KR100940294B1 - Arrangement strucyure of burs bars used in 3-phase power for decreasing impedance - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3상 교류 전력이 흐르는 판상도체의 배열구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 판상도체들을 3상 대칭을 이루도록(즉, 서로 균형을 이루며 마주보도록) 배열하여 각각의 판상도체에서 발생되는 자기장이 상호작용으로 상쇄되며 연관하여 리액턴스(XL)가 저감되고 전자의 침투 깊이를 향상시킴으로써 교류회로에서 증가되는 증가저항(R)이 줄어 드므로 이와 연관하여 판상도체 구간의 합성임피던스가 저감되어 도체에서 손실되는 전력을 줄인 판상도체의 배열구조에 관한 것이다. The present invention relates to an array structure of plate conductors in which three-phase alternating current flows, and more particularly, a magnetic field generated in each plate conductor by arranging the plate conductors in three-phase symmetry (ie, facing each other in a balanced manner). This interaction is offset and the associated reactance (XL) is reduced and the increase in electron penetration depth reduces the increase in resistance (R) that is increased in the AC circuit, thereby reducing the composite impedance of the plate conductor section in connection with the conductor. The present invention relates to an arrangement of plate conductors with reduced power loss.
주지하다시피 전력을 전송하는 도체로는 전력 손실이 적은 구리(cu) 와 알루미늄(AL)를 주로 사용한다. 그리고 전력을 전송하는 도체는 단면이 원형인 케이블을 주로 사용지만, 수배전설비에서는 전력 전송을 위한 도체로 판상도체가 많이 사용된다. 상기 판상도체는 일명 버스바(bus bar)라고 한다. As is well known, copper (cu) and aluminum (AL) with low power loss are mainly used as a conductor for transmitting power. In addition, the conductor for transmitting power mainly uses a cable having a circular cross section, but in a power distribution facility, a plate-like conductor is used as a conductor for power transmission. The plate conductor is called a bus bar.
수배전설비에서 판상도체를 많이 사용하는 것은 도체의 표피효과에 따른 전력손실을 줄이고 경제성을 높이기 위한 것이다. 다시 말해, 표피효과는 도체에 전류가 흐를 때(즉, 도체에 전자의 이동이 있을 때) 전류는 도체의 표면에 분포되어 흐르고 도체 내측에는 거의 흐르지 않는 것을 말하는 것으로서, 이 표피효과에 의해 원형 도체에서 내측은 전력 전송에 별 기여를 하지 않는다. 그래서 내측 부분을 최소화하여 표피효과에 따른 전력 전송 효율을 높일 수 있는 판상도체를 수배전설비에서는 주로 사용된다. The use of plate-shaped conductors in water distribution facilities is to reduce power loss and increase economic efficiency due to the skin effect of the conductors. In other words, the skin effect means that when a current flows in a conductor (that is, when there is a movement of electrons in the conductor), the current flows distributed on the surface of the conductor and hardly flows inside the conductor. The inner side in X makes little contribution to power transmission. Therefore, the plate-like conductor which can minimize the inner part and improve the power transmission efficiency according to the skin effect is mainly used in the water distribution facility.
그리고 수배전설비는 부하 측으로 3상 교류 전력을 공급하므로 판상도체 3개 또는 4개가 구비되고, 종래기술에 따른 판상도체의 배열구조는 도1의 a,b에서 보는 바와 같이 눕거나 세워져 나란히 배열된다. And since the power distribution equipment supplies three-phase AC power to the load side, three or four plate conductors are provided, and the arrangement structure of the plate conductors according to the prior art is arranged side by side or upright as shown in FIGS. .
3상 교류 전력이 흐르는 판상도체에서는 전류의 극성변화와 판상도체들 간의 상호 영향 등에 의해 판상도체의 임피던스가 증가하고, 증가된 임피던스만큼 전송되는 전력의 손실이 발생하게 된다.In the plate conductor flowing three-phase AC power, the impedance of the plate conductor increases due to the change in polarity of the current and the mutual influence between the plate conductors, and the loss of power transmitted by the increased impedance occurs.
