KR102523577B1

KR102523577B1 - Method for removing harmonics and apparatus for removing harmonics

Info

Publication number: KR102523577B1
Application number: KR1020200013209A
Authority: KR
Inventors: 정정용
Original assignee: 주식회사 씽크라이온
Priority date: 2020-01-16
Filing date: 2020-02-04
Publication date: 2023-04-20
Also published as: KR20210092639A

Abstract

본 발명은 전류가 흐르지 않는 산화금속 물질을 이용하여 열에너지를 제거하는 방법으로 고조파를 제거하고, 그 기술을 이용한 고조파 필터를 제조하는 것에 관한 것으로, 본 발명에 의해 제조된 고조파 필터는 임피던스에 영향을 받지 않는 열에너지를 제거하는 원리를 이용하여 전기분야뿐 아니라 통신분야에도 주파수 대역에 상관없이 적용이 가능하다. 본 발명에 의한 고조파필터는 1대만으로 모든 차수의 고조파뿐만 아니라 모든 전원 노이즈까지 안정적으로 제거가 가능하다. 이 기술을 이용한 고조파 필터 제조 방법은 지정된 중량백분율(wt%) 범위의 산화알루미늄, 산화마그네슘, 산화철, 이산화규소, 산화아연을 포함하는 N개의 물질을 기 설정된 배합비율로 혼합한 후 에폭시 계열의 바인더와 경화제를 사용하여 교반한 후 고조파 필터 케이스에 투입하여 건조하는 과정을 거쳐 최종 제품을 제작하는 과정까지를 모두 포함한다.The present invention relates to removing harmonics by a method of removing thermal energy using a metal oxide material through which no current flows, and manufacturing a harmonic filter using the technology. The harmonic filter manufactured according to the present invention has no effect on impedance. By using the principle of removing unreceived thermal energy, it can be applied not only to the electric field but also to the telecommunication field regardless of frequency band. The harmonic filter according to the present invention can stably remove not only harmonics of all orders but also all power supply noise with only one unit. In the harmonic filter manufacturing method using this technology, after mixing N materials including aluminum oxide, magnesium oxide, iron oxide, silicon dioxide, and zinc oxide in a specified weight percentage (wt%) range in a preset mixing ratio, an epoxy-based binder and a curing agent are used to stir it, then it is put into a harmonic filter case and dried, and the final product is manufactured.

Description

Method for removing harmonics and apparatus for removing harmonics {Method for removing harmonics and apparatus for removing harmonics}

본 발명은 전기 선로내 열에너지를 제거하여 고조파잡음의 에너지 밀도를 낯추는 방법에 관한 것으로, 고조파 잡음레벨을 낮게 유지할 수 있는 고조파 제거기술 및 이를 이용한 무회로 고조파 필터(고조파 제거 장치)에 관한 것이다The present invention relates to a method for reducing the energy density of harmonic noise by removing thermal energy in an electric line, and relates to a harmonic removal technology capable of maintaining a low level of harmonic noise and a circuitless harmonic filter (harmonic removal device) using the same.

산업의 고도화와 급속한 통신문화의 확산 등으로 전력품질(무정전, 정주파수, 정전압) 향상에 대한 욕구가 커져 오래전부터 많은 설비투자와 기술개선이 이루어져 왔으나 지금까지 정현파 공급, 즉 고조파 문제는 그 피해의 심각성이 크게 인식되어 왔지만 마땅한 해결책이 없어 방치되어 왔고 주목 받지 못하였다. With the advancement of industry and the rapid spread of communication culture, the desire for improvement in power quality (uninterruptible, constant frequency, constant voltage) has grown, and a lot of facility investment and technology improvement have been made since a long time ago. The seriousness has been greatly recognized, but it has been neglected and not noticed because there is no proper solution.

고조파((Harmonics) 또는 고조파잡음(Harmonic Distortion)은 비선형 부하의 사용이 급증하면서 전원측에 많은 고조파 전류가 흐르게 되어 전압/전류의 왜형 발생하여 계통내의 전력설비에 악영향을 끼치고 전력품질상의 심각한 문제가 발생하게 되었다. 아울러, 이로 인한 피해가 급증하고 있는 실정이다. 과거에는 고조파로 인한 피해가 산업체에 한정되었으나, 최근 IT기기의 사용 증가로 일반 사무용 빌딩에서도 고조파에 의한 피해가 보고되고 있을 정도로 심각성은 점점 증가하고 있다. Harmonics or harmonic distortion causes a lot of harmonic current to flow in the power supply side as the use of nonlinear loads increases rapidly, causing voltage/current distortion to adversely affect power facilities within the system and cause serious problems in power quality. In the past, damage caused by harmonics was limited to industries, but with the recent increase in the use of IT devices, damages caused by harmonics are being reported in general office buildings. It is increasing.

고조파로 인한 피해는 크게 전력손실과 설비의 고장 유발이다. 이중 설비 고장의 유형으로는 생산라인 정지, 센서 오동작, 컨트롤박스 소손, 중성선에 과다전류 발생으로 인한 화재등이 있으며, 이중 가장 심각한 문제는 이유없는 생산라인 정지사태와 센서의 오동작이다. 생산라인의 정지로 재산상의 손실 및 불량품 발생의 문제가 발생하고 복구까지 최소 2시간에서 2~3일 걸리는 문제가 발생한다. 구체적으로는 고조파로 인한 피해는 전압상승, 역률저하, 공진발생, 계기의 철심 자기포화 발생, 계기의 오차발생, 전력설비 과열, 변압기 온도상승, 진동/소음 발생, 변압기 및 케이블 용량 감소, 콘덴서/리액터 소손, 변압기 과열, 병렬공진 계통 계전기 오동작, Power Fuse 용단, 콘덴서 소손(단자전압 상승), 기기 효율 저하 등의 문제가 발생할 정도로, 고조파는 산업체에서는 골치 덩어리이다.Damage caused by harmonics is largely caused by power loss and equipment failure. Among the types of equipment failure, there are production line stoppage, sensor malfunction, control box burnout, and fire due to excessive current in the neutral wire. The stoppage of the production line causes problems of property loss and defective products, and it takes at least 2 hours to 2 to 3 days to recover. Specifically, harms caused by harmonics include voltage rise, power factor drop, resonance, iron core magnetic saturation of instrument, instrument error, power facility overheat, transformer temperature rise, vibration/noise, transformer and cable capacity reduction, capacitor/ Harmonics are a headache in the industry to the extent that problems such as reactor burnout, transformer overheating, parallel resonance system relay malfunction, power fuse melting, condenser burnout (terminal voltage increase), and equipment efficiency decrease occur.

일본의 경우 고조파로 인한 피해가 연간 1.3조원의 정도라고 한다. 국내에서 통계가 나온 경우는 없지만 일본의 피해규모에 비추어 볼 때 연간 4,500억 규모의 고조파 피해가 발생한다고 볼 수 있다. 이는 직접적인 피해액이며, 생산라인 멈춤에 따른 간접적인 피해까지 감안한다면 그 피해는 더욱 클 것이다.In the case of Japan, the damage caused by harmonics is said to be about 1.3 trillion won per year. Although no statistics have been released in Korea, considering the size of damage in Japan, it can be said that harmonic damage of 450 billion won occurs annually. This is direct damage, and the damage will be even greater if indirect damage due to production line stoppage is taken into account.

이제까지 산업체 현장에서는 사용한 고조파 제거장치로는 수동형 고조파필터, 능동형 고조파 필터, 지그제그(Zig-Zag)권선을 사용한 고조파 저감장치가 사용되고 있다. 수동형 고조파는 콘덴서와 리액터로 구성된 단일 동조 필터(Single-tuned filter)기술을 사용하는 방식이다. 설치는 차수(3차, 5차, 7차, 9차, ...) 별로 한 개씩 필터를 설치하는 방식이다. 이는 고조파를 효과적으로 제거하기 위한 것으로 크기는 전류량에 따라 그 크기가 달라진다. 따라서, 주로 소전류를 사용하는 기계장치에 3차, 5차 고조파 제거 용도로 주로 사용하고 있다. 나머지 차수(7차, 9차, 13차, ...)는 설치하기에 비용도 많이 소요되고 그 효과도 임피던스에 대한 영향으로 만족스럽지 못했다. A passive harmonic filter, an active harmonic filter, and a harmonic reduction device using a Zig-Zag winding have been used as harmonic removal devices used in industrial sites so far. Passive harmonics is a method using single-tuned filter technology composed of a capacitor and a reactor. Installation is a method of installing one filter for each order (3rd, 5th, 7th, 9th, ...). This is to effectively remove harmonics, and the size varies according to the amount of current. Therefore, it is mainly used for removing 3rd and 5th harmonics in machinery using small currents. The remaining orders (7th, 9th, 13th, ...) are costly to install, and their effect is not satisfactory due to the effect on impedance.

능동형 고조파 필터는 부하 전류에 포함된 고조파 성분의 전류와 역 위상의 전류를 출력함으로써 고조파 전류를 제거하는 필터로, 고조파 차수 및 크기, 필터 설치 위치와 관계없이 효과적으로 고조파를 제거할 수 있으나, 고조파를 추적(Trace)하는 시간과 역상의 전류를 투입(출력)하는 시간차가 발생하여 현장에서는 효과가 없는 것으로 평가 받고 있다. The active harmonic filter is a filter that removes harmonic current by outputting a current in phase with the harmonic component current included in the load current. It is evaluated as ineffective in the field because there is a difference between the time to trace and the time to input (output) the reverse phase current.

또 다른 방법으로는 지그제그 권선장치를 이용하는 방법인데, 한 대의 지그제그 변압기와 제어기 그리고 단상 (Zig-zag) 전력용 능동필터를 구성하여 3고조파 만을 제거하기 위한 용도로 사용하고 있어 다른 차수의 고조파는 해결하지 못해 널리 사용되지 못하고 있다. Another method is to use a zig-zag winding device, which consists of a single zig-zag transformer, a controller, and an active filter for single-phase (Zig-zag) power, and is used to remove only 3 harmonics, so it is used to remove harmonics of other orders. is not widely used because it is not solved.

