KR101688772B1 - 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트 - Google Patents

고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트 Download PDF

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KR101688772B1
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Abstract

본 발명은 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 토르마린 광물과 영구자석가루 혼합물을 이용하여 전자의 이동과 흐름을 개선하는 다수의 전력절감장치 사이와 그 외측에 접지판을 구비하고 접지판을 접지시켜 고조파를 감쇄할 수 있는 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트는, 케이스와, 상기 케이스 내부에 다수 구비되는 것으로 영구적인 전기성을 가지고 있는 토르마린 광물과 영구적인 자기성을 가지고 있는 영구자석가루 혼합물을 이용하여 전자의 이동과 흐름을 개선하는 전력절감장치와, 상기 케이스 내부에서 다수 전력절감장치 사이 및 최외측 전력절감장치 외부에 위치된 상태에서 접지선과 전기적으로 연결되는 접지판, 및 상기 최외측 전력절감장치 외부에 위치된 접지판과 케이스 사이에 위치되어 전기적으로 절연시키는 절연판을 포함하여 구성된다.

Description

고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트{DEVICE SET FOR SAVING ELECTRICAL POWER HAVING THE IMPROVED HARMONICS REDUCTION}
본 발명은 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 토르마린 광물과 영구자석가루 혼합물을 이용하여 전자의 이동과 흐름을 개선하는 다수의 전력절감장치 사이와 그 외측에 접지판을 구비하고 접지판을 접지시켜 고조파를 감쇄할 수 있는 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트에 관한 것이다.
최근 환경문제 및 에너지 자원의 고갈 문제 등으로 석탄 및 석유를 대체하는 대체 에너지 자원에 대한 연구가 활발이 진행되고 있다.
예를 들어, 원자력, 풍력, 조력 및 태양광 등을 이용한 에너지 자원의 개발 및 효율적 활용에 대한 연구가 활발이 진행되고 있다.
그런데 석탄, 석유 및 원자력은 열에너지를 직접적으로 활용하기도 하지만 대부분 열에너지를 전기에너지로 전환하여 사용하는 것이 일반적이다.
또한, 풍력, 태양광 및 조력은 직접 사용이 불가능하고 풍력, 태양광 및 조력 발전을 통해 전기에너지로 전환하여 사용해야 한다.
따라서, 대부분의 에너지는 인간의 사용의 편의를 위해 전기 에너지로 전환되어 사용되고 있다고 할 수 있다.
전기 에너지는 매년 그 사용량이 증가하고 있고 화석에너지 자원의 가격 상승 등으로 전기 에너지 공급 가격도 상승추세에 있다.
따라서, 사회경제적으로 전기 에너지를 절감하는 여러 노력이 진행되고 있다.
특히, 절전제품의 개발, 송전과정의 개선 및 사용 전력을 절감할 수 있는 절전장치의 개발이 주목을 받고 있다.
이러한 전기절전장치 및 방법과 관련하여 일본공개특허 평4-261355호에는 원적외선을 이용한 절전방법이 개시되어 있는데, 이는 원적외선을 방사하는 세라믹 광석을 모터의 기축부에 설치하여 모터의 발열에 의한 저항부하의 발생을 억제함으로써 절전하는 기술에 관한 것이다.
또한, 한국공개특허공보 2002-0028862호에는 견운모 또는 금강약돌과 같은 원적외선 방사체에서 방사되는 원적외선을 전기선로에 공급하고 공명흡수작용의 극대화를 통해 전력을 절감하는 방식이 기재되어 있다.
그러나 이들 종래기술은 모두 원적외선을 이용한 방식으로서 일정 파장대(8-11㎛)의 원적외선을 발생시켜야 하고 원적외선 발생량이 일정 수준을 만족시키지 못하면 절전효과가 떨어지는 문제점이 있었다.
예를 들어, 전술한 견운모와 같은 광석을 분말화하여 일정한 크기의 박스 내에 코팅하여 사용할 경우 방출되는 원적외선의 발생량은 만족스럽지 못하고 절전효과도 만족스럽지 못하였다.
