KR101323607B1 - 변류기 - Google Patents

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KR101323607B1
KR101323607B1 KR1020130053188A KR20130053188A KR101323607B1 KR 101323607 B1 KR101323607 B1 KR 101323607B1 KR 1020130053188 A KR1020130053188 A KR 1020130053188A KR 20130053188 A KR20130053188 A KR 20130053188A KR 101323607 B1 KR101323607 B1 KR 101323607B1
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구자일
김태경
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(주)테라에너지시스템
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Abstract

본 발명은 변류기에 관한 것으로, 더욱 상세히는 기존선로에서 발생되는 전자유도현상을 이용한 전원취득 및 전류센싱 장치를 기반으로 하는 전력취득장치 및 전류센서에 사용되는 변류기에 관한 것이다. 기존에 설치되어 운영되고 있는 적용전선은 그 규격에 따라 완성품의 외경이 모두 다르기 때문에 본 발명은 구조물을 설치하는 경우 발생되는 구조물의 추가조립 및 변경에 따른 변류기의 선로상에서의 고정문제를 해결하고 설치되는 환경요인를 극복함으로 피구조물의 크기에 따른 선로상의서의 변류기 고정문제, 전원 취득용 시 발생하는 변류기의 탈착 문제 및 환경성 문제 등을 해결하는 데 매우 유용한 기술이다. 본 발명에 의한 변류기는 상부 몸체와, 상기 상부 몸체에 회동 가능하게 힌지 결합된 하부 몸체와, 상기 상하부 몸체가 회동하여 전선 케이블을 완전히 감싸도록 결합시키는 잠금수단과, 상기 상하부 몸체 중 어느 한 몸체에 고정된 너트에 결합되어 상기 전력케이블을 밀어 고정하는 조절볼트를 포함한다.

Description

변류기 {Current transformer}
본 발명은 변류기에 관한 것으로, 더욱 상세히는 기존선로에서 발생되는 전자유도현상을 이용한 전원취득 및 전류센싱 장치를 기반으로 하는 전력취득장치 및 전류센서에 사용되는 변류기에 관한 것이다. 기존에 설치되어 운영되고 있는 적용전선은 그 규격에 따라 완성품의 외경이 모두 다르기 때문에 본 발명은 구조물을 설치하는 경우 발생되는 구조물의 추가조립 및 변경에 따른 변류기의 선로상에서의 고정문제를 해결하고 설치되는 환경요인를 극복함으로 피구조물의 크기에 따른 선로상의서의 변류기 고정문제, 전원 취득용 시 발생하는 변류기의 탈착 문제 및 환경성 문제 등을 해결하는 데 매우 유용한 기술이다.
일반적으로, 송/배전 선로 혹은 이와 유사한 전력 공급 시스템에 있어서, 비정상적인 전류를 감지하거나 현재의 송/배전 상태를 파악하기 위하여, 변압기의 2차 측에 계기용 변압기 혹은 변류기를 설치하여 전압 혹은 전류의 이상 여부만을 감지하고 있다. 또한, 고압의 경우 MOF(Metering Out Fit) 단에서 흐르는 전류의 이상 유무만을 감지하여, 무선으로 전달해 주는 방식이 현장에 일부 적용되고 있다.
종래기술은 아래와 같은 문제점들을 가지고 있다.
(1) 적용전선의 규격에 따라 구조물을 고정하기 위하여, 구조물의 내부에 절연고무, 실리콘 등의 추가 구조물을 전선의 규격별로 모두 구비해야 하기 때문에 설치 전 공사구간의 많은 사전 정보수집이 필요하며 전선의 외경 또한 허용공차에 따라 그 크기가 약간씩 차이가 나기 때문에 구조물을 고정하는 데에 있어서 많은 어려움이 발생하였으며, 이로 인해 변류기의 측정오차의 한 원인이 되어 왔다.
(2) 설치구간을 변경하기 위하여 구조물을 철거해야 하는 경우, 선로전류가 일정수 이상 높을 경우 마그네틱 코어를 기반으로 하는 구조물은 물리적인 힘으로 분리가 불가능하며, 특히 전원용 변류기에 사용되는 경우에는 기존 선로 전류을 단전 하는 방법으로 밖에는 방법이 없어 설치 및 유지 관리 차원에서 많은 문제점들이 있어 왔다.
