KR100695545B1 - 고전압 자동 전압 조정 장치 - Google Patents

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KR100695545B1
KR100695545B1 KR1020060019021A KR20060019021A KR100695545B1 KR 100695545 B1 KR100695545 B1 KR 100695545B1 KR 1020060019021 A KR1020060019021 A KR 1020060019021A KR 20060019021 A KR20060019021 A KR 20060019021A KR 100695545 B1 KR100695545 B1 KR 100695545B1
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이충석
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주식회사 오.엘.티
이충석
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Abstract

본 발명은 고전압 자동 전압 조정 장치에 관한 것으로, 외함과; 지지 부재에 의해 고정되어 있으며 상기 외함에 절연 내장되고 각 상별로 복수 개의 탭이 인출된 복권 트랜스퍼머부와; 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 양단 상부면에 각기 이격되도록 취부된 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트를 갖는 베이스 프레임과, 상기 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트의 상부면에 양단부가 체결된 절연 지지 플레이트와 상기 절연 지지 플레이트의 길이 방향을 따라 상부 및 하부가 각기 노출되도록 이격 제공된 복수 개의 탭 터미널을 갖는 탭 플레이트 부재와, 제 n 및 제 n + 1 탭 터미널과 통전되는 제 1 위치와, 상기 제 n, 상기 n + 1 및 제 n + 2 탭 터미널과 일시적으로 통전된 후 상기 제 n + 1 및 제 n + 2 탭 터미널과 통전되는 제 2 위치 사이에서 선택적으로 절환되는 스위칭 부재와, 상기 스위칭 부재가 절연되도록 탑재되어 있으며 상기 베이스 프레임에 제공된 이동 수단과, 상기 트랜스퍼머부의 각 상별로 전기적으로 연결된 PT 회로와, 상기 PT 회로와 각기 연결되어 각기 전기적 신호를 각기 감지하는 복수 개의 센서부와, 상기 센서부에 의해 감지된 값에 의해 상기 이동 수단을 상기 스위칭 부재를 선택적으로 절환하도록 제어하는 제어부를 갖는 제어 수단를 포함하여 상기 외함에 내장되어 있으며 상기 트랜스 각 상별로 인출된 탭과 각기 대응된 상기 탭 터미널이 전기적으로 연결된 고전압 조정기와; 상기 트랜스퍼머부에 각 상별로 각기 전기적으로 연결되어 있으며 상기 외함의 외부에 제공된 부싱 부재을 포함하여 구성됨으로써, 배전 선로의 전압 강하에 대응하여 실시간 또는 설정 시간 단위로 정전압을 유지할 수 있는 효과가 있다.
스위칭, 고전압, 대전류, 자동 전압 조정

Description

고전압 자동 전압 조정 장치 {AUTOMATIC HIGH VOLTAGE REGULATOR}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 고전압 자동 전압 조정 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 고전압 조정기를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 요부 확대 사시도이다.
도 4는 도 3의 "4 - 4"선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 도 3의 "5 - 5"선을 따라 자른 단면도이다.
도 6은 제어 수단과 구동 부재의 연결 관계를 나타내는 개략도이다.
도 7은 제어 수단의 작동 관계를 나타내는 순서도이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명에 의한 고전압 조정기의 작동 상태를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 고전압 자동 전압 조정 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 13은 도 12의 고전압 조정기를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 14는 도 13의 요부 확대 사시도이다.
도 15는 도 14의 "15 - 15"선을 따라 자른 단면도이다.
도 16은 도 14의 "16 - 16"선을 따라 자른 단면도이다.
도 17은 제어 수단과 구동 부재의 연결 관계를 나타내는 개략도이다.
도 18은 제어 수단의 작동 관계를 나타내는 순서도이다.
도 19 내지 도 22는 본 발명에 의한 고전압 조정기의 작동 상태를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
<< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >>
10 : 베이스 프레임
12 : 베이스 플레이트 14 : 제 1 절연 지주 플레이트
16 : 제 2 절연 지주 플레이트
30-1, 30-2, 30-3 : 이동 수단 31 : 전원 공급부
32-1, 32-2, 32-3 : 절연 이동 부재
33-1, 33-2, 33-3 : 커플링
34-1, 34-2, 34-3 : 볼 스크류 부재
35-1, 35-2, 35-3 : 구동 부재
36-1, 36-2, 36-3 : 제 1 가이드 부재
38-1, 38-2, 38-3 : 제 2 가이드 부재
40-1, 40-2, 40-3 : 탭 플레이트 부재
42-1, 42-2, 42-3 : 절연 지지 플레이트
44-1, 44-2, 44-3 : 탭 터미널
45-1, 45-2, 45-3 : 절연 가이드 블럭
50-1, 50-2, 50-3 : 스위칭 부재
80 : 제어 수단
82 : 제어부 84-1, 84-2, 84-3 : 센서부
100 : 고전압 조정기
200 : 고전압 자동 전압 조정 장치
본 발명은 고전압 전압 자동 조정 장치에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 수용가의 1차에 해당되는 배전 선로의 전압 강하에 대응하여 임의 시간 간격으로 전압 강하를 보상하여 정격 전압을 고압 변압기에 제공하는 고전압 전압 자동 조정 장치에 관한 것이다.
일반적인 고전압 변압기(감압)는 송전 손실 등의 요인으로 인해 변압기의 1차측에 감압된 전압이 인가되고 이에 따라 출력되는 2차 전압 또한 원하는 정격 전압 이하의 전압이 출력된다. 이러한 단점을 개선하고자 변압기는 1차 전압을 정격 전압으로 올리거나 내리기 위해 부하가 없는 상태, 좀 더 상세히 설명하면 전원이 OFF된 상태에서 탭을 조절할 수 있는 NLTC(No Load Tap Changer)이 제공되어 있다. 그러나, 이러한 NLTC는 변압기의 탭 조정을 위해 전원을 OFF 시켜야 하기 때문에 실제적으로 적용되지 못하고 변압기 설치시 또는 유지 보수 등에 한정하여 사용되고 있다.
이러한 NLTC와는 달리 부하가 있는 상태에서 수동 또는 자동으로 탭을 조절 할 수 있는 OLTC(On Load Tap Changer)는 구조가 매우 복잡하고 고가이며, 크기가 통상적인 NLTC에 비하여 매우 크기 때문에 전력용(또는 송전용) 변압기에 채택되어 사용되고 있다. 그러나, OLTC가 채택되는 송전 선로는 배전 선로에 비하여 상대적으로 전압 강하가 매우 작기 때문에 탭의 절환은 결코 빈번하지 않다. 또한, OLTC 한 탭간의 전압차는 대략 500V에서 3.3kV 정도로서 발전소, 변전소 등에 있어서 긴급한 위기 상태가 아니면 이러한 전압 강하는 일어나지 않는다.
결과적으로, OLTC는 송전 선로의 안전성 유지를 위해 수동 또는 자동 선택에 따라 1차측 전압 강하에 대응하여 부하가 있는 상태에서 탭을 절환하고 있으나 탭의 절환시 과도한 순환 전류가 발생되어 변압기와 그 후단에 설치된 전기, 전자 기기에 엄청난 전기적 충격을 가하기 때문이다.
이러한 OLTC와는 달리 전력 공급자의 4선식 배전 선로의 전압 강하를 보상하기 위한 일 방안으로 제공되는 전압 조정 변압기는 탭 절환시 발생되는 순환 전류가 커서 단상용으로 개발되었다.
그러나, 이러한 전력 공급자의 배전 선로용 전압 조정 변압기는 최종 전력을 소비하는 수용가용 배전 선로가 아닌 전력 공급자의 배전 선로에 제공되는 것으로 전압 조정 효율이 매우 낮음은 물론, 3상을 구성하기 위해서는 고단가의 제품을 3개 구성하여야 하기 때문에 막대한 설치 비용이 발생되는 단점이 있다.