또한 3상 자기장 상쇄조건이 비대칭이므로 동일구간에서 세 판상도체의 임피던스는 3상이 서로 다르게 발생한다. 그러므로 부하 측으로 공급되는 3상 전압의 불균형을 유발시키고 전압의 불균형에 의한 전력의 손실이 발생하게 된다. In addition, the three-phase magnetic field canceling conditions are asymmetrical, so the three-phase impedance of the three-plate conductor occurs differently in the same section. Therefore, an unbalance of the three-phase voltage supplied to the load side is caused, and power loss is caused by the unbalance of the voltage.
따라서 3상 교류 전력이 흐를 때 판상도체의 임피던스 증가를 억제하여 전력 전송 시 판상도체에서의 전력 손실을 최소화할 필요가 있다. Therefore, it is necessary to minimize the power loss in the plate conductor during power transmission by suppressing the impedance increase of the plate conductor when three-phase AC power flows.
본 발명은 위와 같은 필요에 의해 안출된 발명으로서, 3상 교류 전력이 전송되는 세 판상도체가 상호 예각을 이루며 마주보도록 배열하여, 전력 전송시 판상도체의 임피던스를 저감시켜 전력 손실을 줄일 수 있는 3상 교류 전력용 판상도체들의 배열구조를 제공함을 목적으로 한다. The present invention has been made in accordance with the above needs, arranged to face the three plate conductors to which the three-phase AC power is transmitted at an acute angle to each other, to reduce the power loss by reducing the impedance of the plate conductors during power transmission 3 An object of the present invention is to provide an arrangement of plate conductors for phase AC power.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 3상 교류 전력용 판상도체들의 배열구조는 The arrangement structure of the three-phase AC power plate conductors of the present invention for achieving the above object is
3상 교류 전력을 전송하는 세 판상도체(Burs bar)에 있어서, In three-bar conductors that transmit three-phase AC power,
상기 세 판상도체는 상호 간에 예각을 이루며 마주보도록 배열되어 있는 것을 특징으로 한다. The three plate-like conductors are arranged to face each other at an acute angle.
그리고 상기 세 판상도체는 삼각형 또는 Y형으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하고, And the three plate-shaped conductor is characterized in that arranged in a triangle or Y shape,
상기 판상도체는 길이방향 중앙에 절곡부를 가지며, 세 판상도체가 Y형으로 배열되어 있는 것을 또 다른 특징으로 한다. The plate conductor has a bent portion at the center in the longitudinal direction, and is characterized in that the three plate conductors are arranged in a Y shape.
이와 같은 본 발명에 따른 3상 교류 전력용 판상도체의 배열구조는 종래기술에 따른 판상도체의 배열구조과 비교하여, 도3c의 시험 비교표에서 보는 바와 같이 저항(R)은 약 8% 줄고, 리액턴스(X)는 약 38% 줄고, 임피던스(Z)는 약 36% 줄어드는 효과가 있다. The arrangement of the three-phase AC power plate conductor according to the present invention is compared with the arrangement of the plate conductor according to the prior art, as shown in the test comparison table of FIG. 3C, the resistance R is reduced by about 8%, and the reactance ( X) is reduced by about 38% and impedance (Z) is reduced by about 36%.
이러한 수치의 도체 임피던스 저감은 실로 커다란 것으로서, 본 발명은 전력 전송시 도체에서의 전력 손실 방지에 큰 이바지를 할 수 있는 산업발전에 매우 유용한 발명이다. The reduction of the conductor impedance at such a value is very large, and the present invention is a very useful invention for industrial development that can greatly contribute to the prevention of power loss in the conductor during power transmission.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, with reference to the drawings will be described the present invention in more detail.
도2의 a,b,c는 본 발명에 따른 판상도체들의 배열구조 일례를 도시한 것으로서, 세 판상도체가 상호 균형을 이루며 마주보고 배열된다. 즉, 세 판상도체가 상호 예각을 이루며 마주보고 있다.2, a, b, and c show an example of an arrangement structure of the plate conductors according to the present invention, in which three plate conductors are arranged to face each other in balance. That is, the three plate conductors face each other at an acute angle.
