KR101201291B1 - Transformer with backward double winding coil transformer for protceting electro-static shield, surge and eletromagnetic noise - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 일 실시예는 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기에 관한 것이다.
One embodiment of the present invention relates to a reverse double winding coupled transformer for electrostatic shielding, surge and noise protection.
낙뢰(뇌뢰)는 급격한 기류변동과 온도변화에 의해 대기가 대전되어 있다가 전위가 낮은 구름 간에 또는 대지로 방전하는 현상에서 발생한다. 구체적으로, 적란운이 발달하면서 구름 내부에 분리 축적된 음전하와 양전하의 사이에서 일어나는 불꽃방전을 번개라고 하는데, 이러한 번개 중에서도 구름 속에서 일어나는 방전현상을 구름 방전이라 하며, 구름 하단의 음전하와 지면으로 유도된 양전하 사이에 발생하는 방전을 낙뢰라고 한다.Lightning strikes occur when the atmosphere is charged by rapid air current fluctuations and temperature changes, and then discharges between clouds with low potential or to the ground. Specifically, the lightning discharge that occurs between the negative and positive charges accumulated and accumulated inside the cloud as cumulonimbus develops is called lightning. Among these lightnings, the discharge phenomenon in the cloud is called cloud discharge, and it is induced to the negative charge and the ground at the bottom of the cloud. The discharge generated between the positive charges is called lightning strike.
이러한 낙뢰에 의한 열, 진동 및 자기장 등의 충격으로 인하여, 변압기가 파손될 수 있다.Due to the impact of heat, vibration and magnetic field due to such lightning, the transformer may be damaged.
한편, 도 1a 내지 1c는 일반적인 변압기의 원리 및 낙뢰의 영향을 설명하기 위한 도면이다.1A to 1C are diagrams for explaining the principle of a general transformer and the effects of lightning.
도 1을 참조하면, 일반적인 변압기(1)는, 성층 코어에 1차 권선(2)과 2차 권선(3)을 감고, 1차 권선(2)에 전류를 흘리면 1차 권선(2)에 흐르는 전류에 의해 1차측 코어에 자속이 발생하고, 이 자속은 코어를 통해 2차 권선(3)과 쇄교한다. 이때, 2차 권선(3)의 내부에 있는 코어에서는 1차 권선(2)에 의한 자속의 변화를 방해하는 방향으로 자속이 발생하고, 이러한 자속에 의해 2차 권선(3)에 기전력이 발생하여 전류가 흐르게 된다.Referring to FIG. 1, a
이때, 발생한 전류는 잠시 후면 없어지게 되는데, 이것은 1차 권선(2)에 의한 자기장의 크기에 변화가 있어야만 전류가 유도된다는 것을 설명하는 것으로, 2차 권선(3)에 계속적인 전류를 발생하기 위해서는 자기장의 변화를 위해서 1차 권선(2)에 교류를 흘려주어야 한다.At this time, the generated current disappears after a while, which explains that the current is induced only when there is a change in the magnitude of the magnetic field by the primary winding (2), in order to generate a continuous current in the secondary winding (3) In order to change the magnetic field, an alternating current must be supplied to the primary winding (2).
한편, 1차 전압에 대한 2차 전압은 권선수에 비례한다. 즉, (V1/V2) = (n1/n2)의 관계가 성립하고, 이를 변압비라 한다.On the other hand, the secondary voltage relative to the primary voltage is proportional to the number of turns. That is, the relationship of (V1 / V2) = (n1 / n2) is established, and this is called the transformer ratio.
이러한 변압기는 전원의 상수에 따라 단상과 3상 변압기로 나뉘며 철심 코어의 구조에 따라 내철형, 외철형, 권철심형 등이 있다. 또한, 권선 하나로 1차와 2차를 공동으로 사용하는 단권변압기가 있는데, 이것은 변압비가 2보다 작은 범위 내에서 승압 및 강압을 할 때에 효율이 좋기 때문에 가정용 전압 조정기로 사용된다.These transformers are divided into single-phase and three-phase transformers according to the constant of the power source, and there are inner type, outer iron type, and iron core type depending on the structure of the core core. In addition, there is a single winding transformer that uses the primary and secondary jointly with one winding, which is used as a home voltage regulator because the efficiency is high when the voltage ratio is stepped up and down within a range of less than 2.
전술한 바와 같이, 일반적인 종래의 변압기의 경우, 규소강판의 철판으로 구성된 코어(Core)(1) 내부에 1차 권선(2)과 2차 권선(3)을 각각 단일 권선(Coil)이거나 2층(2a, 2b, 3a, 3b)으로 중첩하여 감은 2중 권선을 두어 1차 권선(2)에 흐르는 전류의 변화에 따라 2차 권선(3)에 자기장이 유도되는 전압 유기를 이용한다.As described above, in the case of a general conventional transformer, the
이러한 종래의 변압기는, 도 1c에 도시된 바와 같이, 2중 권선을 사용하는 경우에 각각의 권선을 동일한 방향으로 감은 후, 각각의 코일을 직렬로 연결하거나 병렬로 연결하여 사용하여 왔다. Such a conventional transformer has been used by winding each winding in the same direction and connecting each coil in series or in parallel when using a double winding as shown in FIG. 1C.
그러나, 이러한 종래의 변압기는 1차 권선(2)과 2차 권선(3) 사이에 서지 등의 이상 전압에 의한 정전유도가 발생되고, 나아가 1차 권선(2) 또는 2차 권선(3)과 코어(1) 사이에 누설전류가 발생될 수 있다는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 변압기는 이러한 정전유도와 누설전류로 인하여 변압기가 파손될 우려가 있고, 이를 통하여 2차 권선(3) 측에 연결되는 부하기기(미도시)의 손상을 초래할 수 있다는 문제점이 있었다.
