KR102274782B1

KR102274782B1 - 전력 절감 장치

Info

Publication number: KR102274782B1
Application number: KR1020210021532A
Authority: KR
Inventors: 박희준
Original assignee: 주식회사 글로벌하이세스
Priority date: 2021-02-18
Filing date: 2021-02-18
Publication date: 2021-07-08
Also published as: US20230386729A1; EP4283638A1; CN116964699A; WO2022177260A1; JP2024509374A

Abstract

본 발명은 입력되는 전압이 변화하더라도 출력 전압을 일정하게 유지시켜 소비되는 전력을 절감할 수 있는 전력 절감 장치로, 공급되는 전압을 토로이달 코어의 상호유도 작용에 의해 안정적인 전압으로 조절하여 부하측에 공급함으써 부하의 성능 및 수명이 향상되고, 이로 인해 전력 사용량도 절감할 수 있으며, 특히 1차측 코일과 2차측 코일이 권선되는 토로이달 코어를 코어 고정부재를 이용하여 장치 내부에 안전하고 견고하게 고정하고, 토로이달 코어에서 발생하는 열을 외부로 쉽게 배출하여 장치의 온도 상승을 예방할 수 있는 전력 절감 장치를 제공하는데 목적이 있다.

Description

전력 절감 장치{Power saving apparatus}

본 발명은 입력전압이 변화하더라도 출력전압을 일정하게 유지시켜 전력를 절감할 수 있는 전력 절감 장치로, 공급되는 전압이 토로이달 코어의 상호유도 작용에 의해 안정적인 전압으로 조절되어 부하측에 공급됨으써 전력을 절감할 수 있는 전력 절감 장치에 관한 것이다.

일반적으로 전력절감장치는 전기기기가 동일한 내용의 작업을 수행하면서 사용되는 전기에너지의 양을 줄여주는 장비로, 같은 양의 작업을 수행하면서 사용하는 전기의 양을 줄이는 방법은 크게 세가지를 생각할 수 있으며 이는 전력을 구성하는 요소 중 하나를 개선하는 방식으로 가능하다.

즉, P(전력)= V(전압) * I(전류) * COSθ (역률) 이 3가지 중 전압이나 전류를 감소하거나 역률을 증가시키는 방법을 채택하는 것이 일반적이다.

그 중 역률을 증가시켜 배전선로 전체의 전력을 절감하는 전력 절감장치가 최근 개시되고 있는데, 일반적으로 역률(Power Factor)은 교류회로에서 유효전력과 피상전력과의 비를 나타내는 것이다.

통상 직류회로에서는 전압과 전류와의 곱이 전력이 되지만, 교류회로에서는 전류와 전압의 실효치와의 곱이 반드시 전력으로 되지는 않는다. 교류회로에서는 전압과 전류와의 곱을 피상전력이라 하고, 이에 역률을 곱해야 비로소 전력이 된다. 교류회로의 전압이나 전류는 정현파(사인파) 모양으로 변동하여 양자의 정현파 위상이 반드시 일치하지 않는 경우도 있기 때문이다.

종래의 교류전력제어 및 변환장치로는 단권, 복권식 트랜스포머나 리액터와 같은 리니어방식의 전압변환장치가 있고, 스위칭 반도체소자를 이용한 위상(phase)제어나 PWM제어에 의한 전력제어장치들이 있으나, 일반 트랜스방식의 전력제어장치는 부피와 중량이 너무 커서 실용성이 낮고, 전자회로에 의한 스위칭제어방식의 전력제어장치는 내구성, 신뢰성, 경제성이 좋지 않으며, 주변의 전기적 환경을 저해하는 EMI 발생들이 문제로 대두되어 왔다.

종래의 리니어 제어방식 중 특히 영국특허(GB2043971A) 「정전압제어장치」는 1차측 코일 극성전환스위칭 방식에 의한 것으로서, 섬세한 정전압제어가 불가능하고, 1차측 코일 전원을 끊고 1차측을 여자시키지 않을 경우 부하측에 직렬로 연결된 2차측코일은 모두 회로 저항으로 변하여 열손실로 인한 과열을 발생시킬 수 있다.

