KR102409557B1 - 유니버셜 역률보상장치 - Google Patents

유니버셜 역률보상장치 Download PDF

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KR102409557B1
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윤종찬
김성진
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주식회사 비엠티
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Abstract

본 발명은, 차단기(1) 각각의 출력측에 결합되어 공급되는 전력과 관련된 정보를 검출하고 분석하는 단위계측모듈(10), 단일의 PCB 보드로 이루어져 단위계측모듈(10) 각각과 연결되며 차단기(1)로 공급되는 전력의 역률을 계산한 다음 역률 보상치를 전동부하로 공급하는 단위역률보상모듈(20)로 이루어지되, 상기 단위역률보상모듈(20)은, 전원공급부(210); 통신부(220); 2㎌, 4㎌, 6㎌, 8㎌, 10㎌, 12㎌, 24㎌ 각각의 용량을 가지는 단위 콘덴서 G1, F1, E1, D1, C1, B1, A1 각각이 복수 개 구비되는 제1 내지 제7콘덴서(G, F, E, D, C, B, A)가 마련되는 콘덴서부(230); 복수 개의 스위칭소자가 마련되는 스위칭부(240); 차단기(1) 각각과 연결된 전동부하 용량 P에 따라 콘덴서부(230) 중 제3, 4, 6, 7콘덴서(E, D, B, A) 각각의 단위 콘덴서 E1, D1, B1, A1 각각을 전기적으로 역률을 보상하는 제어부(250);로 구성되는 것을 특징으로 하는 유니버셜 역률보상장치를 제공한다.

