KR101617857B1 - 전력 손실 감소 장치 - Google Patents

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KR101617857B1
KR101617857B1 KR1020150144242A KR20150144242A KR101617857B1 KR 101617857 B1 KR101617857 B1 KR 101617857B1 KR 1020150144242 A KR1020150144242 A KR 1020150144242A KR 20150144242 A KR20150144242 A KR 20150144242A KR 101617857 B1 KR101617857 B1 KR 101617857B1
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Abstract

본 발명은 유도성 부하에서 역률 저하에 따른 전력 손실을 줄이기 위해 캐패시터의 용량을 변화시키기 않고 역률을 개선시키는 전력 손실 감소 장치에 관한 것으로서, 유도성 부하의 역률 개선형 전력 손실 감소 장치에 있어서, 상기 유도성 부하의 최저 역률을 최선의 역률로 개선시키기 위해 상기 유도성 부하에 병렬로 접속되는 제1의 캐패시터와, 상기 유도성 부하의 역률이 변화되어 상기 유도성 부하와 상기 제1의 캐패시터에 의한 합성 역률이 진상이 되는 경우 이를 최선의 역률로 개선시키기 위해 상기 유도성 부하와 제1의 캐패시터에 병렬로 접속되는 인덕터를 구비하고, 상기 인덕터는 상기 유도성 부하의 변화에 따라 최선의 역률이 되도록 변화시킬 때 선형적으로 변화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전력 손실 감소 장치에 의하면, 인덕터의 인덕턴스를 변화시켜도 소호전압이나 소호전류를 발생시키지 않으며, 전력 손실을 감소시키는 효과가 얻어진다.

Description

전력 손실 감소 장치{Power saving of device}
본 발명은 유도성 부하에 공급되는 전력 손실 감소 장치에 관한 것으로서, 특히 유도성 부하에서 역률 저하에 따른 전력 손실을 줄이기 위해 캐패시터의 용량을 변화시키기 않고 역률을 개선시키는 전력 손실 감소 장치에 관한 것이다.
유도성 부하는 모터나 변압기와 같은 기기에서 무효 전력을 발생시킨다. 무효전력은 인덕터나 캐패시터에 교류전류가 흐를 때에 전원으로부터의 에너지를 주고받는 것이 반주기마다 반복되어 실제로는 아무 일도 하지 않고 열소비도 없는 전력을 말하는 것으로, 피상전력 중에서 실제로 일을 하지 않는 전력을 가리킨다.
입력되는 교류전압과 흐르는 전류의 실효값을 각각 V, I라 하고, 위상각을 θ라 하면, 피상전력은 VI가 되고, 유효전력 및 무효전력은 각각 VIcosθ 및 VIsinθ로 표시된다.
또, 유효전력은 전압의 실효값을 V, 전류의 실효값을 I라 하고, 양자간의 위상차를 θ라 할 때에 VIcosθ로 주어진다. 이것은 부하에서 실제 유효한 일로 변화하는 전력이며, 무효전력이나 피상전력 등과 대비된다.
역률은 유효전력을 외관상의 전력으로 나눈 값을 말하는데, 회로저항을 동작주파수에서의 회로 임피던스로 나눈 값을 의미한다. 회로 전류가 모두 사인파라면 역률은 전압, 전류의 위상차 각의 코사인이 된다.
전력회사로부터의 공급되는 전력은 전력량계를 거친 후, 배전선을 통해 모터나 전력기기에 공급되는 전력은 이들 부하의 상태에 따라 역률의 변화를 가져온다.
이들 부하는 역률에 따른 무효전력을 발생시키고, 이 무효전력은 배전선이나 이들 기기에 흐르는 전류를 증가시켜 전력의 손실을 가져온다.
따라서, 유도성 부하나 유도성 부하가 포함된 부하에서 역률을 개선시키기 위해 캐패시터를 병렬로 접속함으로써 유도성 부하에서 발생되는 지상의 전류를 진상의 전류가 흐르도록 한다. 이렇게 함으로써, 전압과 전류의 위상차에 의한 sinθ의 값이 0(역률 : cosθ=1)에 근접하게 된다.
