KR102218147B1 - 자기 유도 전원 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

코일에 설치된 차단부 동작에 의해 변류기를 쇼트 모드로 변경시켜 활선 상태의 전력선으로부터 탈부착이 용이하도록 한 자기 유도 전원 공급 장치를 제시한다. 제시된 자기 유도 전원 공급 장치는 전력선에 설치되는 상부 코어 및 하부 코어와 하나 이상의 코일을 구비한 변류기 및 하나 이상의 코일 중 적어도 하나에 연결된 차단부를 포함하고, 차단부는 하나 이상의 코일 중 적어도 하나와 폐회로를 형성하여 변류기를 상부 코어 및 하부 코어의 분리가 가능한 쇼트 모드로 변환하여 활선 상태인 전력선에 근접하거나 설치된 경우 자기장이 형성되는 것을 방지하여 용이하게 전력선으로부터 탈부착할 수 있다.

Description

자기 유도 전원 공급 장치{ELECTROMAGNETIC INDUCTIVE POWER SUPPLY APPARATUS}
본 발명은 자기 유도 전원 공급 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자기 유도 현상을 이용한 전원 취득 및 전류 센싱을 위해 송전선로 또는 배전선로에서 설치되는 자기 유도 전원 공급 장치에 관한 것이다.
최근 자기 유도 현상을 이용한 전원 공급 방식에 대한 관심이 증가함에 따라 다양한 형태의 자기 유도 전원 공급 장치가 개발되고 있다.
자기 유도 방식의 전원 공급 장치는 송전선로, 배전 선로 등과 같이 대용량 전류가 흐르는 전력선에 설치되는 자기 유도 전원 공급 장치를 포함한다. 자기 유도 방식 전원 공급 장치는 자기 유도 전원 공급 장치에서 자기 유도 현상을 통해 취득한 전력을 직류로 변환하여 부하로 공급한다.
자기 유도 전원 공급 장치는 전원 취득 또는 전류 센싱을 위해 전력선에 설치된다.
하지만, 종래의 자기 유도 전원 공급 장치는 설치를 위해 활선 상태인 전력선에 근접하는 경우 자기장이 생성되어 매우 센 진동 및 매우 큰 소음이 발생한다. 그에 따라, 종래의 자기 유도 전원 공급 장치는 소음 밑 진동이 발생하여 설치 작업이 어려운 문제점이 있다.
또한, 종래의 자기 유도 전원 공급 장치는 활선 상태의 전력선에 의해 자기장이 생성된다. 종래의 자기 유도 전원 공급 장치는 전력선에 의해 생성된 자기장의 영향으로 분리가 어려운 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1040732호(명칭: 송배전선로 감시장치)
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 코일에 설치된 차단부 동작에 의해 변류기를 쇼트 모드로 변경시켜 활선 상태의 전력선으로부터 탈부착이 용이하도록 한 자기 유도 전원 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 자기 유도 전원 공급 장치는 전력선에 설치되는 상부 코어 및 하부 코어와 하나 이상의 코일을 구비한 변류기 및 하나 이상의 코일 중 적어도 하나에 연결된 차단부를 포함하고, 차단부는 하나 이상의 코일 중 적어도 하나와 폐회로를 형성하여 변류기를 상부 코어 및 하부 코어의 분리가 가능한 쇼트 모드로 변환한다.
이때, 변류기는 상부 코어 및 하부 코어 중 적어도 하나에 권선된 제1 코일 및 제2 코일을 포함하고, 차단부는 제1 코일 및 제2 코일 중 적어도 하나와 폐회로를 형성하여 변류기를 쇼트 모드로 변환할 수 있다.