Description

유니버셜 역률보상장치{Universal type power factor compensation apparatus}
본 발명은 역률보상장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 단일의 장치로서 다양한 용량을 가지는 전동부하 각각의 개별 역률을 개선하는 것이 가능함은 물론 설정된 목표 값을 넘어 100%까지 단계적으로 역률 개선이 가능한 유니버셜 역률보상장치에 관한 것이다.
역률(power factor)은 부하가 사용하는 유효전력(effective power)에 대한 피상전력(apparent power)의 비이며, 이러한 피상전력에는 실제로 아무 일도 하지 않는 무효전력(reactive power)이 포함된다. 역률이 1에 가까울수록 공급되는 전력 중에서 무효전력량이 작아져서 실제 일로 변환되는 전력량이 증가하며, 한전에서 송전하는 송전전력을 최소화할 수 있다.
이로 인해, 한전에서는 역률이 일정 값 이상을 유지하면 전력요금을 할인하고, 역률이 일정 값 이하로 떨어지면 전력요금을 할증하는 방식으로 역률이 일정 값 이상을 유지하도록 유도하고 있다. 특히, 모터 등과 같이 코일구성이 많은 기기들은 역률이 낮기 때문에, 산업현장에서는 도 4에 개시된 것과 같이, 자동역률 제어기(2)가 마련된 역률보상장치를 설치하여 운용하고 있다.
이러한 기술들은 현장에서 사용 중이거나 사용 예정인 기기들의 부하 정도를 사전에 고려한 복수 개의 콘덴서 또는 콘덴서 및 인덕터 조합을 구성한 다음, 기기들의 작동 과정에서 실시간으로 계산된 역률 값에 기초하여 복수 개의 콘덴서를 취사선택하거나 또는 복수 개의 콘덴서 및 인덕터 중에 취사선택하여 필요한 만큼 역률을 보상하게 된다.
이를 달리 표현하면, 기존의 기술들은 현장에 설치되어 있거나 설치 예정인 전동부하의 용량을 기본 값으로 하여 특정 콘덴서 등이 조합된 역률보상장치를 구성하여 차단기와 부하 사이에 매개하는 방식이다. 그런데 이러한 방식은, 현장의 전동부하와 역률보상장치가 1 : 1로 대응된다는 점에서, 전동부하의 용량이 달라지면 역률보상장치 역시 달리 구성되어야 하는 번거로움이 있었으며, 이로 인해 역률보상장치의 양산 자체가 불가능하였다.
대한민국 공개특허 제2019-0028918호
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 보편화된 구성으로 양산이 가능하면서도 일정 범위 내의 용량을 가지는 개별 전동부하가 작동 과정에서 일정 값 이상의 역률을 안정적으로 유지할 수 있도록 역률을 보상해 줄 수 있는 장치를 제공함에 있다.
본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 서로 다른 용량을 가지는 전동부하와 연결되는 차단기(1) 각각에 장착되어 역률을 보상하는 장치로서, 차단기(1) 각각의 출력측에 결합되어 공급되는 전력과 관련된 정보를 검출하고 분석하는 단위계측모듈(10), 단일의 PCB 보드로 이루어져 단위계측모듈(10) 각각과 연결되며 차단기(1)로 공급되는 전력의 역률을 계산한 다음 역률 보상치를 전동부하로 공급하는 단위역률보상모듈(20)로 이루어지되, 상기 단위계측모듈(10)과 단위역률보상모듈(20) 각각은 탈부착 구조로 이루어지며, 상기 단위역률보상모듈(20)은, 전원공급부(210); 통신부(220); 2㎌의 용량을 가지는 단위 콘덴서 G1이 복수 개 구비되는 제1콘덴서(G), 4㎌의 용량을 가지는 단위 콘덴서 F1이 복수 개 구비되는 제2콘덴서(F), 6㎌의 용량을 가지는 단위 콘덴서 E1이 복수 개 구비되는 제3콘덴서(E), 8㎌의 용량을 가지는 단위 콘덴서 D1이 복수 개 