However, such a conventional transformer generates an electrostatic induction by an abnormal voltage such as a surge between the
본 발명의 일 실시예는 1차 권선과 2차 권선 사이에서의 정전유도 발생과 1차 권선 또는 2차 권선과 코어 사이에서의 누설전류 발생을 억제할 수 있는 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기를 제공한다.One embodiment of the present invention is to prevent the electrostatic induction between the primary winding and the secondary winding and to prevent the occurrence of leakage current between the primary winding or the secondary winding and the core for electrostatic shielding, surge and noise prevention Provide a reverse double winding coupling transformer.
또한, 본 발명의 일 실시예는 변압기와 부하기기의 제품 수명을 연장시키고, 아울러 제품 신뢰도를 향상시킬 수 있는 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기를 제공한다.In addition, an embodiment of the present invention provides a reverse double winding coupled transformer for electrostatic shielding, surge and noise prevention that can extend the product life of the transformer and the load device, and also improve the product reliability.
또한, 본 발명의 일 실시예는 코일 들 간에 발생될 수 있는 노이즈를 효과적으로 차단할 수 있는 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기를 제공한다.
In addition, an embodiment of the present invention provides a reverse double winding coupled transformer for electrostatic shielding, surge and noise protection that can effectively block the noise that can be generated between the coils.
본 발명의 일 실시예에 의한 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기는 변압기용 코어와, 외부의 전원 측에 연결되는 변압기용 코어의 입력단 측에 2중 권선되어 형성되는 1차 권선과, 부하 측에 연결되는 변압기용 코어의 출력단 측에 2중 권선되어 형성되는 2차 권선을 포함하는 역방향 2중 권선 결합 변압기이고, 상기 1차 권선은 상기 변압기용 코어의 표면으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되되, 각각 반대방향으로 권선되는 1차 내부 권선 및 1차 외부 권선을 포함하며, 상기 2차 권선은 상기 변압기용 코어의 표면으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되되, 각각 반대방향으로 권선되는 2차 내부 권선 및 2차 외부 권선을 포함하고, 상기 1차 내부 권선 및 2차 내부 권선은 각각 상기 1차 외부 권선 및 2차 외부 권선에 병렬연결되는 것을 특징으로 한다.The reverse double winding coupling transformer for electrostatic shielding, surge and noise prevention according to an embodiment of the present invention is formed by double winding on the input side of the transformer core and the transformer core connected to an external power source. A reverse double winding coupling transformer comprising a secondary winding and a secondary winding formed by a double winding on an output end side of a transformer core connected to a load side, wherein the primary winding is outward from a surface of the transformer core. Windings sequentially, each including a primary inner winding and a primary outer winding wound in opposite directions, wherein the secondary windings are sequentially wound outward from the surface of the core for the transformer, respectively, in opposite directions. And a secondary inner winding and a secondary outer winding, wherein the primary inner winding and the secondary inner winding are respectively connected to the primary outer winding and the secondary outer winding. Characterized in that the connecting column.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기는 변압기용 코어와, 외부의 전원 측에 연결되는 변압기용 코어의 입력단 측에 2중 권선되어 형성되는 1차 권선과, 부하 측에 연결되는 변압기용 코어의 출력단 측에 2중 권선되어 형성되는 2차 권선을 포함하는 역방향 2중 권선 결합 변압기이고, 상기 1차 권선은 상기 변압기용 코어의 표면으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되되, 각각 반대방향으로 권선되는 1차 내부 권선 및 1차 외부 권선을 포함하며, 상기 2차 권선은 상기 1차 권선의 외주연으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되되, 각각 반대방향으로 권선되는 2차 내부 권선 및 2차 외부 권선을 포함하고, 상기 1차 내부 권선 및 2차 내부 권선은 각각 상기 1차 외부 권선 및 2차 외부 권선에 병렬연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, the reverse double winding coupling transformer for electrostatic shielding, surge and noise prevention according to another embodiment of the present invention is formed by double winding on the input side of the transformer core and the transformer core connected to the external power supply side A reverse winding coupled transformer comprising a secondary winding formed by a primary winding and a secondary winding formed on the output end side of a transformer core connected to a load side, wherein the primary winding is formed from a surface of the transformer core. Winding sequentially in the outward direction, each including a primary inner winding and a primary outer winding wound in opposite directions, wherein the secondary winding is sequentially wound outward from the outer periphery of the primary winding, respectively A secondary inner winding and a secondary outer winding wound in a direction, wherein the primary inner winding and the secondary inner winding are respectively the primary outer winding and the secondary outer winding. It is connected in parallel characterized.
상기 1차 내부 권선 및 2차 내부 권선의 권선시작점은 상기 1차 외부 권선 및 2차 외부 권선의 권선끝지점과 전기적으로 연결되어 전원의 N(neutral)측에 배치되고, 상기 1차 내부 권선 및 2차 내부 권선의 권선끝지점은 상기 1차 외부 권선 및 2차 외부 권선의 권선시작점과 전기적으로 연결되어 상기 전원의 핫 라인(Hot line) 측에 배치되는 것을 특징으로 한다.Winding start points of the primary and secondary internal windings are electrically connected to the winding end points of the primary and secondary external windings and are disposed on the N (neutral) side of a power source. The winding end point of the secondary internal winding is electrically connected to the winding start point of the primary external winding and the secondary external winding, and is disposed on a hot line side of the power source.
