KR101931218B1 - 3상 전력 단권 변압기를 이용한 고조파 능동형 필터 기능을 갖는 3상 전력 복권 변압기 - Google Patents

3상 전력 단권 변압기를 이용한 고조파 능동형 필터 기능을 갖는 3상 전력 복권 변압기 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은, 비상시에는 한상 결상되는 사고를 막는 결상복구기로 사용가능하며 동시에 3상 380V 및 3상 220V가 출력되는 단권변압기로 사용 가능하며 동시에 능동형 고조파 필터로 사용 가능하므로, 비상 시에도 평상시에도 유용한 3상 능동형 고조파 필터로 제공함에 있다. 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명 일 측면에 따른 변압기는, 부하(110)에 교류 전원을 공급하기 위한 3상 결선을 가지는 전원 계통(100)에 연결된 복수 지그재그 결선부(130)는, 3개의 레그(131,132,133)를 갖는 단권 코어를 가지며, 각 레그에 대해 3상 변압기의 지그재그권선(R1,Rn; S1,Sn; T1,Tn) 및 3상 변압기의 지그재그의 대칭인 권선(R2,Rn*; S2,Sn*; T2,Tn*)이 권회되어 있고 상기 3상 변압기의 권선 R2끝(Rz), S1시작(Sa)이 S상에 연결되고; S2끝(Sz), T1시작(Ta)이 T상에 연결되고; T2끝(Tz), R1시작(Ra)이 R상에 연결되고; Rn, Sn, Tn,의 시작인 3개의 N과 Rn*, Sn*, Tn*의 끝인 3개의 N을 모두 N상에 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

3상 전력 단권 변압기를 이용한 고조파 능동형 필터 기능을 갖는 3상 전력 복권 변압기{THREE PHASE ELECTRIC POWER LOTTERY TRANSFORMER HAVING HARMONIC ACTIVE FILTER FUNCTION USING THREE PHASE POWER SINGLE PHASE TRANSFORMER}
본 발명은 3상 전기 변압기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 고조파를 감쇠시켜 전력품질을 개선하며 대전류에서도 크기를 최소화할 수 있는 전력용 변압기에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 부하 측에서 고조파가 발생하면 전원단과 병렬로 설치되어 고조파를 흡수하는 능동형 고조파 필터기능을 가지며. 부하 측에서 3상 380V 및 3상 220V 가 모두 출력되는 변압기인 특징을 갖는바, 일상에서는 3상 380V 및 3상 220V가 출력되는 단권변압기로 사용되고, 능동형 고조파필터로써 고조파를 감쇠시켜 전력품질을 개선하므로 아주 유용한 것이다.
전기가 발명되고 교류를 사용하면서부터 인간은, 변압기 없이는 전기를 사용할 수가 없다. 즉, 배전계통에서 고압으로 공급이 효율적이므로, 고압으로 송전하고 수용가에 가까울수록 안정한 상대적으로 저압으로의 변압이 필요한바, 따라서 변압기는 송전을 비롯한 전기에서 뗄 수가 없는 것이다.
더욱이, 초고압의 송전시 평형의 문제를 비롯하여 여러 가지 이유로 3상 전원을 사용한 역사 이래로, 21세기에는 고조파 전력문제가 대두되고 있다.
고조파란 정상 주파수를 사용하는 기기가 사용전력을 모두 사용하지 않고 일부를 전력선에 되돌려 주어 이것이 전력쓰레기로 돌아다녀 각종 문제를 일으킨다.
문제로는 주파수가 커져 콘덴서의 용량의 과포화로 파괴, 중성선의 과대용량증가, 모터의 속도 불 균일, 각종 컨트롤 장비의 노이즈, 등 이다.
기존의 고조파 필터는 수동형 필터와 능동형 필터, 영상 고조파 필터가 있다. 수동형 필터는, 특정 주파수와 특정 전류가 설정되고 그 특정주파수와 특정전류는 감쇠한다. 그러나 그 특정주파수와 특정전류보다 적으면 감쇠가 잘 이루어지지 않고. 특정전류보다 많으면 과열되고 소손이 된다.