구비되는 제4콘덴서(D), 10㎌의 용량을 가지는 단위 콘덴서 C1이 복수 개 구비되는 제5콘덴서(C), 12㎌의 용량을 가지는 단위 콘덴서 B1이 복수 개 구비되는 제6콘덴서(B), 24㎌의 용량을 가지는 단위 콘덴서 A1이 복수 개 구비되는 제7콘덴서(A)가 마련되는 콘덴서부(230); 복수 개의 스위칭소자가 마련되는 스위칭부(240); 차단기(1) 각각과 연결된 전동부하 용량 P가 0㎾〈 P〈1㎾의 범위이면 해당 전동부하 작동시 역률에 대한 계산절차 없이 콘덴서부(230) 중 제3콘덴서(E)의 단위 콘덴서 E1을 즉시 연결하여 역률을 1차 보상하고, 전동부하 용량 P가 1㎾〈 P〈3㎾의 범위이면 해당 전동부하 작동시 역률에 대한 계산절차 없이 콘덴서부(230) 중 제4콘덴서(D)의 단위 콘덴서 D1을 즉시 연결하여 역률을 1차 보상하며, 전동부하 용량 P가 3㎾〈 P〈4㎾ 및 4㎾〈 P〈6㎾의 범위이면 해당 전동부하 작동시 역률에 대한 계산절차 없이 콘덴서부(230) 중 제6콘덴서(B)의 단위 콘덴서 B1을 즉시 연결하여 역률을 1차 보상하고, 전동부하 용량 P가 6㎾〈 P〈9㎾ 및 9㎾〈 P〈12㎾의 범위이면 해당 전동부하 작동시 역률에 대한 계산절차 없이 콘덴서부(230) 중 제7콘덴서(A)의 단위 콘덴서 A1을 즉시 연결하여 역률을 1차 보상하는 제어부(250);로 구성되고, 상기 차단기(1)와 연결된 전동부하 각각 작동시 역률에 대한 계산절차 없이 해당 범위의 콘덴서 각각을 즉시 연결하여 역률을 1차 보상한 이후, 상기 제어부(250)는, 역률에 대한 계산절차 없이 1차 역률이 보상된 전동부하 용량 P가 0㎾〈 P〈1㎾의 범위이면 작동 중인 해당 전동부하의 실제 역률을 계산한 다음 상기 콘덴서부(230) 중 제1콘덴서(G)의 적어도 하나 이상의 단위 콘덴서 G1을 연결하여 작동 중인 해당 전동부하의 역률이 100%가 되도록 2차 보상하고; 역률에 대한 계산절차 없이 1차 역률이 보상된 전동부하 용량 P가 1㎾〈 P〈2㎾의 범위이면 작동 중인 해당 전동부하의 실제 역률을 계산한 다음 상기 콘덴서부(230) 중 제2콘덴서(F)의 적어도 하나 이상의 단위 콘덴서 F1을 연결하여 작동 중인 해당 전동부하의 역률이 100%가 되도록 2차 보상하며; 역률에 대한 계산절차 없이 1차 역률이 보상된 전동부하 용량 P가 2㎾〈 P〈3㎾의 범위이면 작동 중인 해당 전동부하의 실제 역률을 계산한 다음 상기 콘덴서부(230) 중 제3콘덴서(E)의 적어도 하나 이상의 단위 콘덴서 E1을 연결하여 작동 중인 해당 전동부하의 역률이 100%가 되도록 2차 보상하고; 역률에 대한 계산절차 없이 1차 역률이 보상된 전동부하 용량 P가 3㎾〈 P〈4㎾의 범위이면 작동 중인 해당 전동부하의 실제 역률을 계산한 다음 상기 콘덴서부(230) 중 제5콘덴서(C)의 적어도 하나 이상의 단위 콘덴서 C1을 연결하여 작동 중인 해당 전동부하의 역률이 100%가 되도록 2차 보상하며; 역률에 대한 계산절차 없이 1차 역률이 보상된 전동부하 용량 P가 4㎾〈 P〈6㎾ 및 6㎾〈 P〈9㎾의 범위이면 작동 중인 해당 전동부하의 실제 역률을 계산한 다음 상기 콘덴서부(230) 중 제6콘덴서(B)의 적어도 하나 이상의 단위 콘덴서 B1을 연결하여 작동 중인 해당 전동부하의 역률이 100%가 되도록 2차 보상하고; 역률에 대한 계산절차 없이 1차 역률이 보상된 전동부하 용량 P가 9㎾〈 P〈12㎾의 범위이면 작동 중인 해당 전동부하의 실제 역률을 계산한 다음 상기 콘덴서부(230) 중 제7콘덴서(A)의 적어도 하나 이상의 단위 콘덴서 A1을 연결하여 작동 중인 해당 전동부하의 역률이 100%가 되도록 2차 보상하는; 것을 그 기술적 특징으로 한다.
