KR100584247B1 - 무정전 전압자동조절 및 잉여전력차단 절전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 여자권선과 연결된 저전압계전기(UVR) 접점의 조절을 이용한 무정전 전압자동조절 기능을 가진 잉여전력차단 절전기에 관한 것으로, 특수한 원형 권철심형철심(CORE)을 이용한 단권코일을 단상 2선식, 3상 4선식 또는 3상 3선식으로 조합, 결선한 변압기에 있어서,

전기기기의 입력 전압변동에 따른 부하전류의 특성을 이용한 것으로, 효율이 높은 원형권철심형 CORE에 주권선을 감고 동일CORE에 이와 직렬로 여자권선을 2 STEP으로 권선한 후, 여자권선의 회로를 다양하게 결선하기 위해, 입력측에 특수제작한 정밀도가 높은 저전압계전기(UVR)를 설치하여, 입력전압의 감지에 따라 저전압계전기(UVR)의 접점에 변화를 주어, 입력전압이 일정기준치 이상일 때는 잉여전력을 차단하여 절전하며, 입력전압이 기준치 이하일 때는 여자권선의 전류방향을 변경하여 출력전압을 상승시키는 등의 방법으로 항상 일정한 전압을 전기제품에 공급하도록 하여 기기의 효율을 극대화하는 무정전 전압자동조절 및 잉여전력차단 절전기에 관한 것이다.

원형권철심형 철심, 주권선, 여자권선, 저전압계전기, 계전기 접점

Description

무정전 전압자동조절 및 잉여전력차단 절전기{Automatic controller for voltage·surplus electricity without interruption of electric power}

도1은 본 발명의 바람직한 실시예를 보인 절전기의 구성도.

도2는 종래의 절전기 구성도

도3은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보여주는 구성도

도4는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보여주는 구성도

도5는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보여주는 구성도

도6은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보여주는 구성도

도7은 본 발명의 입력전압의 변동에 따른 출력전압을 나타내는 그래프

■도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명 ■

K : 원형 권철심형 철심, L1 : 주권선, ℓ1 : 여자권선-1,

l2 : 여자권선-2 a,b,c,d,e,f : 리레이접점, 10 : 저전압계전기(UVR),

C : 콘덴서

입력전압의 고전압 또는 저전압 발생시 출력전압을 일정하게 제어하여 전기기기의 손상방지와 안정된 사용을 도와 주는 절전기에 관한 것으로서,

일반적인 절전기의 구성은 도 2의 회로 구성도에서 보여지는 바와 같이, 원형권철심(CORE)(K)에 단권변압기 형태로 주권선(L1)과 여자권선(ℓ1)을 권선하여 입력전압에 대해 일정전압을 강압 시키는 것으로, 전기기기의 전압변동에 따른 부하전류의 특성을 이용한 절전장치가 일반적이다. 이러한 절전기는 입력전압이 기준치 이상일 때는 전기제품에 손상을 주지 않고 전기에너지를 절감할 수 있다. 이러한 방식은 크게 두 종류가 있으며, 하나는 도2 와 같이 저전압 계전기를 이용하여 입력전압이 기준치 이하 일 때는 BY-PASS 회로로 전환하여 전압강하를 더 이상 하지 않는 것과, 다른 하나는 BY-PASS 회로가 없어 일정전압을 계속 강하하는 방식이 있다.

상기 기술에 있어서, 저 전압시 BY-PASS 회로로 전환하여 전압강하를 더 이상 하지 않는 제품에서는 회로변환 시 순간정전이 발생하여 사용중인 모든 전기제품을 재 가동 시켜야되는 문제점이 있으며, 일정 전압을 계속 강하하는 제품은 입력 전압이 저 전압시 이로 인해 전기제품의 성능 저하 및 치명적인 손상이 필연적이다.

따라서, 입력 전압의 변동에 영향을 받지 아니하고, 일정한 범위의 출력전압 을 유지하며, 전압변환에 따른 순간 정전현상으로부터 벗어날 수 있는 절전장치가 절실히 필요한 실정이다.

본 발명품은 상기와 같은 순간정전 현상 및 저전압 발생시 출력전압의 저하에 대한 문제를 해결하기 위해, 동일한 원형권철심(TOROIDAL CORE)에 주 권선( L1 )과 직렬로 두 종류의 여자권선(ℓ1,ℓ2)을 권선하고, 입력측에 정밀도가 높고 다양한 리레이 (RELAY) 접점(a,b,c,d,e,f)을 가지는 특수 제작한 저전압계전기( UVR )를 구성하여,

저전압계전기(10)의 전압감지에 따라 다수의 접점들이 제어기준에 따라 ON-OFF 에 의해 여자권선(ℓ1,ℓ2)의 연결관계를 조합, 결선하므로 순간정전이 발생하지 않으면서도, 입력전압의 변동에 따라 출력전압을 자동적으로 강압, 동압 및 승압( -10V, -5V, 0V, +5V ) 하여 전기제품에 항상 적정범위의 전압을 공급하므로 저전압으로 인한 제품의 손상을 방지하며, 성능을 향상시킬 수 있는 무정전 전압자동조절 및 잉여전력차단 절전기를 제공함에 기술적 과제를 두고 창안하였다.