이와 같이 역률을 개선하기 위해 무효전력에 의한 동적 제어방식, 전압에 의한 제어방식, 역률 계전기에 의한 제어방식, 전류검출에 의한 제어, 시간에 의한 제어 등이 사용된다.
이들 각각에 대한 특징은 다음과 같다.
첫째, 무효전력에 의한 동적 제어는 무효전력 검출을 위해 무효전력 계전기를 사용해 정정치보다 커졌을 때 투입하고, 작아졌을 때 개방하는 방식으로 부하에 항상 동적으로 대응하는 방식이다.
둘째, 전압에 의한 제어를 모선 전압이 정정치보다 내려갔을 때에 콘덴서를 투입하고 정정치 이상이 되면 차단하는 방법으로 1차 변전소처럼 그 목적이 모선전압 조정에 있는 경우에 사용하며 소규모의 역률 개선용으로는 사용되지 않는다.
셋째, 역률 계전기에 의한 제어는 역률 계전기를 사용해서 제어하는 방법으로 역률 개선 폭이 적은 곳에서 적용하는 시스템이다.
넷째, 부하상태에 따라 역률이 일정한 경우에 쓰이는 것으로 전류계전기로 검출하여 제어한다.
다섯째, 시간에 의한 제어는 부하변동이 시간에 의존되는 일정한 부하가 되거나 무부하가 되는 경우에 사용된다.
상기 첫째와 셋째의 방법과 유사한 역률 개선형 전력절감 시스템이 하기의 특허문헌에 개시되어 있다.
특허문헌의 도 1에 있어서, 전력선(30)에는 교류전원 220V가 백열등, 형광등, 팬 등의 다수개의 부하(31)에 공급된다.
변류부(33a)와 변압부(33b)로 이루어진 센서부(33)는 전력선에 공급되는 전압과 전류를 감지하여 검출한다.
변류부(33a)는 소정 권선비(변류비의 역수)를 갖는 일차코일과 이차코일로 이루어지고, 전력선(30)을 일차코일에 연결하고 이차코일에 유기된 전류 즉, 무효전력이 포함된 변류전류를 검출하여 전류값을 출력한다. 변압부(33b)는 소정 권선비를 갖는 일차코일과 이차코일로 이루어지고, 전력선(30)에 연결된 부하(31)의 양단에 일차코일을 연결하고 이차코일에 유기된 변압전압을 검출하여 전압값을 출력한다.
비교기(34)는 변류부(33a)와 변압부(33b)에서 검출된 신호를 비교한다. 변류부(33a)와 변압부(33b)에서 검출된 사인파의 신호를 구형파로 정형하여 위상차를 구한다. 비교기(34)는 검출된 전압값이 전류값보다 앞선 위상을 갖는 경우, 하이신호(A0)을 출력하고, 검출된 전압값이 전류값보다 늦은 위상을 갖는 경우, 로우신호(A1)을 출력한다.
비교기(34)에서 출력된 신호 A0, A1은 마이컴 1(35)을 거쳐 콘덴서 뱅크(37)에 입력됨과 동시에 마이컴 2(38)에 입력된다.
즉, 마이컴 1(35)에서는 비교기(34)에서 비교된 위상차를 최적값으로 일치시켜, 부하(31)의 효율이 최대로 개선되도록 콘덴서 뱅크(37)에 마련된 다수개의 콘덴서 중에서 원하는 캐패시턴스가 되도록 제어하며, 마이컴 2(38)는 콘덴서 뱅크(37)에서 발생하는 고조파가 최소화되도록 인덕터 드라이버(39)를 통해 인덕터 뱅크(40)의 인덕터가 마이컴1(35)에 의해 설정된 캐패시턴스값과 대응하도록 제어한다.