능동형 필터는, 본 발명 전에는 전자식 장비로 특정 주파수의 역주파수를 발생시켜 상쇄시키는 관계로 전자식 장비가 잘못되면 오히려 고조파가 발생 되는 문제점을 안고 있을 뿐만 아니라 상당히 높은 가격이다.
영상 고조파 필터는, 지그재그 결선구조로 능동형 필터이나 영상 고조파 일부가 감쇠(약 50%) 된다.
한편, 고조파 필터 및 변압기에 관한 제1 종래기술로서, 대한민국 공개특허 제2014-0032300호 (고조파 제거용 하이브리드 변압기) 와 같은 기술이 공개되어 있다.
이는, 도 1에서 보듯이, 상기 제 1종래기술은, 3고조파를 기본으로 하여 5고조파 및 다른 차수의 고조파를 억제할 수 있는 변압기를 제공하여 고조파에 의한 중성선의 과열 발생 및 변압기 외함의 초과발열 제거 등 전력품질을 향상시키고 고조파 전류에 의한 전력손실을 감소시켜 효율을 증대시키며 기기의 수명을 보장하는 고조파 제거용 하이브리드 변압기에 관한 것이다.
상기 제1 종래기술은, 변압기의 1차 고압 권선(델타 권선)을 기준으로, 부하에 발생하는 고조파 차수에 180도의 위상을 가지는 권선으로 이루어진 2차, 3차 저압권선(지그재그 권선)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그러나, 상기 제1 종래기술의 경우에는, 1차, 2차 및 3차와 같은 많은 권선을 필요로 하는바, 엄밀하게 말해서 별도의 1차측 권선까지를 고려한다면, 모두 4차 권선을 갖는 4복권형 변압기가 되어 버리며, 거기에 따라 크기도 커지며, 극히 비효율적이다.
다른 한편, 고조파 필터 및 변압기에 관한 제2 종래기술로서, 본 발명자의 대한민국 등록특허 제1828831호 (향상된 고조파 감쇠 및 대전류 결상복구 기능을 갖는 전력용 변압기) 와 같은 기술이 공개되어 있다.
상기 제2 종래기술은, 비상시에는 한상 결상되는 사고를 막는 결상복구기로 사용가능하며 상전류가 분산되어 대전류에서도 크기를 최소화할 수 있으며, 영상 고조파는 물론, 5, 7 고조파도 감쇠시켜 전력품질을 더욱 개선하는 3상 전기 변압기를 제공하는 것이다.
상기 제2 종래기술의 변압기는, 도 2 및 도 3에서 보듯이, 부하(110)에 교류 전원을 공급하기 위한 3상 결선을 가지는 전원계통(100)에 연결된 델타-지그재그 결선부(120)를 갖는 변압기로서, 상기 델타-지그재그 결선부(120)는, 3개의 레그(121,122,123)를 갖는 단권 코어를 가지며, 각 레그에 대해 3상 변압기의 권선(R1,R2; S1,S2; T1,T2) 및 결상복구용 권선(Rn; Sn; Tn)이 권회되어 있고, 상기 3상 변압기의 권선(R1,R2; S1,S2; T1,T2)은 델타 형의 결선 구조를 연결되며, 각 상의 레그에 권회된 변압기용 권선의 삼등분한 지점에서의 탭이 이웃하는 상의 결상복구용 권선의 일단에 접속되고, 각 결상복구용 권선의 타단은 중성점에 접속되어 있으며, 상기 각 결상복구용 권선(Rn,Sn,Tn)의 각각의 턴수는, 3상 변압기의 권선(R1,R2; S1,S2; T1,T2)의 대응되는 것의 1/3인 것을 특징으로 한다.
그러나, 상기 제2 종래기술의 델타-지그재그 방식의 경우, 고조파 감쇠 및 결상 복구 기능을 갖기는 하나, 결상 복수에 있어서 델타 권선의 효율이 아주 높지는 않다는 한계가 존재하였다.
