하고 부하(10)에 대한 회로 인덕턴스가 순 인덕턴스라 가정할 경우 제6도(a)와 같이 입력전원(V1)의 전류(I)는 전압(E)보다 90°위상이 늦은 상태가 된다.When the input circuit switch 70 of FIG. 3 is connected to the direct terminal D for the load 10 and the circuit inductance for the load 10 is a net inductance, as shown in FIG. The current I of V 1 ) is 90 ° later than the voltage E.
이때 역률은 0이되며 양전력(P+)와 음전력(P-)가 동일하기 때문에 실효전력은 0이 된다.The power factor is zero and positive power (P +) and a negative power (P -) effective power is zero since the same.
다시 제3도의 스위치(70)를 리액터회로(S)에 연결하면 전압코일(5)에 입력전압(V1)이 인가되고 전류코일(6)과 부하(10)에도 입력전압(V1)이 인가된다.This again third degree switch 70, the reactor circuit (S) to when the input voltage (V 1) to a voltage coil (5) is applied to the current coil (6) and the load (10) to the input voltage (V 1) to Is approved.
이때 전류코일(6)에는 전압코일(5)에서 유도된 역상전압이 발생되고 역상전압만큼 상쇄된 전류가 부하(10)와 전류코일(6)에 흐르며 이 전류는 다시 전자 유도작용에 의해 전압코일(5)에 전류(I)와 동상의 전압(E')을 n1:n2의 권선비에 따라 발생시키고 전압(E)와 (E')의 위상차가 90°이므로 전압(E)와 (E')가 합성되어 전류코일(6)에 전자유도 작용을 끼치는 실질적인 전류위상은 45°에 머무르게 되고 이때의 역률은 70%에 해당된다.At this time, a reverse phase voltage induced by the voltage coil 5 is generated in the current coil 6, and a current canceled by the reverse phase voltage flows in the load 10 and the current coil 6, and the current is again induced by the electromagnetic coil action. In (5), current (I) and in-phase voltage (E ') are generated according to the turns ratio of n 1 : n 2 , and the phase difference between voltage (E) and (E') is 90 °, so voltage (E) and (E ') Is synthesized so that the actual current phase which induces an electromagnetic induction action on the current coil 6 remains at 45 ° and the power factor at this time corresponds to 70%.
이와 같이 부하(10)가 순 인덕턴스일때를 가정하여 본 발명의 상호유도리액터(4)의 전류코일(6)과 부하(10)에 흐르는 전류위상의 작용효과를 설명하였다.Thus, assuming that the load 10 is a net inductance, the effects of the current phase flowing through the current coil 6 and the load 10 of the mutual induction reactor 4 of the present invention have been described.
그러나 실제로는 회로 임피던스와 부하(10)임피던스에 따라서 전류위상의 영향은 다르지만 역률개선작용에 대한 원리와 기능은 상술한 바와 같다.However, in practice, although the effect of the current phase varies depending on the circuit impedance and the impedance of the load 10, the principles and functions of the power factor improving action are as described above.
이와같은 본 발명의 역률개선 작용효과를 좀더 상세히 설명한다.Such a power factor improvement effect of the present invention will be described in more detail.
이므로 입력전류가 감소하면 역률은 증가한다.Therefore, the power factor increases when the input current decreases.
따라서 제1도 (c)와 같이 종래의 직렬 리액터를 사용한 경우나 제2도와 같은 본 발명의 상호유도리액터(4)를 사용한 경우 부하회로에 대한 임피던스는 제4도(c)와 같이 분포하며 제1도의 직렬리액턴의 인덕턴스나 제2도의 상호유도리액터(4)의 인덕턴스가 같고 부하(10) 인덕턴스가 동일할 경우 역률개선 효과는 동일하다고 할 수 있다.Therefore, in case of using a conventional series reactor as shown in FIG. 1 (c) or using the mutual induction reactor 4 of the present invention as shown in FIG. 2, the impedance to the load circuit is distributed as shown in FIG. If the inductance of the series reactance of 1 degree or the inductance of the mutual induction reactor 4 of FIG. 2 is the same and the inductance of the load 10 is the same, the effect of improving the power factor is the same.
그러나 본 발명의 실질적인 기능 등가회로는 제4도는 (a)와 같이 Vref+C+R로 구성된 Z1의 임피던스가 분포하며 종래의 리액터의 경우 L+C+R의 임피던스가 분포한다.However, in the practical functional equivalent circuit of FIG. 4, the impedance of Z 1 composed of Vref + C + R is distributed as shown in (a), and the impedance of L + C + R is distributed in the conventional reactor.
