KR100568507B1 - 절전형 변압기 - Google Patents

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KR100568507B1
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Abstract

본 발명은 절전형 변압기에 관한 것으로, 변압기 코어의 일측에 결선되어 A-B코일 및 C-D코일로 이루어진 1차측 권선; 및 상기 변압기 코어의 타측에 결선되어 a-b코일 및 c-d코일로 이루어진 2차측 권선을 포함하되, 정상부하(부하율 50%이상)시에는 상기 1차측 권선의 A-C 및 B-D 코일단자가 연결되고, 상기 2차측 권선의 a-c 및 b-d 코일단자가 연결되어 병렬로 결선되며; 경부하(부하율 50%이하)시에는 상기 1차측 권선의 B-C 코일단자가 연결되고, 상기 2차측 권선의 b-c 코일단자가 연결되어 직렬로 결선되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 계절적 또는 특정기간 중 정상부하의 50%이하로 가동이 될 때, 이 기간 중 변압기 결선을 병렬에서 직렬 결선으로 변경하여, 무부하손을 정상부하시보다 대폭 감소(평균 75%감소)하여 획기적인 에너지 절감 효과를 나타내며, 변압기 소음 또한 40dB이하로서 저소음 효과를 동반할 수 있다.
변압기, 병렬 결선, 직렬 결선, 무부하 손실, 부하손실, 자속밀도