(3) 구조물을 생산 및 운영하는 과정에서 권선과 스톱퍼(stopper)의 와이어간 연결부의 단선 또는 쇼트불량발생으로 현장적용에 문제점이 발생되어왔으며, 현장에 설치된 후에도 방수 문제의 근본 문제로 되어 왔다.
대한민국 특허 10-0822350
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 적용전선과 같은 피구조물의 크기가 일정크기 내에서 달라지는 경우, 별도의 추가구조물을 설치, 조립, 분해할 필요없이 피구조물의 가선장력과 90도 직각되는 방향으로 구조물을 설치하고 구조물에 설치되어 있는 고정을 위한 클램프 볼트의 길이를 조정하여 이를 고정할 수 있는 변류기를 제공하고자 한다.
또한 본 발명의 목적은 상기 변류기를 제조하는 과정에서 발생되는 단선, 쇼트에 따른 불량을 제거하는 방법으로 권선과 스톱퍼를 직접연결하지 않고 PCB를 이용하여 연결한 후 몰딩(molding)하여 해결할 수 있도록 하여 PCB에는 코어를 선로의 전류를 차단하지 않은 상태에서 기존선로로부터 분리할 때 쉽게 철거될 수 있도록 고안된 전자회로가 부가되어 탈부착시 발생할 수 있는 위험 요인을 제거함과 동시에 방수와 관련된 문제도 해결하며, 스위치 또는 동등 이상의 기구물로 변류기의 자화를 제어할 수 있게 함으로서 선로에 고전류가 흐르는 경우에도 변류기가 손쉽게 탈부착이 가능한 변류기를 제공하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 상부 몸체와, 상기 상부 몸체에 회동 가능하게 힌지 결합된 하부 몸체와, 상기 상하부 몸체가 회동하여 전력케이블을 완전히 감싸도록 결합시키는 잠금수단 및 상기 상하부 몸체 중 어느 한 몸체에 고정된 너트에 결합되어 상기 전력케이블을 밀어 고정하는 조절볼트를 포함한다.
바람직하게는, 상기 잠금 수단은 상부 몸체에 형성된 걸림 홈에 걸리는 록킹 와이어를 구비한 록 클립이다.
바람직하게는, 상기 상하부 몸체가 반원통형 코어와, 상기 코어의 외면에 씌워지는 보빈 및 상기 코어의 양단이 노출되도록 상기 코어와 보빈을 내부에 구비한 케이스를 포함한다.
바람직하게는, 상기 하부 몸체는 상기 보빈에 감긴 코일의 양단을 연결/해제시키는 스위칭수단을 구비한다.
바람직하게는, 상기 보빈에 감긴 코일은 양단이 PCB에 고정되고, 상기 PCB에 상기 스위칭 수단이 설치된다.
바람직하게는, 상기 하부 몸체는 인접하는 변류기와 일정거리 이상 이격되도록 스톱퍼가 끝단에 설치된다.
바람직하게는, 상기 하부 몸체의 내부에는 반원통형 코어의 위치가 고정되도록 설치되고, 상기 상부 몸체의 내부에는 반원통형의 코어가 신축성 있는 소재에 의해 지지되도록 설치되어, 상기 잠금수단에 의해 상하부 몸체가 결합되어 잠기면 상기 코어들이 서로 밀착되어 공극(Air gap)을 최소화시킬 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 반원통형 코어를 구비한 코어를 상하부 몸체를 힌지 연결하여 전선 케이블을 완전히 감쌀 수 있도록 구성하고 조절볼트를 전선 케이블에 대하여 90도 각도로 한쪽으로 밀어 고정할 수 있도록 구성되어 있기 때문에 다양한 직경의 전선 케이블이 모두 적용이 가능한 구조를 제공한다.
(2) 코어 보빈에 감기는 코일의 양단이 PCB에 고정되고, 그 PCB를 몸체를 이루는 케이스 한쪽에 고정하도록 하는 구조이기 때문에 제조, 조립 과정에서의 쇼트 등의 불량을 줄일 수 있다.