또한 1차측 코일회로 스위치를 닫고 폐회로화하여 2차측 코일을 통해 부하전류를 흐르게 하면 1차측코일에 유도된 전류가 자체손실로 발열하게 되고 전력손실이 커진다. 더욱이 이와 같은 제어방법으로는 스위칭 순간 역기전압이 발생하고 과도현상이 발생하여 부하가 전자제품(COMPUTER, AUDIO TV등)일 경우 부하측에 상당한 전자기적인 노이즈를 제공하게 되므로, 모터나 히터와 같은 전기회로부하 외의 다른 부하조건인 전자제품 등에 대해서는 사용상 제약이 따르게 되고, 바이패스시 급격한 전력변화로 정전이 되는 경우가 있어 부하에 많은 영향을 끼치고 있다.

대한민국 특허출원 제10-2016-0013406호

본 발명은, 부피와 중량이 너무 커서 실용성이 낮은 종래 트랜스 방식의 전력제어장치의 문제점과 내구성, 신뢰성, 경제성이 좋지 않으며, 주변의 전기적 환경을 저해하는 EMI가 발생하는 종래 전자회로에 의한 스위칭제어방식의 전력제어장치의 문제점을 해결하는데 목적이 있는 것으로, 공급되는 전압을 토로이달 코어와 다채널 스위치 및 이를 제어하는 제어수단을 통해 안정적으로 조절하여 부하측으로 공급함으로써 전력을 절감할 수 있는 전력 절감 장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 1차측 코일과 2차측 코일이 권선된 토로이달 코어를 코어 고정부재를 이용하여 전력 절감 장치 내부에 안전하고 견고하게 고정할 수 있고, 토로이달 코어에서 발생하는 열을 외부로 쉽게 배출하여 기기의 온도상승을 예방할 수 있는 전력 절감 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력 절감 장치는, 내부에 공간이 형성되고, 외부 공급전력이 인가되는 주차단기가 일측에 구비되는 소정 부피의 케이스;

상기 케이스 내부에 구비되고, 상기 주차단기에 연결되는 1차측 코일이 권선되며, 1차측 코일에서 유기되는 전압을 다수의 탭에 의해 승압하거나 감압하여 설정된 기준 전압에 대응하는 크기로 형성하는 2차측 코일이 상기 1차측 코일과 상호 역방향으로 권선되는 토로이달 코어;

케이스 바닥면에 형성되되 체결나사가 상부로 돌출되는 고정체와, 상기 토로이달 코어의 내경보다 큰 반경으로 형성되되 상기 체결나사와 체결되는 체결판을 포함하며, 상기 토로이달 코어가 케이스 바닥면에 안착되면서 상기 고정체가 토로이달 코어의 내경에 삽입되고, 상기 체결판이 상기 체결나사에 체결되면서 상기 토로이달 코어의 상부를 가압하여 상기 토로이달 코어를 케이스 내부에 고정하는 코어 고정부재;

상기 2차측 코일의 탭에 대응하게 연결되는 다수의 채널을 갖고, 제어신호에 따라 다수의 채널 중 선택된 하나의 채널이 부스바와 연결되어 조절된 전압을 부하측으로 출력하며, 바이패스 모드 또는 전압조절 모드 중 어느 하나의 모드를 선택적으로 채택하는 모드 전환 스위치가 구비되는 다채널 스위치; 및

상기 주차단기로 입력되는 전압 값을 평균 입력 전압 값과 비교하고, 전압 값의 비교에 따른 변압 값을 연산하며, 입력되는 전압을 연산 값에 대응하는 전압으로 조절하기 위해 제어신호를 상기 다채널 스위치로 전달하며, 입,출력 전압에 관련된 전력정보를 외부로 출력하는 제어수단;을 포함한다.