결과적으로, 전술된 전압 조정 변압기는 전력 공급자의 단상 배전 선로를 안정화시키는 것으로 최종 전력을 소비하는 수용가의 전력 품질(전압) 조정에는 별 도움이 되지 않는다. 다만, 이러한 전압 조정 변압기는 오지 산간 등과 같이 장거 리의 배전 선로에 의해 야기되는 배전 선로의 전압 강하를 조정하는 것이 바람직한 것으로 부하가 거의 없는 곳에 설치되어야 하는 사용상의 제한이 있다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창출된 본 발명의 목적은, 인가 고전압의 변동에 대응하여 항시 정격 전압을 변압기에 제공할 수 있는 고전압 전압 자동 조정 장치를 제공함에 있다.
이러한 본 발명의 목적은, 외함과; 지지 부재에 의해 고정되어 있으며 상기 외함에 절연 내장되고 각 상별로 복수 개의 탭이 인출된 복권 트랜스퍼머부와; 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 양단 상부면에 각기 이격되도록 취부된 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트를 갖는 베이스 프레임과, 상기 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트의 상부면에 양단부가 체결된 절연 지지 플레이트와 상기 절연 지지 플레이트의 길이 방향을 따라 상부 및 하부가 각기 노출되도록 이격 제공된 복수 개의 탭 터미널을 갖는 탭 플레이트 부재와, 제 n 및 제 n + 1 탭 터미널과 통전되는 제 1 위치와, 상기 제 n, 상기 n + 1 및 제 n + 2 탭 터미널과 일시적으로 통전된 후 상기 제 n + 1 및 제 n + 2 탭 터미널과 통전되는 제 2 위치 사이에서 선택적으로 절환되는 스위칭 부재와, 상기 스위칭 부재가 절연되도록 탑재되어 있으며 상기 베이스 프레임에 제공된 이동 수단과, 상기 트랜스퍼머부의 각 상별로 전기적으로 연결된 PT 회로와, 상기 PT 회로와 각기 연결되어 각기 전기적 신호를 각기 감지하는 복수 개의 센서부와, 상기 센서부에 의해 감지된 값에 의해 상기 이동 수단을 상기 스위칭 부재를 선택적으로 절환하도록 제어하는 제어부를 갖는 제 어 수단를 포함하여 상기 외함에 내장되어 있으며 상기 트랜스 각 상별로 인출된 탭과 각기 대응된 상기 탭 터미널이 전기적으로 연결된 고전압 조정기와; 상기 트랜스퍼머부에 각 상별로 각기 전기적으로 연결되어 있으며 상기 외함의 외부에 제공된 부싱 부재를 포함하여 구성된 고전압 자동 전압 조정 장치에 의해 달성된다.
바람직하게는, 본 발명의 상기 탭 플레이트 부재는 상기 절연 지지 플레이트의 하부면에 노출된 복수 개의 탭 터미널의 하부를 봉지하는 절연 가이드 블럭을 더 포함하여 구성하되, 상기 스위칭 부재와 각기 통전되는 상기 상기 탭 터미널의 접점 부분은 상기 절연 가이드 블럭에 대하여 노출되어 있다.
바람직하게는. 본 발명의 상기 이동 수단은 상기 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트에 양단부가 회전 가능하도록 지지되어 있으며 일단부는 제 1 절연 지주 플레이트의 외부로 노출된 볼 스크류 부재와, 상기 볼 스크류 부재와 기계적으로 연결되어 상기 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트 사이에 개재되어 있으며 상기 베이스 플레이트의 상부면과 하부면이 이격된 절연 이동 부재와, 상기 볼 스크류 부재의 일단부와 연동된 구동 부재를 포함하여 구성된다.
바람직하게는, 본 발명의 상기 이동 수단은 상기 구동 부재를 구동시키는 전원 공급부를 더 포함하여 구성된다.
바람직하게는, 본 발명의 상기 외함은 합성 수지 계열의 폴리머이다.
또한 이러한 본 발명의 목적은, 외함과; 지지 부재에 의해 고정되어 있으며 상기 외함에 절연 내장되고 각 상별로 복수 개의 탭이 인출된 단권 트랜스퍼머부와; 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 양단 상부면에 각기 이격되도록 취부된 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트를 갖는 베이스 프레임과; 상기 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트의 상부면에 양단부가 체결된 절연 지지 플레이트와, 상기 절연 지지 플레이트의 길이 방향을 따라 상부 및 하부가 각기 노출되도록 이격 제공된 복수 개의 탭 터미널을 갖는 탭 플레이트 부재와, 제 n 탭 터미널과 통전되는 제 1 위치와, 상기 제 n 및 상기 n + 1 탭 터미널과 일시적으로 통전된 후 상기 제 n + 1 탭 터미널과 통전되는 제 2 위치 사이에서 선택적으로 절환되는 스위칭 부재와, 상기 스위칭 부재와 통전되어 있으며, 상기 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트를 가로질러 취부된 공통 탭 터미널와, 상기 스위칭 부재가 절연되도록 탑재되어 있으며 상기 베이스 프레임에 제공된 이동 수단과, 상기 트랜스퍼머부의 각 상별로 전기적으로 연결된 PT 회로와, 상기 PT 회로와 각기 연결되어 전기적 신호를 각기 감지하는 복수 개의 센서부와, 상기 센서부에 의해 감지된 값에 의해 상기 이동 수단을 상기 스위칭 부재를 선택적으로 절환하도록 제어하는 제어부를 갖는 제어 수단 포함하여 상기 외함에 내장되어 있으며 상기 트랜스 각 상별로 인출된 탭과 각기 대응된 상기 탭 터미널이 전기적으로 연결된 고전압 조정기와; 상기 트랜스퍼머부에 각 상별로 각기 전기적으로 연결되어 있으며 상기 외함의 외부에 제공된 부싱 부재를 포함하여 구성된 고전압 자동 전압 조정 장치에 의해 달성될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 고전압 자동 전압 조정 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 고전압 자동 전압 조정 장치(200)는 외함(110)과, 코어 및 코어에 장착된 U, V, W 3상의 1차/2차 코일을 갖는 트랜스퍼머부(130)와, 트랜스퍼머부(130)를 외함(110)에 지지하는 지지 부재(150)와, 트랜스퍼머부(130)의 1차측 코일에 인가되는 전압을 대하여 원하는 정격 2차 전압을 조정하도록 트랜스퍼머부(130)의 상측부에 제공된 고전압 조정기(100)을 포함하여 구성되어 있다.
여기서, 본 발명의 고전압 자동 전압 장치(200)는 유입식 변압기 구조를 갖는 트랜스퍼머부(130)와, 고전압 조정기(100)이 절연유에 의해 침지되어 있는 구조를 갖으나 이에 한정되지 않고 몰드 변압기 또는 가스 절연 변압기 등도 적용이 가능하다. 만약, 몰드 변압기 구조를 활용하는 경우에는 고전압 조정기(100)은 별도의 외함에 내장되어 절연유에 의해 절연이 되거나 또는 가스 변압기와 같이 가스 충전에 의한 절연을 구현하면 된다.
본 발명에 의한 외함(110)은 상부가 개방되어 있으며 일정한 체적을 갖는 본체부(112)와, 본체부(112)의 상부에 결합되는 덮개부(114)로 구성되어 있다. 여기서, 일반적인 고전압 변압기가 자연 냉각 방식으로 철재 재질의 외함과 이 외함과 연통된 방열판을 갖는 구조인 반면, 본 발명에 의한 외함(110)은 합성 수지 계열의 폴리머로서 방열판을 갖지 않는다.
본 발명의 외함(110)이 폴리머 재질로서 방열판을 갖지 않는 구조를 갖는 이유는 트랜스퍼머부(130)에 의한 열 발생이 일반적인 고전압 변압기에 비하여 현저히 낮기 때문에 냉각이 불필요하기 때문이다. 또한 이러한 폴리머 외함(110)은 완 벽한 절연체로서 사용자 또는 장비 등의 감전 사고를 원천적으로 해소할 수 있음은 물론, 소형 경량화 설계가 가능하여 실내 또는 지중 설치가 용이한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 고전압 자동 전압 조정 장치(200)는 폴리머 계열의 외함(110)을 적용하고 있으나 이에 한정되지 않고 일반적인 철재 외함 및 방열판 구조를 갖어도 무관함을 미리 밝혀둔다.