(3) PCB에 회로적으로나 물리적으로 또는 외부에서 보빈에 감긴 코일의 연결/해제를 스위치에 의해 조정할 수 있는 구성이기 때문에 스위치를 사용하여 자력을 없앨 수 있기 때문에 조립 및 분리 작업이 원활하게 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 변류기에 전선 케이블이 설치된 상태의 사시도이다.
도 2와 도 3은 본 발명에 의한 변류기의 조립이 완료된 변류기의 각기 반대 방향에서 바라 본 사시도들이다.
도 4는 본 발명에 의한 변류기의 설치 전 상태의 사시도이다.
도 5와 도 6은 본 발명에 의한 변류기의 정면도로서, 각각 직경이 다른 전선 케이블에 적용된 상태를 보여준다.
도 7은 본 발명에 의한 변류기의 분해 사시도이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 변류기가 도 1 내지 도 7에 도시되어 있다. 본 발명에 의한 변류기(100)는 상부 몸체(100a)와, 상기 상부 몸체(100a)에 회동 가능하게 힌지 결합된 하부 몸체(100b)와, 상기 상하부 몸체(100a,100b)가 회동하여 전선 케이블(1)을 완전히 감싸도록 결합시키는 잠금수단과, 상기 상하부 몸체(100a,100b) 중 어느 한 몸체에 고정된 너트(112)에 결합되어 상기 전력케이블(1)을 밀어 고정하는 조절볼트(220)를 포함한다. 상기 잠금 수단은 상부 몸체(100a)에 형성된 걸림 홈(131a)에 걸리는 록킹 와이어(240)를 구비한 록 클립(230)이다.
본 발명에 의한 변류기(100)는 반원통형 모양의 상하부 몸체(100a,100b)가 힌지(120) 연결된 구조를 갖는다. 따라서 전선 케이블(1)을 상하부 몸체(100a,100b) 사이에 둔 상태에서 힌지(120)를 중심으로 몸체들을 회동시켜 하나의 원통형을 만들게 된다. 이처럼 상하부 몸체(100a,100b)가 원통형 모양을 이루게 되면 전선 케이블(1)은 상하부 몸체(100a,100b)에 의해 완전히 둘러싸인 모양이 된다. 이러한 상태에서 잠금수단인 록 클립(230)을 사용하여 상하부 몸체(100a,100b)를 열리지 않도록 잠그게 된다. 도 2를 참고하면 록 클립(230)의 구조를 잘 알 수 있다. 록 클립(230)은 종래에 개발된 잠금 장치 기술이다. 상부 몸체(100a)에 걸림 홈(131a)을 구비하도록 돌기(131)를 형성한다. 하부 몸체(100b)에는 록 클립(230)이 회동 가능하게 힌지 연결되는 힌지 구조물(113)을 형성한다. 록킹 와이어(240)는 일단은 록 클립(230)에 회동 가능하게 설치되고 타단은 걸림 홈(131a)에 걸리도록 구성되어 있다. 따라서 작업자는 상하부 몸체(100a,100b)를 잠금 위치로 회전시키고, 그 상태에서 록킹 와이어(240)를 걸림 홈(131a)에 걸리도록 한다. 그러한 상태에서 록 클립(230)의 하단부를 상하부 몸체(100a,100b) 쪽으로 밀게 되면 록 클립(230)이 상하부 몸체(100a,100b)를 잠그게 된다.