상기 변압기용 코어의 자로(滋路) 영역 상에는 노이즈 차단부가 형성되되, 상기 노이즈 차단부는 코일과 콘덴서로 이루어지는 적어도 하나의 EMI 코일(Coil for Electro Magnetic Interference) 또는 코일과 콘덴서가 조합된 적어도 하나의 공진회로(resonance circuit)일 수 있는 것을 특징으로 한다.
A noise blocking unit is formed on the magnetic path region of the transformer core, wherein the noise blocking unit includes at least one EMI coil consisting of a coil and a capacitor, or at least one resonance circuit in which a coil and a capacitor are combined. Characterized in that it may be a (resonance circuit).
본 발명의 일 실시예에 따른 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기는, 1차 권선 및 2차 권선을 형성하는 2중 권선 코일들의 권선 방향을 반대로 형성한 후 이를 병렬연결되도록 구성하여, 1차 권선과 2차 권선의 외부코일들 간, 그리고 1차 권선과 2차 권선의 내부 코일과 코어 간에 등 전위를 형성하여주고 있기 때문에, 1차 권선과 2차 권선 사이에서의 정전유도 발생과 1차 권선 또는 2차 권선과 코어 사이에서의 누설전류 발생을 억제할 수 있다.In the reverse double winding coupling transformer for electrostatic shielding, surge, and noise protection according to an embodiment of the present invention, the winding direction of the double winding coils forming the primary winding and the secondary winding is reversely formed and then connected in parallel. Since the equipotential is formed between the outer coils of the primary winding and the secondary winding, and between the inner coil and the core of the primary winding and the secondary winding, the primary winding and the secondary winding The occurrence of electrostatic induction and leakage current between the primary winding or the secondary winding and the core can be suppressed.
또한, 본 발명의 일 실시예는 정전유도와 누설전류 발생을 억제하고 있기 때문에, 변압기와 부하기기의 제품 수명을 연장시키고, 아울러 제품 신뢰도를 향상시킬 수 있다.In addition, since the embodiment of the present invention suppresses electrostatic induction and leakage current, it is possible to extend the product life of the transformer and the load device and to improve the product reliability.
또한, 본 발명의 일 실시예는 1차 권선과 2차 권선 사이의 코어의 자로 영역 상에 EMI 코일 또는 LC 공진회로를 설치하여 주고 있기 때문에, 코일 들 간에 발생될 수 있는 노이즈를 효과적으로 차단할 수 있다.
In addition, since an embodiment of the present invention is provided with an EMI coil or LC resonant circuit in the core of the core between the primary winding and the secondary winding, it is possible to effectively block the noise that may be generated between the coils. .
도 1a 내지 1c는 일반적인 변압기의 원리 및 낙뢰의 영향을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기를 나타내는 도면이다.
도 3a는 도 2의 A-A'를 절단한 상태의 역방향 2중 권선 결합 변압기를 나타내는 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 1차 권선의 권선 방향을 나타내는 도면이다.
도 4a 및 4b는 도 2의 역방향 2중 권선 결합 변압기에서의 정전차폐 및 누설전류 발생 억제효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 2중 권선 결합 변압기에 노이즈 차단부가 설치된 구조를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기를 나타내는 도면이다.1A to 1C are diagrams for explaining the principle of a general transformer and the effect of lightning.
2 is a diagram illustrating a reverse double winding coupling transformer for electrostatic shielding, surge, and noise protection according to an exemplary embodiment of the present invention.
3A is a cross-sectional view illustrating a reverse double winding coupling transformer in a state in which AA ′ in FIG. 2 is cut.
3B is a diagram illustrating a winding direction of the primary winding of FIG. 3A.
4A and 4B are diagrams for describing an effect of suppressing electrostatic shielding and leakage current generation in the reverse double winding coupling transformer of FIG. 2.
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a structure in which a noise blocking unit is installed in a reverse double winding coupling transformer according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a reverse double winding coupling transformer for electrostatic shielding, surge, and noise protection according to another exemplary embodiment of the present invention.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
DETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which those skilled in the art can readily implement the present invention.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기를 설명하기 위하여 이하에서 사용되는 용어에 대하여 정리하자면, 우선 1차 권선은 변압기에 상용 전원을 연결하는 권선이고, 2차 권선은 변압기에 부하 측과 연결되는 권선을 의미한다. 또한, 내부 권선은 1차 권선 또는 2차 권선에 있어서 둘로 나눈 2중 권선을 할 경우 안측에 감은 권선을 의미하고, 외부 권선은 바깥측에 감은 권선을 의미한다. 그리고, 1S 단자는 1차 권선의 감기시작점 방향의 단자이고, 1E 단자는 1차 권선의 감기끝지점 방향의 단자이며, 2S 단자는 2차 권선의 감기시작점 방향의 단자이고, 2E 단자는 2차 권선의 감기끝지점 방향의 단자이다. 또한, 1-1S 단자는 1차 권선의 내부 권선의 감기시작점 방향의 단자이고, 1-1E 단자는 1차 권선의 내부 권선 감기끝지점 방향의 단자이며, 1-2S 단자는 1차 권선의 외부 권선의 감기시작점 방향의 단자이고, 1-2E 단자는 1차 권선의 외부 권선의 감기끝지점 방향의 단자이다. 그리고, 2-1S 단자는 2차 권선의 내부 권선의 감기시작점 방향의 단자이고, 2-1E 단자는 2차 권선의 내부 권선의 감기끝지점 방향의 단자이며, 2-2S 단자는 2차 권선의 외부 권선의 감기시작점 방향의 단자이고, 2-2E 단자는 2차 권선의 외부 권선의 감기끝지점 방향의 단자이다. 상술한 용어는 본 발명의 모든 실시예에 공통적으로 적용될 수 있다.