우선, 도2a에서는 세 판상도체(R1,S1,T1)가 볼트로 지지부재(11)에 고정 결합되어 상호 약 60도의 각도를 이루며 마주보는 삼각형 형상으로 배열되고, First, in FIG. 2A, the three plate-shaped conductors R1, S1, and T1 are fixedly coupled to the
도2b에서는 세 판상도체(R2,S2,T2)가 볼트로 또 다른 지지부재(12)에 고정 결합되어 상호 약 120도의 각도를 이루며 Y형 형상으로 배열되고, In FIG. 2B, the three plate-shaped conductors R2, S2, and T2 are fixedly coupled to another
도2c에서는 판상도체(R3,S3,T3)가 길이방향 중앙에 약 120도로 절곡된 절곡부를 갖고, 세 판상도체(R3,S3,T3)가 볼트로 또 다른 지지부재(13)에 고정 결합되 어 Y형 형상으로 배열된다. In Fig. 2c, the plate-shaped conductors R3, S3, and T3 have a bent portion bent at about 120 degrees in the center of the longitudinal direction, and the three plate-shaped conductors R3, S3, and T3 are fixedly coupled to another
도2c의 판상도체들은 전체적으로 Y형 형상이나, 판상도체는 절곡부를 갖고 있어 상호 평행하게, 즉, 180도의 각도를 이루며 마주보고 있다. 180도까지 균형이라 할 수 있으므로, 세 판상도체가 균형을 이루며 마주보는 범주에 도2c도 포함된다 할 수 있을 것이다. The plate-like conductors of FIG. 2C are Y-shaped as a whole, but the plate-shaped conductors face each other in parallel with each other, that is, at an angle of 180 degrees. It can be said that the balance up to 180 degrees, so that the three plate conductors in the balanced and facing category also includes Figure 2c.
세 판상도체에는 상호 120도의 위상차를 갖는 3상 교류 전류가 흐르고, 위상차를 갖는 3상의 전원을 일반적으로 각상별로 R상, S상, T상으로 표현한다. 그래서 도면에서도 세 판상도체에 R, S, T에 번호를 붙여 넘버링을 하였다. Three-phase conductors flow three-phase alternating currents having a phase difference of 120 degrees, and a three-phase power source having a phase difference is generally represented by R phase, S phase, and T phase for each phase. Therefore, in the drawings, three plate conductors were numbered with R, S, and T numbers.
도3a는 도1b에 도시된 것과 같이 종래기술에 따라 수직으로 세워진 세 판상도체(r2,s2,t2)가 나란히 배열된 구조에서의 시험결과표이고, 도3b는 도2b에 도시된 것과 같이 본 발명에 따라 세 판상도체(R2,S2,T2)가 Y형으로 배열된 구조에서의 시험결과표이고, 도3c는 도3a와 도3b의 시험결과를 비교한 결과표이다. Figure 3a is a test result table in a structure in which the three plate-like conductors (r2, s2, t2) erected vertically in accordance with the prior art as shown in Figure 1b is arranged, Figure 3b is the present invention as shown in Figure 2b Is a test result table in a structure in which the three plate-shaped conductors R2, S2, and T2 are arranged in a Y shape, and FIG. 3C is a result table comparing the test results of FIGS. 3A and 3B.
시험에 사용된 각 판상도체는 구리재질이고, 두께는 8mm, 넓이는 40mm, 단면적은 320mm^2이다. Each plate conductor used in the test is copper, 8mm thick, 40mm wide, and 320mm ^ 2 in cross section.
그리고 판상도체에 흐르는 전류를 측정하기 위한 변류기(제조사;경보전기)는 600/5A, 15VA 용량을 갖고, 전압대비 전류가 약 2.5도 늦으므로 저항 계산 시 2.5도 보상을 하였고, 판상도체의 선간전압은 oscilloscope가 동일구간 길이 2m에 대 해 측정하였고, 세 판상도체들은 120도를 기준하여 교정위상은 +-2도 이내로 하였고, 서로 다른 조건에서 동일 구간을 2회 측정하여 비교하였다. And the current transformer (manufacturer; alarm electric) for measuring the current flowing through the plate conductor has a capacity of 600 / 5A, 15VA, and the current is about 2.5 degrees late, so it compensated 2.5 degrees when calculating the resistance, and the line voltage of the plate conductor. The oscilloscope was measured for the same section length of 2m, and the three plate conductors were calibrated within + -2 degrees based on 120 degrees, and the same section was measured twice under different conditions.