본 발명의 목적은, 상술한 종래기술들의 공통된 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 제1 목적은, 전력선에 병렬로 설치되면서 고조파를 제거(능동형필터)하며 삼상 380V와 삼상220V 단권변압기로 사용이 가능하므로 평상시에 유용한 3상 전기 변압기를 제공함에 있다.
본 발명의 제2 목적은, 상전류가 분산되어 대전류에서도 크기를 최소화할 수 있는 3상 전기 변압기를 제공함에 있다.
본 발명의 제 3목적은 영상 고조파는 물론, 5, 7 고조파도 감쇠시켜 전력품질을 더욱 개선하는 3상 전기 변압기를 제공함에 있다.
본 발명의 제 4목적은 결상복구 기능이 뛰어나면서도 역율 보상 장치로서도 활용 가능한 3상 전기 변압기를 제공함에 있다.
본 발명의 제 5목적은 상 불 평형율도 개선이 가능한 3상 전기 변압기를 제공함에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 변압기는, 부하(110)에교류 전원을 공급하기 위한 3상 결선을 가지는 전원계통(100)에 연결된 복수의 지그재그 결선부(130)를 갖는 변압기로서, 상기 복수의 지그재그 결선부(130)는, 3개의 레그(131, 132, 133,)를 갖는 단권 코어를 가지며, 각 레그에 대해 3상 변압기의 지그재그권선(R1,Rn; S1,Sn; T1,Tn) 및 3상 변압기의 지그재그의 대칭인 권선(R2,Rn*; S2,Sn*; T2,Tn*)이 권회되어 있고 상기 3상 변압기의 권선 R2끝(Rz), S1시작(Sa)이 S상에 연결되고; S2끝(Sz), T1시작(Ta)이 T상에 연결되고; T2끝(Tz), R1시작(Ra)이 R상에 연결되고; Rn, Sn, Tn,의 시작인 3개의 N과 Rn*, Sn*, Tn*의 끝인 3개의 N을 모두 6개 N이 N상에 연결되어
있고; R1끝(2), Tn끝(7)이 연결되고; S1끝(5), Rn끝(1)이 연결되고; T1끝(8), Sn끝(4)이 연결되고; R2시작(3), Sn*시작(4*)이 연결되고; S2시작(6), Tn*시작(7*)이 연결되고; T2시작(9), Rn*시작(1*)이 연결되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, R상 레그(131)에는 제1 및 제2, 제3, 제4 R상 권선(Rn*, Rn, R1, R2 )이 권회되어 있고 S상 레그(132)에는 제1 및 제2, 제3, 제4 S상 권선(Sn*, Sn, S1, S2 )이 권회되어 있고 T상 레그(133)에는 제1 및 제2, 제3, 제4 T상 권선(Tn*, Tn, T1, T2 )이 권회되어 있으며 모두 같은 굵기에 같은 감은 수인 것이 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 차단기(112)가, 상기 전원계통(100)의 각상의 전선과 상기 복수의 지그재그 결선부(130)의 대응되는 변압기용 권선 사이에 삽입 되는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 각 변압기용 권선의 탭에서 저전압의 파워가 출력 가능한 것을 특징으로 한다.
상술한 과제의 해결 수단을 갖는 본 발명에 의하면, 3상 고전압 및 3상 저전압이 출력되는 단권변압기로 사용 가능하면서, 동시에 영상 고조파 및 5차 7차의 고조파를 감쇠시켜 전력품질을 더욱 개선하는 것이 가능하며, 결상 복구기능이 뛰어나면서, 역율 보상 장치로서도 활용가능하다는 추가적인 장점이 있으며. 상 불 평형율 개선이 가능한 장점이 있다.