트랜스퍼머부(130)는 1차 및 2차 코일이 감겨진 3상 복권 트랜스 구조를 갖으며, 1차 코일로부터 복수 개의 탭(131)(133)(135)이 인출되어 있다.
지지 부재(150)는 절연 지지 상, 하판(151)(153) 및 체결 볼트(155)로 구성되며, 트랜스퍼머부(130)의 용량이나 크기 또는 성상(유입식, 몰드식 또는 가스 절연식 변압기)에 따라 달라질 수 있다.
여기서, 트랜스퍼머부(130)는 절연 지지 상, 하판(151)(153) 사이에 개재되며 상, 하판(151)(153)을 연결하는 체결 볼트(155)의 상단부는 외함(110)의 덮개부(114) 하부면과 취부되어 있다.
그리고, 절연 지지 하판(153)의 하부는 외함(110)의 본체부(112) 내측 바닥면에 지지되어 있다.
고압 부싱(170)은 외함(110)의 본체부(112)의 측면에 제공되어 있으며, 이에 한정되지 않고 덮개부(114)을 관통하여 상측부로 돌출되는 일반적인 구조도 본 발명에 의한 고전압 자동 전압 조정 장치(200)에 적용될 수 있다. 그리고, 본 발명의 고압 부싱(170)은 3상 복권 트랜스 구조에 대응하여 1차 고압 부싱 3개와 2차 고압 부싱 3개가 도시되어야 하지만 편의상 가상선으로 3개의 부싱만을 도시하였 다. 여기서, 고압 부싱(170)은 각기 대응된 1차 코일 및 2차 코일과 전기적으로 연결되어 있으나 이에 대한 구조는 일반적인 트랜스포머 구조와 동일하기 때문에 생략하기로 한다.
고전압 조정기(100)는 절연 지지 상판(151)의 상부에 장착되어 있으며, 트랜스퍼머부(130)로부터 인출된 탭(131)(133)(135)과 각기 연결되도록 구성되어 있다. 그리고, 고전압 조정기(100)은 각상의 1차 또는 2차 코일에 PT 회로(PT1;20-1)( PT2;20-2)(PT3;20-3)가 제공되어 있다.
도 2는 도 1의 고전압 조정기를 확대하여 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2의 요부 확대 사시도이고, 도 4는 도 3의 "4 - 4"선을 따라 자른 단면도이고, 도 5는 도 3의 "5 - 5"선을 따라 자른 단면도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 고전압 조정기(100)은 베이스 프레임(10)과, 이격된 복수 개의 탭 터미널(44-1)(44-2)(44-3)을 갖으며 베이스 프레임(10)에 장착된 복수 개의 탭 플레이트 부재(40-1)(40-2)(40-3)와, 탭 터미널(44)과 선택적으로 통전되는 스위칭 부재(50-1)(50-2)(50-3)와, 스위칭 부재(50-1)(50-2)(50-3)를 안착하고 있으며 상기 베이스 프레임(10)에 제공된 이동 수단(30-1)(30-2)(30-3)과, 스위칭 부재(50-1)(50-2)(50-3)와 탭 터미널(44-1)(44-2)(44-3)을 선택적으로 통전되도록 이동 수단(30-1)(30-2)(30-3)을 가동 또는 정지시키도록 제공된 제어 수단(80)을 포함하여 구성되어 있다.
베이스 프레임(10)은 베이스 플레이트(12)와, 베이스 플레이트(12)의 상부면 양단에 각기 취부된 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트(14)(16)를 포함하여 구성되어 있다.
베이스 플레이트(12)는 금속 또는 비금속 재질로 제작될 수 있으나, 고전압에 대한 내전압 특성이 양호한 합성 수지 계열의 절연 재질이 바람직하다. 그리고, 베이스 플레이트(12)는 본 발명에 의한 고전압 스위칭 장치(100)의 하중을 직접적으로 받는 부분으로 바람직한 평탄도를 유지하기 위하여 경도 및 강도가 우수하여야 하고 대략 15 내지 30㎜ 정도의 두께를 갖어야 한다.
제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트(14)(16)는 베이스 플레이트(12)의 상부면과 조립 및 해체가 용이하도록 체결 나사에 의해 조립되어 있으나 본 발명의 중요 구성이 아니기 때문에 이에 대한 도시는 생략하였다.
본 발명의 베이스 프레임(10)은 다수의 부품(12)(14)(16)으로 구성되어 조립되는 것이 바람직하나 일체로 가공되는 것이 가장 바람직하다. 여기서, 베이스 프레임(10)이 일체로 가공되는 경우에는 반드시 절연 재질이어야 한다.
그리고, 본 발명에 의한 베이스 프레임(10)은 측면과 상부면이 개방되어 있으나, 탭 플레이트 부재(40-1)(40-2)(40-3)의 탭 터미널(44-1)(44-2)(44-3) 이외는 모두 폐쇄되도록 구성하는 것이 혼촉 이나 기타 절연 문제를 원천적으로 해소할 수 있어 가장 바람직하다.
본 발명의 고전압 조정기(100)은 동일한 구조를 갖는 탭 플레이트 부재(40-1)(40-2)(40-3)와, 스위칭 부재(50-1)(50-2)(50-3)와, 이동 수단(30-1)(30-2)(30-3)를 갖기 때문에 어느 상, 예컨대 "U"상의 구조에 대하여 설명하기로 한다.
탭 플레이트 부재(40-1)는 제 1 및 제 2 절연 지지 플레이트(14)(16)의 상부면에 양단 하부가 체결 부재(46-1)에 의해 체결된 절연 지지 플레이트(42-1)와, 절연 지지 플레이트(42-1)의 길이 방향으로 따라 상부 및 하부가 노출되도록 제공된 복수 개의 탭 터미널(44-1)를 포함하여 구성되어 있다.
절연 지지 플레이트(42-1)는 절연 특성이 매우 우수하고, 열팽창이나 열수축이 작은 재질이 바람직하다. 여기서, 체결 부재(46-1)는 육각 렌치 볼트(46a1)와 와셔(46b1)로서, 육각 렌치 볼트(46a1)가 절연 지지 플레이트(42-1)의 양단부에 형성된 관통공(도시 안됨)을 관통하여 제 1 및 제 2 절연 지지 플레이트(14)(16)의 상부면에 형성된 나사 체결공(도시 안됨)을 관통하여 체결되어 있다.
탭 터미널(44-1)은 전기 전도성이 우수한 금속 재질이 바람직하다. 또한, 탭 터미널(44-1)은 원통 형상으로 형성되어 있으나 이에 한정되지 않고 스위칭 부재(50-1)와 접촉되는 하부 측면은 사각 형상으로 형성될 수도 있다. 여기서, 탭 터미널(44-1)의 단면적은 변압기 또는 차단기에 적용되는 경우에 있어서 전기 용량과 관계된다.
또한, 탭 터미널(44-1)의 상측부는 트랜스퍼머부(130)의 각기 대응된 상의 1차 코일로부터 인출된 탭과 기계적 및 전기적으로 연결되어 있다.
그리고, 탭 터미널(44-1)은 절연 지지 플레이트(42-1)의 길이 방향으로 따라 등간격으로 제공되어 있다. 좀 더 상세히 설명하면, 탭 터미널(44-1)은 절연 지지 플레이트(42-1)의 길이 방향을 따라 형성된 관통공(도시 안됨)에 억지끼워맞춤 방법으로 위에서 아래 방향으로 강제 삽입되어 있다.
전술된 바와 같이, 탭 터미널(44-1)은 금속 재질이 바람직하다. 그러나, 이러한 금속 재질의 탭 터미널(44-1)은 스위칭 부재(50-1)의 절환시 발생되는 불꽃 방전(spark discharge)에 의해 스위칭 부재(50-1)와의 접촉 부분이 미세하게 손상될 수 있으며, 손상된 부분에 전기적 충격이 집중되어 바람직한 스위칭을 구현할 수 없게 된다. 따라서, 탭 터미널(44-1)은 불꽃 방전에 대해 저항성이 매우 우수하며 전기적 및 기계적 특성이 우수한 재질의 선택이 바람직하며, 이는 스위칭 부재(50-1) 또한 동일하다.