상부 몸체(100a)는 도 4와 도 7을 참고하면, 반원통형 코어(170)와, 상기 코어(170)의 외면에 탄력적으로 지지하는 플렉시블한 소재의 지지부재(150)와, 상기 코어(170)의 양단이 노출되도록 상기 코어(170)와 보빈(150)을 내부에 구비한 케이스(130,190)를 포함한다. 코어(170)는 반원통형으로 형성되어 있다. 다른 반대편의 반원통형 코어(160)와 짝을 이루어 원통형의 마그네틱 코어를 구성하게 되는 것이다. 이러한 코어(160,170)는 얇은 철판을 여러 겹으로 만들어서 원통형으로 만들고 절단한 다음 연마하는 방식에 따라 제작되는 것이 일반적이다. 코어(160)는 보빈(140)에 끼워진다. 보빈(140)은 코어(170)의 양단 일부가 외부로 노출되도록 코어(170)보다 작은 원호 길이로 이루어진다. 보빈(140)의 양끝단에는 플랜지(140)가 형성되어 있다. 이 플랜지(140)에 의해 케이스(130,190) 내면과 사이에 공간을 형성하게 된다. 이 공간에 코일이 감기가 된다. 제직 시에는 그 하부 용기(130)와 상부 플레이트(190) 사이에 에폭시나 실리콘과 같은 방수재를 채워 넣어 제작하게 되는 것이 바람직하다. 즉 보빈(150)의 외면에는 도시되어 있지 않지만 당연히 코일이 감기고 그것에 의해 변류기 역할을 하게 되는 것이다. 이러한 보빈(140)과 코어(170)는 케이스(130,190)에 의해 외부와 격리된다. 케이스(130,190)는 하부 용기(130)와 상부 플레이트(190)로 구성된다. 상부 플레이트(190)에는 코어(170)의 양단을 외부로 노출시키기 위한 슬롯(190a)이 형성되어 있다. 하부 용기(130)의 외면에는 상술한 걸림 홈(131a)이 형성된 돌기(131)가 형성되어 있다. 이렇게 구성됨으로써 상하부몸체(100a, 100b)가 조립되면 플랙시블한 지지부재(150)에 의해 코어(170)가 지지되기 때문에 상하부몸체(100a,100b)의 코어(170)의 공극을 최소화시킬 수 있다. 지지부재(150)는 실리콘 등과 같은 다양한 재질을 쓸 수 있음은 물론이다.
하부 몸체(100b)는 도 4와 도 7을 참고하면, 반원통형 코어(160)와, 상기 코어(160)의 외면에 씌워지는 보빈(140)과, 상기 코어(160)의 양단이 노출되도록 상기 코어(160)와 보빈(140)을 내부에 구비한 케이스(110,180)를 포함한다. 하부 몸체(100b)는 상부 몸체(100a)와 같은 구성을 가지게 된다. 즉 코어(160)와 보빈(140)을 동일하게 가진다. 케이스(110,180)도 상부 플레이트(180)와 하부 용기(110)로 구성된다. 특히 하부 용기(110) 끝단에는 직육면체 공간을 구비하기 위한 하부 용기(110)의 연장부(111)가 형성된다. 물론 상부 플레이트(180)에도 연장부(181)가 형성되어 하부 용기(110)의 상부를 밀폐하게 된다. 연장부(111,181)의 전면에는 스톱퍼(210)가 설치되어 케이스(110,180) 내부를 밀폐하게 된다. 스톱퍼(210)는 전술한 바와 같이 인접하는 다른 변류기와 일정 거리 이상을 두기 위하여 설치된다. 하부 몸체(100b) 측면에는 록 클립(230)을 설치하기 위한 힌지 구조물(113)이 형성되어 있다. 또한 스톱퍼(210) 반대쪽에는 조절볼트(220)가 체결되는 너트(112)가 형성되어 있다. 따라서 하부 용기(110) 후방의 너트(112)는 하부 용기(110)와 운명을 함께 한다. 물론 너트를 상부 몸체(100a)에 형성하는 것도 가능하다. 하부 용기(110)의 연장부(111)에는 PCB(200)가 설치 고정된다. PCB(200)에는 코일의 양단이 각각 전기적, 물리적으로 연결된다. PCB(200)에는 스위치(201)가 설치되어 코일의 연결/해제를 제어한다. 스위치(201)는 하부 용기(110) 연장부(111)의 측면에 형성된 구멍(111a)을 통하여 외부로 노출되어 있다. 따라서 작업자가 스위치(201)를 사용하여 용이하게 코일의 연결/해제를 작업할 수 있게 된다.
도 5와 도 6을 참고하면, 본 발명에 의한 변류기(100)의 장점을 용이하게 알 수 있다. 두 개의 서로 다른 직경을 갖는 전선 케이블(1)에 본 발명에 의한 변류기(100)가 설치된 것을 보여준다. 도 5에 도시된 전선 케이블(1)의 직경이 도 6에 도시된 그것보다 크다. 우선 상하부 몸체(100a,100b) 사이에 전선 케이블(1)이 위치하도록 하고 록 클립(230)을 사용하여 상하부 몸체(100a,100b)를 잠근다. 그 다음 조절볼트(220)를 조절하여 전선 케이블(1)을 밀게 된다. 전선 케이블(1)에 조절볼트(220)의 끝단이 접촉한 상태에서 조금 더 전진시키면 전선 케이블(1)이 상하부 몸체(100a,100b)의 내면에 밀착한 상태로 고정된다. 도 6의 케이블(1) 직경이 작기 때문에 조절볼트(220)는 더 케이블(1) 쪽으로 전진하게 된다. 이렇게 조절볼트(220)를 이용하여 전선 케이블(1)에 변류기(100)의 설치가 완성된다.