도 1은 제1 종래기술의 고조파 저감 장치의 회로도,
도 2는 제2 종래기술의 결상복구기능을 갖는 변압기의 회로도,
도 3은 제2 종래기술의 결상복구기능을 갖는 변압기 중, 델타-지그재그 결선부의 벡터도,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3상 전력 단권 변압기를 이용한 고조파 능동형 필터 기능을 갖는 3상 전력 복권 변압기의 회로도,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3상 전력 복권 변압기의 복수의 지그재그 결선부의 벡터도,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 3상 전력 단권 변압기를 이용한 3상 전력 델타 복권 변압기의 복수의 지그재그 결선부의 회로도,
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 3상 전력 델타 복권 변압기의 복수의 지그재그 결선부의 벡터도,
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 3상 전력 스타 복권 변압기의 복수의 지그재그 결선부의 회로도,
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 3상 전력 스타 복권 변압기의 복수의 지그재그 결선부의 벡터도,
도 10은 본 발명의 3상 전력 복권 변압기의 사시사진,
도 11은 본 발명의 3상 전력 복권 변압기의 정면사진,
도 12는 본 발명의 3상 전력 복권 변압기의 배면사진.
이하 첨부된 도면 중 도 4 내지 도 12를 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나, 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3상 전력 단권 변압기를 이용한 고조파 능동형 필터 기능을 갖는 3상 전력 복권 변압기의 회로도이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3상 전력 복권 변압기의 복수의 지그재그 결선부의 벡터도이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 3상 전력 단권 변압기를 이용한 3상 전력 델타 복권 변압기의 복수의 지그재그 결선부의 회로도이고, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 3상 전력 델타 복권 변압기의 복수의 지그재그 결선부의 벡터도이고, 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 3상 전력 스타 복권 변압기의 복수의 지그재그 결선부의 회로도이며, 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 3상 전력 스타 복권 변압기의 복수의 지그재그 결선부의 벡터도이다.
도 10은 본 발명의 3상 전력 복권 변압기의 사시사진이고, 도 11은 본 발명의 3상 전력 복권 변압기의 정면사진이며, 도 12는 본 발명의 3상 전력 복권 변압기의 배면사진이다.
(제1 실시예)
이하 본 발명의 제1 실시예에 대하여 첨부된 도면 도 4 및 도 5를 참조하여 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.
본 발명의 제1 실시예에서의 전기변압기의 회로도는, 도 4에서 보는 바와 같이,부하(110)에 교류 전원을 공급하기 위한 3상 4선식 결선을 가지는 전원계통(100)과, 전원단의 한상 결상으로 일어나는 정전사고를 막는 결상복구기능을 갖으며 부하 측에서 3상 380V 및 3상 220V를 출력하는 변압기로 이루어지는바, 상기변압기는, 변압기의 본체에 해당하는 복수의 지그재그 결선부(130)와 3상 4선 배선용차단기(112)로 이루어진다.
이때, 전원계통(100)은 3개의 상(R상,S상,T상)과 중성점의 전압이 0V인 전선의 N 상을 갖는바, 일례로 상기 R상은 전압의 위상이 0도인 전선, S상은 전압의 위상이 120도인 전선, 그리고 T상은 전압의 위상이 240도인 전선으로 정할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 위상이 달라질 수 있으나, 설명의 편의상 본 실시예에서는 상기 예를 가지고 설명한다.
먼저, 복수의 지그재그 결선부(130)를 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 레그(131,132,133)를 갖는 단권 코어를 가지며, 각 레그에 대해 일반적인 3상 변압기의 권선이 권회되어 있다.
즉,R상 레그(131)에는 제2, 제3 R상 권선(Rn, R1)이 권회되어 있고, S상 레그(132)에는 제2, 제3 S상 권선(Sn, S1)이 권회되어 있고, T상 레그(133)에는 제2, 제3 T상 권선(Tn, T1)이 권회되어 있으며, 이들이 통상적인 정상 지그재그 결선부를 형성하고 있다. 즉, R상 레그(131)의 R상의 제3권선(R1)의 끝점(2)이 T상 레그(133)의 T상의 제2권선(Tn)의 끝점(7)과 접속되며, S상 레그(132)의 S상의 제3권선(S1)의 끝점(5)가 R상 레그(131)의 R상의 제2권선(Rn)의 끝점(1)과 접속되며,T상 레그(133)의 T상의 제3권선(T1)의 끝점(8)가 S상 레그(132)의 S상의 제2권선(Sn)의 끝점(4)과 접속된다.