이와 관련하여, 한국등록특허공보 10-0419312호에는 절기절전 장치 내벽에 견운모 등을 주재로 회전전자파를 발산하는 세라믹층을 제공하고, 세라믹층에서 발산하는 회전전자파의 흡수 및 발산을 반복하여 공명흡수 작용토록 하는 내부 덮개판을 장치 내부에 설치한 절기절전장치를 개시하고 있다.
상기 한국등록특허는 세라믹층에서 발산된 회전전자파가 자유공간에서 원적외선으로 전환되고 이 원적외선은 하우징 내벽의 세라믹층과 내부 덮개판의 세라믹층 사이에서 공명흡수작용(반사와 흡수를 반복)을 일으켜 회전전자파(즉, 원적외선) 발생량을 증가시키는 방식을 채택하고 있다.
그러나 이 역시 원적외선 발생량 증가가 만족스럽지 못하고 절전효과가 미미하여 상업적으로 이용가치가 있는 절전효과를 나타내지 못한다.
따라서, 원적외선을 이용한 종래의 절전장치 및 방법은 개선되어야 할 문제점이 있었다.
전력은 전류, 전압 및 역률의 곱으로 정의될 수 있는 바, 전류의 흐름을 개선하여 전류값을 감소시킬 경우 전력을 절감할 수 있다.
본 출원인은 이러한 점을 이용하여 영구적인 전기성을 가지고 있는 토르마린 광물을 이용할 경우 전자의 이동과 흐름을 개선할 수 있다는 점에 착안해서, 영구적인 전기성을 가지고 있는 토르마린 광물과 영구적인 자기성을 가지고 있는 영구자석가루 혼합물로 전자의 이동과 흐름을 개선하여 전력을 절감할 수 있는 장치(전력절감장치)를 선출원하여 등록받은(등록번호 제10-0939757호(공고일자 2010년01월29일)) 바 있다.
한편, 1970년대 이후로 고조파 왜곡에 의한 전기 공급 시스템의 문제가 야기 되고 이 문제를 해결하기 위하여 고조파 필터가 개발되기 시작했다.
이에 따라 R-L-C 회로에 의한 고조파 필터가 개발되었는데, 이런 고조파 필터는 열 발생도 높고 소비 전력이 높은 문제점이 있었다.
등록번호 제10-0939757호(공고일자 2010년01월29일) 공개번호 제10-2011-0002627호(공개일자 2011년01월10일)
본 발명은 이와 같이 본인이 선출원한 전력절감장치를 이용하여 고조파가 감소된 전력절감장치를 구현하기 위하여 안출된 것으로서, 전력절감장치를 이용하여 전력절감장치 세트를 구성하되 그 구조를 변경함으로써 불필요한 고조파를 효과적으로 감소시킬 수 있는 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트는, 케이스;
상기 케이스 내부에 다수 구비되는 것으로, 영구적인 전기성을 가지고 있는 토르마린 광물과 영구적인 자기성을 가지고 있는 영구자석가루 혼합물을 이용하여 전자의 이동과 흐름을 개선하는 전력절감장치;
상기 케이스 내부에서 다수 전력절감장치 사이 및 최외측 전력절감장치 외부에 위치된 상태에서 접지선과 전기적으로 연결되는 접지판; 및
상기 최외측 전력절감장치 외부에 위치된 접지판과 케이스 사이에 위치되어 전기적으로 절연시키는 절연판;
을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 전력절감장치는, 케이스 본체와,
상기 케이스 본체의 내부에 수용되는 토르마린 분말, 영구자석가루 및 수분(H2O)의 혼합물 층인 토르마린 중간층과,
상기 케이스 본체의 내부에서 상기 토르마린 중간층을 사이에 두고 상하에 위치하는 도전성 금속의 전리판과,
상기 토르마린 중간층에 매립된 상태로 위치하는 전도판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 케이스 본체의 상하 내벽에 모자나이트 분말로 이루어진 모자나이트 분말층을 추가로 포함하고, 상기 전리판은 상기 토르마린 중간층과 상기 모자나이트 분말층의 경계면에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 케이스는 플라스틱, 스테인리스 또는 도금강판으로 이루어지고, 상기 절연판은 플라스틱이나 고무로 이루어지며, 상기 접지판은 동판, 알루미늄판 또는 철판으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전력절감장치 세트는 변압기 2차 측에 연결되는 수배전반 내부에서, 기중차단기(ACB)와 배선용 차단기(MCCB) 사이의 전력모선에 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전력모선이 단상2선식인 경우, 전력절감장치 세트에 2개의 전력절감장치가 구비되어 2개의 전력선에 각각 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전력모선이 단상3선식인 경우, 전력절감장치 세트에 3개의 전력절감장치가 구비되어 3개의 전력선에 각각 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 전력모선이 삼상4선식인 경우, 전력절감장치 세트에 4개의 전력절감장치가 구비되어 4개의 전력선에 각각 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제의 해결 수단에 의하면, 전력절감장치를 이용하여 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트를 구성하되 그 구조를 변경함으로써 불필요한 고조파를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트의 구성도이다.
