KR102526397B1 - 전력 생성용 가변 변류기 모듈 - Google Patents

전력 생성용 가변 변류기 모듈 Download PDF

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Abstract

전력 생성용 가변 변류기 모듈이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 생성용 가변 변류기 모듈은 클램프 타입으로 전력선에 설치되는 전력 생성용 변류기 모듈로서, 폐루프를 구성하는 한 쌍의 마그네틱 코어; 및 상기 마그네틱 코어 상에 권선되는 복수의 단위 코일;을 포함하는 전력 생성용 가변 변류기 모듈을 제공한다. 여기서, 상기 복수의 단위 코일 중 어느 하나 단위 코일은 상기 전력선의 전류를 검출하기 위한 측정용 코일이고, 나머지 단위 코일은 상기 전력선으로부터 전력을 생성하기 위한 발전용 코일이다. 이에 의하면, 시간에 따른 전력선의 전류 변화에 따라 전력유도 비율을 조정할 수 있고, 고 전류 시간에 대한 전력 손실을 최소화하고, 저전력 시간에 대한 전력 저장을 위한 전력 저장 용량을 최소화함으로, 전력 공급 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

전력 생성용 가변 변류기 모듈{Variable current transformer module for generating power}
본 발명은 변류기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력선의 전류 변화에 따라 전력 유도를 위한 권선 비율이 변경 가능한 전력 생성용 가변 변류기 모듈에 관한 것이다.
최근 사물인터넷(IoT)에 보급이 확산되면서, 다양한 종류의 IoT 디바이스들이 등장하고 있다. 이러한 IoT 디바이스들은 스마트 그리드와 같이 특정 목적의 센서 네트워크를 구성한다. 특히, 모든 환경에 대한 네트워크를 구성하기 위해 상기 IoT 디바이스는 사람의 접근이 용이하지 않은 고층 건물의 외곽 또는 지하 맨홀 등에 설치되는 경우도 많다.
이런 환경에서 IoT 디바이스에 전원을 공급하기 위한 전력분배반이나 콘센트를 별도로 설치하는 것은 상당한 비용이 소요될 뿐만 아니라 IoT 디바이스의 지속적인 증설을 고려하면, 전력선이 매우 복잡하게 구성되어야 하기 때문에 일반적으로 배터리를 사용하고 있다.
그러나, 배터리는 수명 시간이 경과하면 주기적으로 교체해야 하는데, 사람의 접근이 용이하지 않은 지역에 설치되거나 대량의 IoT 디바이스의 배터리를 교체하기 위한 인력 투입 및 작업 시간 증가 등 유지보수를 위한 비용이 증가하고 있다. 따라서, 이러한 IoT 디바이스들에 대하여 유지보수를 최소화할 수 있는 전원 공급 방안이 요구되고 있다.
한편, 전력선 상에 탈부착 가능한 변류기(CT; Current Transformer)를 이용하여 전력을 유도하여 전력을 공급하는 기술이 개발되고 있다. 이와 같이 변류기를 이용한 전력 공급 장치는 전력선에 변류기를 부착하는 것만으로 용이하게 전력을 유도할 수 있기 때문에, IoT 디바이스의 대안으로서 고려되고 있다.
그러나, 전력선으로부터 전력을 유도하는 경우, 전력선의 전류 상태가 시간에 따라 크게 변동될 수 있기 때문에, 일정한 전력을 유도하여 발생시키지 못할 뿐만 아니라, 전력선의 전류가 큰 경우 전력 손실이 증가하고, 안정된 전력을 공급하기 위한 전력 저장부의 용량의 증대를 초래하여 전력 공급 장치로서 사용하는데 장애요인이 되고 있고 있다.
따라서, 변류기를 이용하여 전력선으로부터 용이하게 전력을 유도하는 동시에 전력선의 전류 상태의 변화에도 일정한 전력을 유도하여 전력을 발생시킬 수 있는 기술의 개발이 절실한 실정이다.
KR 10-1040732 B (2011.06.03 등록)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 전력선의 전류 변화에도 일정한 전력을 유도하기 위해 전력유도 비율을 조정할 수 있는 전력 생성용 가변 변류기 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 클램프 타입으로 전력선에 설치되는 전력 생성용 변류기 모듈로서, 폐루프를 구성하는 한 쌍의 마그네틱 코어; 및 상기 마그네틱 코어 상에 권선되는 복수의 단위 코일;을 포함하는 전력 생성용 가변 변류기 모듈을 제공한다. 여기서, 상기 복수의 단위 코일 중 어느 하나 단위 코일은 상기 전력선의 전류를 검출하기 위한 측정용 코일이고, 나머지 단위 코일은 상기 전력선으로부터 전력을 생성하기 위한 발전용 코일이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 복수의 단위 코일은 상기 한 쌍의 마그네틱 코어 상에서 서로 중첩되지 않도록 권선될 수 있다.