도1은 본 발명의 바람직한 실시예를 보인 절전기의 구성도이고, 도2는 종래의 절전기 구성도이며, 도3은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보여주는 구성도이며, 도4는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보여주는 구성도이며, 도5는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보여주는 구성도이며, 도6은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보여주는 구성도이며, 도7은 본 발명의 입력전압의 변동에 따른 출력전압을 나타내는 그래프도로서 본 발명의 무정전 전압자동조절 및 잉여전력차단 절전기를 상세히 설명하면,

일반적으로 전기부하( LOAD )의 소비전력은 입력전압에 일정 비율로 비례하고 있다. 하지만, 소비전력을 감소시킬 목적으로 전압을 필요이상 강하시키면 소비전력은 감소하지만 전기제품의 성능과 수명에는 치명적인 악영향을 줄 우려가 있다. 특히, 회전기기인 경우는 부하의 종류 및 부하율에 따라 다소 차이가 있으나, 보통 정격전압의 95%-97% 까지는 소비전력이 전압감소에 비례하여 감소하지만, 더 이상 전압을 강하시키면 오히려 부하 측에서 일정 힘을 필요로 함으로 소비전력이 증가할 수도 있다.

따라서, 상기와 같은 전압변동에 대한 소비전력의 특성을 이용하여 입력전압이 일정기준치 보다 높을 때는 출력전압을 낮춰 전기제품에 전력을 공급하므로, 잉여전력을 차단하여 절전하며, 또한 입력전압이 낮을 때는 오히려 출력전압을 적절히 올려주므로 항상 전기제품에는 적절한 전압의 전력이 공급도록 함으로서 전기기기의 성능향상과 더불어 효율증대에 따른 절전효과를 가지도록 하고, 특히 저전압으로 인한 제품의 손상을 방지하게 하는 것이다.

이에 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 주권선(L1)과 2개의 여자권선(l1,l2) 그리고 저전압 계전기(UVR)에 따른 다수의 Relay접점으로 구성되었으며, 상세내용은 원형권철심(K)에 부하전류가 통과하는 주권선(L1)을 감고, 동일한 철심에 이것과 직렬로 여자전류가 통과하는 여자권선(ℓ1,ℓ2)을 2 STEP으로 권선하여 두고,

두 개 여자권선(ℓ1,ℓ2)의 적절한 조합과 결선을 위해 리레이(RELAY)접점 (a,b,c,d,e,f) 과 입력전압을 감지하여 출력전압을 적절히 조절하기 위해 입력측에 정밀도가 높은 특수제작한 저전압계전기(UVR)(10)를 설치하며, 부하의 역율을 개선하기위해 출력측에 콘덴서(C)를 내장한 후, 저전압계전기(10)의 제어 전압을 원하는 전압으로 설정하여 둔다.

상기와 같은 구성으로 작동 상태 실시 예를 들어 설명하면,

1) 도 3을 참고로 하여 전원측의 전압이 필요 이상 높을 경우 ( 220V이상)

: 입력측에 설치된 저전압계전기(10)는 입력전압을 감지하여 리레이 접점 a 와 d를 닫도록 신호를 보내어 제어하면, 전기회로는 주권선(L1)과 여자권선(ℓ1)이 직렬로 구성되어 출력전압을 강하(-10 V ) 시키는 것이다.

2) 도 4를 참고로 하여 전원측의 전압이 다소 높을 경우 ( 215V 이상 )

: 입력측에 설치된 저전압계전기(10)는 입력전압을 감지하여 리레이 접점 a 와 c를 닫도록 신호를 보내어 제어하면, 전기회로는 주권선(L1)과 여자권선(ℓ1) 및 여자권선(ℓ2)가 직렬로 구성되어 출력전압을 강하(-5 V )시키는 것이다.

3) 도 5를 참고로 하여 전원측의 전압이 적절한 경우 ( 210V 정도 )

: 입력측에 설치된 저전압계전기(10)는 입력전압을 감지하여 리레이 접점 a 와 b를 닫도록 신호를 보내어 제어하면, 전기회로는 주권선(L1)과 여자권선(ℓ1) 및 여자권선(ℓ2)가 병렬로 구성되어 출력전압을 강압하지 않고 입력전압과 동일하게 전력을 공급하게 되는 것이다.

4) 도 6을 참고로 하여 전원측의 전압이 너무 낮을 경우 ( 205V 이하 ) : 입력측에 설치된 저전압계전기(10)는 입력전압을 감지하여 리레이 접점 e 와 f를 닫도록 신호를 보내어 제어하면, 전기회로는 주권선(L1)과 여자권선(ℓ1) 및 여자권선(ℓ2)가 직렬로 구성되지만, 상기 2) (도4) 의 여자전류의 흐름방향과는 반대의 방향으로 여자전류가 흐르게 함으로 출력전압을 오히려 +5V 상승시켜 공급하게 되는 것이다.

