KR100283692B1

KR100283692B1 - 절전 변압기에 있어서의 전압 변동율 자동전환방법 및 장치

Info

Publication number: KR100283692B1
Application number: KR1019960000353A
Authority: KR
Inventors: 구니오 시마즈; 치유끼 시마즈
Original assignee: 구니오 시마즈; 아이코 덴끼 가부시키가이샤
Priority date: 1995-01-10
Filing date: 1996-01-10
Publication date: 2001-03-02
Also published as: KR960030508A; GB2296996A; JP2750275B2; US5654627A; GB2296996B; GB9526646D0; TW293917B; JPH08191542A

Abstract

단상 3선식 또는 2선식의 단권코일형 변압기에 있어서, 입력단자와 접속된 복수의 주코일을 단상내철형코어의 2회로 감고, 이들 각 회로의 주코일의 단부간에, 상기 코어에 감아 상호 직렬로 접속된 복수의 여자코일을, 복수의 조합결선에 의해 접속한다. 이와 동시에, 상기 입력단자에 접속된 전압센서에 의한 측정치에 의해, 온/오프 제어되는 복수의 사이리스터를 상기 단부간 및 각 여자코일간에 설치한다.

이로써, 입력전압의 승강에 따라 회로가 자동으로 전환되어, 항상 설정범위내의 전압치를 출력하므로, 부하에 영향을 주지않게 된다.

Description

절전 변압기에 있어서의 전압 변동율 자동전환방법 및 장치

제1도는 본 발명에 따른 승강 동압 자동전환 장치가 장착된 절전변압기에 대한 개략적인 구성을 도시한 회로도이다.

제2도는 본 발명에 따른 전압 자동전환장치가 장착된 절전변압기에 의한 입력전압과 출력전압의 변화를 도시한 그래프이다.

제3도는 종래의 절전장치의 개략적인 구성을 도시한 회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

Ll, L2, L3, L6 : 주요코일 L3, L4, L7, L8 : 여자코일

1∼8 : 사이리스터 9 : 단상내철형코어

본 발명은 변압기 등의 절전장치에 있어서, 입력전압이 어느 일정한 설정 전압의 범위 밖으로 하강 또는 상승하더라도, 그 설정 전압범위내의 전압이 출력전압이 되도록 자동적으로 조정하는 기능을 가진 것에 관련된다.

종래의 절전장치는, 제3도에 도시한 바와같이, 단상내철형코어(9)에 감은 복수의 주요코일(Ll, L2, L5, L6) 의 단부간에, 상기 코어(9)에 감아 서로 직렬로 접속된 복수의 여자코일(L3, L4, L7, L8)을 접속하고, 주코일(Ll, L5)의 입력단에 설치된 전압센서에 접속된 사이리스터(1, 2)에 의해, 여자코일(L3, L4, L7, L8)의 조합을 제어하여, 입력 전압이 필요이상으로 하강하는 것을 방지하는 것이다.

즉, 예컨대 100V의 입력전압에 대해 6V 하강하여 출력되도록 여자코일이 조합되어 있던 회로가, 어떤 정해진 입력전압치에서, 6V 하강에서 3V하강의 회로로 자동전환되어, 입력전압의 하강시에 필요이상으로 전압이 하강되는 것을 방지함으로써, 부하에의 영향을 적극적으로 억제하는 것이다.

그러나, 종래와 같은 절전장치는 필요이상으로 입력전압을 하강시키지 않도록 하기 위해서, 입력전압의 하강폭 만큼 제어하여 출력전압치를 조정하는 것이었기 때문에, 입력전압치가 부하에 필요한 최저전압치보다 작을 경우 불필요한 전압하강이 더욱더 진행된 채로 출력되어 버리므로, 부하에 영향을 미치는 결과를 초래하였다.

상기의 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 입력전압치와는 상관없이 어떤 일정한 설정범위내의 전압이 안정되게 출력되도록 자동적으로 조정하는, 다음과 같은 절전 변압기를 제공하고자 하는 것이다.

즉, 단상 3선식 또는 2선식의 단권 코일형 변압기에 있어서, 입력단자와 접속된 복수의 주코일을 단상내철형코어에 2회로 감고하고, 이들 각 회로의 주코일의 단부간에 상기 코어에 감아 서로 직렬로 접속된 복수의 여자코일을 복수의 조합결선에 의해 접속함과 동시에 상기 입력단자에 접속된 전압센서의 측정치에 따라 온/오프되는 복수의 사이리스터를 상기 단부간 혹은 각 여자코일간에 설치하고, 이들 각 사이리스터의 온/오프에 따라 상기 단부간 및 각 여자코일간을 한쌍 또는 복수쌍 접속하거나 컷트함으로써, 입력전압에 대한 출력전압을 정전없이 승압, 동압, 강압하는 회로로 자동적 전환이 가능하게 한 것을 특징으로 하는 전압 자동전환장치가 장착된 절전변압기이다.