On the other hand, to summarize the terms used below to describe the reverse double winding coupled transformer for electrostatic shielding, surge and noise protection according to an embodiment of the present invention, firstly, the primary winding is connected to the commercial power source to the transformer Winding, the secondary winding means a winding that is connected to the load side of the transformer. In addition, an inner winding means a winding wound on the inner side when the double winding divided into two in the primary winding or the secondary winding, and the outer winding means a winding wound on the outer side. And, 1S terminal is the terminal in the direction of the winding start point of the primary winding, 1E terminal is the terminal in the direction of the winding end point of the primary winding, 2S terminal is the terminal in the direction of the winding start point of the secondary winding, and 2E terminal is the secondary This is the terminal in the winding end point direction of the winding. In addition, 1-1S terminal is a terminal in the direction of the winding start point of the inner winding of the primary winding, 1-1E terminal is a terminal in the direction of the winding end point of the inner winding of the primary winding, and 1-2S terminal is an outer side of the primary winding. Terminal in the direction of the winding start point of the winding, and terminal 1-2E is the terminal in the direction of the winding end point of the external winding of the primary winding. And, the 2-1S terminal is a terminal in the winding start point direction of the inner winding of the secondary winding, the 2-1E terminal is a terminal in the winding end point direction of the inner winding of the secondary winding, and the 2-2S terminal is a terminal of the secondary winding. Terminal in the direction of the winding start point of the outer winding, and 2-2E terminal is the terminal in the direction of the winding end point of the outer winding of the secondary winding. The above terms may be applied to all embodiments of the present invention in common.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기를 나타내는 도면이고, 도 3a는 도 2의 A-A'를 절단한 상태의 역방향 2중 권선 결합 변압기를 나타내는 단면도이며, 도 3b는 도 3a의 1차 권선의 권선 방향을 나타내는 도면이고, 도 4a 및 4b는 도 2의 역방향 2중 권선 결합 변압기에서의 정전차폐 및 누설전류 발생 억제효과를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 2중 권선 결합 변압기에 노이즈 차단부가 설치된 구조를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a reverse double winding coupling transformer for electrostatic shielding, surge, and noise protection according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3A is a reverse double winding in a state of cutting AA ′ of FIG. 2. 3B is a cross-sectional view illustrating a coupling transformer, and FIG. 3B is a diagram illustrating a winding direction of the primary winding of FIG. 3A, and FIGS. 4A and 4B illustrate an effect of suppressing electrostatic shielding and leakage current generation in the reverse double winding coupling transformer of FIG. 2. 5 is a view for schematically explaining a structure in which a noise blocking unit is installed in a reverse double winding coupling transformer according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기(10)는, 변압기용 코어(100), 1차 권선(110) 및 2차 권선(120)을 포함한다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 2중 권선 결합 변압기(10)는, 상기 1차 권선(110)과 2차 권선(120)이 서로 반대 방향으로 감겨져 2중 권선된 구조를 가지는 내철형 변압기이다.2 to 5, the reverse double winding
상기 변압기용 코어(100)는 자성분말코어, 즉, 자성 분말형태의 금속 합금으로 이루어진 코어 또는 페라이트를 포함하는 코어일 수 있다. 이러한 코어(100)는 투자율이 높은 금속 물질로서 도선을 감아놓은 권선의 내부에 마련되어 자속밀도 또는 자기장의 형성을 돕는 금속 등을 의미한다. 여기서, 상기 자성 분말형태의 금속으로 이루어진 코어는 알루미늄(Al; 약 5%), 규소(Si; 약 10%) 및 철(Fe; 약 85%)의 조성을 가진 고투자율 합금인 센더스트(sendust)를 비롯하여 마그네틱스(Magnetics)사의 큘-뮤(kool-μ)란 상품명으로 널리 알려진 합금으로 이루어진 코어를 포함한다. 상기 자성분말코어는 후술할 페라이트 코어에 비하여 투자율이 낮아 전류중첩특성이 우수한 장점이 있다. 또한, 상기 페라이트 코어는 산화철과 산화아연, 산화 망간, 산화 니켈 등을 혼합하여 소결한 자성체를 포함하는 절연물로서 투자율이 크고 손실특성이 우수하다. 또한, 소결 시 여러 가지 모양으로 만들기 용이하여 자심으로 널리 사용된다.The
한편, 상기와 같은 변압기용 코어(100)에 코일을 감고 전류를 인가했을 때 전기장으로 인하여 자기장이 유도되고, 코어에는 자속이 발생하게 된다. 인가되는 전류에 비례하여 자성을 나타내는 자속밀도가 증가하는데 코어가 자성을 잃는 포화상태에 이르는 동안 전류와 일정한 관계를 유지하는 것이 바람직하다. 전류에 따른 자속밀도의 상관관계를 전류중첩특성이라고 하며, 전류의 증가에 대하여 너무 급속하게 자속밀도가 증가하여 포화상태에 이르는 경우, 전류중첩특성이 좋지 않은 것으로 판단한다. 즉, 작은 전류의 변화에도 코어가 쉽게 포화상태가 된다면 전자장치로 사용하는데 어려움이 있으므로 코어는 전류의 변화에 따라 적절히 자속밀도가 증가하여 전류중첩특성이 좋은 것이 바람직하다.On the other hand, when the coil is wound around the
상기 투자율(μ)이란 특정 물질의 자기적인 성질을 나타내는 양으로서 자기유도용량 또는 자기 투과율이라고도 한다. 물질이 자기장의 영향을 받아 자화될 때 발생하는 자기력선속 밀도와 진공 중에서의 자기장 세기의 비를 의미한다. 보통의 물질, 즉 상자성체 또는 반자성체에서 투자율은 거의 1에 가깝고, 그 값도 물질의 종류에 따라 정해지는데, 철 등의 강자성체나 페리자성체 등에서는 매우 큰 값을 나타낸다. 그 값은 자성체의 자기적인 이력이나 자기장의 세기에 따라 변한다. 투자율이 높을수록 자성이 크고 자기장의 영향을 쉽게 받는다.The permeability (μ) is an amount representing the magnetic properties of a specific material and is also referred to as a magnetic induction capacity or magnetic permeability. The ratio of the magnetic flux flux density that occurs when a material is magnetized under the influence of a magnetic field and the magnetic field strength in a vacuum. In ordinary materials, that is, paramagnetic or diamagnetic materials, the magnetic permeability is close to 1, and the value is determined according to the type of the material. The value changes depending on the magnetic history of the magnetic body or the strength of the magnetic field. The higher the permeability, the more magnetic and easily affected by the magnetic field.