또한 R상 레그(131)에는 제1, 제4 R상 권선(Rn*, R2)이 권회되어 있고, S상 레그(132)에는 제1, 제4 S상 권선(Sn*, S2)이 권회되어 있고, T상 레그(133)에는 제1, 제4 T상 권선(Tn*, T2)이 권회되어 있으며, 이들이 상기 정상 지그재그 결선부와 반대인 역 지그재그 결선부를 형성하고 있다. 즉, R상 레그(131)의 R상의 제4권선(R2)의 시작점(3)이 S상 레그(132)의 S상의 제1권선(Sn*)의 시작점(4*)과 접속되며, S상 레그(132)의 S상의 제4권선(S2)의 시작점(6)가 T상 레그(133)의 T상의 제1권선(Tn*)의 시작점(7*)과 접속되며,T상 레그(133)의 T상의 제4권선(T2)의 시작점(9)가 R상 레그(131)의 R상의 제1권선(Rn*)의 시작점(1*)과 접속된다.
또한, 상기 3상 변압기의 권선 T2 끝(Tz), R1 시작(Ra)이 R상에 연결되고; R2 끝(Rz), S1 시작(Sa)이 S상에 연결되고; S2 끝(Sz), T1 시작(Ta)이 T상에 연결되는 모습은 일반 델타 결선의 형태이다.
본 발명에서 특이한 점은, Rn, Sn, Tn,의 시작인 3개의 N과 Rn*, Sn*, Tn*의 끝인 3개의 N을 모두 6개 N이 N상에 연결되어 있다.
또한 특이한 점은 R상 레그(131)에는 제1 및 제2, 제3, 제4 R상 권선(Rn*, Rn, R1, R2 )이 권회되어 있고, S상 레그(132)에는 제1 및 제2, 제3, 제4 S상 권선(Sn*, Sn, S1, S2 )이 권회되어 있고, T상 레그(133)에는 제1 및 제2, 제3, 제4 T상 권선(Tn*, Tn, T1, T2 )이 권회되어 있으며, 모두 같은 굵기에 같은 감은 수인 것이 특징으로 한다.
모두 같은 굵기라는 것은 제조가 편리하다는 것이다. 전선을 선정했을 때 계속 같은 것으로 감을 수 있다. 그리고 N상을 기준으로 모두가 대칭이다는 것을 의미한다.
이를 벡터도로 도시하면 도 5에서 보는 바와 같으며, 참고로 도 5의 벡터도에서, 평행한 벡터는 동일한 레그에 권회됨을 의미하며, 각 권선의 시작점 및 끝점, 그리고 중간 탭의 연결 관계가 알기 쉽게 도시되어 있다.
이를 좀더 구체적으로 설명하면, R상 레그(131)에는 제1 및 제2, 제3, 제4 R상 권선(Rn*, Rn, R1, R2 )이 권회되어 있고, 여기에서 감은 수가 같다는 것은,
제1코아를 구성하는 R상 레그(131)의 철심에 Rn*의 시작(1*)해서 감어 끝(N)까지 감은 턴수가 Rn의 시작(N)해서 감어 끝(1)까지 감은 턴수와 R1의 시작(Ra)해서 감어 끝(2)까지 감은 턴수와 R2의 시작(3)해서 감어 끝(Rz)까지 감은 턴수가 모두 같다는 것을 말하는 것이며, 이때 턴수와 철심의 면적은 반비례한다.