본 발명의 절전변압기에 의하면, 입력전압이 설정범위내의 전압치를 벗어날 정도로 하강되거나 상승되면, 이것을 전압센서가 감지 해내고, 이 전압센서로 부터의 출력신호를 받은 사이리스터에 의해 상기 복수의 여자코일의 조합이 제어되어, 입력 전압치의 하강율을 조정하거나, 반대로 전압을 상승시킴으로써 항상 설정된 범위내의 전압치가 출력될 수가 있다. 또한, 입력전압치가 설정범위내의 전압치와 동일하여 전압의 하강 또는 상승이 불필요한 경우에는, 전압을 하강 또는 상승시키지 않고, 입력전압과 동일한 전압이 출력될 수 있게 되어 있다.

또, 입력전압이 하강해가는 경우와 상승해가는 경우에는, 전압의 하강율과 상승율을 전환시키는 입력전압치를 달리하여 히스테리시스를 부여함으로써, 여자코일전환시의 기계의 판단 미스를 해소함과 동시에, 코일에 부담이 가지않도록 되어 있다.

뿐만 아니라, 영상(zero-phase)의 단자를 사용함으로써, R상과 T상의 입력전압차가 큰 경우라 하더라도 지나친 전류의 흐름으로 인해 여자코일이 파손되어 버릴 위험을 미연에 방지할 수 있는 효과도 있다.

상기한 바와같이, 본 발명에 따르면, 출력전압을 하강시켜 소비전력의 감소에 따른 절전을 도모할 수 있음은 물론, 입력전압이 설정전압의 범위밖으로 하강 혹은 상승되더라도, 자동적으로 설정범위내의 전압치가 출력될 수 있도록 조정할 수가 있으므로, 실시가 용이하다는 장점이 있다.

이하에서는, 본 발명 제1도는, 본 발명에 따른 절전변압기의 개략적인 구성을 도시한 회로도이다. 상기 도면에 도시된 바와 같이, 입력단자(R, T)와 접속된 복수의 주코일 (L1, L2) 및 (L5, L6)을 단상내철형코어(9)에 2회로 상권하고, 이들 각 회로의 주코일(L2와 L6)의 단부간에, 상기 코어(9)에 감아 상호직렬로 접속된 복수의 여자코일(L3, L7) 및 (L4, L8)을 복수의 조합결선에 의해 접속한다. 또, 변압기의 출력단자(r)을 상기 회로의 주코일(L2)와 여자코일(L3)와의 사이에, 출력단자(t)를 주요 코일(L6)과 여자코일 (L7)과의 사이에 각각 접속시키고, 영상(zero-phase)의 입력단자(N)과 출력단자(n)을 상호 접속시킨다.

입력전압을 검지하기 위한 전압센서(도시 생략)는, 기반(도시생략)속에 조합되어 있으며, 한쪽의 단자를 상기 각 주코일(L1, L5)의 입력단에 접속하고, 다른쪽 단자를 각 코일간에 설치한, 각각의 사이리스터(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)에 접속해 놓았기 때문에, 상기 사이리스터(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)는, 상기 전압센서가 감지한 전압치에 따라 보내지는 출력신호에 의해 온/오프되어, 회로에 있어서의 각 주코일(L1, L2, L5, L6) 및 각 여자코일 (L3, L4, L7, L8)의 조합측을 제어함으로써, 출력전압을 자동적으로 조정하는 것이다.

이들 각 사이리스터(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)는, 제1도에 도시한 바와 같이, 사이리스터(1)가 주코일 (L6) 과 여자코일 (L3)의 사이에, 사이리스터(2)가 주코일(L2)와 여자코일(L7)의 사이에, 사이리스터(3)가 주코일 (L2)와 여자코일(L3)의 사이에, 사이리스터(4)가 주코일(L6)과 여자코일 (L7)의 사이에, 사이리스터(5)가 여자코일(L3)과 (L7)의 사이에, 사이리스터(6)가 여자코일(L4)와 (L8)의 사이에, 그리고 사이리스터(7)는 주코일(L2)과 여자코일 (L4)의 사이에, 그리고 사이리스터(8)는 주코일(L6)과 여자코일(L8)의 사이에 각각 접속되어 있다.