도 2a와 도 2b는 도 1에 나타낸 전력절감장치의 일 실시예를 보여주는 분해 사시도와 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트의 설치예를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트의 고조파 감소 효율을 보여주는 도면이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.
도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트의 구성도로서, 삼상4선식인 경우의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 전력절감장치 세트(1000)는 전력절감장치(100), 케이스(200), 절연판(300) 및 접지판(500)을 포함하여 구성된다.
상기 케이스(200)는 방수 및 방진이 되는 재질로 형성되어야 하는 것으로, 예를 들어 플라스틱, 스테인리스 또는 도금강판 등의 재질로 형성된다.
상기 케이스(200) 내부에 다수 구비되는 전력절감장치(100)는 영구적인 전기성을 가지고 있는 토르마린 광물과 영구적인 자기성을 가지고 있는 영구자석가루 혼합물을 이용하여 전자의 이동과 흐름을 개선함으로써 전기 에너지 절감을 실현하는 장치로서, 이후 도 2a 및 도 2b를 참고로 후술한다.
이러한 전력절감장치(100)는 하나의 단위모듈로서 전력모선이 삼상4선식이며 4개의 전력절감장치(100)가 전원단에 제공된 4개의 전력선(R, S, T, N)에 각각 개별적으로 제공되어 전기적으로 연결된다.
접지판(500)은 동판, 알루미늄판 또는 철판 등으로 이루어진 것으로, 상기 4개의 전력절감장치(100) 사이 및 최외측 전력절감장치(100) 외부 즉, 최상측 전력절감장치(100) 상부와 최하측 전력절감장치(100) 하부에 각각 위치된 상태에서 접지선(G)과 전기적으로 연결되어, 전기적으로 대지와 결합을 하여 전력절감장치(100) 간의 전위차를 0에 가깝도록 만들어준다.
절연판(300)은 플라스틱이나 고무 등의 재질을 판 형태로 제조한 것으로, 최상측 전력절감장치(100) 상부에 위치한 접지판(500) 및 케이스(200) 사이와, 최하측 전력절감장치(100) 하부에 위치한 접지판(500) 및 케이스(200) 사이에 위치하여 케이스(200)와 전기적으로 절연시킨다.
이와 같은 전력절감장치 세트(1000)의 구성에 의해 접지판(500)이 접지와 연결되고 전력절감장치(100)의 전위차에 의하여 자유전자의 방출량을 높여 고조파의 감소효과를 높인다.
또한, 전력절감장치(100)를 구성하는 토르말린의 특성상 고조파를 상쇄하는 역할을 하기 때문에, 접지판(500)을 통하여 대지와 연결되면 전력 계통에서 발생하는 고조파가 전력절감장치(100)로 인입이 되고 고조파가 토르마린의 전기적인 성질의 의해 감소된다.