또한, 상기 복수의 단위 코일 중 적어도 일부는 상기 한 쌍의 마그네틱 코어 상에서 적어도 일부 영역에서 중첩되게 권선될 수 있다.
또한, 상기 전력 생성용 가변 변류기 모듈은 상기 복수의 단위 코일의 각각에 연결되어 상기 복수의 단위 코일이 직렬 또는 병렬 또는 직병렬 혼합 연결되도록 스위칭하는 스위치부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 스위치부는 상기 전력선의 전류가 기준치보다 큰 경우, 상기 복수의 단위 코일의 적어도 일부가 병렬 연결되도록 스위칭할 수 있다.
또한, 상기 스위치부는 상기 전력선의 전류가 기준값보다 작은 경우, 상기 복수의 단위 코일의 적어도 일부가 직렬 연결되도록 스위칭할 수 있다.
또한, 상기 스위치부는 상기 전력선의 전류와 기준값의 차이에 따라 일정 수의 상기 단일 코일을 직렬 또는 병렬 또는 직병렬 혼합 연결되도록 스위칭할 수 있다.
또한, 상기 스위치부는 상기 복수의 단위 코일에 각각 연결되는 복수의 입력단자 및 한 쌍의 출력단자를 구비하고, 어느 하나의 단위 코일의 일측이 연결되는 입력단자와 다른 하나의 단위 코일의 일측이 연결되는 입력단자는 상기 한 쌍의 출력단자에 연결되며, 상기 어느 하나의 단위 코일의 타측, 상기 다른 하나의 단위 코일의 타측, 및 나머지 단위 코일의 각각에 전환 스위치가 구비될 수 있다.
또한, 상기 전력 생성용 가변 변류기 모듈은 상기 한 쌍의 마그네틱 코어 각각이 수용되는 한 쌍의 케이스; 상기 한 쌍의 케이스를 회동가능하게 서로 연결하는 힌지부; 및 상기 한 쌍의 케이스 각각에서 상기 힌지부의 대향측에 구비되는 클램프형 잠금수단을 포함할 수 있다.
또한, 상기 잠금수단은, 상기 힌지부에 대향하여 상기 한 쌍의 케이스 중 어느 하나에 구비되며, 홈부가 형성된 고정부; 및 상기 힌지부에 대항하여 상기 한 쌍의 케이스 중 다른 하나에 구비되어 상기 고정부에 결합되는 클램프를 포함할 수 있다.
또한, 상기 클램프는, 상기 고정부의 홈부에 삽입 고정되는 잠금고리; 및 상기 잠금고리를 회동가능하게 지지하는 회동부를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 마그네틱 코어에 복수의 단위 코일을 구비하여 전력선의 전류 변화에 따라 단위 코일의 연결을 직렬 또는 병렬로 스위칭함으로써, 시간에 따른 전력선의 전류 변화에 따라 전력유도 비율을 조정할 수 있다.
또한, 본 발명은 전력선의 전류 변화에도 일정한 전력을 유도하도록 비율을 조정함으로써, 변류기의 후단의 전력 발생 및 저장을 위한 회로의 복잡도 또는 용량을 감소시키므로, 최적 시스템의 구현이 용이하며, 제조비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 전력선이 고전류 시간에는 복수의 단위 코일을 병렬로 연결하고, 저전류 시간에는 복수의 단위 코일을 직렬로 연결함으로써, 고 전류 시간에 대한 전력 손실을 최소화하고, 저전력 시간에 대한 전력 저장을 위한 전력 저장 용량을 최소화함으로, 전력 공급 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 생성용 가변 변류기 모듈의 개략적 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 생성용 가변 변류기 모듈에서 복수의 단위 코일이 중첩되지 않도록 권선되는 형태를 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 생성용 가변 변류기 모듈에서 복수의 단위 코일이 동일 영역에 중첩되어 권선되는 형태를 나타낸 구성도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 생성용 가변 변류기 모듈에서 복수의 단위 코일이 중첩되어 권선되는 형태를 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 생성용 가변 변류기 모듈에서 스위치부의 일례를 나타낸 구성도,
도 6은 도 5의 스위치부에서, 직렬 연결된 상태의 구성도,
도 7은 도 5의 스위치부에서, 병렬 연결된 상태의 구성도,
도 8은 도 5의 스위치부에서, 직렬 및 병렬 혼용으로 연결된 상태의 구성도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 생성용 가변 변류기 모듈이 전력선에 설치된 상태의 사시도,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 생성용 가변 변류기 모듈이 전력선에 설치된 상태의 정면도, 그리고,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 생성용 가변 변류기 모듈이 전력선에서 분리된 상태의 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 생성용 가변 변류기 모듈(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 마그네틱 코어(110) 및 복수의 단위 코일(114a,114b)을 포함한다.