즉 본 발명의 2차측 전류코일(6)은 전기적으로 다이내믹한 임피던스를 갖게 되며 종래의 리액터의 경우 전기적으로 단순 임피던스로서 교류저항 역할을 할 뿐이다.That is, the secondary side current coil 6 of the present invention has an electrically dynamic impedance, and in the case of the conventional reactor, it only serves as an AC resistance as an electrical simple impedance.
따라서 본 발명의 상호유도리액터(4)의 입력전류(I)는가 흐르지만 종래의 단순 리액터는가 흐르면 제4도 (b)의 리액터의 전력손실 P=I2×Z1(L+C+R)이 발생한다.Therefore, the input current I of the mutual induction reactor 4 of the present invention is Flows, but the conventional simple reactor Flows, the power loss P = I 2 x Z 1 (L + C + R) of the reactor of FIG.
한편 본 발명 상호유도리액터(4)의 2차측 전류코일(6)의 전력손실(P)은 P=I2×Z1(C+R)로 계산되고, 이때 본 발명의 상호유도리액터(4)의 C와 R값은 Vref발생을 위한 다이내믹한 임피던스이므로 단순 교류저항으로만 전압강하(VL)를 얻기 위한 임피던스 값(L+R+C)보다 훨씬 적어 실제로 전력손실은 제1도의 (b)와 같은 리액터보다 매우 적다.Meanwhile, the power loss P of the secondary side current coil 6 of the mutual induction reactor 4 of the present invention is calculated as P = I 2 × Z 1 (C + R), where the mutual induction reactor 4 of the present invention is used. Since C and R are dynamic impedances for Vref generation, they are much less than the impedance value (L + R + C) to obtain voltage drop (V L ) with only simple AC resistance. Much less than a reactor like
이와같이 인덕턴스 성분의 부하에 대한 전압과 전류의 위상차로 발생하는 역률에 대한 본 발명의 2차전류코일(6)에 의해 좁혀진 전류위상은 P=EIcosØ(W)로 표시되는 전력식에서 평균전력(P+)를 제6도 (b)와 같이 크게 하고 무효전력(P-)를 줄이는 효과를 얻는다.Thus, the current phase narrowed by the secondary current coil 6 of the present invention with respect to the power factor generated by the phase difference between the voltage and the current with respect to the load of the inductance component is the average power (P + ) in the power equation represented by P = EIcosØ (W). ) Is increased as shown in FIG. 6 (b), and the reactive power (P − ) is reduced.
이와같은 효과를 제7도에 벡터도로 나타내었다.This effect is shown in the vector diagram in FIG.
제3도의 입력전원스위치(70)를 본 발명의 리액턴회로(S)했을 경우 전류위상각(Øs)은 부하 직속단자(D)로 했을 경우 전류위상각(ØD)보다 △Ø만큼 줄어들고 이때 얻어지는 전력감소효과를 나타낸 것이다.When the input power switch 70 of FIG. 3 reacts with the reactant circuit S of the present invention, the current phase angle Ø s is reduced by ΔØ from the current phase angle Ø D when the load direct terminal D is used. It shows the power reduction effect obtained at this time.
다음은 본 발명의 전류 제한 및 필터작용을 설명한다.The following describes the current limiting and filtering behavior of the present invention.
제2도에 예시한 본 발명의 상호유도리액터(4)는 1차측 입력전압(V1)에 제8도 (a)의 (13)과 같은 노이즈 전압이나 전기적 충격으로 파형이 왜율된 전압이 인가될 경우 2차측 출력전압(V2)는 제8도 (a)의 (14)와 같이 파형전압이 된 전압을 얻는다.In the mutual induction reactor 4 of the present invention illustrated in FIG. 2, the waveform of which the waveform is distorted due to noise or electric shock such as (13) of FIG. 8 (a) is applied to the primary input voltage V 1 . When the secondary output voltage (V 2 ) is obtained, the voltage becomes a waveform voltage as shown in (14) of FIG.
제8도 (b)의 (15)와 같이 순간적인 과도전압이 인가될 경우도 2차측 출력전압(V2) 전류는 제8도 (b)의 (16)처럼 둔화되고 전류가 제한된다.Even when an instantaneous transient voltage is applied as shown in (15) of FIG. 8 (b), the secondary output voltage V 2 current is slowed down as shown in (16) of FIG. 8 (b) and the current is limited.