다시 말하면 턴수 곱하기 철심의 면적은 일정해야 한다. 여기서 턴 수는 이론상으로는 선전압 380V의 1/3인 126.7V에 해당되는 감은 수이지만, 실제 실험에서는 103.5턴수로 하였다. 그리고 0.5mm 두께의 무방향성 철심 156장을 사용하였는 바, 따라서 단면적은 (79.mm(=158장)x 46. mm) 이다. 이때 변압기를 만들 때 (0.5mm 두께의 무방향성 철심 156장)x (79.mm(=158장)x 46. mm) 은 일정해야 무부하손과 동손이 일치하게 된다.
마찬가지로, 제2코아를 구성하는 S상 레그(132)에는 제1 및 제2, 제3, 제4 S상 권선(Sn*, Sn, S1, S2 )이 권회되어 있고, 여기에서 감은 수가 같다.
S상 레그(132)의 철심에 Sn*의 시작(4*)해서 감어 끝(N)까지 감은 턴수가 Sn의 시작(N)해서 감어 끝(4)까지 감은 턴수와 S1의 시작(Sa)해서 감어 끝(5)까지 감은 턴수와 S2의 시작(6)해서 감어 끝(Sz)까지 감은 턴수가 모두 같다는 것을 말하는 것이며,
역시 마찬가지로, 제3 코아를 구성하는 T상 레그(133)에는 제1 및 제2, 제3, 제4 T상 권선(Tn*, Tn, T1, T2 )이 권회되어 있고, 여기에서 감은 수가 같다.
T상 레그(133)의 철심에 Tn*의 시작(7*)해서 감어 끝(N)까지 감은 턴수가 Tn의 시작(N)해서 감어 끝(7)까지 감은 턴수와 T1의 시작(Ta)해서 감어 끝(8)까지 감은 턴수와 T2의 시작(9)해서 감어 끝(Tz)까지 감은 턴수가 모두 같다는 것을 말하는 것이다.
본 발명에서 특이한 점은, Rn, Sn, Tn,의 시작인 3개의 N과 Rn*, Sn*, Tn*의 끝인 3개의 N을 모두 6개 N이 N상에 연결되어 있는 것은 델타결선 {3상 변압기의 권선 R2끝(Rz), S1시작(Sa)이 S상에 연결되고; S2끝(Sz), T1시작(Ta)이 T상에 연결되는 모습은 일반 델타 결선의 형태이다}의 결상 복구를 하는 역할을 하게 된다.
좀더 상술하면, R상, S상, T상, N상 중 하나의 상이 단선되어 외부의 전압과 전류가 주어지지 않아도 변압기의 원리에 의해서 그 단선된 하나의 상의 전압과 전류를 단선된 이전 상태로 복권시킬 수 있다.
이러한 결상 복구용 권선의 기능을 도 5를 참조하여 설명하는 바, 일예로 T상이 결상되었을 경우(R상과 S상 및 N상은 정상임)를 가정한다.
변압기의 법칙은, 다음 [수학식1]과 같이, 턴수(Ni) 와 전압(Vi)과
전류(
Figure 112018095657757-pct00001
)의 규칙이 있다.
[수학식1]
Figure 112018095657757-pct00002
여기서, 만약 T상이 결상 되었다면, (Ta.Sz)의 전위와 전류가 미정일 것이다. 그렇지만 (Ra.Tz),(Sa.Rz)의 전위차는 정해져 있으며, 일예로 380V의 외부 전원 전압이다. N상이 0전위를 가리키므로, Tn권선 점(2.7)과 N상 단자 간의 전위차는 벡터의 전압으로 126.7V이다. Sn*권선 점(3.4*)과 N상 단자 간의 전위차는 벡터의 전압으로 126.7V이다.
그런데 제3코아 T상 레그(133)에는 제1 및 제2, 제3, 제4 T상 권선(Tn*, Tn, T1, T2 )이 권회되어 있으며 모두 같은 굵기에 같은 감은 수인 것이 특징이기에
N(Tn*)=N(Tn)=N(T1)=N(T2)이면 V(Tn*)=V(Tn)=V(T1)=V(T2)이 된다.