이와 같이 현재 사용하고 있는 고조파 필터는 주로 소전력을 사용하는 기계장치에만 한정하여 사용할 수밖에 없어 산업체 공장의 경우 고조파 필터 설비가 설치된 곳이 없다. 기존의 고조파 필터는 모두 전자회로 구성되어 있어 주파수와 임피던스에 영향을 많이 받기 때문에 제거율도 20%~30%이하로 낮고 안정적이지 못한 단점을 가지고 있다. 그리고, 모든 차수의 고조파를 제거할 수 없는 큰 문제점을 안고 있다. 고조파는 대개 50차(3KHz) 까지 고조파라 간주하며, 37차(2.2KHz)까지 전기품질에 영향을 미치므로 관리를 하는데 기존의 고조파 필터로는 물리적, 가격측면에서 37차까지 관리를 못하고 있다. 대개 차수별로 고조파 필터를 설치한다면 가격 부담도 증가하게 된다.In this way, the currently used harmonic filter has no choice but to be used only for machinery that mainly uses low power, so there is no place where harmonic filter facilities are installed in industrial factories. Existing harmonic filters are all composed of electronic circuits and are greatly affected by frequency and impedance, so the removal rate is low and unstable, less than 20% to 30%. And, it has a big problem that all harmonics of the order cannot be removed. Harmonics are generally regarded as harmonics up to the 50th order (3KHz), and are managed because they affect electrical quality up to the 37th order (2.2KHz). However, the existing harmonic filters cannot manage up to the 37th order in terms of physical and price. In general, if harmonic filters are installed for each order, the cost burden also increases.

따라서, 상기의 문제를 모두 해결하여 임피던스에 영향을 받지 않고 모든 차수의 고조파를 한꺼번에 안정적으로 해결할 수 있는 새로운 원리의 고조파 제거기술 및 제거 장치의 연구가 필요하다.Therefore, it is necessary to research a harmonic cancellation technology and a cancellation device based on a new principle capable of reliably solving all the harmonics of all orders at once without being affected by impedance by solving all the above problems.

본 발명이 해결하고자 과제들 중 하나는, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고조파 필터를 분전함에 병렬/직렬로 설치하여 부하에서 발생되는 고조파 전류를 필터 측으로 흡수시켜 계통으로 유입되는 고조파 전류량을 줄임으로써, 계통상으로 유입된 다수의 고조파들이 체배되어도 에너지 밀도(크기)가 높아지는 것을 차단할 수 있는, 고조파 제거 방법 및 장치를 제공하는 것이다.One of the problems to be solved by the present invention is to solve the above problems, by installing harmonic filters in parallel/series in the distribution box to absorb harmonic current generated from the load to the filter side, thereby reducing the amount of harmonic current flowing into the system. By reducing, to provide a harmonic removal method and apparatus capable of blocking an increase in energy density (magnitude) even when a plurality of harmonics introduced into the system are multiplied.

본 발명이 해결하고자 과제들 중 하나는, 고조파잡음, 기동전류, 3상불평형, 유도성부하의 위상차, 전류의 열작용 및 기계장치에서 발생한 열 때문에 생성된 열에너지(Thermal Energy)를 전자회로 없이 산화금속 물질의 열적평형 특성만을 이용하여 제거함으로써, 다수의 기계장치로부터 발생한 고조파를 1차적으로 제거할 수 있는 고조파 제거 방법 및 장치를 제공하는 것이다.One of the problems to be solved by the present invention is to convert thermal energy generated due to harmonic noise, starting current, three-phase unbalance, phase difference of inductive load, thermal action of current, and heat generated from mechanical devices to metal oxide without an electronic circuit. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for removing harmonics that can primarily remove harmonics generated from a plurality of mechanical devices by removing them using only thermal equilibrium characteristics of materials.

전술한 바와 같이 고조파가 전력계통내에 유입되어 중첩되고 체배되어 그 크기(에너지 밀도)가 커지는 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 고조파 제거 방법 및 장치는 주파수 및 임피던스의 영향을 받지 않고, 1개의 고조파 필터로 모든 차수의 고조파를 제거할 수 있으며, 고조파 및 고주파 잡음 제거율이 40%~60% 수준으로 안정성을 가지며, 수명도 반영구적으로 사용할 수 있으며, 설치가 간단하고 사후 고장이 발생하지 않으며, 소음 및 진동이 없고, 가격도 기존 고조파 필터의 30% 수준으로 낮출 수 있는 열에너지 제거형 무회로, 무고장 고조파 필터를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.As described above, in order to solve the problem that harmonics are introduced into the power system, overlapped and multiplied, and the size (energy density) increases, the method and apparatus for removing harmonics according to the present invention are independent of frequency and impedance, and one The harmonic filter can remove harmonics of all orders, the harmonic and high-frequency noise removal rate is stable at 40% to 60%, the lifespan can be used semi-permanently, the installation is simple, there is no post-failure, and the noise and to provide a thermal energy removal type no-circuit, fault-free harmonic filter that has no vibration and can be priced at 30% of the existing harmonic filter.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 공장내 고조파 발생원이 있는 기계설비의 분전함에 본 발명의 고조파 제거 장치를 설치함으로써, 전기선로내의 열에너지가 제거될 수 있고, 결과적으로 고조파가 제거될 수 있다.In order to achieve the above object, by installing the harmonic removal device of the present invention in a distribution box of a machine facility having a harmonic generation source in a factory, thermal energy in an electric line can be removed, and as a result, harmonics can be removed.

열에너지란 고조파잡음과 다수의 원인에 의해 발생된 열로 인하여 생성된 에너지로, 열로 인하여 생겨난 선로 및 시스템 내에 존재하는 운동 에너지를 말한다. 열에너지는 임의 또는 무질서한 움직임에서 비롯되며, 이상적인 단원자 기체에서 열에너지는 전적으로 운동 에너지를 말한다. 열과 열에너지는 엄연히 다르며 열은 에너지의 전달방식이지만 열에너지는 에너지의 한 종류이다. 따라서 열에너지는 에너지의 총량에 따라 크기(세기, 밀도)를 갖게 된다. Thermal energy is energy generated by harmonic noise and heat generated by a number of causes, and refers to kinetic energy present in lines and systems generated by heat. Thermal energy comes from random or disordered motion, and in an ideal monatomic gas, thermal energy refers exclusively to kinetic energy. Heat and thermal energy are distinctly different, and heat is a transfer method of energy, but thermal energy is a type of energy. Therefore, thermal energy has a size (strength, density) according to the total amount of energy.

상기에서 언급한 열을 발생시키는 다수의 원인은 고조파이외 기동전류, 3상불평형, 유도성부하의 위상차, 전류의 열작용 및 기계장치에서 발생된다. 이들 열에너지는 고조파 잡음 레벨을 급격히 상승시키고 에너지 밀도를 증가시켜 운동에너지를 배가시키기 때문에 많은 피해를 일으키는 원인이 된다. 따라서 유익한 부분이 전혀 없는 고조파는 전기공학적으로 반드시 제거해야 할 대상이다. Many of the causes of heat generation mentioned above are generated from starting current other than harmonics, three-phase unbalance, phase difference of inductive load, thermal action of current, and mechanical devices. These thermal energies cause a lot of damage because they rapidly increase the harmonic noise level and increase the energy density to double the kinetic energy. Therefore, harmonics that do not have any useful part are objects that must be eliminated in electrical engineering.

이를 위해, 본원 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 고조파 제거 방법은, 선로에 존재하는 열에너지를 제거하는 단계를 포함한다. 상기 선로에 존재하는 열에너지를 제거하는 단계 동안, 상기 선로 내의 운동 에너지(즉, 선로 및 선로와 연결된 전기 시스템에 존재하는 운동 에너지)가 제거될 수 있다. 이를 위해, 절연성 열전도 물질이 선로와 접촉하도록 배치될 수 있으며, 상기 절연성 열전도 물질과 선로 사이의 접촉에 의한 열전도에 의해, 선로에 존재하는 열에너지가 선로 외부로 방출될 수 있다.To this end, a method for removing harmonics according to embodiments according to the technical spirit of the present invention includes removing thermal energy present in a line. During the step of removing thermal energy present in the line, kinetic energy in the line (ie, kinetic energy present in the line and an electrical system connected to the line) may be removed. To this end, an insulating heat-conducting material may be placed in contact with the line, and thermal energy existing in the line may be released to the outside of the line by heat conduction caused by contact between the insulating heat-conducting material and the line.

고조파, 기동전류, 3상불평형, 설비, 유도성부하의 위상차, 전류의 열작용 및 기계장치에서 유입된 열 때문에 전기선로(또는 전선)는 내부 온도가 24℃~29℃로 상승하게 되며, 기계 가동수가 일정하다면 항상 이 온도를 유지하게 된다. 공장 내부온도가 60℃를 넘어도 전기선로의 온도는 24℃~29℃ 수준을 유지한다. 이유는 전선에는 플라스틱(PE: 폴리에틸렌) 외피가 있어 외부의 온도가 유입이 안되기 때문이다. 24℃~29℃는 상기의 6가지 열 발생원인에 의해 생성된 것이라고 할 수 있다. 이 온도는 전류 사용량에 따라 차이가 있으나 고압이나 저압을 사용하는 설비 모두 이 범위를 벗어나지 않는다. 저압의 경우는 24℃~25℃, 고압(3,300V, 6,600V)의 경우는 27℃~29℃ 수준이다. 전기선로가 이 수준의 온도밖에 되지 않은 이유는 전기에서는 70℃ 이상의 열을 발생시키는 트랜지스터와 같은 부품을 사용하지 않기 때문이다. Due to harmonics, starting current, three-phase unbalance, phase difference of facilities and inductive loads, thermal action of current, and heat introduced from mechanical devices, the internal temperature of electric lines (or wires) rises to 24℃~29℃, and machine operation If the number is constant, it will always maintain this temperature. Even if the temperature inside the factory exceeds 60℃, the temperature of the electric lines is maintained at 24℃~29℃. The reason is that the wire has a plastic (PE: polyethylene) sheath so that outside temperature does not flow in. It can be said that 24 ℃ ~ 29 ℃ is generated by the above six heat generating sources. This temperature varies depending on the amount of current used, but all facilities using high or low voltage do not go beyond this range. In the case of low voltage, it is 24℃~25℃, and in the case of high pressure (3,300V, 6,600V), it is 27℃~29℃. The reason why the electric line is only at this level is because electricity does not use components such as transistors that generate heat above 70 ° C.

본 발명의 기술적 사상에 따르면, 전기선로 내 열에너지를 외부로 방출시키기 위하여, 전도(Conduction) 방법을 이용한다. 여기에 사용할 수 있는 것은 전도 특성이 우수한 금속을 사용하는 것이며, 금속이 가지고 있는 고유의 열적평형 특성을 이용하여 전기선로의 내부 열에너지를 외부로 방출시키는 것이다. 선로 내부는 온도가 높으나 고조파 제거 장치는 온도가 낮기 때문에 열에너지가 내부의 금속물질을 통하여 전도되게 된다. 전도된 열에너지는 고조파 제거 장치 철판 케이스로 전달되어 외부로 배출되어 선로내 온도가 지속적으로 낮게 유지될 수 있다. According to the technical concept of the present invention, a conduction method is used to radiate thermal energy in an electric line to the outside. What can be used here is to use a metal with excellent conduction characteristics, and to release the internal thermal energy of the electric line to the outside by using the inherent thermal equilibrium characteristics of the metal. The temperature inside the line is high, but the harmonic removal device has a low temperature, so thermal energy is conducted through the metal material inside. The conducted heat energy is transferred to the steel plate case of the harmonic canceling device and discharged to the outside, so that the temperature inside the line can be maintained continuously low.