여기서, 차단부는 푸시 스위치를 포함할 수 있다. 차단부는 전자식 스위치를 포함하고, 본 발명의 실시 예에 따른 자기 유도 전원 공급 장치는 전자식 스위치를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 자기 유도 전원 공급 장치는 하나 이상의 코일 중 적어도 하나에서 유도된 전압을 정류하는 정류부, 하나 이상의 코일 중 적어도 하나를 정류부와 연결하는 스위칭부 및 정류부에서 정류된 전압을 충전하고, 충전된 전압을 부하로 공급하는 배터리를 더 포함할 수 있다. 이때, 정류부는 정류한 전압을 부하로 직접 공급할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 자기 유도 전원 공급 장치는 코일에 차단부를 설치하여 설치 또는 유지 보수시 쇼트 모드로 변경함으로써, 활선 상태인 전력선에 근접하거나 설치된 경우 자기장이 형성되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 자기 유도 전원 공급 장치는 활선 상태인 전력선에 의한 자기장 생성을 방지함으로써, 진동 및 소음 발생을 방지하고, 전력선으로부터 손쉽게 탈부착할 수 있는 효과가 있다.
또한, 자기 유도 전원 공급 장치는 활선 상태의 전력선로부터 손쉽게 탈부착할 수 있기 때문에, 활선 상태인 전력선에서 설치 및 유지보수 작업을 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 자기 유도 전원 공급 장치를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자기 유도 전원 공급 장치를 설명하기 위한 도면.
도 3 내지 도 7은 도 2의 차단부를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 자기 유도 전원 공급 장치의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 자기 유도 전원 공급 장치의 변형 예를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 자기 유도 전원 공급 장치(100)는 송전선로, 배전 선로 등과 같이 대용량 전류가 흐르는 전력선(10)에 설치된다. 자기 유도 전원 공급 장치(100)는 자기 유도 현상을 통해 취득한 전력을 직류로 변환하여 부하(200)로 공급한다. 자기 유도 전원 공급 장치(100)는 전원 취득 이외에도 전력선(10)에 흐르는 전류를 감지할 수도 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 자기 유도 전원 공급 장치(100)는 변류기(110), 스위칭부(120), 정류부(130), 배터리(140) 및 차단부(150)를 포함한다.
변류기(110)는 대용량 전류가 흐르는 전력선(10)에 설치되어, 전력선(10)에 흐르는 대용량 전류로부터 전압(또는 전류, 전력)를 유도한다. 변류기(110)는 클램프 타입 등과 같이 전력선(10)에 탈부착 가능한 구조로 형성된다. 일례로, 변류기(110)는 전력선(10)에 탈부착이 용이하도록 내부의 코어를 2 분할하여 상부 코어(112) 및 하부 코어(114)를 구성한다.
상부 코어(112) 및 하부 코어(114) 중 적어도 하나에는 하나 이상의 코일이 권선된다. 여기서, 도 2에서는 하부 코어(114)에 제1 코일(116) 및 제2 코일(118)이 권선된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 상부 코어(112)에 제1 코일(116) 및 제2 코일(118)이 권선될 수도 있다. 또한, 상부 코어(112) 및 하부 코어(114) 중 하나에 제1 코일(116) 및 제2 코일(118) 중 하나의 코일이 권선될 수도 있다. 상부 코어(112)에 제1 코일(116) 및 제2 코일(118) 중 하나의 코일이 권선되고, 하부 코어(114)에 제1 코일(116) 및 제2 코일(118) 중 나머지 하나의 코일이 권선될 수도 있다.
제1 코일(116)은 전력선(10)의 외주에 배치되는 하부 코어(114)에 권선된다. 제1 코일(116)은 하부 코어(114)를 복수회 권선하는 코일로 구성된다. 이때, 제1 코일(116)의 표면은 절연물로 코팅될 수 있다. 제1 코일(116)의 양단은 스위칭부(120)에 연결된다.
제2 코일(118)은 하부 코어(114)에 권선된다. 제2 코일(118)은 하부 코어(114)를 복수회 권선하는 코일로 구성된다. 제2 코일(118)은 제1 코일(116)과 다른 위치에 권선되거나, 동일 위치에 중복(중첩)되어 권선될 수 있다. 이때, 제2 코일(118)의 표면은 절연물로 코팅될 수 있다. 제2 코일(118)의 양단은 스위칭부(120)에 연결된다.
한편, 제1 코일(116) 및 제2 코일(118)은 서로 다른 권선비를 갖도록 형성된다. 일례로, 제1 코일(116)은 코어를 대략 150회 정도 권선하는 코일로 구성되고, 제2 코일(118)은 코어를 대략 50회 정도 권선하는 코일로 구성될 수 있다.