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본 발명은 서로 다른 용량을 가지는 복수 개의 콘덴서를 마련한 다음, 차단기와 연결되는 전동부하의 용량에 맞추어 적어도 하나 이상의 콘덴서를 취사선택하여 전동부하와 연결시키는 구성을 제안함으로써, 단일의 장치로서 다양한 용량을 가지는 전동부하 각각의 개별 역률을 개선하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 차단기와 연결되는 전동부하의 역률을 의도하는 일정 값이 상으로 개선할 수 있음은 물론, 부가적인 콘덴서 연결을 통해 설정된 목표 값을 넘어 100%까지 단계적으로 개선하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 역률을 보상하는 장치 자체를 단일의 PCB 보드와 같이 탈부착 가능한 구성으로 제안함으로써, 차단기에의 설치가 용이함은 물론 설치 이후에 교체 및 수리가 매우 용이하다.
도 1은 본 발명에 따른 역률보상장치의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 역률보상장치에 있어 콘덴스부의 개략적인 일 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 역률보상장치가 설치된 분전반의 개략적인 구성도.
도 4는 종래 역률보상장치의 개략적인 일 구성도.
본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 차단기(1)와 전동부하(Motor, 이하 M) 사이에 매개되어 전동부하(M)의 역률을 보상하는 장치에 관한 것으로서, 기본적으로 단위계측모듈(10) 및 단위역률보상모듈(20)로 이루어지는 특징이 있다. 이들 각 구성을 구체적으로 살펴본다.
차단기(1)는 누선이나 합선, 과부하 등을 차단하는 부분으로, 일측 및 타측 각각에는 입력단과 출력단이 마련된다. 도 3에는 본 발명이 분전반(2)에 적용되는 경우의 일례를 보여주며, 이럴 경우 차단기(1)의 입력단은 부스바에 의해 메인차단기(3)와 연결된다.
단위계측모듈(10)은 차단기(1)로 인입되는 전력과 관련된 정보를 실시간으로 계측하는 모듈로서, 차단기(1)와 1:1로 대응되어 각 차단기(1)의 출력측에 결합된다. 단위계측모듈(10)에는 전류측정기와 전압측정기, 온도측정기 등이 마련될 수 있으며, 계측 값을 송신하는 송신부가 내장된다.
이때, 단위계측모듈(10)은 차단기(1) 각각에 탈부착 가능한 구조로 결합될 수 있다. 단위계측모듈(10)이 차단기(1)에 탈부착 구조로 결합되면, 그 설치 작업이 용이함은 물론 설치 이후에도 수리나 교체 작업이 매우 용이하게 이루어질 수 있다.
단위역률보상모듈(20)은 각 차단기(1)와 연결되는 전동부하(M)측의 전력 역률이 기준치 이하로 떨어지면 이를 보상하는 부분으로, 단일의 PCB 보드로 이루어져 각 단위계측모듈(10)과 연결된다. 즉, 단위계측모듈(10)과 단위역률보상모듈(20) 각각은 차단기(1)와 1:1로 대응되도록 구성된다.
단위계측모듈(10)과 유사하게 단위역률보상모듈(20) 역시 탈부착 가능한 구조로 이루어질 수 있다. 단위역률보상모듈(20)이 도 3과 같이 분전반(2)에 적용되는 경우에는, 단위계측모듈(10)과 연결된 상태로 분전반 내부에 마련되는 지지보드(4)에 탈부착 구조로 결합될 수 있다. 이럴 경우, 설치 작업이나 교체 및 수리가 매우 용이하게 이루어질 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 단위역률보상모듈(20)은 도 1에 개시된 것과 같이, 전원부(210), 통신부(220), 콘덴스부(230), 스위칭부(240), 제어부(250)로 이루어지는 특징이 있다.