본 발명에 의한 탭 터미널(44-1)과 스위칭 부재(50-1)는 다음과 같은 특성을 갖는 카본으로 제작되어 있다.
① 비중 (Specific Gravity) 1.80 내지 1.85
② 비저항 (Specific Resistance) 11.0 내지 15.5 μΩm
③ 파단 강도 (Flexural Strength) 670 내지 900 ㎏f/㎠
④ 경도 (Shore Hardness) 72 내지 80
⑤ 평균 입도 (Average Grain Size) 2 내지 4 ㎛
또한, 탭 터미널(44-1)과 스위칭 부재(50-1)의 상호 접촉되는 부분은 전술된 불꽃 방전의 크기 및 횟수를 감소시키기 위하여 매우 부드러운 재질의 천 등에 의해 표면 거칠기가 매우 양호하도록 광 연마 처리되어 있다.
그리고, 본 발명의 탭 플레이트 부재(40-1)는 절연 지지 플레이트(42-1)의 하부면에 노출되어 있는 탭 터미널(44-1)을 절연 물질로 봉지(Encapsulation)한 절연 가이드 블럭(45-1)을 더 포함하고 있다.
여기서, 절연 가이드 블럭(45-1)은 전기 절연 특성이 우수한 합성 수지 계열로서, 탭 터미널(44-1) 상호간 및 스위칭 부재(50-1)의 보다 바람직한 절연을 위하는 하나의 목적과, 스위칭 부재(50-1)의 고속 운동시 탭 터미널(44-1)과 절환 과정에서 발생될 수 있는 기계적 충격을 최소화하기 위한 가이드 목적을 구현하기 위하여 제공된 것이다.
따라서, 절연 가이드 블럭(45-1)은 탭 터미널(44-1)의 하부 부분을 완전하게 봉지한 다음, 스위칭 부재(50-1)과 접촉되는 탭 터미널(44-1)의 접촉 부분이 노출될 수 있도록 황삭, 정밀한 복수 회의 연삭 및 광 연마 처리되어 있다.
이동 수단(30-1)은 스위칭 부재(50-1)를 장착하고 있는 절연 이동 부재(32-1)와, 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트(14)(16)에 양단부가 회전 가능하도록 지지되어 있으며 절연 이동 부재(32-1)와 연동된 볼 스크류 부재(34-1)와, 볼 스크류 부재(34-1)의 연결 단부(34a1)와 연동된 구동 부재(35-1)를 포함하여 구성되어 있다.
절연 이동 부재(32-1)는 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트(14)(16) 사이에 개재되어 있으며, 절연 지지 플레이트(42-1)의 하부에 제공되어 있다. 절연 이동 부재(32-1)는 상부의 절개된 요부(번호 없음)에 스위칭 부재(50-1)가 장착되어 있다.
볼 스크류 부재(34-1)는 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트(14)(16)에 양단부가 회전 가능하도록 베어링 또는 부싱(도시 안됨) 지지되어 있으며 연결 단부(34a1)가 제 1 절연 지주 플레이트(14)를 관통하여 연장된 스크류(34a-1)와, 스크 류(34a-1)와 연동되어 있으며 절연 이동 부재(32-1)의 중심 부분에 형성된 관통공(번호 없음)에 억지끼워맞춤된 너트(34b-1)를 포함하여 구성되어 있다.
너트(34b-1)는 너트 케이싱(34b1-1)과, 너트 케이싱(34b1-1)의 내주연에 형성된 요홈부(번호 없음)에 이탈되지 않도록 삽입된 복수 개의 볼 베어링(34b1-2)으로 구성되어 있다.
따라서, 스크류(34a-1)는 너트(34b-1)에 결합되어 있으며 좀 더 상세하게는, 스크류(34a-1)의 홈 부분이 너트(34b-1)의 볼 베어링(34b1-2)을 따라 고속 회전되도록 구성되어 있다.
본 발명에 의한 스크류(34a-1)의 외경 가공된 연결 단부(34a1)는 제 1 절연 지주 플레이트(14)를 관통하여 연장되어 있으며, 이 일단부와 구동 부재(35-1)가 커플링(33-1)에 연결되어 있다.
구동 부재(35-1)는 볼 스크류 부재(34-1)를 회전시키는 구동원으로 일반 모터나 직선 운동용 실린더 등도 가능하지만, 본 발명은 서보 모터를 사용하고 있다. 이러한 본 발명의 구동 부재(35-1)는 제어 수단(80)에 의해 정밀 제어되어 연동된 볼 스크류 부재(34-1)를 고속 회전시킴으로써 절연 이동 부재(32-1)를 원하는 위치에 정밀하게 이동시킬 수 있다.
본 발명에 의한 스크류(34a-1)는 구동 부재(35-1)의 1 회전에 대응하여 인접된 탭 터미널(44-1)의 이격 거리와 동일한 거리로 스위칭 부재(50-1)를 이동시킬 수 있는 리드(Lead)를 갖도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명은 절연 이동 부재(32-1)는 볼 스크류 부재(34-1)의 편심을 방지하기 위하여 볼 스크류 부재(34-1)에 이격된 양측부에 제 1 및 제 2 가이드 부재(36-1)(38-1)가 관통되어 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트(14)(16)에 지지되어 있다.
여기서, 제 1 및 제 2 가이드 부재(36-1)(38-1)는 외주연의 표면 거칠기가 매우 양호한 연마봉으로, 각기 대응된 체결 볼트(36a-1)(38a-1)가 가이드 부재(36-1)(38-1)의 양단부의 나사 체결홈(도시 안됨)에 체결되어 있다.
본 발명에 의한 가이드 부재(36-1)(38-1)는 절연 이동 부재(32-1)에 단순 삽입되어 있으나, 볼 스크류 부재(34-1)의 바람직한 편심 방지를 구현하기 위해서는 볼 스크류 부재(34-1)와 동일하거나 유사한 종류의 너트를 사용하는 것이 추천된다.
스위칭 부재(50-1)는 영어 대문자 "U"자와 흡사하게 형성되어 있으며 상부의 마주보는 내측벽이 탭 터미널(44-1)의 외주연과 접촉되어 통전된다. 여기서, 스위칭 부재(50-1)는 황삭, 연삭 및 광 연마된 절연 가이드 블럭(45-1)을 따라 가이드되어 좌, 우로 움직이며 이 때, 탭 터미널(44-1)과 선택적으로 통전된다.
본 발명에 의한 탭 플레이트 부재(40-1)에는 N1 내지 N17까지 17개의 탭 터미널(44-1)이 제공되어 있으며, 볼 스크류 부재(34-1)가 정지된 상태에서는 반드시 스위칭 부재(50-1)는 인접된 두 개의 탭 터미널(44-1)과 통전되도록 구성되어 있다.
제어 수단(80)은 구동 부재(35-1)를 구동 또는 구동해제하는 제어부(82)를 포함하여 구성되어 있다. 여기서, 제어부(82)는 서보 모터인 구동 부재(35-1)를 제어하기 위한 드라이버, 컨트롤 박스 또는 PLC(Programmable Logic Controller)이며, 탑재되는 프로그램에 의해 구동 부재(35-1)를 가동시킨다.
센서부(84-1)는 교류 전압계로서 Hi 접점, Go 접점 및 Lo 접점의 릴레이 접점을 갖는다. 따라서, 제어부(82)는 센서부(84-1)의 접점 신호에 따라 구동 부재(35-1)를 정, 역 회전시키거나 정지시킨다.
여기서, 센서부(84-1)는 PT 회로(20-1)와 전기적으로 연결되어 고전압을 측정하여 각기 대응된 접점이 출력되며, Go 접점은 측정값이 기준 전압값의 편차 범위 내에 속하는 경우로서 구동 부재(35-1)는 정지된다.