또한, 상기 코어 고정부재는, 케이스의 바닥면에서 상기 고정체의 외측에 소정 높이로 돌출되고, 상기 토로이달 코어가 케이스의 바닥면으로부터 이격되게 하는 안착부;를 포함한다.

또한, 상기 안착부는, 상기 고정체의 외측에 링 형태로 형성되는 적어도 하나의 제1 안착부;

상기 고정체를 중심으로 방사형으로 형성되고, 상기 제1 안착부의 교차방향으로 소정 길이 연장되는 제2 안착부; 및

상기 제1 안착부의 내,외측 또는 상기 제2 안착부 사이의 케이스 바닥면에 형성되는 통공;을 포함한다.

본 발명은 공급되는 전압을 토로이달 코어와 다채널 스위치 및 이를 제어하는 제어수단을 통해 안정적으로 조절하여 부하측에 공급함으로써 부하의 성능 및 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있고, 이로 인해 전력 사용량도 절감할 수 있는 현저한 효과가 있다.

또한, 1차측 코일과 2차측 코일이 권선된 토로이달 코어를 코어 고정부재를 이용하여 케이스 내부에 안전하고 견고하게 고정할 수 있고, 토로이달 코어에서 발생하는 열을 외부로 쉽게 배출하여 기기의 온도 상승을 예방할 수 있는 전력 절감 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 전력 절감 장치의 내부를 도시한 평면도 및 사시도
도 3은 본 발명에 따른 전력 절감 장치를 개략적으로 나타낸 구성도
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 전력 절감 장치의 내부에서 토로이달 코어를 코어 고정부재로 고정하는 체결도.

하기에서 설명될 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 함을 밝혀둔다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전력 절감 장치의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 발명에 따른 전력 절감 장치는, 내부에 공간이 형성되고, 외부 공급전력이 인가되는 주차단기(11)가 일측에 구비되는 소정 부피의 케이스(10); 상기 케이스(10) 내부에 구비되고, 상기 주차단기(11)에 연결되는 1차측 코일이 권선되며, 1차측 코일에서 유기되는 전압과 설정된 기준 전압의 차이만큼 승압하거나 감압할 수 있는 다수 개의 탭을 갖는 2차측 코일이 상기 1차측 코일과 상호 역방향으로 권선되는 토로이달 코어(20); 체결나사(31a)가 상부로 돌출되는 고정체(31)가 케이스(10)의 바닥면에 형성되고, 상기 토로이달 코어(20)의 내경보다 큰 반경으로 형성되되 상기 체결나사(31a)와 체결되는 체결판(32)을 포함하며, 상기 토로이달 코어(20)가 케이스(10) 바닥면에 안착되면서 상기 고정체(31)가 토로이달 코어(20)의 중앙부에 삽입되고, 상기 체결판(32)이 상기 체결나사(31a)에 체결되면서 상기 토로이달 코어(20)의 상부를 가압하여 상기 토로이달 코어(20)를 케이스(10) 내부에 고정하는 코어 고정부재(30); 상기 2차측 코일의 탭에 대응하게 연결되는 다수의 채널을 갖고, 제어신호에 따라 다수의 채널 중 선택된 하나의 채널이 부스바와 연결되어 조절된 전압을 부하측으로 출력하며, 바이패스 모드 또는 전압조절 모드 중 어느 하나의 모드를 선택적으로 채택하는 모드 전환 스위치를 갖는 다채널 스위치(40); 및 상기 주차단기(11)로 입력되는 전압 값을 평균 입력 전압 값과 비교하고, 전압 값의 비교에 따른 변압 값을 연산하며, 연산 값에 대응하는 전압으로 조절하기 위한 제어신호를 상기 다채널 스위치(40)로 제공하며, 입력전압 및 출력전압에 관련된 전력정보를 외부로 출력하는 제어수단(50);을 포함한다.