상기 1차 권선(110)은 외부의 전원(미도시) 측에 연결되는 변압기용 코어(100)의 입력단 측에 2중 권선되어 형성된다. 또한, 상기 1차 권선(110)은 변압기용 코어(100)의 표면으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되는 1차 내부 권선(111)과 1차 외부 권선(112)을 포함한다. 여기서, 상기 1차 내부 권선(111) 및 1차 외부 권선(112)은 각각 반대방향으로 권선된다. The primary winding 110 is formed by a double winding on the input end side of the
상기 2차 권선(120)은 1차 권선(110)과 유사한 구성을 가지며, 1차 권선(110)과 마주보도록 대향되어 위치되고, 부하(미도시) 측에 연결되는 변압기용 코어(100)의 출력단 측에 2중 권선되어 형성된다. 또한, 상기 2차 권선(120)은 변압기용 코어(100)의 표면으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되는 2차 내부 권선(121)과 2차 외부 권선(122)을 포함한다. 여기서, 상기 2차 내부 권선(121) 및 2차 외부 권선(122)은 각각 반대방향으로 권선된다.The secondary winding 120 has a configuration similar to that of the primary winding 110, and is positioned to face the primary winding 110 so as to be connected to the load (not shown) side of the
상기와 같은 1차 권선(110) 및 2차 권선(120)의 1차 내부 권선(111) 및 2차 내부 권선(121)은 1차 외부 권선(112) 및 2차 외부 권선(122)과 각각 병렬연결된다. 보다 구체적으로 설명하자면, 1차 내부 권선(111)의 권선시작점(1S)은 2차 외부 권선(122)의 권선끝지점(2E)과 전기적으로 연결되어 전원의 N(neutral)측에 배치된다. 또한, 상기 1차 내부 권선(111)의 권선끝지점(1E)은 2차 외부 권선(122)의 권선시작점(2S)과 전기적으로 연결되어 상기 전원의 H(핫 라인; Hot line) 측에 배치된다. 즉, 도 3a의 1S와 2E를 연결한 단자에 전원 측의 N극을 연결하고, 1E와 2S를 연결한 단자에 전원의 H(즉, 핫 라인)측을 연결한다. 이때, 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 상기 1차 권선(110)과 2차 권선(120)의 외곽은 등전위 N극으로 되어 상호 간의 정전유도(C1)가 발생되지 않고, 상기 1차 권선(110)과 2차 권선(120)의 내부와 변압기용 코어(100) 간에는 같은 등전위 N- 접지 간이므로 누설전류(즉, C3a, C3b가 개방)가 발생되지 않게 된다.The primary inner winding 111 and the secondary inner winding 121 of the primary winding 110 and the secondary winding 120 as described above and the primary outer winding 112 and the secondary outer winding 122, respectively It is connected in parallel. More specifically, the winding
일반적으로, 대부분의 변압기는 코일과 코어, 그리고 코일과 코일 사이의 정전용량에 의해 정전 유도가 발생하게 되는데, 이와 같이 발생된 정전 유도로 인하여 서지와 전자파 및 노이즈의 전달이 실현되어 변압기가 파손되거나 부하기기를 손상시키게 된다. 기존에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 1차 권선과 2차 권선 사이에 정전 차폐판을 설치하였으나, 이 경우 2차 권선 측 대지 전위 상승으로 인하여 1차 권선 측에 사고가 발생될 수 있다는 단점이 있었다. 본 발명에서는 1차 권선(110) 및 2차 권선(120)의 1차 내부 권선(111) 및 2차 내부 권선(121)과 1차 외부 권선(112) 및 2차 외부 권선(122)을 각각 병렬연결하여 정전차폐 효과를 발생시킴으로써, 상기 문제점을 간단하게 해결할 수 있게 된다. 즉, 본 발명에서는, 1차 내부 권선(111) 및 2차 내부 권선(121)과 1차 외부 권선(112) 및 2차 외부 권선(122)를 각각 병렬연결함으로써, 코어와 코일의 전계가 접지 측과 등전위 상태를 유지하도록 하여, 상시 모드(COMMON MODE)의 노이즈를 코일 외곽의 N측 전계에 의해 상쇄시키게 된다. 이를 통하여, 인가된 전원의 전계가 변압기 내부 코일의 층간에서 단계적인 전계로 자연스럽게 해소되도록 할 수 있고, 변압기 절연에 가장 취약한 코어 부위 및 코일의 외곽에 대해 항상 대지전위를 유지하게 할 수 있다.In general, most transformers induce electrostatic induction by the coil and the core and the capacitance between the coil and the coil. The electrostatic induction generated by the electrostatic induction thus causes the transmission of surges, electromagnetic waves and noise, resulting in damage to the transformer. This will damage the load. Conventionally, in order to solve this problem, an electrostatic shielding plate is installed between the primary winding and the secondary winding. However, in this case, an accident may occur in the primary winding due to the rise of the ground potential of the secondary winding. In the present invention, the primary inner winding 111 and the secondary inner winding 121 of the primary winding 110 and the secondary winding 120, the primary outer winding 112 and the secondary outer winding 122, respectively By connecting in parallel to generate an electrostatic shielding effect, the above problem can be solved simply. That is, in the present invention, by connecting