그러나, 전도특성이 우수한 금속은 모두 전류가 잘 통하는 특징을 가지고 있으나 합선 문제가 발생하므로 사용이 불가하다. 따라서, 본원 발명은 열전도 특성은 보유하고 있으면서 전류가 흐르지 않는 물질을 사용한다. 본 출원은 그러한 특성을 갖는 물질로서 산화금속류를 이용하였으며, 특히 출원인은 산화알루미늄, 산화철, 이산화규소 등이 전기선로 내부의 열에너지를 합선(Short Circuit) 문제없이 제거할 수 있다는 점을 발견하였다.However, although all metals with excellent conduction characteristics have characteristics of passing current well, they cannot be used because a short circuit problem occurs. Therefore, the present invention uses a material that does not flow current while retaining thermal conductivity. The present application uses metal oxides as a material having such characteristics, and in particular, the applicant has found that aluminum oxide, iron oxide, silicon dioxide, etc. can remove thermal energy inside an electric line without a short circuit problem.

열에너지를 제거하기 위한 산화금속 물질은 3가지의 대표적인 특징을 지녀야만 한다. 첫째는 절연특성이 우수하여야 한다. 통상 저압의 경우는 단자(R, S, T)간 절연내력이 10MΩ 이상 고압은 100MΩ이상 이어야 한다. 절연내역은 절연저항이라고도 하며 단자(R, S, T)간 전기가 도통할 수 있는지 여부를 판단하는 기준이다. 본 발명에 의한 장치는 저압의 경우 1,000MΩ, 고압의 경우 14 x 10⁴MΩ으로 절연내역 특성이 매우 우수하다. 둘째는 비열특성(열을 빠르게 흡수하는 능력)이 우수하여야 한다. 본 발명에 따라 사용하는 산화금속은 그 어느 냉각 소재보다 비열특성이 나쁘지 않다. 산화금속은 일반 순수금속(Fe, Cu, Al)에 비해 5%~7% 수준 비열 특성이 떨어지지만 전기선로내 온도가 높지 않아 이를 처리하는데 문제가 없다. 셋째는 화학적, 열역학적으로 안정화되어 있어야 한다. 대표적인 절연체인 변압기내 절연유는 산성화로 인하여 3년~4년에 한번씩 교체하여야 하나, 본 발명에 사용하는 산화금속은 이미 산소와 결합되어 있는 상태이기 때문에 공기중에 산소와 지속적으로 접촉하면 산화가 진전되어 열전도 특성이 떨어지는 문제가 발생하나. 고조파 제거 장치 제작시 에폭시 계열의 바인더(Binder, 접합제)와 배합하여 케이스 안에 성형시켜 사용하기 때문에 에폭시 피막이 생겨 더 이상의 산화가 이루어 지지 않는다. 따라서, 성형된 산화금속은 절연유처럼 교체도 필요 없고 가스도 발생하지 않기 때문에 장기간 반영구적으로 사용할 수 있다.A metal oxide material for removing thermal energy must have three representative characteristics. First, the insulating properties must be excellent. In case of normal low voltage, dielectric strength between terminals (R, S, T) should be over 10MΩ and high voltage should be over 100MΩ. Insulation breakdown is also called insulation resistance and is a criterion for determining whether electricity can be conducted between terminals (R, S, T). The device according to the present invention has very excellent dielectric breakdown characteristics of 1,000 MΩ in the case of low voltage and 14 x 10 ⁴ MΩ in the case of high voltage. Second, it must have excellent specific heat characteristics (the ability to quickly absorb heat). The metal oxide used according to the present invention has no worse specific heat properties than any other cooling material. Metal oxides have 5% to 7% lower specific heat properties than general pure metals (Fe, Cu, Al), but there is no problem in processing them because the temperature in the electric line is not high. Third, it must be chemically and thermodynamically stable. Insulation oil in a transformer, which is a representative insulator, should be replaced every 3 to 4 years due to acidification, but since the metal oxide used in the present invention is already combined with oxygen, oxidation progresses when it is continuously contacted with oxygen in the air. Is there a problem with poor thermal conductivity? When manufacturing the harmonic removal device, it is mixed with an epoxy-based binder and molded into the case for use, so an epoxy film is formed and no further oxidation is made. Therefore, the molded metal oxide can be used semi-permanently for a long period of time because it does not require replacement like insulating oil and does not generate gas.

본 발명에 따른 고조파 필터를 설치하면, 산업체 공장의 고장 발생율을 80% 이상 낮출 수 있다.When the harmonic filter according to the present invention is installed, the failure rate of industrial plants can be reduced by 80% or more.

고조파잡음은 전류손실뿐만 아니라 중성선에 과다전류(30배~35배)를 흐르게 하여 화재를 발생하게 하거나, 센서의 안정적 동작을 방해하여 생산라인을 멈추게 하거나, 제어반의 PCB와 부품을 손상시키는 등의 피해를 발생시킨다. 이러한 고조파 잡음을 감소시킴으로써, 전술한 피해를 현저하게 감소시킬 수 있다. In addition to current loss, harmonic noise causes excessive current (30 to 35 times) to flow in the neutral wire, causing a fire, interfering with the stable operation of the sensor, stopping the production line, or damaging the PCB and components of the control panel. cause damage By reducing this harmonic noise, the aforementioned damage can be significantly reduced.

본 발명에 의한 고조파 제거기술은 기존의 고조파 필터와 달리 임피던스에 영향을 받지 않고 고조파잡음을 감쇠시킬 수 있다. 본 고조파 필터는 전자회로를 일체 사용하지 않기 때문에 임피던스에 영향을 받지 않아 고조파 제거율이 항상 일정하다는 특징을 가지고 있다. 기존의 고조파 필터는 기계 가동수와 전력사용 환경에 따라 고조파 제거율이 차이가 있어 필터로서의 기능을 제대로 수행할 수 없었다. 본 발명에 따른 고조파 제거 원리인 열에너지 제거 방식은 안정적으로 40%~60% 수준의 고조파를 모든 차수(50차까지)에 대하여 한꺼번에 제거할 수 있기 때문에 공장의 고장 발생율을 크게 낮출 수 있다. Unlike conventional harmonic filters, the harmonic cancellation technology according to the present invention can attenuate harmonic noise without being affected by impedance. Since this harmonic filter does not use any electronic circuit, it is not affected by impedance and has a characteristic that the harmonic rejection rate is always constant. Existing harmonic filters could not properly function as filters due to differences in harmonic removal rates depending on the number of machines operated and the power usage environment. The thermal energy removal method, which is the harmonic removal principle according to the present invention, can stably remove harmonics of 40% to 60% at once for all orders (up to the 50th order), so the failure rate of the factory can be greatly reduced.

실제 설치사례에서도 공장내 10대의 로봇 중 1대에만 고조파 필터를 설치한 후 2개월 모니터링한 결과 생산라인 멈춤사태가 67% 감소하였으며, 고조파가 50%이상 제거된다. 만일 고조파 필터를 공장 전체에 다수 설치하면 고조파로 인한 피해를 거의 100% 차단할 수 있을 것이다.In the actual installation case, as a result of monitoring for two months after installing the harmonic filter on only one out of 10 robots in the factory, the production line stoppage was reduced by 67% and harmonics were removed by more than 50%. If a large number of harmonic filters are installed throughout the plant, damage caused by harmonics can be blocked almost 100%.

본 발명에 따른 고조파 필터 설치로 고조파 잡음 제거 뿐만 아니라 전류손실을 최소화하여 전력손실을 줄일 수 있다. 고조파 잡음은 정상적인 기계장치 한대에서 발생한 양은 전력계통에 피해를 주지 않지만 다수의 기계장치에서 발생한 고조파가 중첩되어 그 세력이 커지거나(운동 에너지가 커지면) 고조파잡음, 기동전류, 3상불평형, 유도성부하의 위상차, 전류의 열작용 및 기계장치에서 발생한 열 때문에 생성된 열에너지(Thermal Energy)로 인하여 고조파 잡음 레벨이 증가하여 선로내 온도가 올라가고 그 여파로 저항성분이 증가하여 전류손실의 가장 큰 원인이 된다. 반면에 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따르면, 열에너지 제거를 통한 고조파 잡음레벨의 감소만으로도 저항성분이 감소하기 때문에, 이로 인한 전력손실을 40%~60% 수준 줄일 수 있다.By installing the harmonic filter according to the present invention, it is possible to reduce power loss by minimizing current loss as well as removing harmonic noise. Harmonic noise does not cause damage to the power system in the amount generated by one normal machine, but when harmonics generated by multiple machines overlap and their power increases (kinetic energy increases), harmonic noise, starting current, three-phase unbalance, and induction Due to the thermal energy generated from the phase difference of the load, the thermal action of the current, and the heat generated from the mechanical device, the harmonic noise level increases, the temperature in the line rises, and the resistance component increases in the aftermath, which is the biggest cause of current loss. On the other hand, according to embodiments according to the technical concept of the present invention, since the resistance component is reduced only by reducing the harmonic noise level through thermal energy removal, the resulting power loss can be reduced by 40% to 60%.

본 발명에 따른 고조파 제거기술 및 고조파 필터는 4차산업혁명시대의 자율주행차와 전기차, 스마트시티, 스마트공장에 사용되는 각종 센서의 안정적 동작을 위하여 반드시 필요하다, 센서가 가장 취약한 것이 잡음(Distortion & Noise)이며 대표적인 것이 고조파잡음이다. 전기선로에서 고조파 잡음을 제거할 수 있다면 선로내 잡음의 90% 이상을 제거한 것이다. 전기차의 전력효율개선뿐만 아니라 자율 주행차, 스마트시티, 스마트공장의 안정적 센서운용을 통하여 인명사고를 방지하고, 정전사태를 방지할 수 있다. 전자회로없이 산화금속 물질만을 사용하기 때문에 충격에 강하고 장기간 사용해도 기능 열화현상이 발생하지 않아 미래차에 적용할 수 있는 최적의 조건도 갖추고 있다.The harmonic removal technology and harmonic filter according to the present invention are essential for the stable operation of various sensors used in autonomous vehicles, electric vehicles, smart cities, and smart factories in the era of the 4th industrial revolution. & Noise), and a typical example is harmonic noise. If harmonic noise can be removed from the electric line, more than 90% of the noise in the line has been removed. In addition to improving the power efficiency of electric vehicles, it is possible to prevent life-threatening accidents and prevent power outages through the stable operation of sensors in autonomous vehicles, smart cities, and smart factories. Since it uses only metal oxide materials without an electronic circuit, it is resistant to impact and does not deteriorate even after long-term use, so it has optimal conditions for application to future cars.