전원부(210)는 단위역률보상모듈(20)의 작동에 필요한 전원을 공급한다. 통신부(220)는 단위계측모듈(10)과 연결되어 계측 값을 수신하며, 제어부(250)의 작동에 의한 역률 보상 결과를 미도시된 서버나 제어패널에 송신한다.
콘덴서부(230)는 도 2에 일례로 개시된 것과 같이, 각 단위 콘덴서 G1, F1, E1, D1, C1, B1, A1이 복수 개로 구비되는 제1 내지 제7콘덴서(G, F, E, D, C, B, A)가 마련된다. 이때, 제1 내지 제7콘덴서(G, F, E, D, C, B, A) 각각을 이루는 단위 콘덴서 G1, F1, E1, D1, C1, B1, A1는 2㎌, 4㎌, 6㎌, 8㎌, 10㎌, 12㎌, 24㎌의 동일한 용량을 가지도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명이 이처럼 콘덴서부(230)를 서로 다른 용량을 가지는 복수 개로 구성한 이유는, 서로 다른 용량을 가지는 전동부하(M)의 역률을 단일 장치를 이루는 모듈로서 보상하기 위함이다. 도 2에는 단위 콘덴서 각각이 6개로 이루어지는 콘덴서부(230)의 일례가 개시되어 있으나, 제1 내지 제7콘덴서를 이루는 각 단위 콘덴서의 개수는 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.
스위칭부(240)에는 복수 개의 스위칭소자가 마련되며, 콘덴서부(230)에 마련되는 복수 개의 제1 내지 제7콘덴서(G, F, E, D, C, B, A) 각각을 이루는 특정 단위 콘덴서 또는 특정 단위 콘덴서 조합을 취사선택하여 on/off 시킨다.
제어부(250)는 통신부(220)를 통해 수신된 공급 전력의 계측 값을 기준으로 스위칭부(240)의 특정 스위칭소자를 작동시켜, 차단기(1)와 연결되는 복수 개의 전동부하(M) 각각의 역률을 보상한다.
이때, 다양한 용량을 가지는 전동부하(M)가 차단기(1)에 연결되어 작동할 때, 제어부(250)는 전동부하(M)의 개별 용량에 따라 콘덴서부(230)에 마련되는 복수 개의 콘덴서 중에서 선택되는 특정 단위 콘덴서 또는 특정 단위 콘덴스의 조합들을 전기적으로 연결하는 방식으로 역률을 보상하는 특징이 있다.
즉, 차단기(1)와 연결된 전동부하(M)의 용량 P가 0㎾〈 P〈1㎾의 범위이면 콘덴서부(230) 중 제3콘덴서(E)의 단위 콘덴서 E1을 전기적으로 연결하고, 전동부하(M)의 용량 P가 1㎾〈 P〈3㎾의 범위이면 콘덴서부(230) 중 제4콘덴서(D)의 단위 콘덴서 D1을 전기적으로 연결하며, 전동부하(M)의 용량 P가 3㎾〈 P〈4㎾ 및 4㎾〈 P〈6㎾의 범위이면 콘덴서부(230) 중 제6콘덴서(B)의 단위 콘덴서 B1을 전기적으로 연결하고, 전동부하(M)의 용량 P가 6㎾〈 P〈9㎾ 및 9㎾〈 P〈12㎾의 범위이면 콘덴서부(230) 중 제7콘덴서(A)의 단위 콘덴서 A1을 전기적으로 연결하는 것이다.
이에 대한 구체적인 경우를, 각각 동일한 용량의 단위 콘덴서(2㎌, 4㎌, 6㎌, 8㎌, 10㎌) 3개가 마련되는 제1 내지 제5콘덴서(G, F, E, D, C), 동일한 용량의 단위 콘덴서(12㎌) 5개가 마련되는 제6콘덴서(B), 동일한 용량의 단위 콘덴서(24㎌) 4개가 마련되는 제7콘덴서(A)로 이루어지는 콘덴서부(230)로 상정하여 살펴본다.
아래에서 표 1은 효율관리기자재 운용규정에 의거한 극수에 따른 모터용량의 최저소비효율(%)을 나타내며, 표 2는 본 발명에 따라 상기와 같이 상정된 제1 내지 제7콘덴서가 마련되는 콘덴서부(230)가 적용되는 경우에 개선될 수 있는 역률(%)을 보여준다.