상기 전력 생성용 가변 변류기 모듈(100)은 전력선으로부터 전력을 유도하여 생성하기 전력 공급 장치에 적용하기 위한 변류기 모듈이다. 여기서, 상기 전력선은 전신주에 가설되거나 지하에 매립된 전력선과 같이 외부로 노출되어 접근이 가능한 전력선일 수 있다.
상기 마그네틱 코어(110)는 상기 전력 생성용 가변 변류기 모듈(100)이 전력선에 탈부착 가능하도록 2분할하여 한 쌍으로 구성된다. 이때, 상기 한 쌍의 마그네틱 코어(110)는 서로 폐루프를 구성하도록 배치된다.
일례로, 상기 마그네틱 코어(110)는 한 쌍의 반원 형상으로 이루어지며, 상기 전력 생성용 가변 변류기 모듈(100)의 상기 상부 몸체(100a) 및 상기 하부 몸체(100b)에 각각 구비된다(도 10참조). 여기서, 상기 한 쌍의 마그네틱 코어(110) 각각은 동일한 크기를 가지며, 양단이 서로 맞닿아 원형상의 폐루프를 구성한다.
여기서, 상기 마그네틱 코어(110)는 원형상을 이루는 것으로 도시되고 설명되었으나, 이에 한정되지 않고 사각 형상 등과 같이 폐루프를 이루는 조건을 만족하면 그 형상에 제한되지 않는다.
상기 복수의 단위 코일(114a,114b)은 상기 한 쌍의 마그네틱 코어(110) 상에 권선된다. 여기서, 상기 복수의 단위 코일(114a,114b) 중 어느 하나의 코일(114b)은 상기 전력선의 전류량을 검출하기 위한 측정용 코일이고, 나머지 단위 코일(114a)은 상기 전력선으로부터 전력을 유도하여 전력을 생성하기 위한 발전용 코일이다.
도 1에서, 상기 복수의 단위 코일(114a,114b)은 각 기능을 기준으로 2개인 것으로 도시되고 설명되었으나, 발전용 단위 코일(114a)은 복수개로 구성될 수 있다.
또한, 발전용 단위 코일이 복수개로 구성됨으로써, 단위 코일의 연결을 임의로 구성하여 전력선의 전류 변화에 따라 상기 전력 생성용 가변 변류기 모듈(100)의 유도비율을 조정할 수 있다.
이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 단위 코일(114-1~114-4)은 상기 한 쌍의 마그네틱 코어(110) 상에서 서로 중첩되지 않도록 권선될 수 있다. 즉, 상기 마그네틱 코어(110) 상에 복수의 단위 코일(114-1~114-4)이 권선되는 경우, 각 코일의 권선 작업이 용이하도록 서로 중첩되지 않고 서로 상이한 영역에 배치될 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 단위 코일중 적어도 일부(114-1,114-2)는 상기 마그네틱 코어(110) 상에서 적어도 일부 영역에서 중첩되게 권선될 수 있다.
예를 들면, 상기 마그네틱 코어(110) 상에 복수의 단위 코일(114-1~114-4)을 배치하는 경우, 코일 및 마그네틱 코어의 규격에 따라 서로 다른 영역에 권선되는 것이 제한되는 경우, 또는 단위 코일의 수가 증가하여 마그네틱 코어의 영역 분할이 용이하지 않은 경우, 적어도 일부 영역에서 코일은 중첩하게 권선될 수 있다. 이때, 상기 복수의 단위 코일은 그 표면이 절연물로 코팅되기 때문에 상호 간섭은 발생하지 않는다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 일정 수의 단위 코일이 동일 영역에 권선될 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 단위 코일(114-1,114-2)은 상기 마그네틱 코어(110) 상의 동일 영역에서 서로 적층되어 권선될 수 있다.
여기서, 상기 마그네틱 코어(110) 상에 권선되는 상기 복수의 단위 코일은 2개 또는 4개인 것으로 도시되고 설명되었으나, 단위 코일의 수는 특별히 한정되지 않는다.