또한, 상기 코어 고정부재(30)는, 케이스(10)의 바닥면에서 상기 고정체(31)의 외측에 형성되고, 소정 높이로 돌출되며, 상기 토로이달 코어(20)가 케이스(10)의 바닥면으로부터 이격된 상태로 안착하는 안착부(33);를 포함한다.

또한, 상기 안착부(33)는, 상기 고정체(31)의 외측에 링 형태로 형성되는 적어도 하나의 제1 안착부(33a); 상기 고정체(31)를 중심으로 방사형으로 형성되고, 상기 고정체(31)에서 제1 안착부(33a)와 교차방향으로 소정 길이 연장되는 제2 안착부(33b); 및 상기 제1 안착부(33a)의 내,외측 또는 상기 제2 안착부(33b) 사이의 케이스(10) 바닥면에 형성되는 통공(33c);을 포함한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전력 절감 장치는, 한전에서 공급되는 교류전압을 안정적으로 조절하여 부하 측에 정격 전력이 출력되도록 하는 것으로, 소정 부피의 케이스(10)로 형성되고, 상기 케이스(10)의 내부에는 한전에서 공급되는 전력이 인가되는 주차단기(11)와, 상기 주차단기(11)에 연결되는 토로이달 코어(20)와, 상기 토로이달 코어(20)에 연결되는 다채널 스위치(40) 및 이를 제어하기 위한 제어수단(50)을 포함한다.

상기 토로이달 코어(20)는 1차측 코일이 주차단기(11)에 연결되고, 다수의 탭을 갖는 2차측 코어(20)가 상기 1차측 코일의 역방향으로 권선되며, 1차측 코일은 상기 주차단이에서 인가되는 외부 전력을 공급받고, 상기 2차측 코일은 다수의 탭을 이용하여 상기 1차측 코일에서 유기되는 전압을 승압 또는 감압함으로써 공급전력을 기준접압에 대응하는 전압으로 보정한다.

상기 토로이달 코어(20)는 주차단기(11)를 통해 외부로부터 입력되는 단상 또는 3상의 전압 변동에 관계없이 가변적인 입력 전압에 따른 감압 또는 승압 값을 임의로 조절하여 입력하거나 자동을 조절할 수 있으며, 전압을 약 220[V] ± 2%(216[V]~224[V]) 또는 380 ± 3%(370[V]~390[V])로 조절할 수 있도록 권선된다.

또한, 상기 토로이달 코어(20)는, 1개의 기준탭과, -3[V], -6[V],-9[V],-12[V]로 구성되는 4개의 감압탭 및 +3[V], +6[V]로 구성되는 2개의 승압탭을 포함하여 총 7개의 탭으로 이루어질 수 있다.

상기 탭의 개수는 그 설치환경 및 조건에 따라 다양하게 변형 설계할 수가 있음은 물론이다.

또한, 상기 토로이달 코어(20)는 단상에서는 한 개씩의 1차측 코일, 2차측 코일부 및 절환 스위치를 매개로 구성되고, 3상에서는 각각 3개씩의 1차측 코일, 2차측 코일 및 절환 스위치를 매개로 구성된다.

한편, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 링 형태의 토로이달 코어(20)는 코어 고정부재(30)에 의해 케이스(10) 내부에 고정된다.

상기 코어 고정부재(30)는, 케이스(10)의 바닥면에 상측으로 돌출되고, 상부에 체결나사(31a)가 소정 길이 돌출되는 고정체(31); 및 상기 토로이달 코어(20)의 내경보다 큰 반경으로 형성되고, 상기 체결나사(31a)와 체결되는 체결판(32);을 포함하고, 상기 토로이달 코어(20)가 케이스(10) 바닥면에 안착 시, 상기 고정체(31)가 토로이달 코어(20)의 중앙부에 삽입되고, 상기 체결판(32)이 상기 체결나사(31a)에 체결되면서 고정체(31) 방향으로 이동하여 상기 토로이달 코어(20)의 상부를 가압함으로써, 상기 토로이달 코어(20)를 케이스(10) 내부에 고정하는 것이다.