그리고, 센서부(84-1)의 Hi 접점은 측정값이 기준 전압값의 편차 범위를 초과한 경우로서 구동 부재(35-1)를 역회전시켜 탭 터미널(44-1)을 낮은 번호 방향(N1)으로 이동시키며, Lo 접점은 측정값이 기준 전압값의 편차 범위 미만인 경우로서 구동 부재(35-1)를 정회전시켜 탭 터미널(44-1)을 높은 번호 방향(N17)으로 이동시킨다.
여기서, 구동 부재(35-1)의 정, 역회전 방향은 제어부(82)의 프로그램에 의해 정해진다.
그리고, 미설명부호 "31"은 제어 수단(80)에 의하여 구동 부재(35-1)에 전원을 인가 또는 인가해제하는 전원 공급부이다.
본 발명의 제어부(82)는 3개의 센서부(84-1)(84-2)(84-3)로부터 동시에 접점 신호를 받아 이에 각기 대응된 구동 부재(35-1)(35-2)(35-3)를 구동 또는 구동해제시키는 하나의 구성을 갖으나 이에 한정되지 않고 3개의 제어부(82)를 독립적으로 구성하여도 무방하다.
도 6은 제어 수단과 구동 부재의 연결 관계를 나타내는 개략도이다.
도 6을 참조하면, 센서부(84-1)(84-2)(84-3)는 각기 대응된 PT 회로(20-1)(20-2)(20-3)에 전기적으로 연결되어 있다. 여기서, PT 회로(20-1)(20-2)(20-3)는 고전압을 측정하도록 1차 코일 또는 2차 코일에 제공되어 있다.
센서부(84-1)(84-2)(84-3)는 PT 회로(20-1)(20-2)(20-3)로부터 입력받은 측정값과 기준 전압값을 비교 판단하여 "Hi", "Go" 및 "Lo" 릴레이 접점을 출력한다. 여기서, "기준 전압값"은 국가별, 사용자 별로 달리 설정할 수 있으며 대한민국에서는 220V 또는 380V로 설정될 수 있다.
예컨대, PT 회로(20-1)(20-2)(20-3)는 22,900V의 정격 전압이 1차 코일에 인가되면 220V가 측정되도록 구성된 것으로, 기준 전압값은 "220±0.5V"이다.
본 발명의 제어부(82)는 센서부(84-1)(84-2)(84-3)로부터 "Hi" 및 "Lo" 릴레이 접점을 받아 구동 부재(35-1)(35-2)(35-3)을 각기 정, 역구동 또는 구동해제시킨다.
전원 공급부(31)는 SMPS(Switching Mode Power Supply;31a)와 UPS (Uninterrupted Power Supply;31b)로 구성되어 있으며, 정상 가동시에는 하나의 임의 PT 회로, 예컨대 W(w) 상의 PT 회로(20-3)로부터 전원을 공급받는다. 따라서, 제어부(82) 및 구동 부재(35-1)(35-2)(35-3)의 가동원을 전원 공급부(31)이며, 센서부(84-1)(84-2)(84-3)의 가동원은 각기 전기적으로 연결된 PT 회로(20-1)(20-2)(20-3)이다.
도 7은 제어 수단의 작동 관계를 나타내는 순서도이고, 도 8 내지 도 11은 본 발명에 의한 고전압 조정기의 작동 상태를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 7 내지 도 11을 참조하면, 본 발명에 의한 제어 수단(80)의 작동 수순을 단계별로 설명하기로 한다.
본 발명의 탭 터미널(44-1)은 각 상별로 N1 내지 N17의 17개로 구성되어 있으나 이에 한정되지 않고 원칙적으로는 30개로 구성되어야 하지만, 도면에서 원활하게 도시되지 않기 때문에 단지 17만을 보여주는 것이다.
그리고, 도 7에 도시되지 않은 구성 요소(들)는 도 2 내지 도 6을 참조하기로 한다.
1. 전원 인가(S110)
전원이 1차 코일에 인가되면 PT 회로(20-3)와 전기적으로 연결된 전원 공급부(31)의 SMPS(31a)가 가동된다.
2. 원점 복귀(S120)
도 8에 나타나 있는 바와 같이, SMPS(31a)로부터 전원을 인가받은 제어부(82)는 3상의 구동 부재(35-1)(35-2)(35-3)들을 역회전시켜 각각의 스위칭 부재(50-1)(50-2)(50-3)가 각기 대응된 N2 / N1 번째의 탭 터미널(44-1)(44-2)(44-3)과 통전되도록 위치한다.
여기서, N2 / N1 번째 탭 터미널(44-1)(44-2)(44-3)과 이에 각기 대응된 스위칭 부재(50-1)(50-2)(50-3)가 통전되는 것이 원점 복귀이다.
따라서, 전원이 인가되면 최초로 수행되는 작업이 원점 복귀이다.
3. 접점 판단(S130) 및 모터 구동(S142)(S144)
도 6에 나타나 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 제어 수단(80)의 센서부(84-1)984-2)(84-3)와 제어부(82)는 각기 Hi 신호선과 Lo 신호선에 의해서 연결되어 있어 제어부(82)는 "Hi" 릴레이 접점 신호와 "Lo" 릴레이 접점 신호만을 받도록 되어 있어 "Go" 릴레이 접점 신호에 대해서는 아무런 동작 반응을 하지 않도록 되어 있다.
접점이 "Lo" 접점과 같은지를 판단한다.
만약, 접점 신호가 "Lo" 릴레이 접점이면 구동 부재(35-1)(35-2)(35-3)를 정 1회전시키고 그렇치 않으면(Hi 접점) 역 1회전시킨다.
그리고, 구동 부재(35-1)(35-2)(35-3)의 구동이 완료되면 전원이 OFF되거나 수동 모드로 절환되지 않는 경우에는 다시 접점 판단(S130)과 모터 구동(S142)(S144)이 반복적으로 수행된다.
도 9는 원점 복귀 이후 다수의 루틴이 수행된 결과를 나타내고 있다. 여기서, 도 10는 "U", "V", "W" 3상에 각기 "Hi", "Go" 및 "Lo" 접점이 각기 제어부(82)에 전달된 상태에서 각기 대응된 구동 부재(35-1)(35-2)(35-3)가 정, 역 회전 중이며 특히, "V" 상은 "Go" 접점으로 이에 대응된 구동 부재(35-2)는 움직이지 않는다.
또한, 도 10에 나타나 있는 바와 같이 탭 절환 과정에는 스위칭 부재(50-1)(50-3)은 인접된 3개의 탭 터미널(44-1)(44-3)과 통전되며, "V" 상의 스위칭 부재(50-2)는 인접된 2개의 탭 터미널(44-2)과 통전되어 있다.
도 9 내지 도 11을 참조하여 스위칭 부재(50-1)(50-2)(50-3)와 이에 각기 대응되는 탭 터미널(44-1)(44-2)(44-3) 상호간의 상관 관계를 순차적으로 설명하면 다음과 같다.
최초 정지 상태 (도 9)
(1) 제어 수단(80)의 센서부(84-1)(84-2)(84-3)
-> "U", "V" 및 "W" 각 상을 전압 측정 결과, 측정값이 기준 전압값의 편차 범위 내로 확인되어 Go 신호 출력
(2) 제어 수단(80)의 제어부(82)
-> 구동 부재(35-1)(35-2)(35-3)를 정지시켜 결과적으로 스위칭 부재(50-1)(50-2)(50-3)가 N9 / N8, N6 / N5 및 N10 / N9 탭 터미널(44-1)(44-2)(44-3)와 통전된 상태를 유지
절환 과정 상태 (도 10) 및 최종 정지 상태 (도 11)
(3) 제어 수단(80)의 센서부(84-1)(84-2)(84-3)
-> "U" 상의 센서부(84-1) ; 전압을 측정, 측정값이 기준 전압값의 편차 범위 초과인 것으로 확인되어 Hi 신호 출력
-> "V" 상의 센서부(84-2) ; 전압을 측정, 측정값이 기준 전압값의 편차 범위 이내인 것으로 확인되어 Go 신호 출력
-> "W" 상의 센서부(84-3) ; 전압을 측정, 측정값이 기준 전압값의 편차 범위 미만인 것으로 확인되어 Lo 신호 출력
(4) 제어 수단(80)의 제어부(82)
-> 제어부(82)는 각 구동 부재(35)를 입력받은 신호에 대응하여 정회전, 역회전 또는 정지시킨다.