the primary inner winding 111 and the secondary inner winding 121 and the primary outer winding 112 and the secondary outer winding 122 in parallel, respectively, the electric field of the core and the coil is grounded. By maintaining the side and the equipotential state, the noise of the constant mode (COMMON MODE) is canceled by the N-side electric field outside the coil. Through this, the electric field of the applied power source can be naturally dissipated by the stepwise electric field between the layers of the coils inside the transformer, and the earth potential can be always maintained for the core part and the outer edge of the coil most vulnerable to transformer insulation.
상기 변압기용 코어의 자로(滋路) 영역 상에는 도 5에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 노이즈 차단부(130)가 형성된다. 여기서, 상기 노이즈 차단부(130)는 코일(132)과 콘덴서(131)로 이루어지는 적어도 하나의 EMI 코일(Coil for Electro Magnetic Interference) 또는 코일(132)과 콘덴서(131)가 조합된 적어도 하나의 공진회로(resonance circuit)일 수 있다. 이러한 노이즈 차단부(130)는 변압기용 코어(100)의 자로 영역 상에 발생되는 노이즈에 대하여 특정 주파수의 필터 역할을 함으로써 노이즈를 차단하는 역할을 수행한다. 상기 노이즈 차단부(130)는 1차 권선(110)과 2차 권선(120) 사이에서의 변압기용 코어(100)에 EMI 코일 또는 코일(132)이 형성(즉, 변압기용 코어에 직렬로 연결)되고, 상기 EMI 코일 또는 코일(132)에 대하여 콘덴서(131)가 병렬로 연결되어 형성된다.At least one
도시되어 있지는 않지만, 선택적으로 정전차폐효과를 극대화하기 위하여 상기 1차 권선(110) 및 2차 권선(120)의 내측 및 외측에는 각각 접지와 연결되는 내측 시일드 차폐층 및 외측 시일드 차폐층이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 내측 시일드 차폐층 및 외측 시일드 차폐층은 동판 또는 도전체로 형성되기 때문에 정전 차폐 효과가 발생되고, 나아가 권선에 발생되는 유도 전자장을 용이하게 차폐할 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 내측 시일드 차폐층은 1차 권선(110) 및 2차 권선(120)의 내측과 변압기용 코어(100)간의 공극에 발생되는 정전용량을 감쇄시킨다. 또한, 상기 외측 시일드 차폐층은 1차 권선(110) 및 2차 권선(120)의 외측으로 발생되는 정전용량을 감쇄시킨다. 또한, 상기 외측 시일드 차폐층은 본 변압기 외부로부터 유입되는 낙뢰 및 노이즈를 차폐하고, 1차 권선(110) 및 2차 권선(120)으로부터 발생되는 서지 및 노이즈가 외부로 방출되는 것을 방지한다. Although not shown, in order to maximize the electrostatic shielding effect, inside and outside of the primary winding 110 and the secondary winding 120 are respectively provided with an inner shield shielding layer and an outer shield shielding layer connected to ground. Can be formed. Here, since the inner shield shielding layer and the outer shield shielding layer are formed of a copper plate or a conductor, an electrostatic shielding effect is generated, and further, an induction electromagnetic field generated in the winding can be easily shielded. More specifically, the inner shield shielding layer attenuates the capacitance generated in the gap between the inner side of the primary winding 110 and the secondary winding 120 and the
따라서, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 2중 권선 결합 변압기(10)는, 변압기용 코어(100)에 가까운 1차 내부 권선(111) 및 2차 내부 권선(121)의 내측(즉, 권선지작점)과 1차 외부 권선(112) 및 2차 외부 권선(122)의 외측(즉, 권선끝지점)을 전원의 N극에 연결함으로써, 1차 내부 권선(111) 및 2차 내부 권선(121)의 내측과 1차 외부 권선(112) 및 2차 외부 권선(122)의 외측에 절연 성능 확보 및 정전 차폐 효과를 얻을 수 있게 된다.
Accordingly, the reverse double winding
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기(20)는, 1차 권선(210)과 2차 권선(220)이 하나의 코어 기둥에 서로 반대 방향으로 감겨져 2중 권선되어 순차적으로 형성된 외철형 변압기로서, 4중 권선 구조를 가진다.Referring to FIG. 6, in the reverse double winding coupling transformer 20 for electrostatic shielding, surge, and noise protection according to another embodiment of the present invention, the primary winding 210 and the secondary winding 220 may be formed in a single transformer. It is a wound iron transformer which is wound in the opposite direction to the core pillars and is formed in two turns and has a quadruple winding structure.