본 발명에 따른 고조파 필터는 전력 사용 용량에 맞게 다양한 모양과 크기로 제작할 수 있어 기계장치의 기구물이나 회로의 변경없이 사용도 가능하다.The harmonic filter according to the present invention can be manufactured in various shapes and sizes according to the power consumption capacity, so it can be used without changing the mechanism or circuit of the mechanical device.

본 발명에 따른 고조파 제거 장치는 필요하다면 노트북의 아답터처럼 충전선 중간에 삽입하여 사용할 수도 있다.If necessary, the harmonic canceling device according to the present invention can be used by inserting it in the middle of a charging line like a laptop adapter.

도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 고조파 잡음의 열에너지 제거를 위한 물질에 대한 표이다.
도 2는 본 발명의 실시 방법에 따른 고조파 필터와 고조파 필터의 기능을 비교한 표이다.
도 3은 본 발명의 실시 방법에 따른 열에너지 제거 원리를 도시한 그림이다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 고조파 제거 장치를 이용한 고조파 잡음의 열에너지의 전도과정을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시방법에 따른 열에너지 제거기술이 적용된 고조파 제거 장치를 도시한다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 고조파 제거 장치의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.1 is a table of materials for removing thermal energy of harmonic noise according to embodiments according to the technical concept of the present invention.
2 is a table comparing the functions of the harmonic filter and the harmonic filter according to the implementation method of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing the principle of removing heat energy according to the practice of the present invention.
4 illustrates a conduction process of thermal energy of harmonic noise using a harmonic cancellation device according to embodiments according to the technical concept of the present invention.
5 shows a harmonic removal device to which thermal energy removal technology according to an embodiment of the present invention is applied.
6 is a flowchart illustrating a manufacturing method of a harmonic canceling device according to embodiments according to the technical idea of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified in many different forms, and the scope of the present invention It is not limited to the examples below. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 “포함한다(comprise)” 및/또는 “포함하는(comprising)”은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 “및/또는”은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. Terms used in this specification are used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. As used herein, the singular form may include the plural form unless the context clearly indicates otherwise. Also, when used herein, "comprise" and/or "comprising" specifies the presence of the mentioned shapes, numbers, steps, operations, elements, elements and/or groups thereof. and does not exclude the presence or addition of one or more other shapes, numbers, operations, elements, elements and/or groups. As used herein, the term "and/or" includes any one and all combinations of one or more of the listed items.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열의 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다. Although terms such as first and second are used in this specification to describe various members, regions, and/or regions, it is obvious that these members, components, regions, layers, and/or regions should not be limited by these terms. do. These terms do not imply any particular order, top or bottom, or superiority or inferiority, and are used only to distinguish one member, region, or region from another member, region, or region. Thus, a first element, region or region described in detail below may refer to a second element, region or region without departing from the teachings of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to drawings schematically showing ideal embodiments of the present invention. In the drawings, variations of the depicted shape may be expected, depending, for example, on manufacturing techniques and/or tolerances. Therefore, the embodiments of the present invention should not be construed as being limited to the specific shape of the region shown in this specification, but should include, for example, a change in shape caused by manufacturing.

도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 고조파 잡음의 열에너지 제거를 위한 물질에 대한 표이다. 1 is a table of materials for removing thermal energy of harmonic noise according to embodiments according to the technical concept of the present invention.

보다 상세하게 본 표는 전기학적인 측면에서 사용할 수 있는 재료를 말한다. 첫번째 자성도 갖고 있으면서 전류도 잘 흐르는 대표적인 물질로 철(Fe)이 있다. 둘째는 자성은 없지만 전류가 잘 흐르는 물질로 알루미늄(Al)과 구리(Cu)가 있다, 주로 전선의 도체 또는 통신선의 내부도체, 외부도체로 주로 사용한다. 상기 2가지 특성을 가지고 있는 물질은 전도 특성이 우수하지만 전류가 통하기 때문에 전선내부의 도체에서 열에너지를 제거하는 용도로는 사용할 수가 없다. 이유는 합선이 되기 때문이다.In more detail, this table refers to materials that can be used from an electrical point of view. Iron (Fe) is a representative material that has first magnetism and conducts current well. Second, there are aluminum (Al) and copper (Cu) as materials that do not have magnetism but conduct current well. They are mainly used as wire conductors or internal conductors and external conductors of communication lines. A material having the above two characteristics has excellent conduction characteristics, but cannot be used for the purpose of removing thermal energy from a conductor inside a wire because current flows therethrough. The reason is that it becomes a short circuit.

세번째는 자성은 띠고 있지만 전류가 흐르지 않는 물질로 대표적인 것이 산화금속이다. 즉 산소와 금속원자가 결합되어 있는 구조로 이 물질들은 전류가 흐르지 않는 특징을 가지고 있다. 네번째는 자성도 없고 전류도 흐르지 않는 물질로 흔히들 절연체라고 한다. 대표적인 것이 유리, 플라스틱, 고무를 들 수 있다. 이 물질들은 기본적으로 전도특성이 없어 전기선로내 열에너지를 외부로 방출시키는데 사용이 불가하다. The third is a material that is magnetic but does not conduct electricity, and a typical example is metal oxide. In other words, it is a structure in which oxygen and metal atoms are combined, and these materials have the characteristic that current does not flow. The fourth is a material that neither magnetizes nor conducts current, and is commonly referred to as an insulator. Typical examples include glass, plastic, and rubber. These materials basically have no conductive properties, so they cannot be used to dissipate thermal energy in electric lines to the outside.

따라서, 전술한 4가지 물질 중 세번째 자성은 띠고 있으나 전류가 흐르지 않는 물질을 본 발명에서는 선로내부의 열에너지를 외부로 방출시키는데 필요한 전도체로 사용하였다. 이는 일반 알루미늄이나 구리에 비해 열 전도도가 7%~10% 정도 떨어지나 전기선로 내부의 온도가 24℃~29℃ 정도로 높지 않기 때문에 열에너지 전도물질로 사용하는데 무리가 없다. 여기에 사용하는 금속은 이미 공기중의 산소와 접촉하여 산화가 된 상태이지만, 에폭시 계열의 바인더(Binder, 접합제)와 배합하여 고조파 제거 장치 케이스 안에 성형시킨 상태로 에폭시 피막이 형성되어 더 이상의 산화가 이루어 지지 않아 장기간 사용하여도 전도특성이 떨어지지 않는다. Therefore, in the present invention, the third material, which has magnetism but does not flow current, among the above-mentioned four materials is used as a conductor necessary for dissipating thermal energy inside the line to the outside. Compared to general aluminum or copper, the thermal conductivity is about 7% to 10% lower, but the temperature inside the electric line is not as high as 24 ℃ ~ 29 ℃, so there is no problem in using it as a thermal energy conductor. The metal used here has already been oxidized by contact with oxygen in the air, but it is mixed with an epoxy-based binder and molded in the case of the harmonic removal device to form an epoxy film, preventing further oxidation. Even if it is used for a long time, the conductive properties do not deteriorate.

나아가, 이 산화금속을 사용하여 합선되지 않는 상태에서 기계장치에서 발생한 모든 고조파를 제거(감쇠)할 수 있다. 고조파는 전기품질을 떨어트리는 가장 큰 원인이지만 그동안 고조파 제거방법은 전자회로를 이용한 필터나 역전류를 투입시키는 단편적인 방법만이 개발되어 완전하지 못해 많은 피해를 감수할 수 밖에 없었지만 본 발명이 이 문제를 해결할 수 있다.Furthermore, all harmonics generated in machinery can be removed (attenuated) without a short circuit using this metal oxide. Harmonics are the biggest cause of deteriorating electrical quality, but the harmonics removal method has been developed only in a filter using an electronic circuit or a fragmentary method of injecting reverse current. can solve

도 2는 본 발명의 실시 방법에 따른 고조파 필터와 고조파 필터의 기능을 비교한 표이다Figure 2 is a table comparing the functions of the harmonic filter and the harmonic filter according to the implementation method of the present invention

도 2에 나타난 표는 표는 기존에 사용하고 있는 전자회로 기반의 고조파 필터와 본 발명에 따라 제작된 고조파 필터를 성능적인 측면에서 비교한 것이다. 본 발명에 따른 고조파 필터는 기존의 고조파 필터의 문제점을 모두 해결하였다. 제거원리가 기존에는 공진주파수나 역전류를 선로에 투입하는 방법을 사용하였다. 이는 시간 경과에 따른 부품의 기능 열화로 웅~웅하는 소음을 발생시키고 진동이 생기는 문제가 있었다. 특히 본 발명에 의해 제조된 고조파 필터는 전기분야뿐 아니라 통신분야에도 주파수 대역에 상관없이 적용이 가능하다. 이는 단순히 열에너지를 제거하는 원리를 적용한 것이기 때문에 가능한 것이다. 고조파 제거(감쇠)에서 중요한 것은 안정성이다. 그러나 기존 고조파 필터는 임피던스에 영향을 받기 때문에 공장의 기계 가동수나 전력사용 환경에 따라 유동적으로 변하는 문제가 있고 고조파 제거율도 20%~30% 수준으로 상대적으로 낮다. 또한, 기존 고조파 필터는 차수별로 모두 설치하여야 하는 문제가 있었다. 즉 37차까지 고조파를 관리한다면 37대의 고조파 필터를 설치하여야 하는 것이다. 이것도 공장 여러 장소에 설치하여야 하므로 비용적, 물리적 측면에서 감당하기 어렵다. 그래서 국내 산업체 공장의 경우 고조파 필터 시스템을 완비한 공장은 없다. 정전기나 잡음에 민감한 반도체 공장도 예외는 아니다. 그러나, 본 발명에 의한 고조파필터는 1대만으로 모든 차수의 고조파 뿐만 아니라 기타 전원 노이즈까지 제거가 가능하다. 물론 전력사용 용량에 따라 공장 전체를 존(Zone)을 나누어 설치하는 문제가 있지만 1개씩만 설치하기 때문에 물리적, 가격적, 설치측면에서 큰 부담이 없다. 이외, 기존 고조파 필터에 비해 무게도 5%~10% 수준으로 가볍고, 고장발생이 없어 수명도 반영구적이며, 가격도 기존 고조파 필터의 30% 수준이다.The table shown in FIG. 2 compares the existing electronic circuit-based harmonic filter and the harmonic filter manufactured according to the present invention in terms of performance. The harmonic filter according to the present invention solves all problems of the conventional harmonic filter. As for the removal principle, a method of inputting a resonant frequency or a reverse current to the line has been used in the past. This has a problem of generating humming noise and vibration due to functional deterioration of parts over time. In particular, the harmonic filter manufactured by the present invention can be applied regardless of frequency band not only to the electric field but also to the telecommunication field. This is possible because the principle of simply removing thermal energy is applied. The important thing in harmonic rejection (attenuation) is stability. However, since existing harmonic filters are affected by impedance, they have a problem in that they change flexibly according to the number of machines in the factory or the power usage environment, and the harmonic rejection rate is relatively low at 20% to 30%. In addition, there was a problem in that all existing harmonic filters had to be installed for each order. That is, if harmonics are managed up to the 37th order, 37 harmonic filters must be installed. This is also difficult to handle in terms of cost and physicality because it must be installed in various places in the factory. So, in the case of domestic industrial factories, there is no factory fully equipped with a harmonic filter system. Semiconductor factories, which are sensitive to static electricity or noise, are no exception. However, with only one harmonic filter according to the present invention, it is possible to remove not only harmonics of all orders but also other power supply noise. Of course, there is a problem of dividing the entire factory into zones according to the power consumption capacity, but since only one is installed, there is no great burden in terms of physical, price, and installation. In addition, the weight is 5% to 10% lighter than the existing harmonic filter, and the lifespan is semi-permanent because there is no failure, and the price is 30% of the existing harmonic filter.