이제, 소정의 전압하강율 혹은 상승율을 3% 및 6%로 하고, 100V의 입력전압에 대해 0%(0V)의 동압이던가, 3%(3V) 또는 6%(6V)의 강압 또는 승압을 수행하도록 코일을 설정하고, 부하측전압의 최저 전압치를 95V로 하여, 제2도의 입력전압과 출력전압의 변화를 나타낸 그래프를 참조하면서 상세히 설명한다.

먼저, 입력전압이 하강해 갈 경우에 있어서, 제2도에 도시한 바와 같이, 최초의 시점에서는 입력전압에 대해, 6V 하강된 전압이 출력되도록 회로가 접속되어 있다. 즉, 제1도의 회로도에 있어서, 기반에 짜여들어간 전압센서의 출력신호에 따라 사이리스터(3, 4, 5)는 온으로 되고, 그 외의 사이리스터(1, 2, 6, 7, 8)를 오프상태로 있다. 여기서, 예를들면, 입력단자(R, T)에 각각 105V 씩의 전압이 인가 되었다고 하면, 여자코일(L3, L7)에 의해, 주코일(Ll, L2, L5, L6)은 각각 3V씩 전압이 하강되기 때문에, 합계 12V의 전압이 하강된다. 따라서, (105 × 2- 12) /2 = 99(V)의 전압이 출력단자(r, t)의 각 출력단자로부터 출력됨으로써, 105 - 99 = 6(V)의 전압이 하강되어 출력되게 된다. 그리고, 제2도의 그래프에서와 같이, 이 강압회로는 입력전압의 하강이 6V이면 95V 보다 밑돌게 되는 101V에 달하기 직전까지 사용하는 것이다.

입력전압이 101V로 되면, 필요이상의 전압하강을 막기 위해 전압하강율이 자동적으로 감소되어, 입력전압에 대해, 3V 하강하는 강압회로로 전환된다. 이때의 강압회로는, 사이리스터(3, 4, 6)는 온으로 되고, 그 이외의 사이리스터(1, 2, 5, 7, 8)는 오프상태로 있다.

이때 여자코일을 (L3, L4, L7, L8)을 모두 사용하며, 이들 여자코일(L3, L4, L7, L8)에 의해, 주코일(Ll, L2, L5, L6)은 각각 1.5V 씩, 합계 6V의 전압이 하강된다.

즉, 예를들면 입력단자 (R, T)에 각각 100V 전압이 인가되었다고 하면, (100×2-6) /2 = 97(V)의 전압이 각 출력단자 (r, t)의 출력전압으로 되고, 100 - 97 - 3(V)의 전압이 하강되어 출력되는 것이다. 제2도의 그래프에서는, 이 강압회로가 101V에서 98V에 달하기 직전까지 사용되고, 출력전압이 95V를 밑돌지 않게 되어 있는 것을 나타내고 있다.

입력전압이 98V로 되면 불필요한 전압강하를 막기위해, 자동적으로 사이리스터(3, 4, 7, 8)는 온으로 되고, 그 이외의 사이리스터(1, 2, 5, 6,)는 오프로 되는 동압회로로 전환된다. 이 동압회로는, 주코일(L1, L2)와 여자코일 (L3, L4)에, 그리고, 주코일(L5, L6)과 여자코일(L7, L8)에, 각각 서로 자속을 상쇄시키도록 전류가 흐르기 때문에, 전압의 변화가 일어나지 않고, 입력전압치를 그대로 출력전압치로하여 출력시킬수가 있는 것이다. 이 동압회로는, 제2도의 그래프에 도시한 바와같이, 98V에서 95V에 달하기 직전까지 사용하며, 상술한 바와 같이, 95V를 밑돌지 않도록 되어 있다. 그리고, 입력전압과 출력전압의 값이 동일하기 때문에, 입력전압의 그래프와 출력전압의 그래프가 겹쳐져 표시되어 있는 것이다.

또한, 입력전압이 95V로 하강하면, 자동적으로 사이리스터(1, 2, 6)는 온으로 하고, 그 이외의 사이리스터(3, 4, 5, 7, 8)는 오프로 하여 입력전압에 대해, 3V 상승하는 승압회로가 된다. 이 승압회로는 여자코일(L3, L4, L7, L8)에 의해, 주코일(Ll, L2, L5, L6)이 각각 1.5V 씩 합계 6V의 전압이 유기되는 것으로서, 입력전압보다도 전압이 증가하여 출력되는 것이다. 예를들면, 입력단자(R, T)에 각각 95V씩 전압이 인가되었다고 하면, (95×2+6) /2 =98(V) 전압이 각 출력단자(r, t)의 출력전압이 되므로, 98 - 95 = 3(V)의 전압이 상승되어 출력되는 것이다. 이것은 제2도의 그래프에서와 같이, 입력전압이 95V에서 92V에 달하기 직전까지 사용하고, 이 승압회로에 의해 예를들면 입력전압이 95V 일 때 98V를 93V 일 때 96V를 각각 출력전압으로서 출력시킬수가 있기 때문에, 부하측 전압의 최저 전압치인 95V를 밑돌지 않도록 할 수가 있다.