이와 같이, 상기 한 쌍의 마그네틱 코어(110) 상에 상기 복수의 단위 코일(114a,114b)이 실질적으로 복수의 변류기가 하나의 모듈로 구성될 수 있다. 이때, 하나의 모듈로 구성되는 복수의 변류기는 서로 상이한 기능, 예를 들면, 상술한 바와 같이, 측정용 변류기 및 발전용 변류기를 구비할 수 있다.
이와 같은 전력 생성용 가변 변류기 모듈(100)은 스위치부(120)를 더 포함할 수 있다.
상기 스위치부(120)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 단위 코일(114a,114b)의 각각에 연결되어 상기 복수의 단위 코일(114a,114b)이 직렬 또는 병렬 또는 직병렬 혼합 연결되도록 스위칭할 수 있다.
여기서, 상기 스위치부(120)는 상기 복수의 단위 코일 중 어느 하나의 측정용 코일(114b)을 통하여 유도되는 전압에 의해 센싱 모듈에서 전력선의 전류 변화를 감지함에 따라, 센싱 모듈의 제어에 의해 복수의 단위 코일(114-1~114-4) 중 적어도 일부가 직렬 또는 병렬 또는 직병렬 혼합 연결되도록 스위칭할 수 있다.
여기서, 상기 센싱 모듈은 상기 단위 코일(114b)로부터 유도된 전압을 검출하고, 그에 대응하는 전류를 산출하여 상기 단위 코일(114b)의 권선비에 따라 상기 전력선의 전류를 산출할 수 있다.
이때, 상기 센싱 모듈은 상기 단위 코일(114b)로부터 유도된 전압에 대하여 일정 시간 동안의 평균값을 산출하고, 산출된 평균값이 미리 설정된 기준값보다 큰 경우, 복수의 단위 코일(114-1~114-4) 중 적어도 일부가 병렬 연결되도록 상기 스위치부(120)를 제어할 수 있다. 여기서, 기준값은 상기 전력선에 발생하는 전류 크기에 대응하는 전압값으로 설정될 수 있다.
예를 들면, 주간과 같이 전력 사용량이 증가함에 따라 상기 전력선의 전류가 크게 증가하는 경우, 상기 센싱 모듈의 제어 따라, 상기 스위치부(120)는 전력 변환 손실을 최소화하기 위해, 복수의 단위 코일(114-1~114-4)이 병렬 연결되도록 스위칭될 수 있다.
또한, 상기 센싱 모듈은 산출된 평균값이 기준값보다 작은 경우, 복수의 단위 코일(114-1~114-4)의 적어도 일부가 직렬 연결되도록 상기 스위치부(120)를 제어할 수 있다.
예를 들면, 야간과 같이 전략 사용량이 감소함에 따라 전력의 전류가 감소하는 경우, 상기 센싱 모듈의 제어에 따라, 상기 스위치부(120)는 보다 많은 전력을 보전하기 위해, 복수의 단위 코일(114-1~114-n)이 직렬 연결되도록 스위칭될 수 있다.
이때, 상기 센싱 모듈은 검출된 전압의 크기에 따라 직렬 또는 병렬 또는 직병렬 혼합 연결되는 복수의 단위 코일(114-1~114-4)의 수를 결정할 수 있다. 즉, 상기 센싱 모듈은 검출된 전압과 기준값의 차이에 따라 다단계로 복수의 단위 코일(114-1~114-4)을 직렬 또는 병렬 또는 직병렬 혼합으로 구성하도록 상기 스위치부(120)를 제어할 수 있다. 여기서, 상기 센싱 모듈은 복수의 단위 코일(114-1~114-4)의 병렬 또는 직렬 또는 직병렬 혼합 구성의 수에 대응하는 서로 상이한 크기의 복수의 기준값을 설정할 수 있다.
예를 들면, 일정 수의 상기 단위 코일을 직렬 또는 병렬 구성한 상태에서, 상기 센싱 모듈의 제어에 따라, 상기 스위치부(120)는 상기 전력선의 전류의 변화에 따라 직렬 또는 병렬 구성된 복수의 단위 코일(114-1~114-4)의 수를 증가 또는 감소시키도록 스위칭될 수 있다.
이때, 직렬 또는 병렬 구성의 수만을 증가 또는 감소시키는 대신, 상기 센싱 모듈의 제어에 의해, 상기 스위치부(120)는 상기 복수의 단위 코일(114-1~114-4)의 직병렬 구성의 수를 증가 또는 감소시키도록 스위칭될 수 있다.