도 3은 본 발명의 실시 방법에 따른 열에너지 제거 원리를 도시한 그림이다. 보다 구체적으로, 도 3은 전기선로의 대표적인 잡음인 고조파와 열에너지와의 관계를 나타내는 그림이다. 이는 오실로스코프로는 확인이 불가하고 스펙트럼분석기(Spectrum Analyzer)를 통하여 획득할 수 있다. X축은 주파수 대역이며, Y축은 진폭(크기)를 나타낸다. Figure 3 is a diagram showing the principle of removing heat energy according to the practice of the present invention. More specifically, FIG. 3 is a diagram showing the relationship between harmonics, which are representative noises of electric lines, and thermal energy. This cannot be confirmed with an oscilloscope and can be obtained through a spectrum analyzer. The X-axis represents the frequency band, and the Y-axis represents the amplitude (magnitude).

도 3a를 참조하면, 1개의 기계장치에서 발생하는 고조파의 형태가 도시된다. 이 상태에서는 에너지 밀도가 낮아 기계설비나 전류손실에 거의 영향을 끼치지 않는다. 고조파는 교류에서 전기를 전송할 때 사용하는 상용주파수(60Hz, 50Hz)가 체배되어 나타난 기생 파형으로 전기선로에서는 잡음 역할을 한다. 대개 50차(3KHz) 까지 고조파라 하며, 37차(2.2KHz)까지 전기품질에 영향을 끼칠 수 있다.Referring to Figure 3a, the form of harmonics generated in one machine is shown. In this state, the energy density is low, so it has little effect on mechanical equipment or current loss. Harmonics are parasitic waveforms that appear when commercial frequencies (60Hz, 50Hz) used to transmit electricity in alternating current are multiplied, and play a role as noise in electric lines. It is usually called harmonics up to the 50th order (3KHz), and can affect the electrical quality up to the 37th order (2.2KHz).

고조파는 주로 반도체 전력변환 설비와 변압기 및 회전기의 비선형 특성에서 운전시 주로 발생하며, 해당 설비로는 SCR 교류위상 제어장치 (Heater), UPS (Uninterruptible Power Systems), 조명설비(Dimmer), 인버터(V.V.V.F), DC 파워 시스템/ 충전기, AC / DC 인버터, 주파수 변환기, 아크로, 유도로, 용접기계, 사무용기기, 가전기기 등이다. Harmonics are mainly generated during operation from the nonlinear characteristics of semiconductor power conversion equipment, transformers, and rotating machines. ), DC power systems/chargers, AC/DC inverters, frequency converters, arc furnaces, induction furnaces, welding machines, office equipment, home appliances, etc.

도 3b를 참조하면, 공장내 다수의 기계장치로부터 발생한 고조파가 중첩되어 에너지 밀도가 커지고 고조파 레벨이 증폭되어 급격히 증가한 것을 알 수 있다. 고조파에는 전류고조파와 전압고조파가 존재한다. 전류고조파의 경우 국제기구(IEC)에서는 개별 고조파는2%~4%, 총고조파잡음(THD : Total Harmonic Distortion) 기준은 5%이내로 규정하고 있다. 전압고조파는 개별 고조파는 5%, 총 고조파잡음(THD : Total Harmonic Distortion)는 8% 이하로 규정하고 있다. Referring to FIG. 3B , it can be seen that harmonics generated from a plurality of mechanical devices in a factory overlap, resulting in an increase in energy density and amplification of a harmonic level, resulting in a rapid increase. Harmonics include current harmonics and voltage harmonics. In the case of current harmonics, the international organization (IEC) stipulates that individual harmonics are 2% to 4% and the total harmonic noise (THD: Total Harmonic Distortion) standard is within 5%. For voltage harmonics, individual harmonics are specified as 5% and total harmonic noise (THD: Total Harmonic Distortion) as 8% or less.

고조파의 경우, 전압고조파보다 전류고조파가 더 심각하게 다루어야 할 대상이다. 전류고조파는 고객의 고조파 발생원(컨트롤러, 모터, 인버터 등)에 의해 전력계통으로 유입되기 때문에 발생한다. 그러나, 전압고조파는 전류고조파와 임피던스에 의해 발생되기 때문에 우선적으로 전류고조파를 제거하여야 피해를 줄일 수 있다. In the case of harmonics, current harmonics are more serious than voltage harmonics. Current harmonics are generated because they are introduced into the power system by the customer's harmonic generation sources (controllers, motors, inverters, etc.). However, since voltage harmonics are generated by current harmonics and impedance, damage can be reduced by first removing current harmonics.

고조파가 규정 이상으로 에너지밀도가 클 경우 기계설비의 고장 및 생산라인 정지 등의 심각한 문제를 일으키지만 가장 큰 피해는 전류손실이 크게 발생한다는 것이다. 고조파 발생량이 큰 공장일수록 절전율이 높은 것은 이와 같은 이유 때문이다. If harmonics have a higher energy density than the standard, it causes serious problems such as failure of mechanical equipment and stoppage of production lines, but the biggest damage is that large current loss occurs. It is for this reason that the power saving rate is higher in a factory with a higher harmonic generation.

다시 도 3b를 참조하면, 도 3a에서의 단일 기계장치 시스템에서 발생한 고조파잡음 레벨(200)은 상대적으로 낮은 반면에, 다수의 기계장치 시스템에서 발생한 고조파가 서로 중첩되면, 이로 인하여 고조파 레벨(210)이 증가되었음을 알 수 있다. 이 상태가 되면 고조파는 에너지밀도가 커져 운동에너지가 급격히 증가하게 된다. Referring back to FIG. 3B, while the harmonic noise level 200 generated by a single mechanical system in FIG. It can be seen that this increased In this state, the energy density of harmonics increases and the kinetic energy increases rapidly.

에너지밀도가 커진 고조파는 마치 쓰나미나 대형 파도처럼 60Hz 대역에서 70MHz 주파수까지 빠른 속도로 흘러 다닌다. 이 상태가 되면 선로내 전류손실이 급격이 증가하게 된다. 더하여, 고조파로 인한 피해도 많이 발생하게 된다. Harmonics with increased energy density flow at a high speed from the 60Hz band to the 70MHz frequency like a tsunami or a large wave. In this state, the current loss in the line increases rapidly. In addition, a lot of damage is caused by harmonics.

국내 공장의 45%이상이 총 고조파잡음 만족기준 5%를 상회하고 있다. 고조파는 해가 지나면서 계속 증가하기 때문에 지금 기준을 만족하다고 해도 안심할 수 없다.More than 45% of domestic factories exceed 5% of the total harmonic noise satisfaction standard. Harmonics continue to increase over the years, so even if you meet the standards now, you can't be relieved.

도 3c는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 고조파 제거 장치를 설치하여 도 3b에 나타난 높은 레벨(210)의 고조파잡음을 제거한 예이다. 이는 선로 내의 열에너지를 제거함으로써 고조파의 운동에너지를 감소시킨 결과로, 증폭된 고조파 레벨도 많이 감소하였음을 알 수 있다. FIG. 3C is an example in which harmonic noise of a high level 210 shown in FIG. 3B is removed by installing a harmonic cancellation device according to embodiments according to the technical idea of the present invention. This is a result of reducing the kinetic energy of harmonics by removing thermal energy in the line, and it can be seen that the amplified harmonic level is also greatly reduced.

본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 고조파 제거 장치를 공장이나 사무실의 고조파 발생원마다 설치하면, 해당 존(Zone)에서 발생한 고조파잡음 세력이 1차로 감소하기 때문에, 다수의 고조파가 전력 계통 내에서 다수 중첩이 된다고 해도, 높은 레벨의 고조파잡음이 발생하지 않는다. 다시 말해, 도 2c에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 고조파 제거 장치를 설치하면, 공장 전체의 고조파 세력이 약화되기 때문에, 순시치 기준으로 50% 이상 고조파를 제거시킬 수 있어 고조파로 인한 고장 피해를 80% 이상 막을 수 있다. 고조파 발생율이 20% 이상 되는 공장을 제외하고는 피해를 100% 막을 수 있다.If the harmonic cancellation device according to the embodiments according to the technical idea of the present invention is installed for each harmonic generation source in a factory or office, since the harmonic noise force generated in the corresponding zone is firstly reduced, a number of harmonics are generated in the power system. Even if multiple overlaps occur in , high-level harmonic noise does not occur. In other words, as shown in FIG. 2C, when the harmonic removal device according to the present invention is installed, since the harmonic force of the entire plant is weakened, it is possible to remove more than 50% of harmonics based on the instantaneous value, thereby reducing damage caused by harmonics. More than 80% can be prevented. 100% damage can be prevented except for factories with a harmonic generation rate of 20% or more.

도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 고조파 제거 장치를 이용한 고조파 잡음의 열에너지의 전도과정을 도시한 것이다. 보다 구체적으로, 도 4는 공장 내 차단스위치 2차측에 고조파 제거 장치를 설치하여 전기선로내 열에너지가 고조파 제거 장치로 전도되는 상태를 보여준다.4 illustrates a conduction process of thermal energy of harmonic noise using a harmonic cancellation device according to embodiments according to the technical concept of the present invention. More specifically, FIG. 4 shows a state in which thermal energy in an electric line is conducted to the harmonic eliminator by installing a harmonic eliminator on the secondary side of a shut-off switch in a factory.

도 4a를 참조하면, 공장 내 차단스위치 1차측 터미널(300)을 열화상카메라로 촬영하면 전기선로 내부의 온도를 알 수 있다. 전기 부하와 연결된 전기선로의 온도는 각각 24.9℃ 및 26.9℃ 이다. 통상 전기 부하에 전기적으로 연결된 선로는 20℃ 내지 30℃의 온도를 가질 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 고조파 제거 장치는 이러한 온도의 선로에 연결된 전력 계통에 존재하는 열에너지를 제거한다.Referring to FIG. 4A , when the primary terminal 300 of the shut-off switch in the factory is photographed with a thermal imaging camera, the temperature inside the electric line can be known. The temperatures of the electric line connected to the electric load are 24.9 °C and 26.9 °C, respectively. In general, a line electrically connected to an electric load may have a temperature of 20° C. to 30° C., and harmonics removal devices according to embodiments according to the technical concept of the present invention reduce thermal energy present in the power system connected to the line at this temperature. Remove.