뿐만 아니라 제2코아 S상 레그(132)에는 제1 및 제2, 제3, 제4 S상 권선(Sn*, Sn, S1, S2 )이 권회되어 있으며 모두 같은 굵기에 같은 감은 수인 것이 특징이기에 N(Sn*)=N(Sn)=N(S1)=N(S2)이면 V(Sn*)=V(Sn)=V(S1)=V(S2)이 된다.
그 결과, (Ta.Sz)의 전위는 220V(240*j*),상(Ta.Sz) S상(Ra.Tz)전위차=380V, T상(Ta.Sz) R상(Sa.Rz) 전위차=380V 이다.
그런데 여기서, Tn권선 점(2.7)과 N상 단자 간의 전위차는 벡터의 전압으로 126.7V이고, Sn*권선 점(3.4*)과 N상 단자 간의 전위차는 벡터의 전압으로 126.7V이다는 특이한 점이 발생하게 된다.
이것은, 일반적인 지그재그는 {Tn권선 점(2.7)과 N상 단자 간의 전위차는 벡터의 전압으로 126.7V이다.} 하나 밖에 없어서 결상 복구하는데 이상적인 변압기 법칙이 완벽하지 못한다. 다시 말하면 손실이 생긴다. 그러나 복수의 지그재그 결선은 둘이기에 결상 복구하는 데 거의 이상 적인 변압기 법칙이 이루어진다. 즉, 손실이 적은바, 이것이 본 발명의 종래기술과 구별되는 특징이다.
이것은 고조파 전압이 발생하면 이웃상의 협조에 의해 감쇠에 지대한 영향을 끼치게 된다.
(제2 실시예)
이하 본 발명의 제2 실시예에 대하여 첨부된 도면 도 6 및 도 7을 참조하여 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 3상 전력 단권 변압기를 이용한 3상 전력 델타 복권 변압기의 복수의 지그재그 결선부(130')의 회로도이고, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 3상 전력 델타 복권 변압기의 복수의 지그재그 결선부의 벡터도이다.
즉, 본 제2 실시예에서의 3상 전력 델타 복권 변압기의 복수의 지그재그 결선부(130')는, 제1 실시예의 복수의 지그재그 결선부(130)에 1차측 델타 결선부가 추가된다는 점이다.
따라서, 델타-복수의 지그재그 결선부를 갖는 복권형 변압기가 가능하게 되며, 상기 델타 결선부가 추가됨으로써, 델타 결선부의 장점도 아울러 지니게 된다.
(제3 실시예)
이하 본 발명의 제3 실시예에 대하여 첨부된 도면 도 6 및 도 7을 참조하여 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 3상 전력 스타 복권 변압기의 복수의 지그재그 결선부(130")의 회로도이며, 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 3상 전력 스타 복권 변압기의 복수의 지그재그 결선부의 벡터도이다.
즉, 본 제3 실시예에서의 3상 전력 델타 복권 변압기의 복수의 지그재그 결선부(130")는, 제1 실시예의 복수의 지그재그 결선부(130)에 1차측 스타 결선부가 추가된다는 점이다.
따라서, 스타-복수의 지그재그 결선부를 갖는 복권형 변압기가 가능하게 되며, 상기 스타 결선부가 추가됨으로써, 스타 결선부의 장점도 아울러 지니게 된다.
마지막으로, 일반적인 지그재그 결선부를 갖는 변압기의 경우에는 용량이 커짐에 따라 결상복구 기능이 충분히 발휘되지 않고, 제1 종래기술의 다중 지그재그 결선부를 갖는 변압기의 경우에는 너무 중복되는 불필요한 결선부가 많아서 너무 비효율적이었으며, 제2 종래기술의 델타-지그재그 결선부를 갖는 변압기의 경우에는 1kW의 부하를 걸었을 때에 한 상의 결상시 정격전압 220V 보다 10V 가량 떨어진다는 한계점이 있었으나, 도 10 내지 도 12에서와 같은 본 발명의 복수의 지그재그 결선부를 갖는 3상 전력 복권 변압기에 의하면, 매우 단순한 구성에 의해서도 한 상의 결상시 7V 가량만 떨어지며 결상복구가 가능하므로, 30% 정도의 결상복구 효율의 증가를 가져온다는 점을 알 수 있었다.