이러한 작용은 1차코일(n1)과 2차코일(n2)의 역상유도 전압 제4도 (a)의 전압코일(5), 전류코일(6) 또는 제5도의 상호작용에 의한 써지전압이나 과도전압, 노이즈 전압등이 n1:n2의 비율로 상쇄되기 때문이다.This action is applied to the reverse voltage induced voltages of the primary coil (n 1 ) and the secondary coil (n 2 ) by the interaction of the voltage coil (5), the current coil (6), or the figure of FIG. This is because the transient voltage, noise voltage, etc. are canceled at a ratio of n 1 : n 2 .
상술한 본 발명의 상호유도리액터(4)의 실질적인 권선관계를 설명한다.The substantial winding relationship of the mutual induction reactor 4 of the present invention mentioned above is demonstrated.
본 발명의 리액터 권선은 변압기와 변류기의 합성이라 할 수 있다.The reactor winding of the present invention may be referred to as a combination of a transformer and a current transformer.
그러므로 일반적인 권선식을 이용하여 권선회수를 산출해 보면,Therefore, if you calculate the number of windings using the general winding formula,
T/V:전압 1Volt에 소요되는 권선수(Turn)T / V: Number of turns required for voltage 1 Volt
f:주파수(Hz)f: frequency (Hz)
B:코어의 단면적(cm2)이므로B: cross-sectional area of the core (cm 2 )
예를들어 본 발명의 상호유도리액터(4) 실시에 있어서,For example, in implementing the mutual induction reactor 4 of the present invention,
f:60(Hz)f: 60 (Hz)
B:15,000(Gauss)B: 15,000 (Gauss)
A:14.95(cm2)일 경우 (식 1-1)에 의해A: 14.95 (cm 2 ) by (Equation 1-1)
이므로 입력전압(V1)이 218V이고 2차코일(n2)의 양단 무부하 유도 전압을 14V로 한다면 2차코일(n2)의 권선수는 24회이고 1차코일(n1)의 권선수는 371회가 된다.Therefore, if the input voltage (V 1 ) is 218V and the no-load induction voltage at both ends of the secondary coil (n 2 ) is 14V, the number of turns of the secondary coil (n 2 ) is 24 times and the number of turns of the primary coil (n 1 ) Becomes 371 times.
이때 1차 및 2차코일(n1)(n2)과 1차코일(n1)을 통하는 전원전류(I1), 2차코일(n2)을 통하는 전원전류(I2)의 관계는 n2×I2=n1×I1(식 1-2)이고, 부하 전력용량이 5KVA라 하면,The relationship between the primary and the secondary winding (n 1) (n 2) and the primary winding (n 1) for communicating the supply current (I 1), the second coil power source current (I 2) through the (n 2) is If n 2 × I 2 = n 1 × I 1 (Equation 1-2) and the load power capacity is 5KVA,
이므로 (식 1-2)에서 1차코일(n1)의 전류Therefore, the current of the primary coil (n 1 ) in (Equation 1-2)
이므로 1차코일(n1)의 동선 굵기는 1.5A 2차코일(n2)의 동선굵기는 23A를 허용할 수 있는 굵기로 선정하면 된다.Therefore, the copper wire thickness of the primary coil (n 1 ) is 1.5A The copper wire thickness of the secondary coil (n 2 ) may be selected as the thickness that can allow 23A.
한편 이와 같이 설계된 본 발명의 상호유도리액터(4)를 사용한 실 부하전류의 변화가 입력전원에 미치는 영향을 설명하면, 즉 2차코일(n2)에 흐르는 부하전류(I2)의 변화가 1차코일(n2)의 양단에 미치는 전압변화를 설명하면,On the other hand, when the effect of the change in the actual load current using the mutual induction reactor 4 of the present invention designed as described above on the input power source, that is, the change in the load current (I 2 ) flowing through the secondary coil (n 2 ) is 1 The voltage change on both ends of the cha coil (n 2 ) will be described.
출력전압(V2):205(V)Output voltage (V 2 ): 205 (V)
전류코일전압(Vx):15VCurrent coil voltage (V x ): 15V
입력전압(V1):220VInput voltage (V 1 ): 220V
부하전류(I1):17A일때Load current (I 1 ): 17A
전압코일의 부하전류(I1)는 식 (1-3)에서The load current (I 1 ) of the voltage coil is expressed in equation (1-3).
가 되고 또, 전압코일의 양단전압을 Vn1이라 하면,If the voltage at both ends of the voltage coil is V n1 ,
이 된다.Becomes
즉 출력전압(V2)=V1-Vx에서 V1=V2+Vx이 되고, 식 (1-4)에서 1차코일(n1)의 전압(Vn1)은 121.8(V)이므로 2차코일(n2)의 상호유도작용에 의해 궤환된 전압［231.8(V)-220(V)=11.8(V)］만큼 입력전압이 증가되어 부하측 역률에 영향을 주는 것이다.That is, the output voltage (V 2 ) = V 1 -V x becomes V 1 = V 2 + V x , and in the formula (1-4), the voltage V n1 of the primary coil (n 1 ) is 121.8 (V). Therefore, the input voltage is increased by the voltage [231.8 (V) -220 (V) = 11.8 (V)] fed back by the mutual induction of the secondary coils n 2 to affect the load factor.