그리고, 입력전압이 92V가 되면, 이번에는 자동적으로 사이리스터(1, 2, 5)는 온으로하고, 그 이외의 사이리스터(3, 4, 6, 7, 8)는 오프로 하여, 입력전압에 대해, 6V 상승하는 승압회로가 된다. 이 승압회로는 여자코일(L3, L7)에 의해, 주코일(L1, L2, L5, L6)이 각각 3V 씩, 합계 12V의 전압이 유기되는 것으로서, 상술한 바와 같이 입력전압 보다도 전압이 증가되어 출력된다. 예를들면, 입력단자(R, T)에 각각 90V 씩의 전압이 인가되었다고 하면, (90×2+12) /2 = 95(V)의 전압이 각 출력단자 (r, t)의 출력전압이 되기 때문에, 90 - 90 = 6(V)의 전압이 상승되어 출력되는 것이다. 여기서, 현재 이 입력전압이 제2도의 그래프에서와 같이, 90V를 경계치로하여 상승한다고 하면, 이 승압회로는, 92V에서 90V 및 입력전압이 상승할 때인 90V에서 93V에 달하기 직전까지 사용하는 것이다. 이 승압회로에 의하면, 입력전압의 전압치가 90V라 하더라도 96V의 전압이 출력전압으로서 출력되게 되어, 부하측 전압의 최저 전압치인 95V를 밑돌지 않기 때문에, 부하에의 영향은 해소된다.

또, 입력전압이 상승해가는 경우에 있어서, 6V 상승하는 승압회로를 입력전압이 93V에 달하기 직전까지 사용하고 있는데, 이것은 입력전압이 하강해가는 경우와 상승해 가는 경우에, 전압의 하강율과 상승율을 전환시키는 입력전압치를 달리하여 히스테리시스를 부여함으로써 여자코일전환시의 기계의 판단미스를 해소하여, 각 코일로의 부담을 경감시키기위한 것이다. 즉, 입력전압의 하강시에, 92V의 값에서 3V 상승하는 승압회로로부터 6V 상승하는 승압회로로 전환되는데, 입력전압의 상승시에도, 이 값과 같은 92V에서 6V 상승하는 승압회로로부터 3V 상승하는 승압회로로 전환되도록 설정하면, 장치자체의 판단미스가 생겨, 각 코일에 부담이 가해지는 결과를 초래하기 때문이다.

입력전압이 상승하여, 93V가 되면, 자동적으로 사이리스터(1, 2, 6)는 온으로 하고, 그 이외의 사이리스터(3, 4, 5, 7, 8)는 오프로 하며, 3V 상승하는 승압회로로 전환된다. 6V의 승압회로에서 상기 3V의 승압회로로 전환됨에 의해, 입력전압에 대해 불필요하게 전압을 상승시키는 것을 방지하여, 출력전압치를 설정전압의 범위내로 하여, 부하에 영향을 주는 것을 막는다. 이 승압회로는, 제2도의 그래프에서와 같이, 93V로부터 96V에 달하기 직전까지 사용하는 것이다.

또, 입력전압이 상승해갈 경우, 제2도의 그래프에서와 같이, 3V의 승압회로로 전환된 이후에는, 출력전압의 최저 전압치가 96V로 되어 있는데, 이것은 상술한 바대로 입력전압의 하강시화 상승시로서, 하강율과 상승율의 전환시기의 입력전압치를 달리하여, 히스테리시스를 부여 하여야만 했던데에 기인하는 것으로서, 이 출력전압의 최저전압치가 부하측 전압의 최저전압치인 95V를 밑돌지는 않으므로, 본 발명의 절전변압기를 실시하는데 있어서는 아무런 문제도 없다.

입력전압이 상승되어, 96V가 되면, 자동적으로 사이리스터(3, 4, 7, 8)는 온으로 되고, 그 이외의 사이리스터(1, 2, 5, 6)는 오프로 되어 회로는 동압회로로 된다. 여기서 다시 입력전압치와 출력전압치가 동일해져 제2도의 그래프에서와 같이, 입력전압의 그래프와 출력전압의 그래프가 겹쳐져 있다. 이 동압회로는 입력전압이 99V에 달하기 직전까지 사용하는 것이다.