"U"상의 구동 부재(35-1)는 역회전하게 되고, 스위칭 부재(50-1)는 낮은 번호(N1) 방향으로 움직이게 되면서 최초 N9 및 N8 탭 터미널(44-1)과 통전된 상태에서 N9, N8 및 N7 탭 터미널(44-1)과 순간적으로 통전된 후, N8 및 N7 탭 터미널(44-1)과 통전된다.
전술된 순서대로 반복한 결과, 최종 스위칭 부재(50-1)는 N5 및 N4 탭 터미널(44-1)과 통전된 후 정지된다.
이 때, 센서부(84-1)에는 "Go" 릴레이 접점이 출력된다.
"V" 상의 구동 부재(35-2)는 지속적으로 정지하고 있으며, 따라서 스위칭 부재(50-2)는 최초 N6 및 N5 탭 터미널(44-2)과 접촉된 상태를 유지한다.
"W"상의 구동 부재(35-3)는 정회전되고, 스위칭 부재(50-3)는 높은 번호(N17) 방향으로 움직이게 되면서 최초 N10 및 N9 탭 터미널(44-2)과 통전된 상태에서 N11, N10 및 N9 탭 터미널(44-3)과 순간적으로 통전된 후, N11 및 N10 탭 터미널(44-3)과 통전된다.
이 때, 센서부(84-3)에는 "Go" 릴레이 접점이 출력된다.
본 발명에 의한 고전압 자동 조정기(100)는 스위칭 부재(50-1)(50-2)(50-3)가 정지된 상태에서는 각기 반드시 두 개의 인접된 탭 터미널(44-1)(44-2)(44-3)과 통전되어야 하며, 절환 과정인 경우에는 인접된 세 개의 탭 터미널(44-1)(44-2)(44-3)이 순간적으로 통전된 후 즉시 두 개의 인접된 탭 터미널(44-1)(44-2)(44- 3)과 통전되어야 한다.
본 발명의 탭 터미널(44-1)(44-2)(44-3)은 각기 상별로 17개로 한정되어 도시되고 설명되어 있지만, 최적의 실시예를 구성하기 위해서는 적어도 탭 터미널이 30 내지 50개를 구성하여야 한다. 본 발명의 실시예는 단지 도면상의 제약에 의해 17개로 한정하여 기술한 것에 지나지 않는다.
예를 들어, 1차 및 2차 정격 전압은 22,900V이고, 30개의 탭 터미널과 탭 터미널 상호간의 전압차가 50V인 경우를 가정하여 간단히 설명하기로 한다.
여기서, 본 발명의 고전압 조정기에 의해 스위칭되는 범위는 21,600 내지 23,000V이다.
Figure 112006014404250-pat00001
여기서, 스위칭 부재의 원점 복귀는 N30 / N29 탭 터미널이다.
만약, 최초 정격 전압(22,900V)이 인가된다면 원점 복귀후 스위칭 부재는 N28 / N27 탭 터미널과 접촉되어 통전된다.
여기서, 표 1의 1차 전압은 각기 대응된 상의 1차 코일로부터 50V 차이로 인출된 탭으로 1차 코일에 정격 전압인 22,900V가 인가되는 경우에 발생되는 코일의 전압을 의미한다.
따라서, 2차로 출력되는 전압은 22,900±50 이내에서 항시 유지된다.
본 발명의 고전압 자동 전압 조정 장치를 고압 변압기 전단부에 설치하는 경우에는 배전 선로의 전압 강하에 대응하여 실시간 또는 임의 조정 시간 단위로 원하는 정격 전압(22,900V)을 출력하여 고압 변압기의 2차측에 출력되어 실제 사용되는 220V, 380V 및 440V 등을 정전압으로 유지할 수 있는 특징이 있다.
일반적인 저압용 AVR은 100kVA 용량 미만으로 설계되며, 저전류에 적용되는 것으로 일반 산업 설비나 공장 기타 대전력이나 대전류를 사용 전기, 전력 제품에는 전혀 적용할 수 없는 사용상의 제한이 매우 심하다.
그러나, 본 발명의 고전압 자동 전압 조정 장치는 고압 변압기의 트랜스퍼머부의 용량에 따라 용량이 결정되는 것으로 전술된 바와 같이 22,900V의 ㄱ고압을 0.5% 범위 내에서 정전압 유지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 고전압 자동 전압 조정 장치는 각 나라별, 사용처 별 또는 수용가별로 상이하게 정격 전압을 변경할 수 있으며, 이에 따라 트랜스퍼머부만 변경되며 유저에 요구에 따라 탭 터미널의 개수 및 탭 터미널 상호간의 전압차는 얼마든지 변형실시가 가능하다.
본 발명에 의한 고전압 자동 전압 조정 장치는 1차 및 2차가 고전압과 고전압으로 이루어져 있으나 이에 한정되지 않고, 1차가 고전압이고 2차가 저전압인 일반적인 감압용 변압기로도 구성이 가능하다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 고전압 자동 전압 조정 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명에 의한 고전압 자동 전압 조정 장치(400)는 외함(310)과, 코어 및 코어에 장착된 U, V, W 3상의 1차을 갖는 트랜스퍼머부(330)와, 트랜스퍼머부(330)를 외함(310)에 지지하는 지지 부재(350)와, 트랜스퍼머부(330)의 1차측 코일에 인가되는 전압을 대하여 원하는 정격 2차 전압을 조정하도록 트랜스퍼머부(330)의 상측부에 제공된 고전압 조정기(300)을 포함하여 구성되어 있다.
본 발명에 의한 실시예는 단권 트랜스 구조인 것 외에는 전술된 도 1의 실시예와 모두 동일한 구성을 갖기 때문에 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
고전압 조정기(300)는 각상의 1차 코일에 PT 회로(PT1;220-1)( PT2;220-2)(PT3;220-3)가 제공되어 있다.
도 13은 도 12의 고전압 조정기를 확대하여 나타내는 사시도이고, 도 14는 도 13의 요부 확대 사시도이고, 도 15는 도 14의 "15 - 15"선을 따라 자른 단면도이고, 도 16은 도 14의 "16 - 16"선을 따라 자른 단면도이다.
도 13 내지 도 16을 참조하면, 본 발명에 의한 고전압 조정기(100)은 베이스 프레임(10)과, 이격된 복수 개의 탭 터미널(44-1)(44-2)(44-3)을 갖으며 베이스 프레임(10)에 장착된 복수 개의 탭 플레이트 부재(40-1)(40-2)(40-3)와, 탭 터미널(44)과 선택적으로 통전되는 스위칭 부재(50-1)(50-2)(50-3)와, 스위칭 부재(50-1)(50-2)(50-3)를 안착하고 있으며 상기 베이스 프레임(10)에 제공된 이동 수단(30-1)(30-2)(30-3)과, 스위칭 부재(50-1)(50-2)(50-3)와 탭 터미널(44-1)(44-2)(44-3)을 선택적으로 통전되도록 이동 수단(30-1)(30-2)(30-3)을 가동 또는 정지시키도록 제공된 제어 수단(80)을 포함하여 구성되어 있다.
본 발명의 실시예는 공통 탭 터미널(260-1)(260-2)(260-3) 중에서 하나의 탭 터미널과 각기 대응된 스위칭 부재(250-1)(250-2)(250-3)과 항시 통전되는 것 외에는 제 1 실시예와 동일한 구성을 갖기 때문에 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 고전압 조정기(300)는 동일한 구조를 갖는 탭 플레이트 부재(240-1)(240-2)(240-3)와, 스위칭 부재(250-1)(250-2)(250-3)와, 이동 수단(230-1)(230-2)(230-3), 공통 탭 터미널(260-1)(260-2)(260-3)을 갖기 때문에 어느 상, 예컨대 "U"상의 구조에 대하여 설명하기로 한다.