이와 같은 역률 개선형 전력절감 시스템은 콘덴서 뱅크(37)에서 콘덴서가 차단될 때 소호전압(消弧電壓, extinction voltage)의 발생으로 인해 콘덴서 드라이버(36)가 파손되는 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 10-0554263-00-00(2006. 02. 22. 공고)
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 역률의 제어를 캐패시터의 캐패시턴스 변화에 의하지 않고 인덕터의 인덕턴스를 변화시키는 역률 개선형 전력 손실 감소 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 인덕터의 인덕턴스를 선형적으로 변화시킴으로써, 인덕턴스 변화에 따른 소호전압이나 소호전류를 발생시키지 않는 역률 개선형 전력 손실 감소 장치를 제공하기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력 손실 감소 장치는 유도성 부하의 역률 개선형 전력 손실 감소 장치에 있어서, 상기 유도성 부하의 최저 역률을 최선의 역률로 개선시키기 위해 상기 유도성 부하에 병렬로 접속되는 제1의 캐패시터와, 상기 유도성 부하의 역률이 변화되어 상기 유도성 부하와 상기 제1의 캐패시터에 의한 합성 역률이 진상이 되는 경우, 이를 최선의 역률로 개선시키기 위해 상기 유도성 부하와 제1의 캐패시터에 병렬로 접속되는 인덕터를 구비하고, 상기 인덕터는 상기 유도성 부하의 변화에 따라 최선의 역률이 되도록 변화시킬 때 선형적으로 변화되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 전력 손실 감소 장치에 있어서, 상기 인덕터는 가변 인덕터로서 코일과 쇄교하는 자로의 자기저항이 선형적으로 변화되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 전력 손실 감소 장치에 있어서, 상기 선형적으로 변화되는 자기저항은 복수의 코어를 구비하고 상기 코어들 사이의 공극의 길이가 변화되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 전력 손실 감소 장치에 있어서, 상기 공극의 길이는 상기 유도성 부하에 흐르는 전류의 변화에 따라 제어되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 전력 손실 감소 장치에 있어서, 상기 유도성 부하에 흐르는 전류의 변화는 변류기에 의해 감지되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 전력 손실 감소 장치에 있어서, 상기 변류기의 코어는 클램프형인 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 전력 손실 감소 장치에 있어서, 상기 제1의 캐패시터는 소호실에 소호편을 구비한 고속차단장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 전력 손실 감소 장치에 있어서, 상기 유도성 부하는 3상의 부하이고, 상기 제1의 캐패시터와 인덕터는 상기 유도성 부하의 각 상과 병렬로 각각 접속된 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 전력 손실 감소 장치에 있어서, 상기 전력 손실 감소 장치는 제5고조파를 제거하기 위한 제2의 캐패시터가 상기 인덕터와 직렬로 접속된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전력 손실 감소 장치에 의하면, 부하의 역률 변화시 캐패시터를 절체시키지 않으므로 캐패시터에서 서지전압이 발생되지 않는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 따른 전력 손실 감소 장치에 의하면, 인덕터의 인덕턴스를 변화시켜도 소호전압이나 소호전류를 발생시키지 않으며, 전력 손실을 감소시키는 효과도 얻어진다.
또한, 본 발명에 따른 전력 손실 감소 장치에 의하면, 부하의 절연을 보호할 수 있는 효과도 얻어진다.
도 1은 종래 전력절감 시스템의 블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 역률 개선형 전력 손실 감소 장치의 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 가변형 인덕터의 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 가변형 인덕터의 구동 개념을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 역률 개선형 전력 손실 감소 장치를 3상 4선식 부하에 적용한 회로도.
도 6은 본 발명에 따른 3상용 가변형 인덕터의 개념도.
우선, 본 발명의 개념을 설명한다.
본 발명에서 "최선의 역률"이라 함은 사용자가 목표로 하는 역률을 의미한다. 예를 들면, 사용자는 역률 100%의 값을 목표로 할 수 있고, 한국전력공사의 전기공급약관 제43조의 규정에서 제시하는 지상 역률 90% 진상 역률 95%나 그 범위를 목표로 할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 역률 개선형 전력 손실 감소 장치의 개념도이다.
도 2에 있어서, 도면부호 100은 단상 220V의 전원이고, 50은 전원(100)에 접속된 모터이다. 모터(50)는 유도성 부하이므로 역률이 떨어져 지상의 전류가 흐르게 된다. 그 역률은 모터(50)에 걸리는 기계적인 부하에 따라 즉, 경부하, 정격부하, 과부하에 따라 역률이 변하게 된다.