입력전압이 99V로 상승되면, 자동적으로 사이리스터(3, 4, 6)는 온으로 되고, 그 이외의 사이리스터(1, 2, 5, 7, 8)는 오프로 되어 입력전압에 대해 3V 하강하는 강압회로로 전환되며, 이것을 입력전압이 102V에 달하기 직전까지 사용한다. 그리고 102V 부터는 사이리스터(3, 4, 5)가 온으로 되고, 그 이외의 사이리스터(1, 2, 6, 7, 8)는 오프로 되어 6V 하강된 강압회로로 전환되고, 다시 입력전압이 하강되기 시작하면, 본 실시예의 처음으로 되돌아가서, 상술한 바와 같은 회로의 전환을 반복하는 것이다.

이상과 같이, 본 발명의 전압 자동 전환장치가 장착된 절전변압기는, 전압센서가 감지하는 입력전압치에 의해, 각 주코일의 단부간 및 각 여자코일단에 설치된 사이리스터가 제어되어, 적당하게 설정된 부하 측 전압의 최초전압치를 밑돌지 않도록, 회로가 자동적으로 전환되는 것으로서, 이와 같은 전환을 반복함으로써, 입력전압이 하강하거나 상승하더라도, 입력전압치에 상관없이, 어떤 일정한 설정전압 범위내의 전압치를 출력할 수 있는 것이다.

또한, 실시예에서는 소정의 전압하강율 혹은 상승율을, 100V의 입력전압에 대해 3%(3V) 및 6%(6V)로 하였으나, 이것은 임으로 변경이 가능하며, 또, 부하측전압의 최저전압치를 95V로하여 설명하였으나, 이 부하 측 전압의 최저 전압치는 기계에 구비되어 있는 스위치(도시생략)에 의해, 자유롭게 전환될 수 있는 것으로서, 본 발명에 의한 절전변압기를 부착시킬 장소에 따라, 예를 들면, 96V, 97V로 할수 있다.

이상 본 발명은 바람직한 실시예를 기초로하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 그 변경 및 개량이 가능한 것은 말할것도 없다.

Claims

단상 3선식 또는 2선식의 단권 코일형 변압기에서, 입력단자와 접속된 복수의 주코일을 단상내 철형코어에 2개의 회로가 형성되도록 감고, 이들 각 회로의 주코일의 단부간에, 상기 코어에 감아 상호 직렬로 접속된 복수의 여자코일을 복수의 조합 결선에 의해 접속함과 동시에, 상기 입력단자에 접속된 전압센서의 측정치에 의해, 온/오프되는 복수의 사이리스터를 상기 단부간 및 각 여자 코일간에 설치하고 이들 각 사이리스터의 온/오프에 의해 상기 단부간 및 각 여자코일간을 한쌍 혹은 복수쌍 접속하거나 혹은 분리하여, 입력전압에 대한 출력전압을 정전 없이 승압, 동압 및 강압하는 회로로 자동적인 전환이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 절전변압방법.
제1항에 있어서, 입력전압이 하강해 가는 경우와 상승해 가는 경우에는, 전압의 하강율과 상승율을 전환하는 입력전압치를 달리하여 히스테리시스를 부여하는 것을 특징으로 하는 절전변압방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 전압의 승강율을 약 3% 및 약 6% 등의 복수단계로 한 것을 특징으로하는 절전변압방법.
단상 3선식 또는 2선식의 단권 코일형 변압기에서, 입력단자와 접속된 복수의 주코일의 단부간에, 상기코어에 감아 상호직렬로 접속된 복수의 여자코일을 복수의 조합결선에 의해 접속함과 동시에, 상기 입력단자에 접속된 전압센서의 측정치에 의해, 온/오프되는 복수의 사이리스터를 상기 단부간 및 각 여자 코일간에 설치하고, 이들 각 사이리스터의 온/오프에 의해 상기 단부간 및 각 여자코일간을 한쌍 혹은 복수쌍 접속하거나 혹은 분리하여, 입력전압에 대한 출력전압을 정전없이 승압, 동압 및 강압하는 회로로 자동적인 전환이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 절전변압기.
제4항에 있어서, 입력전압이 하강해 가는 경우와 상승해 가는 경우에는, 전압의 하강율과 상승율을 전환하는 입력전압치를 달리하여 히스테리시스를 부여하는 것을 특징으로하는 절전변압기.
제4항 또는 제5항에 있어서, 전압의 승강율을 약 3% 및 약 6% 등의 복수단계로 하는 것을 특징으로 하는 절전변압기.