여기서, 서로 다른 시험 조건은 도3a의 시험에서는 세 판상도체들(r2,s2,t2)의 위상을, 시험1에서는 전류의 위상이 선간120도 오차범위 +-2도 이내로 하였고 시험2에서는 전압의 위상이 선간120도 오차범위 +-2도 이내로 하였고, 도3b의 시험에서는 세 판상도체(R2,S2,T2)의 위상을, 시험1에서는 전류의 위상이 선간120도 오차범위 +-2도 이내로 하였고 시험2에서는 전압의 위상이 선간120도 오차범위 +-2도 이내로 하였다. Here, the different test conditions are the phase of the three plate conductors (r2, s2, t2) in the test of Figure 3a, the current phase in the test 1 is within the line 120 degrees error range + -2 degrees in the
도3a에서 보는 바와 같이 종래기술에 따른 세 판상도체의 배열구조에서는,In the arrangement of the three-plate conductor according to the prior art as shown in Figure 3a,
시험1과 시험2에서 각각 세 판상도체에 흐르는 측정전류 전파형(pkpk)값(변류기 2차측에서 측정된 값임)은 3상 평균 12.8A와 12.83A이고, 세 판상도체 선간 측정전압의 전파형(pkpk)값(전압계가 2m 길이를 측정한 값)은 3상 평균 731mV와 702mV이고, 세 판상도체 각각의 전류와 전압의 위상차 평균은 73.50도와 72.97도로 측정되었다. 그리고 세 판상도체의 발열 온도 평균은 45.77도와 45.57도로 측정되었다.The measured current propagation type (pkpk) value (measured on the secondary side of the current transformer) flowing through the three plate conductors in Test 1 and
그리고 이를 바탕으로 시험1과 시험2에서 세 판상도체 각각의 임피던스 값을 계산한결과 그 평균 저항(R)과 리액턴스(X)는 0.00015(R), 0.000445(X)와, 0.00015(R), 0.000426(X)이고, 세 판상도체 전체의 3항 합계 임피던스는 시험1과 시험2에서 각각 Z=0.00143, R=0.000457, X=0.00128 과, Z=0.00137, R=0.000454, X=0.00128로 계산되었고, 시험1과 시험2의 평균은 Z=0.00140, R=0.000455, X=0.00128로 계산되었다. Based on this, the impedance values of the three plate conductors were calculated in Test 1 and
그리고 도3b에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 세 판상도체의 배열구조에서는, 시험1과 시험2에서 각각 세 판상도체에 흐르는 측정전류 전파형(pkpk)값(전류계 2차측에서 측정된 전류 값임)은 3상 평균 12.83A와 12.73A이고, 세 판상도체 선간 측정전압의 전파형(pkpk)값(전압계가 2m 길이를 측정한 값)은 3상 평균460.7mV와 454.7mV이고, 세 판상도체 각각의 전류와 전압의 위상차 평균은 64.69도와 64.57도로 측정되었다. 그리고 세 판상도체의 평균 발열 온도는 46.17도와 45.80도로 측정되었다. In the arrangement of the three plate conductors according to the present invention, as shown in FIG. 3B, the measured current propagation type (pkpk) value (the current value measured at the secondary side of the ammeter) flowing through the three plate conductors in Test 1 and
그리고 이를 바탕으로 시험1과 시험2에서 세 판상도체 각각의 임피던스 값을 계산한 결과 그 평균 저항(R)과 리액턴스(X)는 0.00014(R), 0.000264(X) 와, 0.00014(R), 0.000263(X)이고, 세 판상도체 전체의 3항 합계 임피던스는 시험1과 시험2에서 각각 Z=0.00090, R=0.000419, X=0.00079와, Z=0.00089, R=0.0004419, X=0.00079로 계산되었고, 시험1과 시험2의 평균은 Z=0.00090, R=0.000419, X=0.00079로 계산되었다. Based on this, the impedance values of the three plate conductors were calculated in Test 1 and
그리고 도3c의 비교결과표에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 판상도체의 배열구조는 종래기술에 따른 판상구조에 비하여 전체 임피던스(Z)는 64% 수준이고, 저항(R)은 92% 수준이고, 리액턴스(X)는 62% 수준에 지나지 않는다. 즉, 본원발명은 임피던스는 36%가 저감되고, 저항은 8%가 저감되고, 리액턴스는 38%가 저감되었다. 그리고 그에 따라 판상도체에의 전력손실도 저감되었다. As shown in the comparison result table of FIG. 3C, the arrangement of the plate conductors according to the present invention has a total impedance (Z) of 64%, a resistance (R) of 92%, and a reactance of the plate structure of the prior art. (X) is only 62%. That is, in the present invention, the impedance is reduced by 36%, the resistance by 8%, and the reactance by 38%. As a result, the power loss to the plate conductor was also reduced.