이후, 차단스위치 2차측 터미널(310)에 고조파 제거 장치를 설치하고 열화상카메라로 촬영하면 전기선로 내부의 온도를 알 수 있다. 2차측 터미널(310)의 전기 선로의 온도 역시 각각 24.9℃, 26.9℃ 이다. 1차측 터미널(300)의 온도와 2차측 터미널(310)의 온도는 거의 일치한다. Thereafter, when a harmonic removal device is installed on the secondary side terminal 310 of the cut-off switch and the image is taken with a thermal imaging camera, the temperature inside the electric line can be known. The temperatures of the electric line of the secondary side terminal 310 are also 24.9°C and 26.9°C, respectively. The temperature of the primary side terminal 300 and the temperature of the secondary side terminal 310 are almost identical.

2차측 터미널(310)에 설치된 고조파 제거 장치의 표면(320)을 열화상카메라로 촬영하면, 전기선로 내부의 온도를 알 수 있다. 촬영한 표면 온도는 각각 24.9℃, 26.9℃ 이다. 이는 1,2차측 온도와 소수점 이하의 편차만 있을 정도로 거의 동일하다. 이는 선로 내부의 온도가 그대로 고조파 제거 장치로 전달되어 열전도되었음을 의미한다. When the surface 320 of the harmonic canceling device installed on the secondary side terminal 310 is photographed with a thermal imaging camera, the temperature inside the electric line can be known. The photographed surface temperatures are 24.9 °C and 26.9 °C, respectively. This is almost the same as the temperature of the primary and secondary sides and there is only a deviation of a decimal point. This means that the temperature inside the line was transferred to the harmonic removal device as it was and was conducted as heat.

선로 내부는 24.9℃, 26.9℃이지만 고조파 제거 장치의 최초 표면온도는 12.2℃, 11.2℃이기 때문에 상대적으로 온도가 높은 선로내 열에너지가 온도가 낮은 고조파 제거 장치 쪽으로 흐르는 것이다. 즉, 상기 선로와 고조파 제거 장치의 절연성 열전도 물질 사이의 접촉으로 인해, 절연성 열전도 물질과 선로는 서로 동일한 온도를 갖게 될 수 있다. 이 방법과 이 원리로 열에너지를 외부로 방출시킬 수 있다.The inside of the line is 24.9 ℃, 26.9 ℃, but the first surface temperature of the harmonic cancellation device is 12.2 ℃, 11.2 ℃, so the thermal energy in the line with a relatively high temperature flows toward the harmonic cancellation device with a low temperature. That is, due to contact between the line and the insulating heat conductive material of the harmonic canceling device, the insulating heat conductive material and the line may have the same temperature. With this method and this principle, thermal energy can be released to the outside.

도 4b는 2개의 사이트(site)에서 측정한 고조파 제거 장치의 설치 전과 설치 후의 고조파 제거 장치의 표면 온도를 비교한 실험 결과이다. 먼저 제1 사이트에서, 고조파 제거 장치가 전기 부하에 설치되기 이전에, 상온에서 열화상카메라로 측정한 고조파 제거 장치의 표면온도는 12.2℃이다. 이후 고조파 제거 장치를 차단스위치의 2차측에 연결한 후 열화상카메라로 측정한 온도는 24.9℃이다. 즉, 고조파 제거 장치의 설치 전과 후를 비교해 보면 고조파 제거 장치의 표면 온도가 12.7℃ 증가하였음을 알 수 있다.4B is an experimental result comparing the surface temperature of the harmonic cancellation device before and after the installation of the harmonic cancellation device measured at two sites. First, at the first site, before the harmonic canceling device is installed on the electric load, the surface temperature of the harmonic canceling device measured by a thermal imaging camera at room temperature is 12.2°C. After connecting the harmonic removal device to the secondary side of the cut-off switch, the temperature measured by the thermal imaging camera is 24.9℃. That is, comparing before and after the installation of the harmonic eliminator, it can be seen that the surface temperature of the harmonic eliminator increased by 12.7°C.

두번째로 제2 사이트에서, 고조파 제거 장치가 전기 부하에 설치되기 이전에, 상온에서 열화상카메라로 측정한 고조파 제거 장치의 표면온도는 11.2℃이다. 이후 고조파 제거 장치를 차단스위치의 2차측에 연결한 후 열화상카메라로 측정한 온도는 26.9℃이다. 즉, 고조파 제거 장치의 설치 전과 후를 비교해 보면 고조파 제거 장치의 표면 온도가 15.7℃ 증가하였음을 알 수 있다.Second, at the second site, before the harmonic canceling device is installed on the electrical load, the surface temperature of the harmonic canceling device measured by a thermal imaging camera at room temperature is 11.2°C. After connecting the harmonic canceling device to the secondary side of the cut-off switch, the temperature measured by the thermal imaging camera is 26.9℃. That is, comparing before and after the installation of the harmonic eliminator, it can be seen that the surface temperature of the harmonic eliminator increased by 15.7°C.

이와 같이, 전기 선로내 열에너지는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 고조파 제거 장치로 전도될 수 있다. 고조파 제거 장치로 유입된 열에너지는 고조파 제거 장치 내부의 산화물을 통하여 90%는 분산 흡수되면서 소멸되고, 5%~10% 정도가 고조파 제거 장치 스틸케이스를 통하여 외부로 방출된다. 내부에서 흡수된 열이 자체에서 소멸되는 것은 산화물이 일정 이상의 체적을 가지고 있기 때문이며, 이는 전류사용 용량에 따라 달라진다.In this way, the thermal energy in the electric line may be conducted to the harmonic removal device according to embodiments according to the technical idea of the present invention. 90% of the thermal energy introduced into the harmonic eliminator is dissipated and absorbed through the oxide inside the harmonic eliminator, and about 5% to 10% is released to the outside through the steel case of the harmonic eliminator. The heat absorbed inside is dissipated by itself because the oxide has a volume above a certain level, which varies depending on the current consumption capacity.

도 5는 본 발명의 실시방법에 따른 열에너지 제거기술이 적용된 고조파 제거 장치를 도시한다.5 shows a harmonic removal device to which thermal energy removal technology according to an embodiment of the present invention is applied.

도 5a는 병렬형 고조파 제거 장치의 구조를 도시한 도면이다. 병렬형이란 전압만 인가되고 전류가 통과되지 않은 구조를 말한다. 즉, 부하(기계장치)가 직접 연결되지 않는 것을 말한다. 병렬형은 주로 기존의 공장이나 업무용 건물에 설치하는 용도이다. 직접 부하와 연결하지 않으므로 기계장치의 용량과 상관없이 저압, 고압을 막론하고 모두 설치가 가능하다. 병렬형을 사용하는 또 하나의 이유는 분전함 공사가 용이하기 때문이기도 하다. 통상적으로 본 발명에 따른 병렬형 고조파 제거 장치의 경우 40~60% 정도 고조파 제거가 가능하다. 5A is a diagram showing the structure of a parallel type harmonic canceling device. The parallel type refers to a structure in which only voltage is applied and current is not passed. That is, it means that the load (mechanical device) is not directly connected. The parallel type is mainly used for installation in existing factories or office buildings. Since it is not directly connected to the load, it can be installed regardless of the capacity of the machine regardless of low pressure or high pressure. Another reason for using the parallel type is that it is easy to construct a distribution box. In general, in the case of the parallel type harmonic cancellation device according to the present invention, it is possible to remove about 40 to 60% of harmonics.

다시 도 4를 참조하면, 도 4a에서는 병렬형 고조파 제거 장치가 도시되고, 도 4b에서는 직렬형 고조파 제거 장치가 도시된다.Referring back to FIG. 4 , a parallel type harmonic cancellation device is shown in FIG. 4A and a series type harmonic cancellation device is shown in FIG. 4B .

도 4a를 참조하면, 입력라인은 있으나 출력라인이 없는 병렬형 고조파 제거 장치가 도시된다. 즉, 도선부(520)는 전기 부하와 같은 전력 계통에 연결되고, 상기 도선부(520)는 고조파 제거 장치 내부의 전극부(510)의 일 단부와 전기적으로 연결되나, 전극부(510)의 다른 단부는 개방된 상태로 유지된다. 병렬형 고조파 제거 장치는 직렬형 고조파 제거 장치에 비해 고조파 제거율이 10% 수준 낮지만 기존에 전기시설이 완료되어 있는 곳에 고조파 제거 장치의 설치를 편리하게 하기 위하여 필요한 구조이다. Referring to FIG. 4A, a parallel harmonic canceling device with input lines but no output lines is shown. That is, the conducting wire part 520 is connected to a power system such as an electric load, and the conducting wire part 520 is electrically connected to one end of the electrode part 510 inside the harmonic removal device, but the The other end remains open. The parallel type harmonic cancellation device has a 10% lower harmonic rejection rate than the series type harmonic cancellation device, but it is a structure necessary to conveniently install the harmonic cancellation device in a place where electrical facilities are already completed.

병렬형 고조파 제거 장치의 전극부(510)와 관련하여, 전력 계통이 단상인 경우 2개 전극부(510)가 구현되고, 전력 계통이 3상인 경우, 3개의 전극부(510)가 구현될 수 있다. 병렬형 고조파 제거 장치는 임피던스와 관계가 없는 원리가 적용되기 때문에, 접지선이 필요없다. 마찬가지로 고조파 제거 장치의 전압이 인가되는 도선부(520) 역시 단상은 2개, 3상은 3개로 구성된다. 또한, 도선부(520)의 경우에도 임피던스와 관계가 없는 원리가 적용되었기 때문에 접지선이 필요 없다.Regarding the electrode unit 510 of the parallel harmonic canceling device, two electrode units 510 may be implemented when the power system is single-phase, and three electrode units 510 may be implemented when the power system is three-phase. there is. The parallel type harmonic canceling device does not require a ground wire because the impedance-independent principle is applied. Similarly, the conductor part 520 to which the voltage of the harmonic canceling device is applied also consists of two single-phase and three three-phase. In addition, even in the case of the conducting wire 520, a ground wire is not required because a principle that has nothing to do with impedance is applied.

병렬형 고조파 제거 장치 내부에는 열에너지 제거 유닛(530)이 구현된다. 열에너지 제거 유닛(530)은 전극부(510)나 도선부(520)와 같은 선로에 존재하는 열에너지를 제거하도록 구성될 수 있다. 이러한 열에너지 제거 유닛(530)은 선로와 접촉하도록 배치된 절연성 열전도 물질을 포함할 수 있다.A thermal energy removal unit 530 is implemented inside the parallel harmonic removal device. The thermal energy removal unit 530 may be configured to remove thermal energy present in a line such as the electrode unit 510 or the conductive wire unit 520 . The heat energy removal unit 530 may include an insulating heat conductive material disposed to contact the line.