즉, 비대칭 쌍극자를 가진 유극성 결정체로 광물 중에서 영구적으로 전기 분극의 특성을 띄고 있는 유일한 물질인 토르말린(Tourmaline)의 분말과 물의 전기분해에 의하여 지속적으로 음이온(전자)를 생성하여 전력 계통에 전자의 숫자를 증가시켜 전자의 밀도와 이동도를 증가시키고 뿐만 아니라 자기장에 의한 전자의 재정렬을 통해 고조파를 감소시킨다.
도 2a와 도 2b는 도 1에 나타낸 전력절감장치의 일 실시예를 보여주는 분해 사시도와 단면도이다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 전력절감장치(100)의 일 실시예는 케이스 본체(10)와, 상기 케이스 본체(10)의 내부에 수용되는 토르마린 분말, 영구자석가루 및 수분(H2O)의 혼합물 층인 토르마린 중간층(20)과, 상기 케이스 본체(10)의 내부에서 상기 토르마린 중간층(20)을 사이에 두고 상하에 위치하는 도전성 금속의 전리판(30)과, 상기 케이스 본체(10)의 상하 내벽에 위치하는 모자나이트 분말로 이루어진 모자나이트 분말층(50)과, 상기 토르마린 중간층(20)에 매립된 상태로 위치하는 전도판(40)을 포함한다.
상기 케이스 본체(10)는 서로 분리결합이 가능한 상부 덮개(12)와 하부 하우징(14)으로 구성되며, 예를 들어 땜납, 용접 또는 접착제를 이용하여 서로 접합할 수 있고, 또는 상기 덮개(12) 및 하우징(14)의 각 모서리의 대응되는 부분에 암나사를 형성한 후 나사못을 이용하여 결합할 수 있다.
또한, 상기 덮개(12) 및 하우징(14)은 방수 및 방진이 되는 재질로 형성되어야 한다.
예를 들어, 상기 덮개(12) 및 하우징(14)은 철, 알루미늄, 또는 플라스틱 등의 재질로 형성된다.
그러나 절연성과 안정성 때문에 부도체를 사용하는 것이 바람직하고, 플라스틱 재질을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
예를 들어, 상기 덮개(12) 및 하우징(14)은 PC/ABS 플라스틱 재질로 형성하는 것이 가장 바람직한데, PC/ABS 플라스틱은 그 강도가 철과 비슷하고 난연성 재질이므로 상기 전력절감장치(100)의 케이스 본체(10)의 재질로서 최적의 조건을 가진다.
한편, 플라스틱 재질을 사용할 경우 케이스 본체(10)의 내벽에 아연도금을 할 수 있고, 아연도금이 어려울 때는 아연성분(50% 이상)의 페인트를 사용하여 도색하여도 무관하며, 아연 페인트를 도포할 경우 그 두께는 1mm 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 덮개(12)와 하우징(14)을 결합할 때 덮개와 하우징의 테두리 부분의 이음새(16)에 실리콘 처리를 하여 방수가 확실히 되도록 하는 것이 바람직하고, 특히 상기 덮개(12)와 하우징(14)을 나사못을 이용하여 체결할 때에는 이들의 테두리 부분이 정확히 밀착되지 않을 수 있으므로 실리콘 방수처리는 필수적이다.
상기 케이스 본체(10)의 내부에 소정 두께로 적층되어 수용되는 토르마린 중간층(20)은 토르마린 분말, 영구자석가루 및 수분(H2O)의 혼합물 층이고, 여기서 토르마린이 가장 중요한 성분이다.
상기 토르마린 분말은 외부로부터 전기장을 가하지 않더라도 처음부터 전기분극을 갖고 있는 극성결정체로서 분말 결정의 양단에 전극을 형성하는데, 토르마린 분말 결정의 플러스 전극과 마이너스 전극은 반드시 평행을 취하고 있는 것이 아니고 항상 불안정한 상태가 되어 마이너스 극으로부터 끊임없이 플러스 전극을 향하여 전자가 흐르게 된다.
따라서, 토르마린의 분말은 미약 전류를 계속 발생시키게 되고 토르마린 분말에 토르마린 중간층(20)에 함유된 수분이 닿게 되면 수분은 순간적으로 전기분해되고 전자가 발생된다.