이와 같이, 상기 전력선의 전류 변화에도 일정한 전력을 유도하도록 비율을 조정하기 위해 복수의 단위 코일(114-1~114-4)을 직렬 또는 병렬 도는 직병렬 혼합으로 구성함으로써, 후단의 전력 발생 및 저장을 위한 회로의 복잡도 또는 용량을 감소시킬 수 있으므로, 최적 시스템의 구현이 용이하며, 제조비용을 감소시킬 수 있다.
이러한 스위치부(120)는 상기 복수의 단위 코일(114a,114b)에 각각 연결되는 입력단자에 전환 스위치를 구비하여 상기 복수의 단위 코일(114a,114b)이 직렬 또는 병렬로 연결되도록 각 전환 스위치가 스위칭될 수 있다. 그러나, 상기 스위치부(120)는 이에 한정되지 않고, 로직 디바이스로 구성될 수 있다.
일례로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 스위치부(120)는 입력단자(C11~Cn1), 출력단자(Co1,Co2) 및 전환 스위치(S11~Sn1)를 포함한다.
입력단자(C11~Cn1)는 상기 복수의 단위 코일(114-1~114-n)에 각각 연결된다. 즉, 입력단자(C11,C12)는 단위 코일(114-1)에 연결되고, 입력단자(C21,C22)는 단위 코일(114-2)에 연결되며, 이와 같은 방식으로, 입력단자(Cn1,Cn2)는 단위 코일(114-n)에 연결된다. 이때, 어느 하나의 단위 코일의 일측이 연결된 입력단자, 즉, 입력단자(C11)와, 다른 하나의 단위 코일의 일측이 연결되는 입력단자, 즉, 입력단자(Cn2)는 전환 스위치가 구비되지 않고 한 쌍의 출력단자(Co1,Co2)에 연결될 수 있다.
한 쌍의 출력단자(Co1,Co2)는 어느 하나의 단위 코일에 대응하는 입력단자(예를 들면, C11)와 다른 하나의 단위 코일에 대응하는 입력단자(예를 들면, Cn2)에 각각 연결되어 직렬 또는 병렬 연결된 복수의 단위 코일(114-1~114-n)의 최종 단자를 구성한다.
상기 전환 스위치(S11-Sn1)는 상기 출력단자(Co1~Co2)에 연결된 상기 입력단자(C11,Cn2)에 대응하는 어느 하나의 단위 코일 또는 다른 하나의 단위 코일의 타측에 연결된 입력단자(C12,Cn1)와 나머지 단위 코일의 각각에 연결된 입력단자(C11~Cn2)에 구비될 수 있다.
즉, 상기 전환 스위치(S11-Sn1)는 상기 입력단자(C11~Cn2) 중에서 상기 출력단자(Co1~Co2)에 연결되지 않은 나머지 상기 입력단자(C12~Cn1)에 각각 구비될 수 있다.
이때, 각 전환 스위치(S11-Sn1)는 인접한 단위 코일들에 대응하는 입력단자 및 출력단자 중 어느 하나를 접속된다. 이때, 각 상기 전환 스위치(S11-Sn1)는 경우에 따라 오픈 상태로 유지될 수 있다.
예를 들면, 상기 스위치부(120)가 복수의 단위 코일(114-1~114-n)이 직렬 연결되도록 구성되는 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 각 복수의 단위 코일(114-1~114-n)에 타측에 연결된 입력단자(C12,C22,..,,C(n-1)2)에 구비된 전환 스위치(S11,S22,...S(n-1)2)는 인접한 단위 코일에 연결된 입력단자(C21,...,Cn1)로 연결되도록 스위칭될 수 있다.
이때, 각 복수의 단위 코일(114-1~114-n)에 일측에 연결된 입력단자(C21,..,,Cn1)에 구비된 전환 스위치(S21,...Sn1)는 오픈 상태로 유지될 수 있다.
또한, 복수의 단위 코일(114-1~114-n) 중 일부만을 직렬 연결하는 경우, 마지막 단위 코일의 타측에 연결되는 입력단자에 구비된 전환 스위치는 출력단자(C02)로 연결되도록 스위칭될 수 있다.
예를 들면, 복수의 단위 코일(114-1~114-n) 중 상위 두개의 단위 코일(114-1,114-2)만을 직렬 연결하는 경우, 두번째 단위 코일(114-2)의 타측에 연결된 입력단자(C22)에 구비된 전환 스위치(S22)는 출력단자(C02)로 연결되도록 스위칭될 수 있다.