상기 고정체(31)는, 상기 토로이달 코어(20)의 내경보다 작은 반경의 원통 형상으로 형성되고, 체결나사(31a)가 삽입되어 상부로 돌출되는 나사고정부가 형성되며, 나사고정부와 고정체(31)의 측면 사이에는 공기가 지나갈 수 있는 공간이 형성되고, 상면에는 배기창이 다수 형성된다.

또한, 상기 체결판(32)은, 토로이달 코어(20)의 내경보다 큰 반경의 원판 형태로 형성되고, 다수의 요홈(32b)이 외주연에 일정 간격으로 이격되어 형성되며, 상기 토로이달 코어(20)를 가압하는 지지부(32a); 및 상기 지지부(32a)의 하부에 형성되고, 상기 고정체(31)의 체결나사(31a)와 체결하는 너트부(32c);를 포함한다.

즉, 상기 토로이달 코어(20)가 케이스(10)의 바닥면에 안착 시, 토로이달 코어(20)의 내경 중심부로 고정체(31)가 삽입되고, 상기 체결판(32)이 상기 토로이달 코어(20)의 상부에서 상기 고정체(31)에 결합하며, 특히, 상기 체결판(32)의 너트부(32c)가 상기 고정체(31)의 체결나사(31a)에 체결되면서 상기 지지부(32a)가 토로이달 코어(20)의 상부를 가압함으로써 상기 토로이달 코어(20)가 케이스(10) 내부에 안정적으로 고정되는 것이고, 이로 인해 1차측 코일, 2차측 코일 및 토로이달 코어(20)가 쉽게 움직이지 않는 효과가 있다.

또한, 상기 체결판(32)의 지지부(32a)는 상면 중앙부에 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀을 중심으로 다수의 지지대가 방사형으로 지지부(32a)의 테두리까지 연장되며, 상기 지지대 사이에는 다수의 홈이 형성된다. 그리고 지지부(32a)의 측면 또는 외주연에는 완만한 곡선으로 형성되는 요홈(32b)이 형성되고, 상기 요홈(32b) 사이에는 완만한 곡선의 돌기부가 형성되며, 상기 요홈(32b)에 사용자의 손가락이 밀착되면서 돌기부에 손가락이 걸리도록 함으로써, 사용자가 체결판(32)을 안전하게 파지하여 쉽게 회전시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 체결판(32)은, 상기 지지대를 일측 방향으로 힘을 가해 회전 시킴으로써 쉽게 회전할 수도 있을 것이다.

그리고 상기 지지부(32a)의 하부에는 체결나사(31a)와 체결되는 너트부(32c)가 형성된다.

또한, 상기 토로이달 코어(20)와 상기 체결판(32)의 지지부(32a) 사이에는 종이, 합성수지 또는 목재 등의 재질로 형성되고, 상기 너트부(32c)가 중앙부로 삽입될 수 있는 내경을 갖는 링 형태의 절연부재(34)가 구비된다.

또한, 상기 코어 고정부재(30)는, 케이스(10)의 바닥면에서 상기 고정체(31)의 외측에 형성되고, 상기 토로이달 코어(20)가 케이스(10)의 바닥면으로부터 이격된 상태로 안착하는 안착부(33);를 더 포함한다.

또한, 상기 안착부(33)는, 상기 고정체(31)의 외측에 링 형태로 형성되는 적어도 하나의 제1 안착부(33a); 상기 고정체(31)를 중심으로 방사형으로 형성되고, 상기 고정체(31)에서 제1 안착부(33)의 교차방향으로 소정 길이 연장되는 제2 안착부(33b); 및 상기 제1 안착부(33a)의 내,외측 또는 상기 제2 안착부(33b) 사이의 케이스(10) 바닥면에 형성되는 통공(33c);을 포함한다.