유도전동기 용량
(Kw)
0.75
1.5
2.2
3.7
5.5
7.5
11
2극 77 85.5 85.5 86.5 88.5 89.5 90.2
4극 85.5 86.5 89.5 89.5 91 91.7 93
6극 82.5 87.5 88.5 89.5 90.2 91.7 91.7
8극 75.5 86.5 87.5 88.5 89.5 90.2 90.2

유도전동기 용량
(Kw)
0.75
1.5
2.2
3.7
5.5
7.5
11

2극		 연결 콘덴서 E D D B B A A
개선 역률 95 95 94 92 92 95 94

4극		 연결 콘덴서 E D D B B A A
개선 역률 96 96 96 96 94 96 95

6극		 연결 콘덴서 E D D B B A A
개선 역률 96 96 96 96 94 96 95

8극		 연결 콘덴서 E D D B B A A
개선 역률 94 96 95 95 93 95 94
위의 표 2에서 알 수 있듯이, 차단기(1)와 연결되는 전동부하(M)의 개별 용량에 따라 콘덴서부(230)에 마련되는 특정 단위 콘덴서를 선택하여 해당 전동부하(M)와 연결하게 되면, 전동부하(M)의 역률이 현저히 개선될 수 있음을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명은 전동부하와 역률보상장치가 1:1로 대응되도록 구성되어 역률보상장치가 해당 전동부하의 역률을 보상하던 종래 기술과 달리, 일정 범위 내의 용량을 가지는 어떠한 전동부하라도 단일의 역률보상장치에 의해 적절한 역률을 보상할 수 있다. 이를 달리 표현하면, 본 발명은 전동부하와 역률보상장치가 多:1로 대응되더라도 의도하는 범위내로 역률을 보상하는 것이 가능하다.
한편, 위의 첫째 표에 나타나 있는 전동부하(M)의 최저소비효율은 이론적인 값일 뿐 실제 현장에서 측정되는 전동부하(M)의 최저소비효율은 현실적으로 이보다 작을 수 있다. 이를 위해 본 발명은, 전술한 바와 같이 차단기(1)와 연결된 전동부하(M)의 역률을 개선한 이후, 동일한 콘덴서부(230)를 이용하여 전동부하(M)의 역률을 부가적으로 개선할 수 있는 방안을 제안한다.
전동부하(M)의 역률을 부가적으로 개선하는 방안은, 전동부하(M)의 용량 P가 0㎾〈 P〈1㎾의 범위이면 콘덴서부(230) 중 제1콘덴서(G)의 적어도 하나 이상의 단위 콘덴서 G1을 전기적으로 연결하고, 전동부하(M)의 용량 P가 1㎾〈 P〈2㎾의 범위이면 콘덴서부(230) 중 제2콘덴서(F)의 적어도 하나 이상의 단위 콘덴서 F1을 전기적으로 연결하며, 전동부하(M)의 용량 P가 2㎾〈 P〈3㎾의 범위이면 콘덴서부(230) 중 제3콘덴서(E)의 적어도 하나 이상의 단위 콘덴서 E1을 전기적으로 연결한다.
또한, 전동부하(M)의 용량 P가 3㎾〈 P〈4㎾의 범위이면 콘덴서부(230) 중 제5콘덴서(C)의 적어도 하나 이상의 단위 콘덴서 C1을 전기적으로 연결하고, 전동부하(M)의 용량 P가 4㎾〈 P〈6㎾ 및 6㎾〈 P〈9㎾의 범위이면 콘덴서부(230) 중 제6콘덴서(B)의 적어도 하나 이상의 단위 콘덴서 B1을 전기적으로 연결하며, 전동부하(M)의 용량 P가 9㎾〈 P〈12㎾의 범위이면 콘덴서부(230) 중 제7콘덴서(A)의 적어도 하나 이상의 단위 콘덴서 A1을 전기적으로 연결하는 것이다.
이러한 부가적인 역률 개선 방안을 전술한 표에 개시되어 있는 유도전동기 모터를 기준으로 하여 살펴보면 아래와 같다. 아래 표 3에서 1차 역률은 위의 표 2에서 콘덴서부(230)를 적용하여 개선된 역률이며, 2차 역률은 부가적으로 개선될 수 있는 역률이고, 단위 콘덴서 앞의 숫자는 전기적으로 연결이 필요한 단위 콘덴스의 개수이다.
유도전동기 용량(Kw) 0.75 1.5 2.2 3.7 5.5 7.5 11
1차 역률 90%
→ 2차 역률 100%
3G
3F
3E
3C
4B
5B
4A
1차 역률 91%
→ 2차 역률 100%
3G
3F
3E
3C
4B
5B
4A
1차 역률 92%
→ 2차 역률 100%
3G
3F
3E
3C
4B
5B
3A
1차 역률 93%
→ 2차 역률 100%
3G
3F
3E
3C
3B
4B
3A
1차 역률 94%
→ 2차 역률 100%
2G
2F
2E
2C
3B
4B
3A
1차 역률 95%
→ 2차 역률 100%
2G
2F
2E
2C
3B
4B
3A
1차 역률 96%
→ 2차 역률 100%
2G
2F
2E
2C
3B
3B
2A
1차 역률 97%
→ 2차 역률 100%
2G
2F
2E
2C
2B
3B
2A
1차 역률 98%
→ 2차 역률 100%
G
F
E
C
2B
2B
2A
1차 역률 99%
→ 2차 역률 100%
G
F
E
C
B
B
A
즉, 2극 유도전동기 모터의 용량이 0.75이면 최저소비효율이 77%인데, 표 2와 같이 콘덴서부(230) 중에서 제3콘덴서(E)의 단위 콘덴서 E1을 전기적으로 연결하면 유도전동기 모터의 효율은 95%로 개선되고, 이 상태에서 부가적으로 콘덴서부(230) 중에서 제1콘덴서(G)의 단위 콘덴서 G1 2개를 전기적으로 연결하면 유도전동기 모터의 효율이 100%까지 개선될 수 있음을 확인할 수 있다.
만일, 동일한 용량의 이 유도전동기 모터를 실제 현장에서 작동시키면 최저소비효율이 77% 보다는 작은 값을 가질 것으로 추정되며, 설사 실제로 유도전동기 모터의 소비효율이 적어도 73% 정도의 효율을 가지게 되더라도, 위와 같이 콘덴서부(230) 중에서 제3콘덴서(E)의 단위 콘덴서 E1을 연결하면 90%로 효율이 개선되기 때문에 콘덴서부(230) 중에서 제1콘덴서(G)의 단위 콘덴서 G1 3개를 전기적으로 연결하면 100%의 효율로 개선이 가능하다.
즉, 제어부(250)의 작동으로 전동부하(M)의 용량에 따라 주된 역률을 개선한 다음, 부가적인 단위 콘덴서 연결을 통해 역률을 더욱 세밀하게 개선하는 것이 가능하며 이에는 100% 역률 개선도 포함된다. 이를 위해, 제어부(250)에는 사전에 복수 개의 전동부하(M) 용량 및 공급 전력의 상태에 따라 콘덴서부(230)에 마련되는 특정 단위 콘덴서 또는 특정 단위 콘덴스 조합의 on/off 연결 순서와 관련된 프로그램이 탑재될 필요가 있음은 물론이다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
10 : 단위계측모듈 20 : 단위역률보상모듈
210 : 전원공급부 220 : 통신부
230 : 콘덴서부 240 : 스위칭부
250 : 제어부