스위칭부(120)는 자기 유도 전원 공급 장치(100)의 초기 구동 여부 및 전압을 근거로 자기 유도 제1 코일(116) 및 제2 코일(118) 중 적어도 하나가 정류부(130)에 직렬 연결되도록 스위칭한다.
일례로, 스위칭부(120)는 자기 유도 전원 공급 장치(100)의 초기 구동시 설정시간(예를 들면, 대략 1분 정도) 동안 제1 코일(116) 및 제2 코일(118) 중 낮은 권선 수를 갖는 코일이 정류부(130)에 직렬 연결되도록 스위칭한다.
스위칭부(120)는 자기 유도 전원 공급 장치(100)의 초기 구동 후 설정시간이 지나면 자기 유도 전원 공급 장치(100)에서 감지된 전압을 근거로 제1 코일(116) 및 제2 코일(118) 중 적어도 하나가 정류부(130)와 직렬 연결되도록 스위칭한다.
이때, 스위칭부(120)는 자기 유도 전원 공급 장치(100)에서 감지된 전압이 최소 기준 전압 미만이면 제1 코일(116) 및 제2 코일(118)이 정류부(130)에 직렬 연결되도록 스위칭한다. 이를 통해, 스위칭부(120)는 제1 코일(116) 및 제2 코일(118)에 유도된 모든 전압을 정류부(130)로 인가하여 최소 기준 전압 이상의 전압이 정류부(130)로 인가한다.
스위칭부(120)는 자기 유도 전원 공급 장치(100)에서 감지된 전압이 최소 기준 전압 이상이고 최대 기준 전압 이하이면 제1 코일(116) 및 제2 코일(118) 중 높은 권선수를 갖는 코일이 정류부(130)와 직렬 연결되도록 스위칭하여, 높은 권선 수의 코일에서 유도된 전압을 정류부(130)로 인가한다.
스위칭부(120)는 자기 유도 전원 공급 장치(100)에서 감지된 전압이 최대 기준 전압을 초과하면 제1 코일(116) 및 제2 코일(118) 중 낮은 권선수를 갖는 코일이 정류부(130)와 직렬 연결되도록 스위칭하여, 낮은 권선수의 단일 코일에서 유도된 전압을 정류부(130)로 인가한다.
정류부(130)는 스위칭부(120)로부터 인가되는 전압을 정류하여 직류로 변환한다. 정류부(130)는 직류로 정류된 전압을 배터리(140)로 공급한다. 정류부(130)는 직류로 정류된 전압을 배터리(140)를 거치지 않고 부하(200)로 바로 공급할 수도 있다.
정류부(130)는 복수의 다이오드로 구성된 전파(全波) 정류회로 또는 반파(半波) 정류회로로 구성될 수 있다. 정류부(130)는 스위칭부(120)의 스위칭 구동에 따라 제1 코일(116) 및 제2 코일(118) 중 적어도 하나에서 유도된 전압을 직류로 변환하여 배터리(140) 또는 부하(200)로 공급한다.
배터리(140)는 정류부(130)에서 공급되는 전압(즉, 직류 전압)을 충전한다. 배터리(140)는 충전된 전압을 부하(200)로 공급한다.
차단부(150)는 스위치(152)를 포함하며, 작업자의 스위치(152) 조작에 의해 구동하여 활선 상태의 전력선(10)에 설치되거나 근접 배치된 변류기(110)에 자기장이 생성되는 것을 방지한다. 즉, 차단부(150)는 제1 코일(116) 및 제2 코일(118) 중 적어도 하나와 폐회로를 형성하여 자기 변류기(110)를 쇼트 모드로 변환한다. 그에 따라, 차단부(150)는 상부 코어(112) 및 하부 코어(114)에 흐르는 자기력을 감소시켜 활선 상태인 전력선(10)에 의해 변류기(110)에서 생성되는 자기장을 최소화한다.
이를 통해, 자기 유도 전원 공급 장치(100)는 활선 상태인 전력선(10)에 근접하거나 설치된 경우 자기장이 형성되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 자기 유도 전원 공급 장치(100)는 활선 상태인 전력선(10)에 의한 자기장 생성을 방지함으로써, 진동 및 소음 발생을 방지하고, 전력선(10)으로부터 손쉽게 탈부착할 수 있는 효과가 있다.