위 시험결과표에서 알 수 있듯이 동일한 전기적 특성을 갖는 판상도체를 이용함에도 종래기술에 따라 세 판상도체(도1b r2,s2,t2)를 배열한 구조와, 본 발명에 따라 세 판상도체(도2b R2,S2,T2)를 배열한 구조에서 3상 교류 전력이 흐를 때 판상도체들의 임피던스 크기에서 차이가 나는 것은 판상도체들의 배열구조에 따른 상호 작용의 차이에서 오는 것으로 판단된다. As can be seen from the above test result table, even when using plate-like conductors having the same electrical properties, the three plate-like conductors (Fig. 1B r2, s2, t2) are arranged according to the prior art, and the plate-like conductors according to the present invention (Fig. 2B R2). In the arrangement of, S2, T2), the difference in the impedance of the plate conductors when the three-phase AC power flows is considered to be due to the difference in the interaction according to the arrangement of the plate conductors.
교류 전력이 흐르는 도체의 임피던스 Z는 저항 R과 리액턴스 X로 구성된다. The impedance Z of a conductor through which AC power flows consists of a resistance R and a reactance X.
본 발명에서는 리액턴스 X와 저항 R이 모두 종래기술에 비해 저감되는데 그 원리는 다음과 같은 것으로 사료된다. In the present invention, both reactance X and resistance R are reduced as compared with the prior art, and the principle is considered as follows.
리액턴스 X의 감소원리.The principle of reduction of reactance X.
리액턴스 X는 용량성 리액턴스 XC와 유도성 리액턴스 XL로 구성된다. Reactance X consists of capacitive reactance XC and inductive reactance XL.
용량성 리액턴스 Xc의 특성은 전압을 기준으로 90도 앞선 위상의 전류가 흐르고 유도성 리액턴스 XL의 특성은 전압을 기준으로 90도 뒤진 위상의 전류가 흐른다.The characteristic of the capacitive reactance Xc is that the current flows in phase 90 degrees before the voltage, and the characteristic of the inductive reactance XL flows in the phase 90 degrees behind the voltage.
이와 연관되어 리액턴스 Xc 와 XL은 180도의 위상차이가 발생되므로 합성된 값은 감산된 량이다. (수식으로는 X = XL-Xc 이며 음수는 Xc 양수는 XL)In this connection, the reactances Xc and XL are 180 degrees out of phase, so the combined values are subtracted. (Formula X is XL-Xc and negative is Xc positive is XL)
용량성 리액턴스 XC는 두 도체가 유전체(예;공기)를 사이에 두고 마주보고 있는 상태에서 전류가 흐를 때 발생된다. Capacitive reactance XC occurs when current flows with two conductors facing each other with a dielectric (eg air) in between.
본 발명에서는 도2b의 세 판상도체(R2,S2,T2)가 동일한 각도로 마주보도록 배열되어 있다. 그래서 도2b의 R2와 S2, S2와 T2, T2와 R2의 판상도체 간 생성되는 각 용량성 리액턴스 XC는 상호 비슷한 크기를 갖고 균형을 이루고 있다. In the present invention, the three plate-shaped conductors R2, S2 and T2 of Fig. 2B are arranged to face at the same angle. Thus, the capacitive reactances XC generated between the plate conductors of R2 and S2, S2 and T2, and T2 and R2 in FIG. 2B have a similar size and are balanced.