또한, 상기 스위치부(120)가 복수의 단위 코일(114-1~114-n)이 병렬 연결되도록 구성되는 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 각 복수의 단위 코일(114-1~114-n)에 일측에 연결된 입력단자(C21,.,.,Cn1)에 구비된 전환 스위치(S11,S21,...Sn1)는 출력단자(Co1)에 연결되도록 스위칭되고, 각 복수의 단위 코일(114-1~114-n)에 타측에 연결된 입력단자(C12,C22,.,.,C(n-1)2)에 구비된 전환 스위치(S21,...S(n-1)2)는 출력단자(Co2)에 연결되도록 스위칭될 수 있다.
또한, 복수의 단위 코일(114-1~114-n) 중 일부만을 병렬 연결하는 경우, 병렬 연결을 구성하는 단위 코일에 연결된 입력단자에 구비된 전환 스위치만 출력단자(C01,C02)에 각각 연결되도록 스위칭되고, 나머지 병렬 연결을 구성하지 않는 단위 코일에 연결된 입력단자에 구비된 전환 스위치는 오픈 상태로 유지될 수 있다.
예를 들면, 복수의 단위 코일(114-1~114-n) 중 상위 두개의 단위 코일(114-1,114-2)만을 병렬 연결하는 경우, 해당 단위 코일(114-1,114-2)에 연결된 입력단자(C12,C21,C22)에 구비된 전환 스위치(S11,S21,S22)만 출력단자(Co1,Co2)로 연결되도록 스위칭되고, 나머지 단위 코일에 연결된 입력단자에 구비된 전환 스위치는 오픈 상태로 유지될 수 있다.
또한, 상기 스위치부(120)가 복수의 단위 코일(114-1~114-n)이 직병렬 혼합 연결되도록 구성되는 경우, 도 8에 도시된 바와 같이, m개의 단위 코일(114-1~114-m,114-(n-m)~114-n)이 각각 직렬 연결되고, 이와 같이 직렬 연결된 m개의 단위 코일 그룹이 복수개가 서로 병렬 연결되도록 스위칭될 수 있다. 여기서, 직렬 또는 병렬 연결되는 단위 코일의 수는 상기 전력선의 전류 크기에 따라 센싱 모듈에 의해 결정된다.
이때, 직렬 연결을 구성하는 첫번째 코일(예를 들면, 114-(n-m))의 일측에 연결된 입력단자(C(n-m)1)에 구비된 전환 스위치(S(n-m)1)는 출력단자(Co1)에 연결되도록 스위칭되고, 직렬 연결을 구성하는 마지막 코일(예를 들면, 114-m))의 타측에 연결된 입력단자(Cㅡm2)에 구비된 전환 스위치(Sm2)는 출력단자(Co2)에 연결되도록 스위칭될 수 있다.
즉, 도 5와 같은 직렬 구성에서, 임의의 코일 중 인접한 코일로 연결되는 전환 스위치는 출력단자(Co1)로 연결되도록 스위칭되고, 해당 인접 코일에 연결되어 오픈 상태를 유지하는 전환 스위치는 출력단자(Co2)로 연결되도록 스위칭될 수 있다.
이와 같이 구성된 전력 생성용 가변 변류기 모듈(100)은 클램프 타입으로 전선에 설치된다. 일례로, 상기 전력 생성용 가변 변류기 모듈(100)은 도 9 내지 도 11에 도시 상부 몸체(100a), 하부 몸체(100b), 힌지부(102), 및 클램프형 잠금수단을 포함한다.
상기 상부 몸체(100a)는 상기 한 쌍의 마그네틱 코어(110) 중 어느 하나(110a)가 수용된다. 일례로, 상기 상부 몸체(100a)는 반원형의 상기 마그네틱 코어(110a)가 수용되는 케이스(110a-1,110a-2)를 포함한다.
여기서, 상기 케이스(110a-1,110a-2) 각각은 반원형상의 내면과 외면을 갖도록 구비되고, 체결 수단을 통하여 서로 결합될 수 있다. 이러한 케이스(110a-1,110a-2)는 그 내부에 상기 마그네틱 코어(110a)를 수용하기 위한 공간부가 형성될 수 있다. 이때, 상기 마그네틱 코어(110a)는 양단이 상기 케이스(110a-1,110a-2)의 외부로 노출되도록 수용된다.