영구자석은 외부로부터 전기에너지를 공급받지 않고서도 안정된 자기장을 발생하고 유지하는 자석으로서, 여기서 영구자석가루는 상업적으로 입수 가능한 영구자석의 가루이면 사용이 가능하고, 자철광 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 토르마린 중간층(20)에 함유된 영구자석가루는 토르마린 분말이 수분을 전기분해하여 전자를 생성하는데 도움을 준다.
한편, 상기토르마린 중간층(20)에서 사용하는 토르마린과 영구자석가루는 325메쉬 이상의 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 모자나이트 분말층(50)은 통상의 광물에 비해 10배 내지는 100배의 음이온을 방출하는 모자나이트(MORGANITE) 광물의 분말층으로서, 상부 모자나이트 분말층(50a)은 상기 덮개(12)의 위쪽 내벽 쪽으로 소정 두께로 적층되어 위치하고, 하부 모자나이트 분말층(50b)은 상기 하우징(14)의 아래쪽 내벽 쪽으로 소정 두께로 적층되어 위치한다.
이 모자나이트는 강의 모래와 연수정 등에 많이 함유된 광물질(Be3Al2Si6O18)로서 음이온을 다량 방출하는 성질을 가지고 있어 다양한 생활용품 등에 적용되는 광물질으로서, 모나자이트 원석은 방사선물질 방사도 함께 함유하기 때문에 소성화를 거쳐 분말로 사용하고 325 메쉬의 분말상태 또는 80메쉬의 분말상태로 사용한다.
상기 모자나이트 분말층(50)은 음이온의 방출에 의해 간접적으로 전자의 이동 및 흐름의 개선에 기여한다.
상기 전리판(30)은 상기 케이스 본체(10)의 내부에서 상기 토르마린 중간층(20)을 사이에 두고 상하에 위치하되, 상부 전리판(30a)은 상기 토르마린 중간층(20)과 상기 상부 모자나이트 분말층(50a) 사이에 위치하고, 상기 케이스 본체(10)의 하우징(14)으로부터 덮개(12)를 분리할 경우 덮개(12)와 함께 하우징(14)에서 이탈하게 된다.
반면에, 하부 전리판(30b)은 상기 토르마린 중간층(20)과 상기 하부 모자나이트 분말층(50b) 사이에 위치하고, 상기 케이스 본체(10)의 하우징(14)으로부터 덮개(12)를 분리할 경우 하우징(14)내에 위치하게 된다.
상기 상부 및 하부 전리판(30a, 30b) 모두 구리 또는 알루미늄과 같은 전도성 금속으로 이루어지고, 전도성 금속으로 이루어진 전리판(30a, 30b) 각각은 상기 토르마린 중간층(20) 및 상기 모자나이트 분말층(50a, 50b)과 밀착되어 있으면서 콘덴서의 양쪽 금속판의 기능을 담당하게 된다.
따라서, 상기 토르마린 중간층(20)에 의해 생성된 전자는 전리판(30)의 콘덴서 역할에 의해 대전된 후 방전되고, 후술하는 전도판(40)을 통해 장치 내부의 충전물과 외부 입력단자 사이를 도체화시킨다.
상기 전도판(40)은 상기 토르마린 중간층(20)에 매립된 상태로 위치하고, 재질은 구리(순도 99,9%)인 것이 바람직하다.
상기 전도판(40)은 수분을 함유한 토르마린 중간층(20)에 매립되어 있어 수분에 의한 산화를 우려할 수 있으나, 전술한 바와 같은 전리판(30)의 방전작용으로 전달되는 전자의 환원작용으로 수분에 의한 산화가 최소화된다.
따라서, 전력절감장치 내부에 수용되는 전도판과 같은 금속 부품의 산화를 최소화하여 장치의 수명을 연장할 수 있다.
상기 전도판(40)과 전원단(미도시)의 전력모선)을 연결하는 전선(60)은 시중에 나와 있는 어떤 전선도 무관하지만 충분한 굵기를 가지고 안전규격에 적합한 전선을 사용한다.