상기 제1 안착부(33a)는 고정체(31)의 외측으로 반경을 달리하여 일정 간격 이격되게 다수 형성될 수 있고, 소정 폭을 가지며, 상기 통공(33c)이 상기 고정체(31)와 제1 안착부(33a) 사이 또는 제1 안착부(33a) 사이에 형성된다.

그리고 제2 안착부(33b)는 고정체(31)의 외측으로 소정길이 연장되고, 바람직하게는 토로이달 코어(20)의 반경보다 더 길게 연장되며, 제1 안착부(33a)의 외측으로 돌출되는 일단부에는 안착부(33)에 안착된 상기 토로이달 코어(20)의 측면을 지지하는 걸림부가 소정 높이로 형성될 수 있다.

따라서 본 발명은 상기 토로이달 코어(20)의 1차측 코일과 2차측 코일의 상호 유도작용에 의해 발생하는 열에 의한 온도상승을 상기 안착부(33)를 통해 낮춰주거나 기기 전체의 온도상승을 예방할 수 있으며, 뿐만 아니라 상기 토로이달 코어(20)를 케이스(10) 내부에 안전하게 고정 및 지지할 수 있는 효과가 있다.

즉, 상기 토로이달 코어(20)는, 케이스(10) 바닥면에 접촉하지 않고 상기 안착부(33)에 안착되어 케이스(10) 바닥면으로부터 소정 높이 이격되며, 상기 토로이달 코어(20)의 하면 전체 중 일부가 제1 안착부(33a)와 제2 안착부(33b)에 안착됨으로써 안착부(33)와의 접촉면적을 최소화하여 토로이달 코어(20)의 열을 쉽게 낮출 수 있으며, 안착부(33)에 형성되는 통공(33c)을 통해 외부 공기가 케이스(10) 내부로 유입되거나 토로이달 코어(20)의 열이 통공(33c)을 통해 케이스(10) 외부로 배출될 수 있는 효과가 있다.

한편, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 토로이달 코어(20)의 2차측 코일은 다수의 탭이 다채널 스위치(40)에 구비되는 다수의 채널에 각각 대응하게 연결되고, 상기 다채널 스위치(40)는 후술할 제어수단(50)의 제어신호에 따라 한 개의 체널이 선택적으로 부스바와 연결되어 자동 조절된 전압을 부하측으로 출력한다.

상기 다채널 스위치(40)는, 바이패스 모드 또는 전압조절 모드 중 어느 하나의 모드를 선택적으로 채택하는 모드 전환 스위치가 구비된다.

상기 모드 전환 스위치는, 일측은 부스바와 연결되고, 타측은 토로이달 코어(20)의 2차측 코일에 연결되며, 바이패스 모드로 선택 시, 부스바와 연결되면서 토로이달 코어(20)의 연결을 끊고, 전압조절 모드 시에는 부스바와의 연결을 끊고 토로이달 코어(20)와 연결되어 코로이달 코어(20)에서 조절된 안정적인 전압을 부하측으로 공급한다.

상기 바이패스 모드는 토로이달 코일이나 다채널 스위치(40) 등의 오작동 발생 시, 연동스위치가 토로이달 코어(20)와의 연결을 단절하고 상기 부스바에 연결됨으로, 상기 부스바로 전원을 직접 공급할 수 있도록 구성된다.

상기 다채널 스위치(40)는, 2차측 코일에 구비되는 다수 개의 탭에 각각 대응하여 연결되는 다수 개의 채널이 서로 마주보도록 배열되고, 상기 다수의 채널의 일정 간격 이격되는 위치에는 부스바가 설치되며, 상기 절환 스위치나 임의의 채널을 통해 공급되는 전력을 부하 측으로 전달하도록 구성된다.