모터(50)에 걸리는 기계적 부하가 일정한 경우에는 캐패시터(C)를 병렬로 접속함으로써 모터(50)에 흐르는 지상의 전류를 역률 100%가 되도록 즉, 최선의 역률이 되도록 개선할 수 있다.
하지만 모터(50)나 일반적인 전기적 부하에서 역률이 변하므로 역률의 변화에 따라 캐패시터(C)의 용량을 변화시켜야만, 모터(50)나 일반적인 전기적 부하에 흐르는 지상의 낮은 역률을 최상의 역률로 개선시킬 수 있다.
본 발명에 있어서는 도 2에서 보는 바와 같이 캐패시터(C)의 용량을 변화시키지 않고 캐패시터(C)의 용량을 최선의 역률보다 더 진상의 전류가 되도록 고정시키고, 가변 인덕터(L)를 병렬로 접속하여 인덕턴스를 선형적으로 변화시켜 캐패시터(C)에 의해 진상으로 된 역률을 지상으로 되돌리도록 함으로써, 최선의 역률을 얻게 된다.
이와 같이 캐패시터(C)를 절체시키지 않고 인덕터(L)의 인덕턴스를 변화시킴으로써, 캐패시터(C)의 절체시에 서지전압이 발생되지 않고, 인덕턴스를 변화시켜도 선형적으로 변화시키므로 인덕터(L)에서 어떠한 과도전류도 발생하지 않는 효과를 얻게 된다.
이하에서는 본 발명에서 사용되는 가변 인덕턴스를 갖는 가변형 인덕터(80)에 관하여 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 가변형 인덕터(80)의 개념도이다.
도 3에 도시된 가변형 인덕터(80)는 도 2에서 설명한 인덕터(L)이다.
도 3에 있어서, 도면 부호 91, 93은 코어이고, 81은 코어(91)(93)를 둘러싸고 있는 도시되지 않은 보빈에 감겨 있는 코일이다. 이 코일(81)은 양 단자(P1)(P2)를 가진다.
코어(91)(93)는 원호를 이루고 있으며, 코어(91)와 코어(93)는 서로 상대적으로 회전 이동될 수 있다. 즉, 도 3(a)에서는 코어(91)와 코어(93)가 겹쳐 있고, 도 3(b)에서는 코어(93)가 코어(91)의 위치로부터 시계 회전방향으로 90°정도 이동되어 있으며, 도 3(c)에서는 코어(93)가 코어(91)의 위치로부터 시계 회전방향으로 180°이동되어 있다.
이와 같이 코어(93)가 회전됨으로 코일(81)에 의해 발생되는 자속(磁束)이 지나는 자로(磁路)(점선으로 표시한 부분)에서 코어를 통한 길이(l1)가 늘어나고, 공극을 통한 길이(l2)가 줄어들게 되어 인덕터(80)의 인덕턴스가 변하는 가변형 인덕터(L)를 얻게 된다. 이러한 가변형 인덕터(L)는 슬라이닥스에서 계층적으로 인덕턴스가 변화되는 것과는 달리 선형적으로 인덕턴스가 변화하게 된다. 즉, 인덕터의 절체 없이 인덕턴스가 선형적으로 변화됨에 따라 어떠한 서지전압이나 소호전압이 발생되지 않게 된다.
이하에서는 유도성 부하인 모터(50)나 일반 전기적 부하의 역률 변화에 따른 가변형 인덕터(80)의 구동에 관하여 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 가변형 인덕터의 구동 개념을 보여주는 도면이다.
도 4에 있어서, 도면 부호 60은 모터(50)에 흐르는 전류를 검출하기 위한 변류기이고, 70은 인덕터(L)의 인덕턴스를 변화시키기 위해 코어(93)를 구동하는 코어 구동부이며, C0는 유도성 부하에서 나타나는 제5고조파를 제거하기 위한 캐패시터이다.
코어 구동부(70)는 전원(100) 전압과 변류기(60)를 통해 모터(50)에 흐르는 전류를 입력받고 도시되지 않은 전자회로에서 전압과 전류의 위상차에 의해 역률을 계산한다. 계산된 역률에 따라 최선의 역률을 유지할 수 있도록 인덕터(L)의 코어(93)를 회전 이동시켜 인덕턴스의 크기를 제어한다.