변류기(100)의 분리는 설치와 반대로 이루어진다. 조절볼트(220)를 후진시켜 전선 케이블(1)로부터 멀어지도록 한다. 록 클립(230)을 위로 올려 록킹 와이어(240)를 걸림 홈(131a)으로부터 해제시키면, 상하부 몸체(100a,100b)가 서로 분리되는 방향으로 회동 가능하게 된다. 그러나 코어(160,170)가 전자석처럼 작용하고 있는 상황이므로 케이블(1)에 변류기(100)가 자력에 의해 강력한 힘으로 부착되어 물리적으로 떼어낼 수 없는 상태이다. 이러한 상태에서 스위치(201)를 조작하면 코어(160,170)에 감긴 코일의 연결이 해제되면서 전자석에 전류가 공급되지 않은 것처럼 자력이 상실되어 상하부 몸체(100a,100b)를 분리할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에서는 다른 변류기(100)와 다르게 코어(160,170)에 감기는 코일을 양단을 PCB(200)에 직접 전기적, 물리적으로 연결하는 구조이다. 이러한 구성으로 종래 쇼트, 단선 등의 제작 시의 문제점을 해결할 수 있다. 특히, 케이스의 구조와 방수재 사용에 의해 밀폐하는 구조를 가질 수 있기 때문에 어느 정도 방수 기능도 충족하게 된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
100 : 변류기
100a : 상부 몸체 100b : 하부 몸체
110, 130 : 하부 용기 112 : 너트
113 : 힌지 구조물 120 : 힌지
140 : 보빈 141 : 플랜지
160, 170 : 코어 180, 190 : 상부 플레이트
200 : PCB 201 : 스위치
210 : 스톱퍼 220 : 조절볼트
230 : 록 클립 240 : 록킹 와이어

Claims (7)

  1. 상부 몸체;
    상기 상부 몸체에 회동 가능하게 힌지 결합된 하부 몸체;
    상기 상하부 몸체가 회동하여 전력케이블을 완전히 감싸도록 결합시키는 잠금수단; 및
    상기 상하부 몸체 중 어느 한 몸체에 고정된 너트에 조립되어 상기 전력케이블을 밀어 고정하는 조절볼트;
    를 포함하고,
    상기 잠금 수단은 상부 몸체에 형성된 걸림 홈에 걸리는 록킹 와이어를 구비한 록 클립인 것을 특징으로 하는 변류기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상하부 몸체가,
    반원통형 코어;
    상기 코어의 외면에 씌워지는 보빈; 및
    상기 코어의 양단이 노출되도록 상기 코어와 보빈을 내부에 구비한 케이스;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 변류기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하부 몸체는 상기 보빈에 감긴 코일의 양단을 연결/해제시키는 스위칭수단을 구비한 것을 특징으로 하는 변류기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보빈에 감긴 코일은 양단이 PCB에 고정되고, 상기 PCB에 상기 스위칭 수단이 설치된 것을 특징으로 하는 변류기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하부 몸체는 인접하는 변류기와 일정거리 이상 이격되도록 스톱퍼가 끝단에 설치된 것을 특징으로 하는 변류기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하부 몸체의 내부에는 반원통형 코어의 위치가 고정되도록 설치되고, 상기 상부 몸체의 내부에는 반원통형의 코어가 신축성 있는 소재에 의해 지지되도록 설치되어, 상기 잠금수단에 의해 상하부 몸체가 결합되어 잠기면 상기 코어들이 서로 밀착되어 공극(Air gap)을 최소화시키는 것을 특징으로 하는 변류기.

KR1020130053188A 2013-02-21 2013-05-10 변류기 KR101323607B1 (ko)

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