이러한 본 발명의 다른 실시예에 따른 외철형의 역방향 2중 권선 결합 변압기(20)는, 내철형의 변압기와 같이 1차 권선(210) 및 2차 권선(220)이 2중 권선 결합되어 있다. In the reverse double winding coupling transformer 20 of the outer iron type according to another exemplary embodiment of the present invention, the primary winding 210 and the secondary winding 220 are double wound coupled like the inner coil type transformer.
보다 구체적으로, 상기 1차 권선(210)은 외부의 전원 측에 연결되는 변압기용 코어의 입력단 측(즉, 중앙 코어)(230)에 2중 권선되어 형성된다. 또한, 상기 1차 권선(210)은 중앙 코어(230)의 표면으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되는 1차 내부 권선(211)과 1차 외부 권선(212)을 포함한다. 여기서, 상기 1차 내부 권선(211) 및 1차 외부 권선(212)은 각각 반대방향으로 권선된다. More specifically, the primary winding 210 is formed by double winding on the input end side (that is, the central core) 230 of the transformer core connected to the external power supply side. The primary winding 210 also includes a primary inner winding 211 and a primary outer winding 212 that are sequentially wound outwardly from the surface of the
상기 2차 권선(220)은 1차 권선(210)과 유사한 구성을 가지며, 1차 권선(210)의 외주연으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되고, 부하 측에 연결되는 변압기용 코어(200)의 출력단 측에 2중 권선되어 형성된다. 또한, 상기 2차 권선(220)은 1차 권선(210)의 외주연으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되는 2차 내부 권선(221)과 2차 외부 권선(222)을 포함한다. 여기서, 상기 2차 내부 권선(221) 및 2차 외부 권선(222)은 각각 반대방향으로 권선된다.The secondary winding 220 has a configuration similar to that of the primary winding 210, and is sequentially wound outwardly from the outer circumference of the primary winding 210, and of the
상기와 같은 1차 권선(210) 및 2차 권선(220)의 1차 내부 권선(211) 및 2차 내부 권선(221)은 1차 외부 권선(212) 및 2차 외부 권선(222)과 각각 병렬연결된다. 보다 구체적으로 설명하자면, 1차 내부 권선(211) 및 2차 내부 권선(221)의 권선시작점은 1차 외부 권선(212) 및 2차 외부 권선(222)의 권선끝지점과 전기적으로 연결되어 전원의 N(neutral)측에 배치된다. 또한, 상기 1차 내부 권선(211) 및 2차 내부 권선(221)의 권선끝지점은 1차 외부 권선(212) 및 2차 외부 권선(222)의 권선시작점과 전기적으로 연결되어 상기 전원의 핫 라인(Hot line) 측에 배치된다. 이에 따라, 상기 1차 권선(210)의 내부와 변압기용 코어(200) 간은 같은 등전위 N - 접지간이므로 누설전류가 발생되지 않게 된다. 또한, 상기 1차 권선(210)의 외곽과 2차 권선(220)의 외곽은 같은 등전위 N극으로 되어 상호 간의 정전유도가 발생되지 않게 된다. The primary inner winding 211 and the secondary inner winding 221 of the primary winding 210 and the secondary winding 220 as described above and the primary outer winding 212 and the secondary outer winding 222, respectively. It is connected in parallel. More specifically, the winding start points of the primary inner winding 211 and the secondary inner winding 221 are electrically connected to the winding end points of the primary outer winding 212 and the secondary outer winding 222 to supply power. It is arranged on the N (neutral) side of. In addition, the winding end points of the primary inner winding 211 and the secondary inner winding 221 are electrically connected to the winding starting points of the primary outer winding 212 and the secondary outer winding 222 so that the power source is hot. It is arranged on a hot line side. Accordingly, since the interior of the primary winding 210 and the
또한, 상기 변압기용 코어(200)의 자로 영역인 중앙 코어(230)의 양측에 위치하는 외측 코어(240) 상에는 노이즈 차단부(미도시)가 형성된다. 여기서, 상기 노이즈 차단부는 코일과 콘덴서로 이루어지는 적어도 하나의 EMI 코일(Coil for Electro Magnetic Interference) 또는 코일과 콘덴서가 조합된 적어도 하나의 공진회로(resonance circuit)일 수 있다. 이러한 노이즈 차단부는 변압기용 코어의 자로 영역 상에 발생되는 노이즈에 대하여 특정 주파수의 필터 역할을 함으로써 차단하는 역할을 수행한다.In addition, a noise blocking unit (not shown) is formed on the
따라서, 상기와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예에 따른 역방향 2중 권선 결합 변압기는 서지와 전자파 및 노이즈의 유입이 발생할 경우 전기장 성분의 정전 유도를 방지할 수 있게 된다. Therefore, the reverse double winding coupling transformer according to another embodiment of the present invention configured as described above can prevent the induction of the electrostatic component of the electric field component when the surge and the influx of electromagnetic waves and noise occur.
결과적으로, 본 발명의 실시예에 따른 역방향 2중 권선 결합 변압기에 따르면, 대지간 절연내력의 기대치가 높아지게 되고, 절연물의 대지간 절연 내력 유지의 부담이 적어지므로 변압기의 수명이 높아진다. 또한, 건식, 몰드식 변압기의 경우 코일의 외곽 즉 절심과의 접촉 면과 대기와의 접촉 면은 모두 N상이므로 전기적으로 안정되어 인체 접촉의 위험이 제거될 수 있고, 나아가 외곽에 전계 형성이 없으므로 분진의 흡착도 적어 분진에 의한 절연파괴를 방지할 수 있으며 청결관리가 유리해진다.