이와 같은 방법에 의해 모터(50)에서 미세하게 변화되는 역률에 따라 인덕터(L)의 인덕턴스를 미세하게 조절할 수 있다.
하지만 사용자가 원하는 최선의 역률은 일정한 범위내에서 유지되면 되므로 전압과 전류의 위상차에 의한 정밀한 제어보다 모터(50)가 갖는 기계적 부하에 따라 경부하(정격전류의 40%), 정격부하(정격전류), 과부하(정격전류의 120%) 등의 단계로 구분하는 전류의 크기만에 의해 릴레이(전류계전기(current relay)) 등의 간단한 전자회로로 인덕터(L1)의 인덕턴스를 조절하여도 된다. 이와 같은 경우에는 역률을 미세하게 조절할 수는 없지만 최선의 역률 범위내에서 코어 구동부(70)를 구동시키는 간단한 회로의 구성이 가능하다.
다음은 3단계 부하를 검출하는 전류계전기를 사용한 본 발명에 따른 전력 손실 감소 장치에 의한 역률 변화에 대한 실험결과이다.
구 분 경부하 정격부하 과부하
전류계전기 무(無) 지상 cosθ≒ 0.97 지상 cosθ≒ 0.90 진상 cosθ≒ 0.90
전류계전기 유(有) 지상 cosθ≒ 0.97 지상 cosθ≒ 0.92 지상 cosθ≒ 0.95
상기 표 1에서 전류계전기 무(無)인 경우는 인덕터(L)를 사용하지 않고 캐패시터(C)만을 사용한 경우이다.
제2의 캐패시터(C0)는 유전체 내부 등가직렬저항(ESR : equal series resistance)이 극히 적은 특수 캐패시터[일반은 mΩ 단위이지만 특수 캐패시터는 μΩ 단위임]를 이용하여 전기 모터와 같은 유도성 부하의 전기회로를 개폐할 때 순간전압 및 순간 전류가 과도적으로 상승되는 현상 즉, 임펄스(impulse)를 신속히 흡수하여 회로의 개폐장치나 부하를 보호하고 과도시의 에너지 손실을 줄일 수도 있다.
이하에서는 3상 4선식 부하에 적용되는 본 발명에 따른 역률 개선형 전력 손실 감소 장치에 관하여 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 역률 개선형 전력 손실 감소 장치를 3상 4선식 부하에 적용한 회로도이다.
도 5에 있어서, 도면 부호 130은 3상 4선식의 전원이고, 150은 유도성 부하인 모터이거나 일반 전기부하이다.
도면 부호 120은 캐패시터(Cuv), 캐패시터(Cvw) 및 캐패시터(Cwu)를 부하(150)에 병렬로 접속하거나 차단하기 위한 고속차단장치(120)로서 소호실에 소호편을 구비하고 있다. 소호편을 구비함으로써, 스위치 사이에 아크가 발생되는 것을 방지한다.
또한, 도면 부호 170은 3상 4선식용 코어 구동부이다.
본 발명에 따른 3상 4선식 부하에 적용되는 역률 개선형 전력 손실 감소 장치는 그 기본 구조 및 원리가 도 4에서 설명한 단상 부하에 적용되는 전력 손실 감소 장치와 동일하므로, 동일한 부분의 설명은 생략한다.
예를 들어 380V 3상 4선식 전원은 중성선(N)고 각 상간의 전압이 220V이다.
따라서, 부하(150)의 U상에는 인덕터(L1), V상에는 인덕터(L2), W상에는 인덕터(L3)가 접속되고 각 인덕터(L1)(L2)(L3)는 제5고조파 제거용 캐패시터(C01)(C02)(C03)와 직렬로 접속하여 중성선(N)에 접속된다. 여기서 제5고조파 제거용 캐패시터(C01)(C02)(C03)를 설치하지 않는 경우에는 각 인덕터(L1)(L2)(L3)가 직접 중성선(N)에 접속된다.
유도성 부하(150)의 지상 전류를 진상 전류로 바꾸기 위해 캐패시터(Cuv), 캐패시터(Cvw) 및 캐패시터(Cwu)가 각 상(U, V, W)에 접속된다. 도 5에 있어서 캐패시터(Cuv), 캐패시터(Cvw) 및 캐패시터(Cwu)가 △결선으로 이루어졌지만 Y결선으로 구성할 수 있다.