또한, 상기 채널 및 부스바 사이의 공간부 사이에는 사각타입의 나사피치로 이루어진 샤프트가 설치되고, 상기 샤프트의 일측에는 제어수단(50)으로부터의 제어신호에 의해 상기 샤프트를 회전시킬 수 있도록 엔코더를 장착한 구동모터를 갖는 드라이버가 형성된다.

또한, 상기 샤프트에는 스위치헤드가 이동 가능한 상태로 설치되고, 상기 드라이버의 구동에 따라 샤프트가 회전하면서 상기 스위치헤드가 이동되고, 상기 토로이달 코어(20)의 각 탭이 연결된 임의의 채널과 부스바를 상호 연결시켜 선택된 해당 채널을 통해 감압 또는 승압에 의해 보정된 전력이 부스바 측으로 공급될 수 있는 것이다.

또한, 상기 다채널 스위치(40)는 전압의 탭 수에 맞춰 가감하여 구성할 수 있도록 조립식으로 설계되고, 상기 토로이달 코어(20)의 각 탭이 대응되게 연결된 채널의 상태 및/또는 절환 스위치의 바이패스 모드의 동작여부 등 다양한 입,출력전압에 관련한 전력정보가 제어수단(50)에 의해 케이스(10)의 덮개 일측에 형성되는 LED 표시부에 출력된다.

상기 제어수단(50)은, 상기 주차단기(11)로 입력되는 전압 값을 평균 입력 전압 값과 비교하고, 전압 값의 비교에 따른 변압 값을 연산하며, 연산 값에 대응하는 전압으로 조절하기 위한 제어신호를 상기 다채널 스위치(40)로 제공하고, 입,출력전압에 관련된 전력정보를 LED 표시부를 통해 외부로 출력한다.

또한, 상기 제어수단(50)은, 전압 조절에 관여하여 기기의 운전조건을 입력하는 입력부와, 상기 입력부에서 입력된 조건을 매개로 조절된 전압 및 전류를 측정하고, 측정된 전압/전류의 저전류, 과전류, 과전압 등의 이상 전류를 검출하는 검출부와, 상기 검출부에서 측정된 값에 따라 바이패스 또는 전압조절을 행할 수 있도록 제어값을 연산하는 연산부와, 상기 입력부와 검출부 및 연산부에서 입력되거나 측정되는 값을 저장하는 저장부와, 전자식 전력량계로부터 입력되는 전력정보 및 상기 입력부의 운전조건, 저장부에 저장되는 각종 값을 사용자가 확인할 수 있도록 LED 모니터로 전송함과 아울러 사용자로부터 소정 입력신호를 수신할 수 있도록 유.무선 방식으로 양방향 통신을 수행하는 송신부와 수신부 및 상기 입력부에 입력된 운전조건에 따라 연산부에서 연산된 을 통해 상기 다채널 스위치(40)를 제어하여 부하 측으로 일정 전압이 공급될 수 있도록 기기 전반에 대한 제어를 행하는 제어부를 포함한다.

즉, 제어수단(50)은 한전에서 공급되는 전압을 측정하고, 측정된 값을 취함하여 평균 전압 값을 연산하며, 변압 값을 설정한다.

그리고 성절된 변압 값에 따라 토로이달 코어(20)의 감압 또는 승압에 대응하는 탭을 선택하도록 제어신호를 통해 다채널 스위치(40)를 제어한다.

상기 다채널 스위치(40)는 제어신호에 따라 드라이버를 구동하고, 샤프트가 회전되며, 상기 샤프트의 회전에 따라 상기 스위치 헤드는 다수의 채널 중 상기 제어수단(50)의 제어신호에 따라 지정된 하나의 채널로 이동하게 되고, 토로이달 코어(20)에 의해 전압이 설정된 기준전압에 대응하는 크기로 감암 또는 승압되어서 안정적인 정격전력이 부하측에 공급되는 것이다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