이에 반해 종래기술에서는 도1b 세 판상도체(r2,s2,t2)의 r2와 s2, s2와 t2의 판상도체는 서로 마주보고 있으나 r2와 t2의 판상도체는 서로 마주보지 않는다. 그래서 r2와 s2, s2와 t2의 판상도체에서는 용량성 리액턴스 Xc가 발생되나, r2와 t2의 판상도체에서는 용량성 리액턴스 Xc가 발생되지 않거나, 발생되더라도 무시할 수 있을 정도로 미약하다. In contrast, in the prior art, the plate-like conductors r2, s2, s2, and t2 of the three plate-shaped conductors r2, s2, and t2 of FIG. 1B face each other, but the plate-like conductors of r2 and t2 do not face each other. Thus, capacitive reactance Xc is generated in the plate conductors of r2 and s2, s2 and t2, but capacitive reactance Xc is not generated in the plate conductors of r2 and t2, or it is negligible even if it is generated.
그래서 도 1b의 세 판상도체(r2,s2,t2) 간에 생성되는 용량성 리액턴스 Xc의 발생량은 서로 다르다.Thus, the amount of capacitive reactance Xc generated between the three plate conductors r2, s2, t2 of FIG.
유도성 리액턴스 XL은 도체에 교류 전류가 흐를 때 도체 주변에 시간에 따라 방향이 변하는 자기장이 발생되고 이 자기장은 도체에 흐르는 전류와 회로양단의 전압에 영향을 주어 전류의 흐름을 방해한다.(XL=2pfL) Inductive reactance XL generates a magnetic field that changes direction over time when an alternating current flows through the conductor, which affects the current flowing through the conductor and the voltage across the circuit, preventing the flow of current. = 2pfL)
본 발명에서는 세 판상도체(R2,S2,T2)가 3상 대칭으로 배열되고, 거의 매순간 두 판상도체는 전류방향이 같고 나머지 한 판상도체는 전류방향이 다르다. [키르히포프의 제1법칙; 회로망의 입력전류와 출력전류의 합은 0이다. (전류(I)=0)] 그리하여 전류 방향이 다른 판상도체에서 생성되는 자기장의 크기와 전류 방향이 같은 두 판상도체의 합성된 자기장의 크기는 같고 도체가 대칭으로 배열되어 있으므로 서로 만나 상쇄되어 소멸된다. 그러므로 유도성 리액턴스 XL의 발생이 억제되는 것이다. In the present invention, the three plate conductors (R2, S2, T2) are arranged in three phase symmetry, almost every two plate conductors are the same in the current direction and the other plate conductor is different in the current direction. [1st law of Kirchhoff; The sum of the input and output currents of the network is zero. (Current (I) = 0)] Therefore, the magnitude of the magnetic field produced by the plate conductors with different current directions and the combined magnetic field of the two plate conductors with the same current direction are the same and the conductors are arranged in a symmetrical manner, so that they cancel each other out and disappear. do. Therefore, generation of inductive reactance XL is suppressed.
이에 반해 종래기술은 세 판상도체(r2,s2,t2)가 서로 나란히 배열되어, 서로마주보는 r2와 s2, s2와 t2의 판상도체에서 각각 생성되는 자기장은 어느 한쪽(예;r2와 s2의 판상도체 간)은 서로 만나 상쇄되어 소멸되지만 다른쪽(s2와 t2의 판상도체 간)은 서로 만나 증폭된다. 그러므로 각 판상도체의 유도성 리액턴스 XL는 크기가 각각 다르게 발생된다. In contrast, in the related art, three plate conductors r2, s2, and t2 are arranged side by side, and the magnetic fields generated in the plate conductors of r2 and s2, s2 and t2 facing each other are either one (eg, plate plates of r2 and s2). The conductors meet and cancel each other and disappear, but the other side (between the plate conductors of s2 and t2) meets and amplifies. Therefore, the inductive reactance XL of each plate conductor is different in size.
이와 같이 서로 상쇄되어 소멸되는 자기장 양의 차이로 인해 본 발명은 종래기술과 비교하여 유도성 리액턴스 XL이 감소되는 것이다.As a result of the difference in the amount of magnetic fields canceled and dissipated from each other, the present invention is to reduce the inductive reactance XL compared with the prior art.
저항 R의 감소원리.Reduction principle of resistance R.
도체의 저항 R은 도체의 저항률 에 비례한다. 저항률 이 낮은 금속으로는 은과 구리가 대표적이다. The resistance R of the conductor is proportional to the resistivity of the conductor. Silver and copper are typical of low resistivity metals.