또한, 자기 유도 전원 공급 장치(100)는 활선 상태의 전력선(10)로부터 손쉽게 탈부착할 수 있기 때문에, 활선 상태인 전력선(10)에서 설치 및 유지보수 작업을 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
차단부(150)는 제1 코일(116) 및 제2 코일(118) 중 적어도 하나에 설치된다, 차단부(150)는 작업자의 조작에 의해 구동하여 제1 코일(116) 및 제2 코일(118) 중 하나와 폐회로를 형성하여 변류기(110)를 쇼트 모드로 변환한다. 그에 따라, 차단부(150)는 코어(112, 114)에 흐르는 자기력을 감소시켜 활선 상태인 전력선(10)에 의해 변류기(110)에서 생성되는 자기장을 최소화한다.
차단부(150)는 제2 코일(118)의 양단에 병렬로 연결된다. 차단부(150)는 작업자의 조작에 의해 동작하여 제2 코일(118)을 쇼트시킨다. 즉, 차단부(150)는 제2 코일(118)을 쇼트시켜 제2 코일(118)과 차단부(150) 사이에 폐회로를 형성한다. 그에 따라, 차단부(150)는 코어(112, 114)에 흐르는 자기력을 감소시켜 활선 상태인 전력선(10)에 의해 변류기(110)에서 생성되는 자기장을 최소화한다.
도 3을 참조하면, 차단부(150)는 제1 코일(116)의 양단에 병렬로 연결될 수 있다. 차단부(150)는 작업자의 조작에 의해 동작하여 제1 코일(116)을 쇼트시킨다. 즉, 차단부(150)는 제1 코일(116)을 쇼트시켜 제1 코일(116)과 차단부(150) 사이에 폐회로를 형성한다. 그에 따라, 차단부(150)는 코어(112, 114)에 흐르는 자기력을 감소시켜 활선 상태인 전력선(10)에 의해 변류기(110)에서 생성되는 자기장을 최소화한다.
도 4를 참조하면, 차단부(150)는 제1 코일(116)의 양단에 병렬로 연결된 제1 차단부(150a), 제2 코일(118)의 양단에 병렬로 연결된 제2 차단부(150b)를 포함할 수도 있다. 즉, 제1 차단부(150a)는 제1 코일(116)을 쇼트시켜 제1 코일(116)과 차단부(150) 사이에 폐회로를 형성하고, 제2 차단부(150b)는 제2 코일(118)을 쇼트시켜 제2 코일(118)과 차단부(150) 사이에 폐회로를 형성한다. 그에 따라, 제1 차단부(150a) 및 제2 차단부(150b)는 코어(112, 114)에 흐르는 자기력을 감소시켜 활선 상태인 전력선(10)에 의해 변류기(110)에서 생성되는 자기장을 최소화한다.
한편, 자기 유도 전원 공급 장치(100)는 차단부(150)의 동작시 순간적인 큰 전압 또는 전류가 흘러 변류기(110) 또는 차단부(150)의 고장을 초래할 수 있다. 이를 방지하기 위해서, 차단부(150)는 댐핑을 위한 저항 등의 댐핑 소자(미도시)를 추가로 포함할 수도 있다. 이때, 댐핑 소자(미도시)는 차단부(150)의 스위치(152)와 직렬로 연결된 것을 일례로 한다. 여기서, 댐핑 소자는 변류기(110)가 쇼트 모드로 변환된 경우 폐회로에 흐르는 전류를 소비한다.