일 실시예에서, 열에너지 제거 유닛(530)은 병렬형 고조파 제거 장치의 내부에 충진될 수 있고 산화 금속물질, 특히 전기를 인가하지 않아도 전기적 특성을 지닌 유전체의 특징을 갖는 산화 금속물질을 포함할 수 있다.In one embodiment, the thermal energy removal unit 530 may be filled inside the parallel harmonic removal device and may include a metal oxide material, in particular, a metal oxide material having electrical characteristics even without applying electricity. there is.

예를 들어, 열에너지 제거 유닛(530)은 금속 산화물질을 포함할 수 있다. 상기 금속 산화물질은 자연상태의 광물질이나 가공된 제품에서도 취득이 가능하다. 예를 들어, 상기 금속 산화물질은 보크사이트 또는 토르말린으로부터 획득될 수 있다. 보크사이트 또는 토르말린은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 고조파 제거 장치의 열에너지 제거 유닛을 구현하는데 필요한 성분들을 포함할 수 있다.For example, the thermal energy removal unit 530 may include a metal oxide. The metal oxide can be obtained from natural minerals or processed products. For example, the metal oxide material may be obtained from bauxite or tourmaline. Bauxite or tourmaline may include components necessary to implement the thermal energy removal unit of the harmonic removal device according to embodiments according to the technical idea of the present invention.

보다 구체적으로, 일부 실시예에서, 전도 용도의 산화물질은 산화알루미늄(Al₂O₃)과 산화철(Fe₂O₃), 이산화규소(SiO₂), 산화마그네슘(MgO)를 포함할 수 있다. 이 물질들은 보크사이트(bauxite) 또는 토르말린(Tourmaline)에서도 구할 수 있다. 보크사이트(bauxite)는 산화 알루미늄(Al₂O₃)과 산화철(Fe₂O₃), 이산화규소(SiO₂)와 그 외 금속염 불순물이 섞여 있는 혼합물로 사용이 가능하며, 전기석이라고 불리는 토르말린을 통해서도 열전도 특성을 지닌 산화금속물을 획득할 수 있으며, 이중 하나 이상의 물질을 더 포함할 수 있다. More specifically, in some embodiments, the oxide material for conductive use may include aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ), iron oxide (Fe ₂ O ₃ ), silicon dioxide (SiO ₂ ), and magnesium oxide (MgO). These materials are also available in bauxite or tourmaline. Bauxite can be used as a mixture of aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ), iron oxide (Fe ₂ O ₃ ), silicon dioxide (SiO ₂ ) and other metal salt impurities. A metal oxide having thermal conductivity may be obtained, and one or more of these materials may be further included.

일부 실시예에서, 절연성 열전도 물질은 적어도 30% 중량의 산화알루미늄을 포함할 수 있다. 적어도 30% 중량의 산화알루미늄을 통해 보다 효과적인 열에너지제거 효과가 달성될 수 있다. 예를 들어, 고조파 제거 장치의 제조를 위해 복수의 보크사이트들 또는 복수의 토르말린들로부터, 소정의 중량 백분율을 갖는 광물질을 선정하는 단계가 수행될 수 있으며, 이 경우 상기 소정의 중량 백분율을 갖는 광물질은 적어도 30% 중량이 산화알루미늄이 될 수 있다.In some embodiments, the insulative heat-conducting material may include at least 30% aluminum oxide by weight. A more effective heat energy removal effect can be achieved through at least 30% by weight of aluminum oxide. For example, a step of selecting a mineral material having a predetermined weight percentage from a plurality of bauxites or a plurality of tourmalines may be performed to manufacture a harmonic removal device. In this case, the mineral material having the predetermined weight percentage The silver may be at least 30% aluminum oxide by weight.

추가적인 실시예에서, 절연성 열전도 물질은 산화철 및 이산화규소를 더 포함할 수 있다. 절연성 열전도 물질은 열전도성 이외에서 절연성이 담보되어야 하는데, 산화철 및 이산화규소는 이러한 절연성에 기여하는 물질일 수 있다. 예를 들어, 재료가 산화철 및/또는 이산화규소만으로 구성하는 경우, 절연성은 달성되지만, 열전도성 특성이 구현되지 않을 수 있다.In a further embodiment, the insulative heat-conducting material may further include iron oxide and silicon dioxide. Insulating heat conduction materials should ensure insulation properties in addition to thermal conductivity, and iron oxide and silicon dioxide may be materials contributing to such insulation properties. For example, when the material consists only of iron oxide and/or silicon dioxide, insulation is achieved, but thermal conductivity may not be realized.

예를 들어, 적절한 열전도성과 절연성을 담보하기 위해, 절연성 열전도 물질은, 산화알루미늄 30~40중량%, 산화철 10~15중량%, 이산화규소 20~25중량%, 및 산화마그네슘5%~10%, 중량%를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 상기 절연성 전도 물질은, 산화알루미늄 40~50중량%, 이산화규소 20~30중량%, 산화철 5~10중량%, 및 산화마그네슘0%~5%, 중량%를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 상기 절연성 전도 물질은, 산화알루미늄 50~60중량%, 이산화규소 20~30중량%, 및 산화철 5~10중량%를 포함할 수 있다. 이들 실시예들에 따르면, 분쇄된 광물질(즉, 절연성 열전도 물질)의 소성 과정이나 산화(건조) 과정 없이, 간단한 공정을 통해 절연성 열전도 물질이 제조될 수 있다.For example, in order to ensure proper thermal conductivity and insulation, the insulating thermal conductive material is 30 to 40% by weight of aluminum oxide, 10 to 15% by weight of iron oxide, 20 to 25% by weight of silicon dioxide, and 5% to 10% of magnesium oxide, % by weight. In another example, the insulating conductive material may include 40 to 50% by weight of aluminum oxide, 20 to 30% by weight of silicon dioxide, 5 to 10% by weight of iron oxide, and 0% to 5% by weight of magnesium oxide. In another example, the insulating conductive material may include 50 to 60% by weight of aluminum oxide, 20 to 30% by weight of silicon dioxide, and 5 to 10% by weight of iron oxide. According to these embodiments, the insulating heat conductive material can be manufactured through a simple process without a sintering process or an oxidation (drying) process of the pulverized mineral material (ie, the insulating heat conductive material).

한편, 전술한 중량% 비율을 갖는 절연성 열전도 물질을 구현하기 위해, 보크사이트 또는 토르말린이 이용될 수 있다. 예를 들어, XRF 내지 AAS와 같은 성분 분석 기술을 이용하여, 복수의 보크사이트 및/또는 토르말린으로부터 전술한 중량% 비율을 만족하는 보크사이트, 토르말린, 또는 이들의 조합이 선정될 수 있다. 즉, 상기 절연성 전도 물질은 보크사이트 기반 물질 및 토르말린 기반 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 보크사이트 또는 토르말린은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 고조파 제거 장치의 열에너지 제거 유닛을 구현하는데 필요한 성분들을 포함할 수 있다.Meanwhile, bauxite or tourmaline may be used to realize the insulating thermal conductive material having the above-described weight % ratio. For example, using a component analysis technique such as XRF or AAS, bauxite, tourmaline, or a combination thereof may be selected from a plurality of bauxite and/or tourmaline that satisfies the above weight percent ratio. That is, the insulating conductive material may include at least one of a bauxite-based material and a tourmaline-based material. The bauxite or tourmaline may include components necessary to implement the thermal energy removal unit of the harmonic removal device according to embodiments according to the technical spirit of the present invention.

일부 선택적인 실시예에서, 절연성 열전도 물질은 순지트(shungite)를 더 포함할 수 있다. 상기 순지트가 더해짐으로써, 절연성 열전도 물질의 압축강도가 강화될 수 있다. 또한, 순지트에 포함된 플러렌 성분을 통해, 절연성 열전도 물질의 절연성 및 열전도성이 강화될 수 있다. 이외에도 순지트는 노이즈 흡수(필터) 기능을 수행할 수 있다. 순지트를 부가하는 경우, 순지트의 중량% 비율은 10중량% 미만일 수 있다.In some optional embodiments, the insulating heat-conducting material may further include shungite. By adding the sunjit, the compressive strength of the insulating heat conductive material can be enhanced. In addition, the insulation and thermal conductivity of the insulating heat conductive material may be enhanced through the fullerene component included in the pure jite. In addition, sungit can perform a noise absorption (filter) function. In the case of adding pure gite, the percentage by weight of pure gite may be less than 10% by weight.

다른 선택적인 실시예에서, 절연성 열전도 물질은 산화마그네슘 및 산화칼슘 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 산화마그네슘 및/또는 산화칼슘이 더해짐으로써, 절연 장치의 제조 과정에서 발생할 수 있는 산화 금속물질의 수축을 방지할 수 있다. 즉, 산화마그네슘 및/또는 산화칼슘은 절연성 열전도 물질의 수축 방지제로서 기능할 수 있다. In another optional embodiment, the insulating heat conducting material may further include at least one of magnesium oxide and calcium oxide. By adding magnesium oxide and/or calcium oxide, it is possible to prevent shrinkage of the metal oxide material that may occur during the manufacturing process of the insulating device. That is, magnesium oxide and/or calcium oxide can function as an anti-shrinkage agent for the insulating heat conductive material.

산화마그네슘 및/또는 산화칼슘은 토르말린이나 보크사이트에 포함될 수 있다. 토르말린이나 보크사이트에 포함된 성분이 작은 경우, 산화마그네슘 및/또는 산화칼슘이 인위적으로 부가될 수 있다. 한편, 산화마그네슘 및/또는 산화칼슘이 과량 부가될 경우 절연성 절전 물질의 과다 팽창으로 인해 공극이 임계 범위 이상으로 커질 수 있으므로, 부가되는 산화마그네슘 및/또는 산화칼슘은 3중량% 미만일 수 있다.Magnesium oxide and/or calcium oxide may be included in tourmaline or bauxite. When the components contained in tourmaline or bauxite are small, magnesium oxide and/or calcium oxide may be artificially added. Meanwhile, when an excessive amount of magnesium oxide and/or calcium oxide is added, the gap may increase beyond a critical range due to excessive expansion of the insulating power saving material, so the amount of added magnesium oxide and/or calcium oxide may be less than 3% by weight.

다시 도 5a를 참조하면, 본 발명에 의한 병렬형 고조파 제거 장치는 전류가 흐르지 않는 구조이며, 전자회로나 부품이 일체 없어 내부에 전기소모 요소가 전혀 없어 잡음을 발생시키거나 전력소모가 일체 일어나지 않는다.Referring back to FIG. 5A, the parallel harmonic canceling device according to the present invention has a structure in which current does not flow, and there are no electronic circuits or components, so there are no electrical consuming elements inside, so that noise or power consumption does not occur at all. .