그리고 도체의 저항 R에 영향을 미치는 다른 요소로 도체의 온도와, 도체에 전류가 흐를때 도체내의 자유 전자 분포에 영향을 주는 표피효과와 근접효과가 있다. Other factors affecting the resistance R of the conductor include the skin temperature and the proximity effect, which affect the temperature of the conductor and the distribution of free electrons in the conductor when current flows in the conductor.
표피효과는 전술한 바와 같이 도체에 전류가 흐를 때 전류의 흐름을 발생시키는 자유 전자가 도체 표면에 집중되는 효과이고, As described above, the skin effect is an effect of free electrons concentrating on the surface of the conductor, which generates a current when the current flows in the conductor,
근접효과는 인접하는 두 도체에 전류가 흐를 때, 두 전류의 방향이 같을 때는 자유 전자가 두 도체의 바깥쪽에 집중되고, 두 전류의 방향이 다를 때는 자유 전자가 도체의 안쪽에 집중되는 효과를 말한다. Proximity effect refers to the effect of free electrons concentrating on the outside of two conductors when current flows in two adjacent conductors, when the two currents are in the same direction, and inside the conductors when the two currents are different. .
3상 교류 전류가 흐르는 세 도체는 위상차로 인해 매순간 대부분 두 도체는 전류의 방향이 서로 같고 나머지 한 도체는 다른 두 도체와 전류의 흐름 방향이 다르다. Due to the phase difference, three conductors in which three-phase alternating current flows are mostly two conductors in the same direction each time, and the other conductor has a different flow direction from the other two conductors.
따라서 도1b와 같이 세 판상도체가 나란히 배열되는 종래기술에 따른 배열구조에서는 r2와 s2, s2와 t2는 근접효과가 발생되나 r2와 t2는 근접효과가 발생되지 않아 3상 교류 전류가 흐를 때 각 판상도체(r2,s2,t2)에서는 자유 전자가 한쪽으로 집중되고, 그나마 가운데 배치된 판상도체(s2)의 전류 흐름이 양 외측에 배치된 판상도체(r2,t2)의 전류흐름 방향과 다를 때만 가운데 배치된 판상도체(s2)의 자유 전자가 표면 전체에 분산된다. 물론 이때도 외측에 배치된 두 판상도체(r2,t2)의 자유전자는 한쪽에 집중된다. Therefore, in the arrangement according to the prior art in which the three plate-like conductors are arranged side by side as shown in Figure 1b, r2 and s2, s2 and t2 has a proximity effect, but r2 and t2 do not have a proximity effect, In the plate conductors r2, s2 and t2, only when free electrons are concentrated on one side and the current flow of the plate conductor s2 arranged in the middle is different from the current flow direction of the plate conductors r2 and t2 arranged on both outer sides. Free electrons in the plate conductor s2 disposed in the middle are dispersed throughout the surface. Of course, also at this time, the free electrons of the two plate conductors (r2, t2) disposed on the outside are concentrated on one side.
그러나 도2b와 같이 세 판상도체(R2,S2,T2)를 서로 마주보게 배열되는 본 발명에 따른 배열구조에서는 세 판상도체(R2,S2,T2) 모두 상호간에 근접효과가 발생된다. 그래서 전류의 흐름 방향이 같은 두 판상도체(S2,T2로 가정)는 상호 근접효과에 의해 자유전자가 외측으로 밀려 집중되지만, 전류의 흐름 방향이 다른 판상도체(R2)가 두 판상도체(S2,T2)에 근접효과를 발생시켜 외측으로 밀려 집중된 자유 전자를 내측으로 끌어오게 된다. 그리하여 두 판상도체(S2,T2)에서 자유 전자는 표면 전체에 골고루 분산되게 된다. However, in the arrangement according to the present invention in which the three plate-shaped conductors R2, S2, and T2 are arranged to face each other, as shown in FIG. 2B, the three plate-shaped conductors R2, S2, and T2 are close to each other. Therefore, two plate-like conductors (assuming S2 and T2) having the same flow direction of current are concentrated by free electrons being pushed outward by mutual proximity effect, but the plate-like conductor R2 having different flow direction of current has two plate-like conductors (S2, Proximity effect is generated in T2) and is pushed outward to attract the concentrated free electrons inward. Thus, in the two plate conductors S2 and T2, free electrons are evenly distributed throughout the surface.