도 5를 참조하면, 스위치(152)는 기계식 스위치인 푸시 스위치(PUSH SWITCH)인 것을 일례로 한다. 푸시 스위치는 누를 때마다 온(ON), 오프(OFF)가 반복되는 얼터니트 타입의 푸시 스위치, 누르는 순간에만 온(ON)되는 노멀 오픈(N/O) 타입의 푸시 스위치로 구성될 수 있다. 푸시 스위치는 자기 유도 전원 공급 장치(100)의 외부에 노출되도록 설치된다. 여기서, 푸시 스위치의 설치 위치는 도시된 위치에 한정되지 않고, 작업자가 조작할 수 있는 위치라면 어디는 설치될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 활선 상태의 전력선(10)에 변류기(110)가 설치되고 스위치(152)가 오프(OFF) 상태이면, 코어(112, 114)에 전류가 흘러 자기장이 형성되기 때문에 상부 코어(112) 및 하부 코어(114)의 분리가 어렵게 된다.
반면, 스위치(152)가 온(ON) 상태이면, 제2 코일(118) 및 차단부(150, 스위치(152)) 사이에 폐회로가 형성되기 때문에 코어(112, 114)에는 전류가 흐르지 않는다. 그에 따라, 상부 코어(112) 및 하부 코어(114)는 손쉽게 분리될 수 있다.
이때, 도 8을 참조하면, 자기 유도 전원 공급 장치(100)는 차단부(150)가 정지(오프(OFF)) 상태이면 정상 모드로 동작하여 일정한 출력 전류가 출력된다. 자기 유도 전원 공급 장치(100)는 차단부(150)가 동작(온(ON)) 상태로 변경되면 쇼트 모드로 변경되어 출력 전류가 차단(즉, '0')된다.
한편, 도 9를 참조하면, 차단부(150)는 전자식 스위치로 구성될 수도 있다. 이때, 자기 유도 전원 공급 장치(100)는 전자식 스위치를 차단부(150)로 구성하는 경우 통신 모듈(미도시), 제어부(160) 및 별도의 연결 장비를 추가로 설치해야 한다. 따라서, 기계식 스위치를 적용한 경우에 비해 추가적인 비용이나 실장 공간을 필요로 하지만, 기계식 스위치와 동일한 기능(즉, 쇼트 모드 변경)을 수행할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
10: 전력선 100: 자기 유도 전원 공급 장치
110: 변류기 112: 상부 코어
114: 하부 코어 116: 제1 코일
118: 제2 코일 120: 스위칭부
130: 정류부 140: 배터리
150: 차단부 150a: 제1 차단부
150b: 제2 차단부 160: 제어부
200: 부하

Claims (10)

  1. 전력선에 설치되는 자기 유도 전원 공급 장치에 있어서,
    상기 전력선에 설치되는 상부 코어 및 하부 코어와 하나 이상의 코일을 구비한 변류기; 및
    상기 하나 이상의 코일 중 적어도 하나에 연결된 차단부를 포함하고,
    상기 차단부는 상기 하나 이상의 코일 중 적어도 하나와 폐회로를 형성하여 상기 변류기를 상기 상부 코어 및 상기 하부 코어의 분리가 가능한 쇼트 모드로 변환하고,
    상기 변류기는 상기 상부 코어 및 상기 하부 코어 중 적어도 하나에 권선된 제1 코일 및 제2 코일을 포함하고,
    상기 차단부는 상기 제1 코일의 양단에 연결되고, 상기 제1 코일과 폐회로를 형성하여 상기 변류기를 쇼트 모드로 변환하는 제1 차단부를 포함하는 자기 유도 전원 공급 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차단부는,
    상기 제2 코일의 양단에 연결되고, 상기 제2 코일과 폐회로를 형성하여 상기 변류기를 쇼트 모드로 변환하는 제2 차단부를 더 포함하는 자기 유도 전원 공급 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 차단부는 푸시 스위치를 포함하는 자기 유도 전원 공급 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 차단부는 전자식 스위치를 포함하고,
    상기 전자식 스위치를 제어하는 제어부를 더 포함하는 자기 유도 전원 공급 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 코일 중 적어도 하나에서 유도된 전압을 정류하는 정류부; 및
    상기 하나 이상의 코일 중 적어도 하나를 상기 정류부와 연결하는 스위칭부를 더 포함하는 자기 유도 전원 공급 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 정류부는 정류한 전압을 부하로 공급하는 자기 유도 전원 공급 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 정류부에서 정류된 전압을 충전하고, 충전된 전압을 부하로 공급하는 배터리를 더 포함하는 자기 유도 전원 공급 장치.
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