10 : 케이스 11 : 주차단기
20 : 토로이달 코어 30 : 코어 고정부재
31 : 고정체 31a : 체결나사
32 : 체결판 32a : 지지부
32b : 요홈 32c : 너트부
33 : 안착부 33a : 제 안착부
33b : 제2 안착부 33c : 통공
34 : 절연부재 40 : 다채널 스위치
50 : 제어수단

Claims

내부에 공간이 형성되고, 외부 공급전력이 인가되는 주차단기(11)가 일측에 구비되는 소정 부피의 케이스(10);
상기 케이스(10) 내부에 구비되고, 상기 주차단기(11)에 연결되는 1차측 코일이 권선되며, 1차측 코일에서 유기되는 전압을 다수의 탭에 의해 승압하거나 감압하여 설정된 기준 전압에 대응하는 크기로 형성하는 2차측 코일이 권선되며, 상기 1차측 코일과 2차측 코일이 상호 역방향으로 권선되는 토로이달 코어(20);
케이스(10) 바닥면에 형성되되 체결나사(31a)가 상부로 돌출되는 고정체(31)와, 상기 토로이달 코어(20)의 내경보다 큰 반경으로 형성되되 상기 체결나사(31a)와 체결되는 체결판(32)을 포함하고, 상기 토로이달 코어(20)가 케이스(10)의 바닥면에 안착되면서 상기 고정체(31)가 토로이달 코어(20)의 내경에 삽입되고, 상기 체결판(32)이 상기 체결나사(31a)에 체결되면서 상기 토로이달 코어(20)의 상부를 가압하여 상기 토로이달 코어(20)를 케이스(10) 내부에 고정하는 코어 고정부재(30);
상기 2차측 코일의 탭에 대응하게 연결되는 다수의 채널을 갖고, 제어신호에 따라 다수의 채널 중 선택된 하나의 채널이 부스바와 연결되어 조절된 전압을 부하측으로 출력하며, 바이패스 모드 또는 전압조절 모드 중 어느 하나의 모드를 선택적으로 채택하는 모드 전환 스위치을 갖는 다채널 스위치(40); 및
상기 주차단기(11)로 입력되는 전압 값을 평균 입력 전압 값과 비교하고, 전압 값의 비교에 따른 변압 값을 연산하며, 입력되는 전압을 연산 값에 대응하는 전압으로 조절하기 위해 제어신호를 상기 다채널 스위치(40)로 전달하고, 입,출력 전압에 관련된 전력정보를 외부로 출력하는 제어수단(50);을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 절감 장치.
제1항에 있어서,
상기 코어 고정부재(30)는,
케이스(10)의 바닥면에서 상기 고정체(31)의 외측에 소정 높이로 돌출되고, 상기 토로이달 코어(20)가 케이스(10)의 바닥면으로부터 이격되게 하는 안착부(33);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 절감 장치.
제2항에 있어서,
상기 안착부(33)는,
상기 고정체(31)의 외측에 링 형태로 형성되는 적어도 하나의 제1 안착부(33a);
상기 고정체(31)를 중심으로 방사형으로 형성되고, 상기 제1 안착부(33a)의 교차방향으로 소정 길이 연장되는 제2 안착부(33b); 및
상기 제1 안착부(33a)의 내,외측 또는 상기 제2 안착부(33b) 사이의 케이스(10) 바닥면에 형성되는 통공(33c);을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 절감 장치.
제1항에 있어서,
상기 체결판(32)은,
토로이달 코어(20)의 내경보다 큰 반경의 원판 형태로 형성되고, 외주연에는 다수의 요홈(32b)이 일정 간격으로 이격되어 형성되며, 상기 토로이달 코어(20)를 가압하는 지지부(32a); 및
상기 지지부(32a)의 하부에 형성되고, 상기 고정체(31)의 체결나사(31a)가 체결되는 너트부(32c);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 절감 장치.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 토로이달 코어(20)와 상기 체결판(32)의 지지부(32a) 사이에는 링 형태의 절연부재(34)가 구비되는 것을 특징으로 하는 전력 절감 장치.