공통 탭 터미널(260-1)는 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트(214)(216)에 양단부가 고정되어 있으며, 스위칭 부재(250-1)와 항시 통전되도록 설치되어 있다. 여기서, 공통 탭 터미널(260-1)는 탭 터미널(244-1)과 접촉되는 스위칭 부재(250-1)의 일측면에 대향되는 타면과 접촉되어 있다.
공통 탭 터미널(260-1)와 스위칭 부재(250-1)가 항시 통전되도록 하기 위해서 본 발명의 실시예는 절연 이동 부재(232-1)을 관통하여 설치됨과 아울러 스위칭 부재(250-1)와도 통전되도록 면 접촉되어 있다.
통상적으로, 공통 탭 터미널(260-1)는 사각 형상을 갖으나 이에 한정되지 않고 원통 형상도 가능하다. 또한, 공통 탭 터미널(260-1)의 재질은 탭 터미널(244-1)이나 스위칭 부재(250-1)와 같이 카본 재질로 제작될 수 있으며 베릴륨동(BeCu)과 같은 동합금으로 제작될 수 있다.
좀 더 상세하게는, 본 발명의 공통 탭 터미널(260-1)는 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트(214)(216)의 마주보는 내측면에 양단부가 삽입되어 있으며, 체결 볼트(260a-1)가 와셔(번호 없음)와, 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트(214)(216)의 관통공(번호 없음)에 삽입되어 양단부의 나사홈(번호 없음)에 체결되어 고정되어 있다.
도 17은 제어 수단과 구동 부재의 연결 관계를 나타내는 개략도이다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 실시예는 PT 회로(220-1)(220-2)(220-3)는 고전압을 측정하도록 1차 코일에 제공된 것 외에는 전술된 제 1 실시예와 동일한 구성을 갖기 때문에 이의 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 18은 제어 수단의 작동 관계를 나타내는 순서도이고, 도 19 내지 도 22는 본 발명에 의한 고전압 조정기의 작동 상태를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 18 내지 도 22를 참조하면, 본 발명에 의한 제어 수단(280)의 작동 수순을 단계별로 설명하기로 한다.
본 발명의 탭 터미널(244-1)은 각 상별로 N1 내지 N17의 17개로 구성되어 있으나 이에 한정되지 않고 원칙적으로는 30개로 구성되어야 하지만, 도면에서 원활하게 도시되지 않기 때문에 단지 17만을 보여주는 것이다.
그리고, 도 18에 도시되지 않은 구성 요소(들)는 도 13 내지 도 17를 참조하기로 한다.
또한, 본 발명의 스위칭 부재(250-1)(250-2)(250-3)는 항시 공통 탭 터미널(260-1)(260-2)(260-3)과 통전되어 있으며 하기에서는 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
1. 전원 인가(S2110)
전원이 1차 코일에 인가되면 PT 회로(220-3)와 전기적으로 연결된 전원 공급부(231)의 SMPS(231a)가 가동된다.
2. 원점 복귀(S2120)
도 19에 나타나 있는 바와 같이, SMPS(231a)로부터 전원을 인가받은 제어부(282)는 3상의 구동 부재(235-1)(235-2)(235-3)들을 역회전시켜 각각의 스위칭 부재(250-1)(250-2)(250-3)가 각기 대응된 N1 번째의 탭 터미널(244-1)(244-2)(244-3)과 통전되도록 위치한다. 이 때, 스위칭 부재(250-1)(250-2)(250-3)는 각기 대응되어 있으며 가이드 기능을 수행하는 공통 탭 터미널(260-1)(260-2)(260-3)을 따라 움직이게 되며 항시 통전된다.
여기서, N1 번째 탭 터미널(244-1)(244-2)(244-3)과 이에 각기 대응된 스위칭 부재(250-1)(250-2)(250-3)가 통전되는 것이 원점 복귀이다.
따라서, 전원이 인가되면 최초로 수행되는 작업이 원점 복귀이다.
3. 접점 판단(S230) 및 모터 구동(S242)(S244)
도 18에 나타나 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 제어 수단(280)의 센서부(284-1)(284-2)(284-3)와 제어부(282)는 각기 Hi 신호선과 Lo 신호선에 의해서 연결되어 있어 제어부(282)는 "Hi" 릴레이 접점 신호와 "Lo" 릴레이 접점 신호만을 받도록 되어 있어 "Go" 릴레이 접점 신호에 대해서는 아무런 동작 반응을 하지 않도록 되어 있다.
접점이 "Lo" 접점과 같은지를 판단한다.
만약, 접점 신호가 "Lo" 릴레이 접점이면 구동 부재(235-1)(235-2)(235-3)를 정 1회전시키고 그렇치 않으면(Hi 접점) 역 1회전시킨다.
그리고, 구동 부재(235-1)(235-2)(235-3)의 구동이 완료되면 전원이 OFF되거나 수동 모드로 절환되지 않는 경우에는 다시 접점 판단(S230)과 모터 구동(S242)(S244)이 반복적으로 수행된다.
도 20은 원점 복귀 이후 다수의 루틴이 수행된 결과를 나타내고 있다. 여기서, 도 21은 "U", "V", "W" 3상에 각기 "Hi", "Go" 및 "Lo" 접점이 각기 제어부(282)에 전달된 상태에서 각기 대응된 구동 부재(235-1)(235-2)(235-3)가 정, 역 회전 중이며 특히, "V" 상은 "Go" 접점으로 이에 대응된 구동 부재(235-2)는 움직이지 않는다.
또한, 도 21에 나타나 있는 바와 같이 탭 절환 과정에는 스위칭 부재(250-1)(250-3)은 반드시 인접된 2개의 탭 터미널(244-1)(244-3)이 통전되고 있으며, "V" 상의 스위칭 부재(250-2)는 인접된 2개의 탭 터미널(44-2)과 통전되어 있다.
도 20 내지 도 22를 참조하여 스위칭 부재(250-1)(250-2)(250-3)와 이에 각기 대응되는 탭 터미널(244-1)(244-2)(244-3) 상호간의 상관 관계를 순차적으로 설명하면 다음과 같다.
최초 정지 상태 (도 20)
(1) 제어 수단(280)의 센서부(284-1)(284-2)(284-3)
-> "U", "V" 및 "W" 각 상을 전압 측정 결과, 측정값이 기준 전압값의 편차 범위 내로 확인되어 Go 신호 출력
(2) 제어 수단(280)의 제어부(282)
-> 구동 부재(235-1)(235-2)(235-3)를 정지시켜 결과적으로 스위칭 부재(250-1)(250-2)(250-3)가 N8, N5 및 N10 탭 터미널(244-1)(244-2)(244-3)와 통전된 상태를 유지
절환 과정 상태 (도 21) 및 최종 정지 상태 (도 22)
(3) 제어 수단(280)의 센서부(284-1)(284-2)(284-3)
-> "U" 상의 센서부(284-1) ; 전압을 측정, 측정값이 기준 전압값의 편차 범위 초과인 것으로 확인되어 Hi 신호 출력
-> "V" 상의 센서부(284-2) ; 전압을 측정, 측정값이 기준 전압값의 편차 범위 이내인 것으로 확인되어 Go 신호 출력
-> "W" 상의 센서부(284-3) ; 전압을 측정, 측정값이 기준 전압값의 편차 범위 미만인 것으로 확인되어 Lo 신호 출력
(4) 제어 수단(280)의 제어부(282)
-> 제어부(282)는 각 구동 부재(235)를 입력받은 신호에 대응하여 정회전, 역회전 또는 정지시킨다.
"U"상의 구동 부재(235-1)는 역회전하게 되고, 스위칭 부재(250-1)는 낮은 번호(N1) 방향으로 움직이게 되면서 최초 N8 탭 터미널(244-1)과 통전된 상태에서 N8 및 N7 탭 터미널(244-1)과 순간적으로 통전된 후, N7 탭 터미널(244-1)과 통전된다.
전술된 순서대로 반복한 결과, 최종 스위칭 부재(250-1)는 N7 탭 터미널(244-1)과 통전된 후 정지된다.