이상, 본 발명을 최적 실시예들을 기준으로 설명하였으나, 이외에도 여러 가지 변형이 가능하며, 앞에서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims (6)

  1. 부하(110)에 교류 전원을 공급하기 위한 3상 결선을 가지는 전원계통(100)에 연결된 복수의 지그재그 결선부(130)를 갖는 변압기로서,
    상기 복수의 지그재그 결선부(130)는, 3개의 레그(131,132,133)를 갖는 코어를 가지며, 각 레그에 대해 3상 변압기의 권선(R1,R2; S1,S2; T1,T2) 및 결상복구용 권선(Rn*,Rn;Sn*,Sn;Tn*,Tn)이 권회되어 있고, 상기 3상 변압기의 권선(R1,R2; S1,S2; T1,T2)은 델타 형의 결선 구조를 연결되며, 각 상의 레그에 권회된 변압기용 권선의 일단에 이웃하는 상의 결상복구용 권선의 일단에 접속되고, 각 결상복구용 권선의 타단은 중성점에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 변압기.
  2. 제 1항에 있어서,
    R상레그(131)에는 제1 및 제2,제3,제4권선 (Rn*,Rn,R1,R2)이 권회되어 있고, S상 레그(132)에는 제1 및 제2,제3,제4권선 (Sn*,Sn,S1,S2)이 권회되어 있으며, T상 레그(133)에는 제1 및 제2,제3,제4권선 (Tn*,Tn,T1,T2)이 권회되어 있으며,
    T2끝(Tz), R1시작(Ra)이 R상에 연결되고; R2끝(Rz), S1시작(Sa)이 S상에 연결되고; S2끝(Sz), T1시작(Ta)이 T상에 연결되는 모습은 일반 델타 결선의 형태이며,
    각 레그에 대해 3상 변압기의 지그재그권선(R1,Rn; S1,Sn; T1,Tn) 및 3상 변압기의 지그재그의 대칭인 권선(R2,Rn*; S2,Sn*; T2,Tn*)이 권회되어 있고; Rn, Sn, Tn,의 시작인 3개의 N과 Rn*, Sn*, Tn*의 끝인 3개의 N을 모두 6개 N이 N상에 연결되어 있고;
    R1끝(2), Tn끝(7)이 연결되고; S1끝(5), Rn끝(1)이 연결되고; T1끝(8), Sn끝(4)이 연결되고; R2시작(3), Sn*시작(4*)이 연결되고; S2시작(6), Tn*시작(7*)이 연결되고; T2시작(9), Rn*시작(1*)이 연결되는 것을 특징으로 하는 변압기.
  3. 제1항에 있어서
    R상 레그(131)에는 제1 및 제2, 제3, 제4 R상 권선(Rn*, Rn, R1, R2 )이 권회되어 있고, S상 레그(132)에는 제1 및 제2, 제3, 제4 S상 권선(Sn*, Sn, S1, S2 )이 권회되어 있고, T상 레그(133)에는 제1 및 제2, 제3, 제4 T상 권선(Tn*, Tn, T1, T2 )이 권회되어 있으며, 모두 같은 굵기에 같은 감은 수인 것이 특징으로 하는 변압기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 레그에는 각각의 타측 권선이 Δ형이나 Y형으로 추가로 권회되어 있는 복권형인 것을 특징으로 하는 변압기.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
    차단기(112)가, 상기 전원계통(100)의 각 상의 전선과 상기 복수의 지그재그 결선부(130)의 대응 되는 변압기용 권선사이에 삽입되는 것을 특징으로 하는 변압기.
  6. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 상의 레그에 권회된 변압기용 권선의 탭에서 저전압의 파워가 출력 가능한 것을 특징으로 하는 변압기.
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