지금까지는 본 발명의 상호유도리액터(4)의 단상전원에 대한 구성과 작용효과에 대해 설명하였다.Up to now, the configuration and effect of the single phase power supply of the mutual induction reactor 4 of the present invention have been described.
본 발명의 3상 3선식(3∮ 3W) 부하 회로에 대한 실시예(제9도)를 설명한다.An embodiment (FIG. 9) of a three-phase three-wire (3 ∮ 3 W) load circuit of the present invention will be described.
3상 3선식(3∮ 3W)은 본 발명의 상호유도리액터(제9도 17,18,19)를 R(7), S(70), T(71)에 1차코일(n1)이 권선감이 시작선을 각각 연결하고 권선감이 끝선을 공통(9)으로 하여 입력전원(R.S.T)에 대한 병렬 접속을 한다.The three-phase three-wire type (3 W 3 W) uses the mutual induction reactor (FIGS. 17, 18, and 19) of the present invention in the primary coil (n 1 ) in R (7), S (70), and T (71). The winding sense connects the start line, respectively, and the winding sense makes the end line common (9) to make a parallel connection to the input power supply (RST).
그리고 입력전원(R.S.T)와 부하(L)의 각 입력선(8,80,81)사이에 각각 직렬로 2차코일(n2)는 연결한다.The secondary coils n 2 are connected in series between the input power sources RST and the input lines 8, 80, and 81 of the load L, respectively.
본 발명의 3상 4선식(3∮ 4W) 부하회로에 대한 실시예(제10도)를 설명한다.An embodiment (Fig. 10) of a three-phase four-wire (3∮4W) load circuit of the present invention will be described.
3상 4선식(3∮ 4W)은 본 발명의 상호유도리액터(제10도 17,18,19)를 R(7), S(70), T(71)에 1차코일(n1)의 권선의 시작선을 각각 연결하고 권선의 끝선을 공통(9)으로 입력공통선(N)에 연결하여 입력공동선(N)과 입력전원 각각(E,S,T)에 병렬로 접속한다.Three-phase, four-wire (3∮ 4W) is in the R (7), S (70), the primary coil 1 (n 1) to T (71), the mutual induction reactor (17,18,19 claim 10 degrees) according to the present invention; Connect the start line of the windings respectively, and connect the end lines of the windings to the input common line (N) in common (9) and connect them in parallel to the input common line (N) and each of the input power sources (E, S, T).
그리고 입력전원(R,S,T)과 부하(L)의 각 입력선(8,80,81)사이에 각각 직렬로 2차코일(n2)을 연결한다.The secondary coils n 2 are connected in series between the input power sources R, S, and T and the input lines 8, 80, and 81 of the load L, respectively.
이와같이 본 발명은 단상은 물론 3상에 이르기까지 각종 전원-부하회로에 대한 실시가 가능한 것으로 상술한 바 있는 절전은 물론 종래의 절전을 위한 각종 전자식 전원제어방식에서 발생하는 전원의 질 저하나 부하에 대한 과도기 영향을 끼치지 않고 오히려 손상된 입력전원의 질을 개선시킬 수 있는 효과를 제공하며, 본 발명은 제11도와 같은 특성의 절전효과와 역률개선 효과가 있는 장치를 제공할 수 있는 것이다.As described above, the present invention can be implemented for various power supply-load circuits ranging from single phase to three phases. The present invention provides an effect capable of improving the quality of a damaged input power source without affecting the transient effect, and the present invention can provide a device having a power saving effect and a power factor improvement effect having characteristics as shown in FIG.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019940021274A KR0141448B1 (en) | 1994-08-27 | 1994-08-27 | A mutual inductive reactor designing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019940021274A KR0141448B1 (en) | 1994-08-27 | 1994-08-27 | A mutual inductive reactor designing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR0141448B1 true KR0141448B1 (en) | 1998-08-17 |
Family
ID=19391288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019940021274A KR0141448B1 (en) | 1994-08-27 | 1994-08-27 | A mutual inductive reactor designing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR0141448B1 (en) |
-
1994
- 1994-08-27 KR KR1019940021274A patent/KR0141448B1/en not_active IP Right Cessation
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