이 때, 센서부(284-1)에는 "Go" 릴레이 접점이 출력된다.
"V" 상의 구동 부재(235-2)는 지속적으로 정지하고 있으며, 따라서 스위칭 부재(250-2)는 최초 N5 탭 터미널(244-2)과 접촉된 상태를 유지한다.
"W"상의 구동 부재(235-3)는 정회전되고, 스위칭 부재(250-3)는 높은 번호(N17) 방향으로 움직이게 되면서 최초 N9 탭 터미널(244-2)과 통전된 상태에서 N10 및 N9 탭 터미널(244-3)과 순간적으로 통전된 후, N10 탭 터미널(244-3)과 통전된다.
이 때, 센서부(284-3)에는 "Go" 릴레이 접점이 출력된다.
본 발명에 의한 고전압 자동 조정기(300)는 스위칭 부재(250-1)(250-2)(250-3)가 정지된 상태에서는 각기 반드시 하나 탭 터미널(244-1)(244-2)(244-3)과 통전되어야 하며, 절환 과정인 경우에는 인접된 두 개의 탭 터미널(244-1)(244-2)(244-3)이 순간적으로 통전된 후 즉시 하나의 탭 터미널(244-1)(244-2)(244-3)과 통전되어야 한다.
이상에서 설명된 본 발명은 전술된 실시예들에 한정되어 설명되었지만, 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 분야의 통상적인 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 정도의 변형은 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것임은 자명하다.
이상의 구성을 갖는 본 발명은 구성이 간단하여 유지보수가 용이하며 고전압 회로의 개폐시 단락 써지와 순환 전류가 발생하지 않는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 배전 선로의 고전압을 항시 정전압 상태로 유지시켜 저압 전원을 활용하는 전기, 전자 기기의 최적 사용 환경을 구현할 수 있는 특징이 있다.

Claims (10)

  1. 외함과;
    지지 부재에 의해 고정되어 있으며 상기 외함에 절연 내장되고 각 상별로 복수 개의 탭이 인출된 복권 트랜스퍼머부와;
    베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 양단 상부면에 각기 이격되도록 취부된 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트를 갖는 베이스 프레임과,
    상기 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트의 상부면에 양단부가 체결된 절연 지지 플레이트와 상기 절연 지지 플레이트의 길이 방향을 따라 상부 및 하부가 각기 노출되도록 이격 제공된 복수 개의 탭 터미널을 갖는 탭 플레이트 부재와,
    제 n 및 제 n + 1 탭 터미널과 통전되는 제 1 위치와, 상기 제 n, 상기 n + 1 및 제 n + 2 탭 터미널과 일시적으로 통전된 후 상기 제 n + 1 및 제 n + 2 탭 터미널과 통전되는 제 2 위치 사이에서 선택적으로 절환되는 스위칭 부재와,
    상기 스위칭 부재가 절연되도록 탑재되어 있으며 상기 베이스 프레임에 제공된 이동 수단과,
    상기 트랜스퍼머부의 각 상별로 전기적으로 연결된 PT 회로와,
    상기 PT 회로와 각기 연결되어 각기 전기적 신호를 각기 감지하는 복수 개의 센서부와, 상기 센서부에 의해 감지된 값에 의해 상기 이동 수단을 상기 스위칭 부재를 선택적으로 절환하도록 제어하는 제어부를 갖는 제어 수단를 포함하여 상기 외함에 내장되어 있으며 상기 트랜스 각 상별로 인출된 탭과 각기 대응된 상기 탭 터미널이 전기적으로 연결된 고전압 조정기와;
    상기 트랜스퍼머부에 각 상별로 각기 전기적으로 연결되어 있으며 상기 외함의 외부에 제공된 부싱 부재를 포함하여 구성된 고전압 자동 전압 조정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탭 플레이트 부재는 상기 절연 지지 플레이트의 하부면에 노출된 복수 개의 탭 터미널의 하부를 봉지하는 절연 가이드 블럭을 더 포함하여 구성하되,
    상기 스위칭 부재와 각기 통전되는 상기 상기 탭 터미널의 접점 부분은 상기 절연 가이드 블럭에 대하여 노출되는 것을 특징으로 하는 고전압 자동 전압 조정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 수단은,
    상기 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트에 양단부가 회전 가능하도록 지지되어 있으며 일단부는 제 1 절연 지주 플레이트의 외부로 노출된 볼 스크류 부재와,
    상기 볼 스크류 부재와 기계적으로 연결되어 상기 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트 사이에 개재되어 있으며 상기 베이스 플레이트의 상부면과 하부면이 이격된 절연 이동 부재와,
    상기 볼 스크류 부재의 일단부와 연동된 구동 부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고전압 자동 전압 조정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 이동 수단은 상기 구동 부재를 구동시키는 전원 공급부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고전압 자동 전압 조정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 외함은 합성 수지 계열의 폴리머인 것을 특징으로 하는 고전압 자동 전압 조정 장치.
  6. 외함과;
    지지 부재에 의해 고정되어 있으며 상기 외함에 절연 내장되고 각 상별로 복수 개의 탭이 인출된 단권 트랜스퍼머부와;
    베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 양단 상부면에 각기 이격되도록 취부된 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트를 갖는 베이스 프레임과;
    상기 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트의 상부면에 양단부가 체결된 절연 지지 플레이트와, 상기 절연 지지 플레이트의 길이 방향을 따라 상부 및 하부가 각기 노출되도록 이격 제공된 복수 개의 탭 터미널을 갖는 탭 플레이트 부재와,
    제 n 탭 터미널과 통전되는 제 1 위치와, 상기 제 n 및 상기 n + 1 탭 터미널과 일시적으로 통전된 후 상기 제 n + 1 탭 터미널과 통전되는 제 2 위치 사이에서 선택적으로 절환되는 스위칭 부재와,
    상기 스위칭 부재와 통전되어 있으며, 상기 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이 트를 가로질러 취부된 공통 탭 터미널와,
    상기 스위칭 부재가 절연되도록 탑재되어 있으며 상기 베이스 프레임에 제공된 이동 수단과,
    상기 트랜스퍼머부의 각 상별로 전기적으로 연결된 PT 회로와,
    상기 PT 회로와 각기 연결되어 전기적 신호를 각기 감지하는 복수 개의 센서부와, 상기 센서부에 의해 감지된 값에 의해 상기 이동 수단을 상기 스위칭 부재를 선택적으로 절환하도록 제어하는 제어부를 갖는 제어 수단 포함하여 상기 외함에 내장되어 있으며 상기 트랜스 각 상별로 인출된 탭과 각기 대응된 상기 탭 터미널이 전기적으로 연결된 고전압 조정기와;
    상기 트랜스퍼머부에 각 상별로 각기 전기적으로 연결되어 있으며 상기 외함의 외부에 제공된 부싱 부재를 포함하여 구성된 고전압 자동 전압 조정 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 탭 플레이트 부재는 상기 절연 지지 플레이트의 하부면에 노출된 복수 개의 탭 터미널의 하부를 봉지하는 절연 가이드 블럭을 더 포함하여 구성하되,
    상기 스위칭 부재와 각기 통전되는 상기 상기 탭 터미널의 접점 부분은 상기 절연 가이드 블럭에 대하여 노출되는 것을 특징으로 하는 고전압 자동 전압 조정 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 이동 수단은,
    상기 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트에 양단부가 회전 가능하도록 지지되어 있으며 일단부는 제 1 절연 지주 플레이트의 외부로 노출된 볼 스크류 부재와,
    상기 볼 스크류 부재와 기계적으로 연결되어 상기 제 1 및 제 2 절연 지주 플레이트 사이에 개재되어 있으며 상기 베이스 플레이트의 상부면과 하부면이 이격된 절연 이동 부재와,
    상기 볼 스크류 부재의 일단부와 연동된 구동 부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고전압 자동 전압 조정 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 이동 수단은 상기 구동 부재를 구동시키는 전원 공급부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고전압 자동 전압 조정 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 상기 외함은 합성 수지 계열의 폴리머인 것을 특징으로 하는 고전압 자동 전압 조정 장치.
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