상기 하부 몸체(100b)는 상기 한 쌍의 마그네틱 코어(110) 중 다른 하나(110b)가 수용된다. 일례로, 상기 상부 몸체(100b)는 반원형의 상기 마그네틱 코어(110b)가 수용되는 케이스(110b-1,110b-2)를 포함한다.
여기서, 상기 케이스(110b-1,110b-2) 각각은 반원형상의 내면과 외면을 갖도록 구비되고, 체결 수단을 통하여 서로 결합될 수 있다. 이러한 케이스(110b-1,110b-2)는 그 내부에 상기 마그네틱 코어(110b)를 수용하기 위한 공간부가 형성될 수 있다. 이때, 상기 마그네틱 코어(110b)는 양단이 상기 케이스(110b-1,110b-2)의 외부로 노출되도록 수용된다.
즉, 상기 상부 몸체(100a)와 상기 하부 몸체(100b)가 결합되어 원을 이루는 경우, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 마그네틱 코어(110a) 및 상기 마그네틱 코어(110b)는 노출된 양단이 서로 맞닿아 폐루프를 형성할 수 있다.
여기서, 상기 스위치부(120)는 상기 상부 몸체(100a) 또는 상기 하부 몸체(100b) 중 어느 하나에 내장될 수 있다. 이때, 상기 마그네틱 코어(110a,110b) 상에 권선되는 복수의 단위 코일(114-1~114-4)이 상기 스위치부(120)로 각각 연결되도록 상기 상부 몸체(100a) 및 상기 하부 몸체(100b)에는 각각 관통구가 형성될 수 있다.
예를 들면, 상기 스위치부(120)가 상기 상부 몸체(100a)에 내장되는 경우, 상기 하부 몸체(100b)의 상기 마그네틱 코어(110b) 상에 권선되는 복수의 단위 코일의 양단이 상기 상부 몸체(100a)로 인출되도록 케이스(110b-1)에 관통구가 구비될 수 있다. 이때, 상기 상부 몸체(100a)의 케이스(110a-1)에도 상기 케이스(110b-1)에 대응하는 위치에 관통구가 구비될 수 있다.
상기 힌지부(102)는 상기 상부 몸체(100a) 및 상기 하부 몸체(100b)의 일측에 구비되어 상기 상부 몸체(100a) 및 상기 하부 몸체(100b)를 서로 회동가능하게 연결한다. 즉, 상기 힌지부(102)는 한 쌍의 케이스(110a-1/110a-2,110a-1/110a-2)의 일측에 구비된다.
상기 클램프형 잠금수단은 상기 상부 몸체(100a) 및 상기 하부 몸체(100b)의 타측에 구비되어 상기 상부 몸체(100a) 및 상기 하부 몸체(100b)를 고정시킨다. 즉, 상기 클램프형 잠금수단은 한 쌍의 케이스(110a-1/110a-2,110a-1/110a-2)에서, 상기 힌지부(102)의 대향측에 구비된다.
이러한 클램프형 잠금수단은 고정부(103) 및 클램프(105)를 포함한다.
상기 고정부(103)는 상기 상부 몸체(100a)에서 상기 힌지부(102)의 대향측에 구비되며, 상기 클램프(105)를 고정하기 상기 홈부(103a)가 형성된다.
상기 클램프(105)는 상기 하부 몸체(100b)에서 상기 힌지부(102)의 대향측에 구비되며, 상기 고정부(103)에 결합되어 상기 상부 몸체(100a) 및 상기 하부 몸체(100b)를 고정시킨다. 이러한 클램프(105)는 상기 잠금고리(104) 및 상기 회동부(106)를 포함한다.
상기 잠금고리(104)는 상기 고정부(103)의 상기 홈부(103a)에 삽입되어 고정된다. 상기 잠금고리(104)는 사각 형상으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 회동부(106)는 상기 잠금고리(104)를 회동가능하게 지지한다. 이러한 상기 회동부(106)는 회동축에 상기 잠금고리(104)가 연결되어 상기 잠금고리(104)를 회동가능하게 한다.
이와 같은 구성에 의해, 상기 전력 생성용 가변 변류기 모듈(100)은 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 상부 몸체(100a)와 상기 하부 몸체(100b) 사이에 상기 전력선(12)이 배치되도록 설치될 수 있다.
이때, 상기 잠금고리(104)를 상기 홈부(103a)에 삽입 고정시키고, 상기 클램프(105)를 상기 하부 몸체(100b) 측으로 회전시키면, 상기 잠금고리(104)가 상기 홈부(103a)에 삽입된 상태에서 하측으로 가압되면서, 잠금 상태로 상기 상부 몸체(100a) 및 상기 하부 몸체(100b)가 결합 고정된다.