상기 전선(60)의 일단부(60a)와 상기 전도판(40)을 연결하는 터미널(70)은 단단히 조여 그 틈새가 생기지 않도록 해야 한다.
전선홀더(62)는 전선(60)에 맞는 규격을 사용하고 상기 케이스 본체(10)의 하우징(14)과 전선(60)을 연결할 때 내부의 습기가 외부로 빠져나가지 않도록 실리콘 또는 접착제를 이용하여 단단히 밀봉하여 부착한다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트의 구성도로서, 삼상3선식인 경우의 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 전력절감장치 세트(1000)는 전력절감장치(100), 케이스(200), 절연판(300) 및 접지판(500)을 포함하여 구성된다.
상기 케이스(200)는 방수 및 방진이 되는 재질로 형성되어야 하는 것으로, 예를 들어 플라스틱, 스테인리스 또는 도금강판 등의 재질로 형성된다.
상기 케이스(200) 내부에 다수 구비되는 전력절감장치(100)는 전술한 바와 같이 영구적인 전기성을 가지고 있는 토르마린 광물과 영구적인 자기성을 가지고 있는 영구자석가루 혼합물을 이용하여 전자의 이동과 흐름을 개선함으로써 전기 에너지 절감을 실현하는 장치이다.
이러한 전력절감장치(100)는 하나의 단위모듈로서 전력모선이 삼상3선식이며 2개의 전력절감장치(100)가 전원단에 제공된 3개의 전력선(R, S, T)에 각각 개별적으로 제공되어 전기적으로 연결된다.
접지판(500)은 동판, 알루미늄판 또는 철판 등으로 이루어진 것으로, 상기 3개의 전력절감장치(100) 사이 및 최외측 전력절감장치(100) 외부 즉, 최상측 전력절감장치(100) 상부와 최하측 전력절감장치(100) 하부에 각각 위치된 상태에서 접지선(G)과 전기적으로 연결되어, 전기적으로 대지와 결합을 하여 전력절감장치(100) 간의 전위차를 0에 가깝도록 만들어준다.
절연판(300)은 플라스틱이나 고무 등의 재질을 판 형태로 제조한 것으로, 최상측 전력절감장치(100) 상부에 위치한 접지판(500) 및 케이스(200) 사이와, 최하측 전력절감장치(100) 하부에 위치한 접지판(500) 및 케이스(200) 사이에 위치하여 케이스(200)와 전기적으로 절연시킨다.
이와 같은 전력절감장치 세트(1000)의 구성에 의해 접지판(500)이 접지와 연결되고 전력절감장치(100)의 전위차에 의하여 자유전자의 방출량을 높여 고조파의 감소효과를 높인다.
또한, 전력절감장치(100)를 구성하는 토르말린의 특성상 고조파를 상쇄하는 역할을 하기 때문에 접지판(500)을 통하여 대지와 연결되면 전력 계통에서 발생하는 고조파가 전력절감장치(100)로 인입이 되고 고조파가 토르마린의 전기적인 성질의 의해 감소된다.
즉, 비대칭 쌍극자를 가진 유극성 결정체로 광물 중에서 영구적으로 전기 분극의 특성을 띄고 있는 유일한 물질인 토르말린(Tourmaline)의 분말과 물의 전기분해에 의하여 지속적으로 음이온(전자)를 생성하여 전력 계통에 전자의 숫자를 증가시켜 전자의 밀도와 이동도를 증가시키고 뿐만 아니라 자기장에 의한 전자의 재정렬을 통해 고조파를 감소시킨다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트의 구성도로서, 단상2선식인 경우의 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 전력절감장치 세트(1000)는 전력절감장치(100), 케이스(200), 절연판(300) 및 접지판(500)을 포함하여 구성된다.
상기 케이스(200)는 방수 및 방진이 되는 재질로 형성되어야 하는 것으로, 예를 들어 플라스틱, 스테인리스 또는 도금강판 등의 재질로 형성된다.