본 발명을 통한 입력전압에 따른 출력전압의 변동은 도 7에 도시된 바와 같고, 이상과 같이 본 발명을 통하여 입력전압의 변동 중에도 상기 종래기술에서 살펴본 바와 같은 기존 기술에서 나타나는 순간 정전 현상없이 능동적으로 출력전압의 조절이 가능하므로, 입력전압이 필요이상 고전압일 때는 일정전압을 강압하여 잉여전력을 차단 절전하며, 저전압일 때는 오히려 출력전압을 적절히 상승 시켜주 므로 전기기기의 성능향상과 저전압으로 인한 제품의 손상을 방지할 수 있는 것이다. 또한, 출력 측에 부하의 역율에 적절한 콘덴서를 장착함으로 효율이 높은 전력을 사용하여 전기에너지를 보다 절약 할 수 있는 것이다.

상기와 같은 방법과 구성으로 이루어진 무정전 전압자동조절 및 잉여전력차단 절전기를 통하여,

입력전압이 높을 때는 잉여전력을 차단 절전할 수 있으며, 또한 입력전압이 너무 낮을 때는 오히려 출력전압을 상승시켜 전기제품에 적절한 전력을 공급함으로 제품의 성능향상과 저전압에 따른 손상을 방지할 수 있어, 변동이 많은 입력전압에 효가적으로 적용이 가능하며, 전압변환 시의 순간 정전현상을 해결하게 되었다. 또한, 기존의 강압 또는 승압기에 사용하는 E I 형 철심을 사용하지 않고 효율이 99% 이상 되는 원형 권철심형 철심(TOROIDAL CORE)을 사용함으로 자체 전력 손실이 거의 없을 뿐 만 아니라, 주권선 과 여자권선의 리액터(REACTOR) 역할로 고조파 개선 효과 및 콘덴서에 의한 역율개선 효과로 고 효율의 양질의 전기를 사용할 수도 있게 되었다.

따라서, 본 발명품을 사용 시 전력회사의 입력전압이 변동하여도 출력전압이 안정되므로 전기제품에 손상이 없으며, 특히 날로 고조되고있는 에너지 위기에 전기 에너지를 절약함으로 석유 수입에 따른 외화를 절약하며, 기업의 경쟁력 강화에도 기여할 수 있어 그 효과가 다대한 발명이라 하겠다.

Claims (6)

1. 원형 권철심형 철심(CORE)(K)을 이용한 단권코일형 변압기에 있어서,

   원형권철심(K)에 부하전류가 통과하는 주권선(L1)을 구성하고, 직렬로 여자전류가 통과하는 2개의 여자권선(ℓ1,ℓ2)을 권선 구성하며, 전원 입력측에 여자권선(ℓ1,ℓ2)의 적절한 조합과 결선을 위한 다수의 리레이(RELAY) 접점(a,b,c,d,e,f)을 가지며, 입력전압을 감지하여 이들 리레이 접점(a,b,c,d,e,f)을 제어하는 저전압 계전기 (UVR)(10)를 구성하고, 출력측에 전기부하의 역율을 개선하기 위해 콘덴서(C)를 구성한 것을 포함하는 무정전 전압자동조절 및 잉여전력차단 절전기
2. 제 1항에 있어서,

   저전압 계전기(UVR)(10)는 제어를 위해 입력된 전압 이상으로 입력전압이 감지되면,

   전기회로는 주권선(L1)과 여자권선-1(ℓ1)이 직렬로 구성되도록 필요한 리레이 접점(a,d)이 닫히도록 제어하여, 출력전압을 강하시키는 것을 포함하는 무정전 전압자동조절 및 잉여전력차단 절전기
3. 제 1항에 있어서,

   저전압 계전기(UVR)(10)는 제어를 위해 입력된 전압 이상으로 입력전압이 감지되면,

   전기회로는 주권선(L1)과 여자권선-1(ℓ1) 및 여자권선-2(ℓ2)가 직렬로 구성되도록 필요한 리레이 접점(a,c)이 닫히도록 제어하여 출력전압을 강하시키는 것을 포함하는 무정전 전압자동조절 및 잉여전력차단 절전기
4. 제 1항에 있어서,

   저전압 계전기(UVR)(10)는 제어를 위해 입력된 전압과 같은 입력전압이 감지되면,

   전기회로는 주권선(L1)과 여자권선-1(ℓ1) 및 여자권선-2(ℓ2)가 병렬로 구성되도록 필요한 리레이 접점(a,b)이 닫히도록 제어하여 출력전압을 강압하지 않고 입력전압과 동일하게 공급하게 하는 것을 포함하는 무정전 전압자동조절 및 잉여전력차단 절전기
5. 제 1항에 있어서,

   저전압 계전기(UVR)(10)는 제어를 위해 입력된 전압 보다 낮은 입력전압이 감지되면,

   전기회로는 주권선(L1)과 여자권선-1(ℓ1) 및 여자권선-2(ℓ2)가 직렬로 구성되나, 여자전류의 흐름방향은 상기 청구 3항과 반대의 방향으로 흐르도록 리레이 접점(e,f)이 닫히도록 제어하여 출력전압을 상승시키는 것을 포함하는 무정전 전압자동조절 및 잉여전력차단 절전기
6. 삭제

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