코어 구동부(170)는 전원(130)의 각 상(U, V, W)의 전압과 변류기(161)(163) (165)를 통해 부하(150)에 흐르는 전류를 입력받고 각 상의 전압과 전류의 위상차를 도시되지 않은 전자회로에서 각 상별로 역률을 계산한다. 계산된 역률에 따라 각 상이 최선의 역률을 유지할 수 있도록 인덕터(L1), 인덕터(L2) 및 인덕터(L3)의 코어(93)를 회전 이동시켜 인덕턴스의 크기를 제어하게 된다.
이와 같은 방법에 의해 부하(150)에서 미세하게 변화되는 각 상의 역률에 따라 인덕터(L1)(L2)(L3)의 인덕턴스들을 각 상별로 미세하게 조절할 수 있다.
하지만 최선의 역률은 일반적으로 일정 범위의 역률을 평균적으로 유지하면 되므로 인덕터(L1)(L2)(L3)의 인덕턴스들을 각 상별로 미세하게 조절하지 않고, 각 상의 평균 역률에 따라 하나의 자로(磁路)를 형성하고 그 자로의 자기저항(磁氣抵抗)을 변화시킬 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 3상용 가변형 인덕터의 개념도이다.
도 6에서 보여주는 바와 같이 도시되지 않은 하나의 보빈에 인덕터들(L1)(L2)(L3)의 코일(81)들을 감고 도시되지 않은 보빈을 관통하는 코어(91) 및 코어(93)를 구성한다.
코어 구동부(170)에서 부하(150)의 종합 역률에 따라 코어(93)를 회전 이동시키도록 할 수도 있다.
또한, 부하(150)의 종합 역률을 경부하(정격전류의 40%), 정격부하(정격전류), 과부하(정격전류의 120%) 등의 단계로 구분하는 전류의 크기만에 의해 릴레이(전류계전기(current relay)) 등의 간단한 전자회로로 인덕터(L1)(L2)(L3)의 인덕턴스를 조절할 수도 있다. 이와 같은 3상용 가변형 인덕터는 매우 단순한 구조를 제공한다.
다음은 본 발명에 따른 3상용 전력 손실 감소 장치를 사용하여 3상 모터의 역률 개선에 따른 전류 및 무효전력의 변화에 대한 실험결과이다.
Figure 112015099868695-pat00001
* 실험 모터의 규격 : 380V 132㎾ 터보모터
상기 표 2에서 보는 바와 같이 각 상의 전류 감소율이 16∼18%정도 감소되었고, 무효전력도 31.7%가 감소되었음을 알 수 있다.
즉, 각 상의 역률 개선에 따라 전류가 감소됨으로 모터(50)나 일반 전기 부하의 사용에 의해 발생되는 전력 손실이 감소됨을 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 전력 손실 감소 장치는 전력 송배전 분야에서 유용하게 사용할 수 있는 것이다.
50 : 모터 60, 161, 163, 165 : 변류기
70, 170 : 코어 구동부 80, L, L1, L2, L3 : 인덕터
81 : 코일 91, 93 : 코어
100, 130 : 전원 120 : 고속차단장치
C, C0, Cuv, Cvw, Cwu, : 캐패시터 l1, l2 : 자로의 길이

Claims (9)

  1. 유도성 부하의 역률 개선형 전력 손실 감소 장치에 있어서,
    상기 유도성 부하의 최저 역률을 최선의 역률로 개선시키기 위해 상기 유도성 부하에 병렬로 접속되는 제1의 캐패시터와,
    상기 유도성 부하의 역률이 변화되어 상기 유도성 부하와 상기 제1의 캐패시터에 의한 합성 역률이 진상이 되는 경우, 이를 최선의 역률로 개선시키기 위해 상기 유도성 부하와 제1의 캐패시터에 병렬로 접속되는 인덕터를 구비하고,
    상기 인덕터는 상기 유도성 부하의 변화에 따라 최선의 역률이 되도록 인덕터의 코어를 회전시켜 인덕턴스의 크기를 제어하는 것이며,
    상기 코어는 복수의 코어로 되고 상기 코어는 원호를 이루고 있으며 서로 상대적으로 회전 이동될 수 있고 코어의 회전에 의해서 코일에 의해 발생되는 자속이 지나는 자로(磁路)에서 코어를 통한 길이 및 공극을 통한 길이가 제어되어 인덕터의 인덕턴스가 제어되는 가변형 인덕터가 되는 것을 특징으로 하는 전력 손실 감소 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인덕터는 가변형 인덕터로서 코일과 쇄교하는 자로(磁路)의 자기저항이 선형적으로 변화하게 되며 이 선형적으로 변화됨에 따라 어떠한 서지전압이나 소호전압이 발생하지 않는 것을 특징으로 하는 전력 손실 감소 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유도성 부하에 흐르는 전류의 변화는 변류기에 의해 감지되는 것을 특징으로 하는 전력 손실 감소 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 변류기의 코어는 클램프형인 것을 특징으로 하는 전력 손실 감소 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1의 캐패시터는 소호실에 소호편을 구비한 고속차단장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전력 손실 감소 장치.