이와 같은 잠금 상태에서, 상기 클램프(105)를 상기 하부 몸체(100b)의 외측으로 회전시키면, 상기 잠금고리(104)가 가압 상태에서 해제되면서 상기 홈부(103a)의 상측으로 이탈되거나 상기 홈부(103a)에서 유동가능한 상태가 된다.
이때, 상기 잠금고리(104)를 상기 상부 몸체(100a)의 외측으로 젖히고, 상기 상부 몸체(100a)를 상측으로 젖히면, 힌지부(102)를 통하여 회전됨으로써, 상기 전력선(12)으로부터 상기 전력 생성용 가변 변류기 모듈(100)을 분리할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : 전력 생성용 가변 변류기 모듈
100a : 상부 몸체 100b ; 하부 몸체
100a-1,100a-2,100b-1,100b-2 : 케이스
102 : 힌지부 103 : 고정부
103a : 홈부 104 : 잠금고리
105 : 클램프 106 : 회동부
110,110a,110b : 마그네틱 코어
114a,114b,114-1~114-4 : 단위 코일
120 : 스위치부 12 : 전력선

Claims (11)

  1. 클램프 타입으로 전력선에 설치되는 전력 생성용 변류기 모듈로서,
    폐루프를 구성하는 한 쌍의 마그네틱 코어;
    상기 마그네틱 코어 상에 권선되는 복수의 단위 코일; 및
    상기 복수의 단위 코일의 각각에 연결되어 상기 복수의 단위 코일이 직렬 또는 병렬 또는 직병렬 혼합 연결되도록 스위칭하되, 상기 전력선의 전류가 기준치보다 큰 경우, 상기 복수의 단위 코일의 적어도 일부가 병렬 연결되도록 스위칭하고, 상기 전력선의 전류가 기준값보다 작은 경우, 상기 복수의 단위 코일의 적어도 일부가 직렬 연결되도록 스위칭하는 스위치부를 포함하며,
    상기 복수의 단위 코일 중 어느 하나 단위 코일은 상기 전력선의 전류를 검출하기 위한 측정용 코일이고, 나머지 단위 코일은 상기 전력선으로부터 전력을 생성하기 위한 발전용 코일인 전력 생성용 가변 변류기 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 단위 코일은 상기 한 쌍의 마그네틱 코어 상에서 서로 중첩되지 않도록 권선되는 전력 생성용 가변 변류기 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 단위 코일 중 적어도 일부는 상기 한 쌍의 마그네틱 코어 상에서 적어도 일부 영역에서 중첩되게 권선되는 전력 생성용 가변 변류기 모듈.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스위치부는 상기 전력선의 전류와 기준값의 차이에 따라 일정 수의 상기 단위 코일을 직렬 또는 병렬 또는 직병렬 혼합 연결되도록 스위칭하는 전력 생성용 가변 변류기 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스위치부는 상기 복수의 단위 코일에 각각 연결되는 복수의 입력단자 및 한 쌍의 출력단자를 구비하고,
    어느 하나의 단위 코일의 일측이 연결되는 입력단자와 다른 하나의 단위 코일의 일측이 연결되는 입력단자는 상기 한 쌍의 출력단자에 연결되며,
    상기 어느 하나의 단위 코일의 타측, 상기 다른 하나의 단위 코일의 타측, 및 나머지 단위 코일의 각각에 전환 스위치가 구비되는 전력 생성용 가변 변류기 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 마그네틱 코어 각각이 수용되는 한 쌍의 케이스;
    상기 한 쌍의 케이스를 회동가능하게 서로 연결하는 힌지부; 및
    상기 한 쌍의 케이스 각각에서 상기 힌지부의 대향측에 구비되는 클램프형 잠금수단을 포함하는 전력 생성용 가변 변류기 모듈.
  9. 제8항에 있어서, 상기 잠금수단은,
    상기 힌지부에 대향하여 상기 한 쌍의 케이스 중 어느 하나에 구비되며, 홈부가 형성된 고정부; 및
    상기 힌지부에 대항하여 상기 한 쌍의 케이스 중 다른 하나에 구비되어 상기 고정부에 결합되는 클램프를 포함하는 전력 생성용 가변 변류기 모듈.
  10. 제9항에 있어서, 상기 클램프는,
    상기 고정부의 홈부에 삽입 고정되는 잠금고리; 및
    상기 잠금고리를 회동가능하게 지지하는 회동부를 포함하는 전력 생성용 가변 변류기 모듈.
  11. 삭제
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