상기 케이스(200) 내부에 다수 구비되는 전력절감장치(100)는 전술한 바와 같이 영구적인 전기성을 가지고 있는 토르마린 광물과 영구적인 자기성을 가지고 있는 영구자석가루 혼합물을 이용하여 전자의 이동과 흐름을 개선함으로써 전기 에너지 절감을 실현하는 장치이다.
이러한 전력절감장치(100)는 하나의 단위모듈로서 전력모선이 단상2선식이며 2개의 전력절감장치(100)가 전원단에 제공된 2개의 전력선(L, N)에 각각 개별적으로 제공되어 전기적으로 연결된다.
접지판(500)은 동판, 알루미늄판 또는 철판 등으로 이루어진 것으로, 상기 2개의 전력절감장치(100) 사이 및 최외측 전력절감장치(100) 외부 즉, 최상측 전력절감장치(100) 상부와 최하측 전력절감장치(100) 하부에 각각 위치된 상태에서 접지선(G)과 전기적으로 연결되어, 전기적으로 대지와 결합을 하여 전력절감장치(100) 간의 전위차를 0에 가깝도록 만들어준다.
절연판(300)은 플라스틱이나 고무 등의 재질을 판 형태로 제조한 것으로, 최상측 전력절감장치(100) 상부에 위치한 접지판(500) 및 케이스(200) 사이와, 최하측 전력절감장치(100) 하부에 위치한 접지판(500) 및 케이스(200) 사이에 위치하여 케이스(200)와 전기적으로 절연시킨다.
이와 같은 전력절감장치 세트(1000)의 구성에 의해 접지판(500)이 접지와 연결되고 전력절감장치(100)의 전위차에 의하여 자유전자의 방출량을 높여 고조파의 감소효과를 높인다.
또한, 전력절감장치(100)를 구성하는 토르말린의 특성상 고조파를 상쇄하는 역할을 하기 때문에 접지판(500)을 통하여 대지와 연결되면 전력 계통에서 발생하는 고조파가 전력절감장치(100)로 인입이 되고 고조파가 토르마린의 전기적인 성질의 의해 감소된다.
즉, 비대칭 쌍극자를 가진 유극성 결정체로 광물 중에서 영구적으로 전기 분극의 특성을 띄고 있는 유일한 물질인 토르말린(Tourmaline)의 분말과 물의 전기분해에 의하여 지속적으로 음이온(전자)를 생성하여 전력 계통에 전자의 숫자를 증가시켜 전자의 밀도와 이동도를 증가시키고 뿐만 아니라 자기장에 의한 전자의 재정렬을 통해 고조파를 감소시킨다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트의 설치예를 보여주는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이 전력절감장치 세트(1000)는 변압기(TR)의 2차 측에 연결되는 수배전반(600) 내부에 구비되는데, 기중차단기(ACB)와 배선용 차단기(MCCB) 사이에 설치된다.
상기 기중차단기(ACB; Air Circuit Breaker)는 누전이나 과부하 발생시 수배전반이 설치된 건물의 각 사용자 단위(예를 들어, 건물의 각 층별, 아파트 단지의 각 동)로의 전력 공급을 사전에 차단하여 누전이나 과부하로 인한 위험 발생을 미연에 방지하는 장치이다.
구체적으로, 기중차단기(ACB)는 저압 선로의 보호와 변압기(TR) 보호 역할을 담당하는데, 단락전류 차단, 지락전류 차단, 과부하전류 차단 및 저전압 차단 등의 역할을 한다.
또한, 누전이나 과부하가 없는 평시에 상기 기중차단기(ACR)는 수배전반(600) 외부로부터 공급되는 전력을 전력모선(610)을 통해 배분하게 된다.
이 전력모선(610)은 상기 삼상4선식, 삼상3선식 또는 단상 2선식이냐에 따라서 4개, 3개 또는 2개의 전선을 통해 전력절감장치 세트(1000)에 전기적으로 연결된다.