  8. 제1항, 제2항, 제5항, 제6항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유도성 부하는 3상의 부하이고, 상기 제1의 캐패시터와 인덕터는 상기 유도성 부하의 각 상과 병렬로 각각 접속된 것을 특징으로 하는 전력 손실 감소 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전력 손실 감소 장치는 제5고조파를 제거하기 위한 제2의 캐패시터가 상기 인덕터와 직렬로 접속된 것을 특징으로 하는 전력 손실 감소 장치.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108231390A (zh) * 2017-05-31 2018-06-29 上海申世电气有限公司 一种用于变频器所配滤波器的电抗器铁芯损耗设计方法
KR102330847B1 (ko) * 2021-09-14 2021-11-23 현지훈 전기 요금 절감 분석 장치
KR20210146110A (ko) 2020-05-26 2021-12-03 한국에코시스템 주식회사 고품위 전력 저감 장치
KR20220103403A (ko) 2021-01-15 2022-07-22 한국에코시스템 주식회사 산업용 전력 절감을 위한 역률 개선 장치 및 그 개선 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2603135B2 (ja) * 1989-06-14 1997-04-23 横河電機株式会社 可変インダクタ
JP2007123671A (ja) * 2005-10-31 2007-05-17 Mitsubishi Electric Corp 可変インダクタンス装置
JP2013149801A (ja) 2012-01-19 2013-08-01 Takanari Terakawa ノイズ減衰器用可変インダクター

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004159471A (ja) * 2002-11-08 2004-06-03 Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd 自動力率調整装置
CN201112030Y (zh) * 2007-09-24 2008-09-10 贵州航天林泉电机有限公司 一种旋转有限角度的电磁铁
US8793026B2 (en) * 2010-09-15 2014-07-29 The Boeing Company Electrical load management system
CN104571258A (zh) * 2013-10-12 2015-04-29 大连市沙河口区中小微企业服务中心 功率因数校正电路

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2603135B2 (ja) * 1989-06-14 1997-04-23 横河電機株式会社 可変インダクタ
JP2007123671A (ja) * 2005-10-31 2007-05-17 Mitsubishi Electric Corp 可変インダクタンス装置
JP2013149801A (ja) 2012-01-19 2013-08-01 Takanari Terakawa ノイズ減衰器用可変インダクター

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108231390A (zh) * 2017-05-31 2018-06-29 上海申世电气有限公司 一种用于变频器所配滤波器的电抗器铁芯损耗设计方法
CN108231390B (zh) * 2017-05-31 2019-12-27 上海申世电气有限公司 一种用于变频器所配滤波器的电抗器铁芯损耗设计方法
KR20210146110A (ko) 2020-05-26 2021-12-03 한국에코시스템 주식회사 고품위 전력 저감 장치
KR20220103403A (ko) 2021-01-15 2022-07-22 한국에코시스템 주식회사 산업용 전력 절감을 위한 역률 개선 장치 및 그 개선 방법
KR102330847B1 (ko) * 2021-09-14 2021-11-23 현지훈 전기 요금 절감 분석 장치

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