As a result, according to the reverse double winding coupling transformer according to the embodiment of the present invention, the expectation of the earth-to-earth insulation strength is high, and the burden of maintaining the earth-to-earth insulation strength of the insulator is reduced, so the life of the transformer is increased. In addition, in the case of dry and molded transformers, the outer surface of the coil, that is, the contact surface of the core and the contact surface of the atmosphere are all N-phase, and thus are electrically stable, thereby eliminating the risk of human contact. As the adsorption of dust is small, it is possible to prevent insulation breakdown by dust and to maintain cleanness.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
What has been described above is only one embodiment for implementing a reverse double winding coupled transformer for the electrostatic shielding, surge and noise protection according to the present invention, the present invention is not limited to the above embodiment, the following claims As claimed in the scope of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.
100, 200: 변압기용 코어 110, 210: 1차 권선
111, 211: 1차 내부 권선 112, 212: 2차 내부 권선
120, 220: 2차 권선 121, 221: 2차 내부 권선
122, 222: 2차 외부 권선 230: 중앙 코어
240: 외측 코어100, 200:
111, 211: primary internal winding 112, 212: secondary internal winding
120, 220: secondary winding 121, 221: secondary internal winding
122, 222: secondary outer winding 230: center core
240: outer core
Claims (4)
상기 1차 권선은 상기 변압기용 코어의 표면으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되되, 각각 반대방향으로 권선되는 1차 내부 권선 및 1차 외부 권선을 포함하며,
상기 2차 권선은 상기 변압기용 코어의 표면으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되되, 각각 반대방향으로 권선되는 2차 내부 권선 및 2차 외부 권선을 포함하고,
상기 1차 내부 권선 및 2차 내부 권선은 각각 상기 1차 외부 권선 및 2차 외부 권선에 병렬연결되는 것을 특징으로 하는 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기.Primary winding formed by a double winding on the input side of the transformer core and the transformer core connected to the external power supply side, and secondary winding formed on the output end side of the transformer core connected to the load side A reverse double winding coupling transformer comprising a winding,
The primary winding is sequentially wound outwardly from the surface of the core for the transformer, each of which includes a primary inner winding and a primary outer winding wound in opposite directions,
The secondary winding is sequentially wound in an outward direction from the surface of the core for the transformer, each of which includes a secondary inner winding and a secondary outer winding wound in opposite directions,
And the primary inner winding and the secondary inner winding are connected in parallel to the primary outer winding and the secondary outer winding, respectively.
상기 1차 권선은 상기 변압기용 코어의 표면으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되되, 각각 반대방향으로 권선되는 1차 내부 권선 및 1차 외부 권선을 포함하며,
상기 2차 권선은 상기 1차 권선의 외주연으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되되, 각각 반대방향으로 권선되는 2차 내부 권선 및 2차 외부 권선을 포함하고,
상기 1차 내부 권선 및 2차 내부 권선은 각각 상기 1차 외부 권선 및 2차 외부 권선에 병렬연결되는 것을 특징으로 하는 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기.Primary winding formed by a double winding on the input side of the transformer core and the transformer core connected to the external power supply side, and secondary winding formed on the output end side of the transformer core connected to the load side A reverse double winding coupling transformer comprising a winding,
The primary winding is sequentially wound outwardly from the surface of the core for the transformer, each of which includes a primary inner winding and a primary outer winding wound in opposite directions,
The secondary winding is sequentially wound in the outward direction from the outer circumference of the primary winding, each of which includes a secondary inner winding and a secondary outer winding wound in opposite directions,
And the primary inner winding and the secondary inner winding are connected in parallel to the primary outer winding and the secondary outer winding, respectively.
상기 1차 내부 권선 및 2차 내부 권선의 권선시작점은 상기 1차 외부 권선 및 2차 외부 권선의 권선끝지점과 전기적으로 연결되어 전원의 N(neutral)측에 배치되고,
상기 1차 내부 권선 및 2차 내부 권선의 권선끝지점은 상기 1차 외부 권선 및 2차 외부 권선의 권선시작점과 전기적으로 연결되어 상기 전원의 핫 라인(Hot line) 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기.The method according to claim 1 or 2,
The winding starting point of the primary inner winding and the secondary inner winding is electrically connected to the winding end points of the primary outer winding and the secondary outer winding, and is disposed on the N (neutral) side of the power source.
The winding end points of the primary and secondary internal windings are electrically connected to the winding starting points of the primary and secondary external windings, and are disposed on a hot line side of the power source. Reverse double winding coupled transformer for electrostatic shielding, surge and noise protection.
상기 변압기용 코어의 자로(滋路) 영역 상에는 노이즈 차단부가 형성되되,
상기 노이즈 차단부는 코일과 콘덴서로 이루어지는 적어도 하나의 EMI 코일(Coil for Electro Magnetic Interference) 또는 코일과 콘덴서가 조합된 적어도 하나의 공진회로(resonance circuit)일 수 있는 것을 특징으로 하는 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 중 권선 결합 변압기.The method according to claim 1 or 2,
A noise blocking part is formed on the magnetic path region of the transformer core.
The noise blocking unit may be at least one EMI coil consisting of a coil and a capacitor, or at least one resonance circuit in which the coil and the capacitor are combined. Reverse winding winding transformer for protection.
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