Claims (3)

  1. 서로 다른 용량을 가지는 전동부하와 연결되는 차단기(1) 각각에 장착되어 역률을 보상하는 장치로서,
    차단기(1) 각각의 출력측에 결합되어 공급되는 전력과 관련된 정보를 검출하고 분석하는 단위계측모듈(10), 단일의 PCB 보드로 이루어져 단위계측모듈(10) 각각과 연결되며 차단기(1)로 공급되는 전력의 역률을 계산한 다음 역률 보상치를 전동부하로 공급하는 단위역률보상모듈(20)로 이루어지되,
    상기 단위계측모듈(10)과 단위역률보상모듈(20) 각각은 탈부착 구조로 이루어지며,
    상기 단위역률보상모듈(20)은, 전원공급부(210); 통신부(220); 2㎌의 용량을 가지는 단위 콘덴서 G1이 복수 개 구비되는 제1콘덴서(G), 4㎌의 용량을 가지는 단위 콘덴서 F1이 복수 개 구비되는 제2콘덴서(F), 6㎌의 용량을 가지는 단위 콘덴서 E1이 복수 개 구비되는 제3콘덴서(E), 8㎌의 용량을 가지는 단위 콘덴서 D1이 복수 개 구비되는 제4콘덴서(D), 10㎌의 용량을 가지는 단위 콘덴서 C1이 복수 개 구비되는 제5콘덴서(C), 12㎌의 용량을 가지는 단위 콘덴서 B1이 복수 개 구비되는 제6콘덴서(B), 24㎌의 용량을 가지는 단위 콘덴서 A1이 복수 개 구비되는 제7콘덴서(A)가 마련되는 콘덴서부(230); 복수 개의 스위칭소자가 마련되는 스위칭부(240); 차단기(1) 각각과 연결된 전동부하 용량 P가 0㎾〈 P〈1㎾의 범위이면 해당 전동부하 작동시 역률에 대한 계산절차 없이 콘덴서부(230) 중 제3콘덴서(E)의 단위 콘덴서 E1을 즉시 연결하여 역률을 1차 보상하고, 전동부하 용량 P가 1㎾〈 P〈3㎾의 범위이면 해당 전동부하 작동시 역률에 대한 계산절차 없이 콘덴서부(230) 중 제4콘덴서(D)의 단위 콘덴서 D1을 즉시 연결하여 역률을 1차 보상하며, 전동부하 용량 P가 3㎾〈 P〈4㎾ 및 4㎾〈 P〈6㎾의 범위이면 해당 전동부하 작동시 역률에 대한 계산절차 없이 콘덴서부(230) 중 제6콘덴서(B)의 단위 콘덴서 B1을 즉시 연결하여 역률을 1차 보상하고, 전동부하 용량 P가 6㎾〈 P〈9㎾ 및 9㎾〈 P〈12㎾의 범위이면 해당 전동부하 작동시 역률에 대한 계산절차 없이 콘덴서부(230) 중 제7콘덴서(A)의 단위 콘덴서 A1을 즉시 연결하여 역률을 1차 보상하는 제어부(250);로 구성되고,
    상기 차단기(1)와 연결된 전동부하 각각 작동시 역률에 대한 계산절차 없이 해당 범위의 콘덴서 각각을 즉시 연결하여 역률을 1차 보상한 이후, 상기 제어부(250)는, 역률에 대한 계산절차 없이 1차 역률이 보상된 전동부하 용량 P가 0㎾〈 P〈1㎾의 범위이면 작동 중인 해당 전동부하의 실제 역률을 계산한 다음 상기 콘덴서부(230) 중 제1콘덴서(G)의 적어도 하나 이상의 단위 콘덴서 G1을 연결하여 작동 중인 해당 전동부하의 역률이 100%가 되도록 2차 보상하고; 역률에 대한 계산절차 없이 1차 역률이 보상된 전동부하 용량 P가 1㎾〈 P〈2㎾의 범위이면 작동 중인 해당 전동부하의 실제 역률을 계산한 다음 상기 콘덴서부(230) 중 제2콘덴서(F)의 적어도 하나 이상의 단위 콘덴서 F1을 연결하여 작동 중인 해당 전동부하의 역률이 100%가 되도록 2차 보상하며; 역률에 대한 계산절차 없이 1차 역률이 보상된 전동부하 용량 P가 2㎾〈 