배선용 차단기(MCCB)는 전력모선을 통해 분배되는 전력을 각 사용자 단위(예를 들어, 건물의 각 층별) 즉, 부하로 공급하기 바로 전에 전력 공급을 사전에 차단하여 누전이나 과부하로 인한 위험 발생을 방지하는 장치이다.
예를 들어, 배선용차단기(MCCB: Molded Case Circuit Breaker)는 과부하 및 단로 등의 이상 상태 발생시 자동적으로 전류를 차단하여 250V 이하의 저압 옥내 선로를 보호한다.
아래의 표 1은 전력절감장치 세트 설치 전후의 감소율을 표로 나타낸 것이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트의 고조파 감소 효율을 보여주는 도면으로서, 전력절감장치 세트(1000)를 설치하고 난 후 접지에 연결된 접지판(500)과 토르말린의 전기적인 성질에 의해 고조파가 현저히 감소함을 알 수 있다.
Figure 112016046771938-pat00001
이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
예를 들어 전력절감장치 세트를 구성하는 전력절감장치로서, 본 출원인에 의해 출원되어 등록받은(등록번호 제10-0939757호) 전력절감장치를 예로 들었으나, 본 출원인에 의해 출원되어 공개된(공개번호 제10-2011-0002627호) 전력절감장치에도 적용할 수 있고, 도면에서는 전력절감장치가 상하로 구비되는 것을 예를 들었으나, 좌우로 구비할 수 있음은 물론이다.
100: 전력절감장치 200: 케이스
300: 절연판 500: 접지판
600: 수배전반 1000: 전력절감장치 세트

Claims (8)

  1. 방수 및 방진이 되는 재질로 이루어지는 케이스;
    상기 케이스 내부에 다수 구비되는 것으로, 영구적인 전기성을 가지고 있는 토르마린 광물과 영구적인 자기성을 가지고 있는 영구자석가루 혼합물을 이용하여 전자의 이동과 흐름을 개선하는 전력절감장치;
    상기 케이스 내부에서 다수 전력절감장치 사이 및 최외측 전력절감장치 외부에 위치된 상태에서 접지선과 전기적으로 연결되어, 전기적으로 대지와 결합하여 전력절감장치 간의 전위차를 0에 가깝도록 만들어주는 접지판; 및
    상기 최외측 전력절감장치 외부에 위치된 접지판과 케이스 사이에 위치되어 케이스와 전기적으로 절연시키는 절연판; 을 포함하는 전력절감장치 세트가,
    변압기 2차 측에 연결되는 수배전반 내부에서, 기중차단기(ACB)와 배선용 차단기(MCCB) 사이의 전력모선에 연결되되,
    상기 케이스는 플라스틱, 스테인리스 또는 도금강판으로 이루어지고, 상기 절연판은 플라스틱이나 고무로 이루어지며, 상기 접지판은 동판, 알루미늄판 또는 철판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력절감장치는, 케이스 본체와,
    상기 케이스 본체의 내부에 수용되는 토르마린 분말, 영구자석가루 및 수분(H2O)의 혼합물 층인 토르마린 중간층과,
    상기 케이스 본체의 내부에서 상기 토르마린 중간층을 사이에 두고 상하에 위치하는 도전성 금속의 전리판과,
    상기 토르마린 중간층에 매립된 상태로 위치하는 전도판을 포함하는 것을 특징으로 하는 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 케이스 본체의 상하 내벽에 모자나이트 분말로 이루어진 모자나이트 분말층을 추가로 포함하고, 상기 전리판은 상기 토르마린 중간층과 상기 모자나이트 분말층의 경계면에 위치하는 것을 특징으로 하는 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전력모선이 단상2선식인 경우, 전력절감장치 세트에 2개의 전력절감장치가 구비되어 2개의 전력선에 각각 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전력모선이 단상3선식인 경우, 전력절감장치 세트에 3개의 전력절감장치가 구비되어 3개의 전력선에 각각 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전력모선이 삼상4선식인 경우, 전력절감장치 세트에 4개의 전력절감장치가 구비되어 4개의 전력선에 각각 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 고조파 감소기능을 향상시킨 전력절감장치 세트.
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