또한 전술한바와 같이 본 발명은 자기장의 3상 상호작용으로 상쇄되어 종래기술에 비해 유도기전력이 저감되고 이와 연관하여 표피효과 및 근접효과에 의한 영향을 적게 받으므로 도체의 효율이 높아진다.In addition, as described above, the present invention is canceled by the three-phase interaction of the magnetic field to reduce the induced electromotive force compared with the prior art and in this regard is less affected by the skin effect and proximity effect, the efficiency of the conductor is increased.
이처럼 3상 교류 전류가 흐를 때, 종래기술에서는 자유 전자가 각 판상도체 에서 표면 한쪽으로 치우쳐 집중되고, 본 발명에서는 자유 전자가 두 판상도체에서 표면 전체에 분산되는 차이에 의해 본 발명의 배열구조에서 저항 R이 감소하는 것으로 사료된다. As described above, when a three-phase alternating current flows, in the prior art, free electrons are concentrated to one side of the surface in each plate conductor, and in the present invention, the free electrons are dispersed in the entire surface in the two plate conductors. It is believed that the resistance R decreases.
전류의 흐름은 자유 전자의 이동에 의해 발생되는데, 자유 전자가 한쪽으로 치우쳐 집중된다는 것은 그만큼 자유전자의 이동 통로가 좁아져 자유 전자의 이동에 제약이 발생되어 저항 R이 증가하는 것이다. The flow of current is generated by the movement of free electrons. The concentration of free electrons to one side means that the movement path of the free electrons is narrowed so that the movement of the free electrons is restricted and the resistance R increases.
본 발명에서 세 판상도체의 임피던스는 3상이 각각 서로 비슷하므로 전압불균형이 발생되지 않으나 종래의 기술은 세 판상도체의 임피던스가 각각 서로 다름으로 전압불균형을 유발시킨다.In the present invention, since the impedance of the three plate conductors is similar to each other in three phases, voltage imbalance does not occur, but the prior art causes voltage imbalance because the impedances of the three plate conductors are different from each other.
이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 임피던스를 저감시키는 3상 교류 전력용 판상도체들의 배열구조에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.In the above description of the present invention, the arrangement of three-phase AC power plate conductors for reducing impedance having a specific shape and structure has been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art. And, such variations and modifications should be construed as falling within the protection scope of the present invention.
도 1의 a,b는 은 종래기술에 따른 3상 교류 전력용 판상도체의 배열구조 사시도.Figure 1 a, b is a perspective view of the arrangement of the plate conductor for three-phase AC power according to the prior art.
도 2의 a,b,c 는 본 발명에 따른 3상 교류 전력용 판상도체의 배열구조 사시도.Figure 2 a, b, c is a perspective view of the arrangement of the plate-like conductor for three-phase AC power in accordance with the present invention.
도 3 의 a,b,c는 각각 종래기술에 따른 배열구조에서의 시험결과표, 본 발명에 따른 배열구조에서의 시험결과표, 양 시험결과를 비교한 결과표.3, a, b, and c are test result tables in the arrangement according to the prior art, test result tables in the arrangement according to the present invention, and result tables comparing both test results.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
r1,r2/s1,s2/t1,t2 : 판상도체 (종래기술)r1, r2 / s1, s2 / t1, t2: plate conductor (prior art)
R1,R2,R3/S1,S2,S3/T1,T2,T2 : 판상도체 (본 발명기술)R1, R2, R3 / S1, S2, S3 / T1, T2, T2: plate conductor (invention technology)
11, 12, 13 : 지지부재11, 12, 13: support member
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05325665A (en) * | 1992-05-26 | 1993-12-10 | Toshiba Corp | Oxide superconductive multi-conductor wire rod |
| JP2006331984A (en) | 2005-05-30 | 2006-12-07 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Radial collective conductor |
| KR20090057211A (en) * | 2006-07-21 | 2009-06-04 | 아메리칸 수퍼컨덕터 코포레이션 | High-current, compact flexible conductors containing high temperature superconducting tapes |
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2009
- 2009-08-31 KR KR1020090081069A patent/KR100940294B1/en active IP Right Grant
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