P〈3㎾의 범위이면 작동 중인 해당 전동부하의 실제 역률을 계산한 다음 상기 콘덴서부(230) 중 제3콘덴서(E)의 적어도 하나 이상의 단위 콘덴서 E1을 연결하여 작동 중인 해당 전동부하의 역률이 100%가 되도록 2차 보상하고; 역률에 대한 계산절차 없이 1차 역률이 보상된 전동부하 용량 P가 3㎾〈 P〈4㎾의 범위이면 작동 중인 해당 전동부하의 실제 역률을 계산한 다음 상기 콘덴서부(230) 중 제5콘덴서(C)의 적어도 하나 이상의 단위 콘덴서 C1을 연결하여 작동 중인 해당 전동부하의 역률이 100%가 되도록 2차 보상하며; 역률에 대한 계산절차 없이 1차 역률이 보상된 전동부하 용량 P가 4㎾〈 P〈6㎾ 및 6㎾〈 P〈9㎾의 범위이면 작동 중인 해당 전동부하의 실제 역률을 계산한 다음 상기 콘덴서부(230) 중 제6콘덴서(B)의 적어도 하나 이상의 단위 콘덴서 B1을 연결하여 작동 중인 해당 전동부하의 역률이 100%가 되도록 2차 보상하고; 역률에 대한 계산절차 없이 1차 역률이 보상된 전동부하 용량 P가 9㎾〈 P〈12㎾의 범위이면 작동 중인 해당 전동부하의 실제 역률을 계산한 다음 상기 콘덴서부(230) 중 제7콘덴서(A)의 적어도 하나 이상의 단위 콘덴서 A1을 연결하여 작동 중인 해당 전동부하의 역률이 100%가 되도록 2차 보상하는; 것을 특징으로 하는 유니버셜 역률보상장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040007652A (ko) * 2001-06-05 2004-01-24 윌리암 디. 맥다니엘 자동 역률보정시스템
KR20050086215A (ko) * 2004-02-25 2005-08-30 한국 전기안전공사 부하의 운전상황에 따른 수동필터 제어시스템 및 제어방법
JP2007525938A (ja) * 2004-02-27 2007-09-06 ウィリアム・ディー・マクダニエル 電力測定チップを使用する自動力率補正
KR20190019562A (ko) * 2017-08-18 2019-02-27 주식회사 이플러스 진상 및 지상 역률개선이 가능한 스마트 자동역률 보상장치
KR20190028918A (ko) 2017-09-11 2019-03-20 주식회사 이플러스 진상 및 지상 역률개선이 가능한 스마트 자동역률 보상장치를 구비한 배전반

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040007652A (ko) * 2001-06-05 2004-01-24 윌리암 디. 맥다니엘 자동 역률보정시스템
KR20050086215A (ko) * 2004-02-25 2005-08-30 한국 전기안전공사 부하의 운전상황에 따른 수동필터 제어시스템 및 제어방법
JP2007525938A (ja) * 2004-02-27 2007-09-06 ウィリアム・ディー・マクダニエル 電力測定チップを使用する自動力率補正
KR20190019562A (ko) * 2017-08-18 2019-02-27 주식회사 이플러스 진상 및 지상 역률개선이 가능한 스마트 자동역률 보상장치
KR20190028918A (ko) 2017-09-11 2019-03-20 주식회사 이플러스 진상 및 지상 역률개선이 가능한 스마트 자동역률 보상장치를 구비한 배전반

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