도 5b는 직렬형 고조파 제거 장치(550)의 구조를 도시한 도면이다. 직렬형이란 병렬형의 반대되는 의미로 출력라인에 부하(기계장치)가 연결되어 전류가 통과하는 구조이다. 이는 열에너지를 더 많이 전도시킬 수 있어 고조파 제거율이 병렬형에 비해 10%~15% 정도 높다. 이 고조파 제거 장치는 전기시설이 아직 건설되지 않은 초기에 분전함에 일체형으로 설치 시 적합하다. 5B is a diagram showing the structure of a series-type harmonic canceling device 550. The serial type is the opposite of the parallel type, and it is a structure in which a load (mechanical device) is connected to the output line and current passes through it. This can conduct more thermal energy, so the harmonic rejection rate is about 10% to 15% higher than that of the parallel type. This harmonic canceling device is suitable for installation as an integrated unit in a distribution box in the early stage when electrical facilities are not yet built.

도 5b를 참조하면, 직렬형 고조파 제거 장치(550)는 입력라인(560) 및 출력라인(570)을 포함할 수 있다. 이는 부하(기계장치)가 연결되어 전류가 흐르는 구조이다. 예를 들어, 부하가 연결되는 전선의 일 단부에 입력라인(560)이 연결될 수 있고, 상기 전선의 다른 단부에는 출력라인(570)이 연결될 수 있다. 입력라인(560) 및 출력라인(570)은 단상일 경우 2개, 3상일 경우 3개로 구성될 수 있다. 직렬형 고조파 제거 장치의 경우 임피던스와 관계가 없는 원리가 적용되었기 때문에 별도의 접지선이 필요 없다.Referring to FIG. 5B , a series type harmonic canceling device 550 may include an input line 560 and an output line 570 . This is a structure in which a load (mechanical device) is connected and current flows. For example, an input line 560 may be connected to one end of a wire to which a load is connected, and an output line 570 may be connected to the other end of the wire. The input line 560 and the output line 570 may be composed of two in case of single phase and three in case of three phase. In the case of the series type harmonic canceling device, a separate ground wire is not required because the principle independent of impedance is applied.

직렬형 고조파 제거 장치의 전압과 전류가 통과하는 도선부(580)는 입력라인(560)과 출력라인(570) 사이에 연결될 수 있다. 일 예에서, 도선부(580)는 단상일 경우 2개, 3상일 경우 3개로 구성될 수 있다. 이 도선도 임피던스와 관계가 없는 고조파 제거 원리가 적용되었기 때문에 접지선이 필요없는 구조이다. A conductive line 580 through which voltage and current of the serial harmonic canceling device pass may be connected between the input line 560 and the output line 570. In one example, the number of conductors 580 may include two in the case of a single phase and three in the case of a three phase. This wire also has a structure that does not require a ground wire because the harmonic rejection principle that has nothing to do with impedance is applied.

직렬형 고조파 제거 장치의 내부에는 금속 산화물질(590)이 충진될 수 있다. 금속 산화물질(590)은 전술한 바와 같은 자연상태의 광물질(특히, 보크사이트 및/또는 토르말린)이나 가공된 제품으로 제조될 수 있다. 병렬형과 직렬형에 사용하는 산화물은 동일할 수 있다. 일부 실시예에서, 병렬형과 직렬형에 사용하는 산화물이 동일하더라도, 이들의 조성비는 서로 다르게 구현될 수 있다.A metal oxide 590 may be filled in the serial harmonic canceling device. The metal oxide 590 may be made of a natural mineral material (particularly, bauxite and/or tourmaline) as described above or a processed product. The oxide used for the parallel type and the series type may be the same. In some embodiments, even if the oxides used for the parallel type and the series type are the same, their composition ratio may be implemented differently.

도 6은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 고조파 제거 장치의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a manufacturing method of a harmonic canceling device according to embodiments according to the technical idea of the present invention.

도 6을 참조하면, 복수의 광물질들로부터 소정의 중량 백분율을 갖는 광물질을 선정한다(600). 예를 들어, 복수의 보크사이트들 중에서, 적어도 30% 중량의 산화알루미늄을 포함하는 보크사이트가 선정될 수 있다. 다른 예에서, 복수의 토르말린들 중에서, 적어도 30% 중량의 산화알루미늄을 포함하는 토르말린이 선정될 수 있다. 선택적인 실시예에서, 지정된 중량 백분율을 달성하기 위해, 선정된 광물질(또는 개별 금속 산화물)의 배합이 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 6 , a mineral having a predetermined weight percentage is selected from a plurality of minerals (600). For example, among a plurality of bauxites, a bauxite containing at least 30% by weight of aluminum oxide may be selected. In another example, among a plurality of tourmalines, a tourmaline containing at least 30% by weight of aluminum oxide may be selected. In alternative embodiments, selected combinations of minerals (or individual metal oxides) can be made to achieve a specified weight percentage.

이후 선정된 광물질을 분쇄(예를 들어, 광물질은 100 내지 120메쉬로 분쇄)하고, 분쇄된 광물질을 바인더와 섞어 액상 혼합물을 생성한다(610). 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따르면, 상기 액상 혼합물을 생성하는 단계는, 상기 광물질을 분쇄하는 단계 이후 별도의 처리 없이 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 액상 혼합물을 생성하는 단계는, 상기 광물질을 분쇄하는 단계 이후 분쇄된 광물질에 대한 건조 또는 소성 과정 없이 수행될 수 있다.Thereafter, the selected mineral material is pulverized (for example, the mineral material is pulverized into 100 to 120 mesh), and the pulverized mineral material is mixed with a binder to form a liquid mixture (610). According to embodiments according to the technical idea of the present invention, the step of generating the liquid mixture may be performed without separate treatment after the step of pulverizing the mineral material. More specifically, the step of generating the liquid mixture may be performed without drying or calcining the pulverized mineral material after the step of pulverizing the mineral material.

분쇄된 광물질과 바인더를 섞어 액성 혼합물을 생성하기 위하여, 교반기가 이용될 수 있다. 예를 들어, 교반기를 사용하여 액상화될 때까지 분쇄된 광물질과 바인더를 골고루 섞는 단계가 수행될 수 있다.An agitator may be used to mix the pulverized mineral material with the binder to create a liquid mixture. For example, a step of evenly mixing the pulverized mineral material and the binder until they are liquefied using an agitator may be performed.

이후 선로가 배치된 케이스 내로 액상 혼합물을 충진한다(620). 예를 들어, 고조파 제거 장치를 구현하고자 하는 경우, 고조파 제거 장치 케이스에 액상화된 혼합물을 부어 넣는다. 이 때 공기층이 생기지 않도록 주의하여야 한다.Then, the liquid mixture is filled into the case where the line is disposed (620). For example, if you want to implement a harmonic canceling device, pour the liquefied mixture into the harmonic canceling device case. At this time, care must be taken not to create an air layer.

이후 액상 혼합물이 케이스에 충진된 상태에서, 상온에서 72시간 정도 건조 과정이 이루어진다(630). 건조 과정 동안 광물질과 바인더의 혼합물 표면에 금이 가지 않도록 주의한다. Thereafter, while the liquid mixture is filled in the case, a drying process is performed at room temperature for about 72 hours (630). During the drying process, be careful not to crack the surface of the mixture of mineral and binder.

건조 이후, 품질검사가 수행된다(640). 예를 들어 건조된 혼합물 표면에 금이 생겼는지와 기포층이 있는 지가 확인될 수 있다. 품질검사에 불합격이 된 경우 제조된 장치를 폐기처분 한다(650).After drying, quality inspection is performed (640). For example, it can be checked whether the surface of the dried mixture is cracked and whether there is a layer of bubbles. If the quality test fails, the manufactured device is discarded (650).

품질검사에서 합격한 경우 제조된 장치를 완제품으로서 활용한다. 즉 고조파 제거 장치의 덮개를 조립하고(660) 전기적 특성시험(내전압, 절연저항, 도통)을 실시한다.If it passes the quality inspection, the manufactured device is used as a finished product. That is, the cover of the harmonic canceling device is assembled (660), and electrical characteristics tests (withstand voltage, insulation resistance, conduction) are performed.

본 발명을 명확하게 이해하기 위해 첨부한 도면의 각 부위의 형상은 예시적인 것으로 이해하여야 한다. 도시된 형상 외의 다양한 형상으로 변형될 수 있음에 주의하여야 할 것이다. In order to clearly understand the present invention, it should be understood that the shape of each part in the accompanying drawings is exemplary. It should be noted that it may be transformed into various shapes other than the illustrated shape.

이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.It is common in the technical field to which the present invention belongs that the present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within a range that does not depart from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those who have knowledge of

Claims

A method for removing harmonics using a power saving device,
Including the step of removing the thermal energy present in the line,
The power saving device,
track; and
A thermal energy removal unit configured to remove thermal energy present in the line,
The thermal energy removal unit includes an insulating heat conducting material disposed to contact the line,
The insulating heat conducting material includes a fullerene component,
The fullerene component included in the insulating heat-conducting material is configured to increase insulation and thermal conductivity of the insulating heat-conducting material,
Calcium oxide is added to the insulating heat conducting material,
The calcium oxide added is less than 3% by weight,
Wherein the calcium oxide of less than 3% by weight is configured to perform a function of preventing shrinkage of the insulating heat-conducting material and limiting an air gap of the insulating heat-conducting material within a predetermined range.

The method of claim 1,
The thermal energy is energy generated due to harmonic noise and heat, and is kinetic energy present in the line and an electrical system connected to the line,
During the step of removing thermal energy present in the line, kinetic energy in the line is removed, harmonic cancellation method.

The method of claim 1,
The harmonic cancellation method is performed using an insulating thermal conductive material disposed to contact the line.

The method of claim 2,
The method of claim 1, wherein thermal energy present in the line is released to the outside of the line through conduction between the line and the insulating heat-conducting material.

The method of claim 1,
The insulating heat-conducting material includes at least 30% by weight of aluminum oxide,
The method of claim 1, wherein the insulating heat-conducting material has an insulation resistance of at least 10 MΩ.

The method of claim 5,
The insulating thermal conductive material includes 30 to 40% by weight of aluminum oxide, 10 to 15% by weight of iron oxide, 20 to 25% by weight of silicon dioxide, and 5% to 10% by weight of magnesium oxide.

The method of claim 5,
The insulating thermal conductive material includes 40 to 50% by weight of aluminum oxide, 20 to 30% by weight of silicon dioxide, 5 to 10% by weight of iron oxide, and 5% to 10% by weight of magnesium oxide.

The method of claim 5,
The insulating thermal conductive material comprises 50 to 60% by weight of aluminum oxide, 20 to 30% by weight of silicon dioxide, and 5 to 10% by weight of iron oxide.

According to any one of claims 1 to 8,
Wherein the insulating thermal conductive material includes at least one of a bauxite-based material and a tourmaline-based material.

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