Description

절전형 변압기{Transformer for power saving}
도 1은 종래 변압기의 결선도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 절전형 변압기의 결선도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 절전형 변압기의 직·병렬 결선구조도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 코어 100 : 변압기커버
200 : 직병렬절환기 300 : 연결편
400 : 절환가동부
본 발명은 변압기에 관한 것으로, 특히 부하율에 따라 변압기의 결선을 병렬에서 직렬 결선으로 변경하여 50%이하의 경부하시 변압기의 무부하 손실을 대폭 감소시킬 수 있는 절전형 변압기에 관한 것이다.
일반적으로, 변압기는 연속적인 운동 부분을 갖지 않고 전자 유도 작용에 의해서 전압을 변성하는 장치로, 변압기의 기전력은 유도 기전력 중 도체가 정지하고 자속 쇄교수의 시간적 변화에 따라 생기는 전력을 의미한다.
변압기는 부하를 사용하였을 때 부하율에 비례하여 발생하는 부하손실과, 변압기 부하와는 무관하게 발생하는 무부하 손실(무부하손)의 두 가지가 있으며, 에너지를 절감하기 위해서는 변압기 부하손실과 무부하 손실을 모두 줄여야 경제적이다.
그러나, 부하율에 비례하여 발생하는 부하손실은 부하율이 줄어들면 부하율의 제곱에 비례하여 줄어들지만, 무부하 손실은 부하율에 관계없이 일정하게 발생하기 때문에 줄어들지 않는다.
이에, 종래에는 이러한 무부하 손실을 줄이기 위해서 특수 재질(아몰퍼스 코어 변압기)의 코어를 사용한 변압기가 출시되고 있으나, 아몰퍼스 코어 변압기는 가격이 1.5배 이상 비싸고 소음이 높아 많은 문제점을 가지고 있었다.
또한, 종래의 변압기는 도 1에 도시한 바와 같이, 단선 코일이 대부분이며, 절전을 위한 대부분의 기술은 인버터 스위칭에 의하여 출력의 부하에 따라 전류를 통제하는 방식이어서 가격이 매우 비싸다는 단점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 변압기 결선을 정상부하(50%이상 부하)시에는 병렬로, 계절적 또는 특정기간 중 정상부하의 50%이하(정격부하 이하의 경부하)로 가동이 될 때에는 변압기 결선을 병렬에서 직렬로 변경하여 무부하손을 정상부하시보다 대폭 감 소(평균 75% 감소)하므로 획기적인 에너지 절감과 변압기 소음 또한 줄일 수 있는 절전형 변압기를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 절전형 변압기는, 변압기 코어의 일측에 결선되어 A-B코일 및 C-D코일로 이루어진 1차측 권선; 및 상기 변압기 코어의 타측에 결선되어 a-b코일 및 c-d코일로 이루어진 2차측 권선을 포함하되, 정상부하시에는 상기 1차측 권선의 A-C 및 B-D 코일단자가 연결되고, 상기 2차측 권선의 a-c 및 b-d 코일단자가 연결되어 병렬로 결선되며; 경부하시에는 상기 1차측 권선의 B-C 코일단자가 연결되고, 상기 2차측 권선의 b-c 코일단자가 연결되어 직렬로 결선되는 것을 특징으로 한다.
상기 변압기 커버의 내측에는 상기 1차측 및 2차측 권선의 코일을 연결 접속하는 직병렬절환기; 및 상기 1차측 및 2차측 권선의 결선 구조를 직렬 또는 병렬로 절환시키는 연결편이 설치되고, 상기 연결편은 상기 직병렬절환기에 장착되어 직병렬절환기에 연결된 절환가동부와 연동되어 작동하며, 상기 1차측 및 2차측 권선은 2선이상의 복권으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 절전형 변압기의 결선도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 절전형 변압기는, 변압기 코어(10)의 일측에 A-B코일 및 C-D코일의 2선 복권으로 이루어진 1차측 권선이 결선되어 있고, 변압기 코어(10)의 타측에는 a-b코일 및 c-d코일의 2선 복권으로 이루어진 2차측 권선이 상기 1차측 권선과 대향하여 결선되어 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 절전형 변압기의 직·병렬 결선구조도이다.
도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 변압기커버(100)의 내측에는 A-B(a-b)코일 및 C-D(c-d)코일이 직병렬절환기(200)에 연결 접속되어 있고, 상기 직병렬절환기(200)에는 상기 A-B(a-b)코일 및 C-D(c-d)코일의 결선 구조를 직렬 또는 병렬로 절환시키는 다수개(약, 2개)의 연결편(300)이 장착되어 있으며, 상기 연결편(300)은 직병렬절환기(200)에 장착되어 변압기외함에 설치된 결선변경버튼(미도시)의 조작에 따라 상기 직병렬절환기(200)에 연결된 절환가동부(400)와 연동되어 수동으로 작동된다.
이하, 상기와 같이 구성된 절전형 변압기의 작용효과를 설명한다.
본 발명의 절전형 변압기는, 정상부하(부하율 50%이상)시에는 도 3a에 도시한 바와 같이, 1차측 권선의 A-C 및 B-D 코일단자를 연결하여 병렬 결선하고, 2차측 권선의 a-c 및 b-d 코일단자를 연결하여 병렬 결선구조로 운전한다.
상기와 같이, 병렬 결선구조로 운전하다가 계절적 또는 특정기간 중 정상부하의 50%이하(정격부하 이하)의 경부하로 가동이 되면, 사용자가 전류미터계를 수동으로 확인하여 경부하일 때 변압기외함에 설치된 결선변경버튼(미도시)을 조작하여 변압기 결선을 병렬에서 직렬로 변경시킨다.
상기 결선변경버튼의 조작에 따라 직병렬절환기(200)에 연결된 절환가동부(400)와 연동되어 직병렬절환기(200)에 장착된 2개의 연결편(300)이 가동되므로 도 3b에 도시한 바와 같이, 1차측 권선의 B-C를 연결하여 직렬 결선하고, 2차측 권선의 b-c를 연결하여 직렬 결선구조로 변경하여 운전한다.
상기와 같은 본 발명의 결선변경구조의 절전형 변압기는, 도 1에 도시한 종래 변압기의 경우를 예로서, 부하손실과 무부하 손실의 비가 3:1의 경우, 부하율에 따른 손실비교를 하면 다음과 같다.
(1) 50% 부하의 경우
1-1) 종래 변압기
· 부하손실 : 3 × 0.5 × 0.5 = 0.75
· 무부하 손실 : 1.0 × 1 = 1.0
변압기 전체손실 : = 1.75
1-2) 본 발명 절전형 변압기
· 부하손실 : 3 × 0.5 × 0.5 × 2 = 1.5
· 무부하 손실 : 1.0 × 0.25 = 0.25
변압기 전체손실 : = 1.75
(2) 20% 부하의 경우
2-1) 종래 변압기
· 부하손실 : 3 × 0.2 × 0.2 = 0.12
· 무부하 손실 : 1.0 × 1 = 1.0
변압기 전체손실 : = 1.12 (100%)
2-2) 본 발명 절전형 변압기
· 부하손실 : 3 × 0.2 × 0.2 × 2 = 0.24
· 무부하 손실 : 1.0 × 0.25 = 0.25
변압기 전체손실 : = 0.49 (43.75%)
상기 계산 예와 같이, 부하율이 50%(정상부하)일 때는 종래 변압기와 본 발명 절전형 변압기의 전체 손실이 동일하게 계산되지만, 부하율이 20%(경부하)일 때는 본 발명 절전형 변압기의 전체 손실이 종래 변압기 대비 43.75%로서 56.25%를 줄일 수 있게 됨을 알 수 있다.
상기의 설명에서와 같이 본 발명에 의한 절전형 변압기에 의하면, 변압기의 결선을 정상부하(50%이상 부하)시에는 병렬 구조로 운전하여 기존 변압기와 부하손실과 무부하 손실이 동일하나, 경부하(50%이하 부하)시에는 변압기의 결선을 병렬에서 직렬 구조로 변경하여 변압기 코어의 자속밀도를 50%로 줄일 수 있기 때문에 경부하시 변압기의 무부하 손실을 대폭 감소(평균 75%)시켜 획기적인 에너지 절감 효과를 나타내며, 변압기 소음 또한 40dB이하로서 저소음 효과를 동반할 수 있다는 효과가 있다.
상기에서 설명한 것은 본 발명에 의한 절전형 변압기를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (3)

  1. 변압기 코어의 일측에 결선되어 A-B코일 및 C-D코일로 이루어진 1차측 권선; 및
    상기 변압기 코어의 타측에 결선되어 a-b코일 및 c-d코일로 이루어진 2차측 권선을 포함하되,
    정상부하시에는 상기 1차측 권선의 A-C 및 B-D 코일단자가 연결되고, 상기 2차측 권선의 a-c 및 b-d 코일단자가 연결되어 병렬로 결선되며;
    경부하시에는 상기 1차측 권선의 B-C 코일단자가 연결되고, 상기 2차측 권선의 b-c 코일단자가 연결되어 직렬로 결선되는 것을 특징으로 하는 절전형 변압기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 변압기 커버의 내측에는 상기 1차측 및 2차측 권선의 코일을 연결 접속하는 직병렬절환기; 및
    상기 1차측 및 2차측 권선의 결선구조를 직렬 또는 병렬로 절환시키는 연결편이 설치되고,
    상기 연결편은 상기 직병렬절환기에 장착되어 직병렬절환기에 연결된 절환가동부와 연동되어 작동하는 것을 특징으로 하는 절전형 변압기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 1차측 및 2차측 권선은 2선이상의 복권으로 이루어진 것을 특징으로 하는 절전형 변압기.
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