KR19980068866A - 전자식 전력량계 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자식 전력량 계에 관한 것으로, 종래 기술에 의한 전자식 전력량 계는 전류를 측정하는데 있어서, CT를 사용하므로 다음과 같은 문제점이 있다.
상기 문제점은 상기 CT의 철심에 2차 코일이 일정한 인장력으로 고른 밀도를 갖도록 제작하는 것이 어려울 뿐만 아니라, 상기 철심의 재질이 고가여서 많은 제작비가 소요되었고, 또 상기 2차 권선 상호간에 분포용량 및 자기포화와 여자전류의 영향으로 전력측정상에 많은 오차를 유발하는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 전류를 검출하는 소자를 션트(12)로 하므로써, 종래의 전류를 검출하는 소자인 CT와 달리 권선할 필요가 없고 구조가 간단하여 제작이 용이하고, 상기 션트로 사용하는 저항판의 가격이 상기 CT에 사용하는 철심보다 저가여서 제작비를 절감할 수 있게 되며, 또 종래의 CT와 달이 2차 권선이 필요없기 때문에 분포용량 및 자기포화 그리고 여자전류의 영향을 배제할 수 있게 되어 전력측정상에 많은 오차를 줄일 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 전자식 전력량 계에 관한 것으로, 특히 부하에 흐르는 전류를 감지하기 위한 션트를 설치하여 전력량을 측정할 수 있도록 한 것으로서, 구조가 단순하여 제작이 용이함과 아울러 제작비용을 절감할 수 있고, 또 여자전류가 필요 없어 철심의 자기포화영향 등을 배제할 수 있도록 한 전자식 전력량계에 관한 것이다.
일반적으로, 부하에 공급된 전류의 양을 측정하는 전력량 계는 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 측정전압이 입력되는 전압변환기부가 있고, 부하에 사용되는 전류가 입력되는 전류변환기부가 있으며, 또 상기 전압변환기부와 전류변환기부에 입력된 각각의 소신호 즉, 전압신호와 전류신호가가 입력되어 전력을 계산하고 이에 해당하는 펄스를 신호를 출력하는 승산기부와 전력변환기부가 있다.
그리고, 상기 발생한 펄스신호는 적산기부에 입력되어 시간함수를 갖고 누적되게 되고, 그 누적된 펄스신호를 시간단위로 연산한 것이 전력량이 되는 것이며, 이러한 전력량은 표시장치에 표시되어 전기에너지를 사용하는 사용자나 그 전기에너지를 공급하는 공급자가 볼 수 있는 것이다.
상기와 같이 구성된 전력량 계에서 전류검출을 하기 위한 소자는 CT(Current Transformer) 등을 사용하게 된다.
상기 CT를 사용하여 전류검출을 하는 원리를 상기 도 2를 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다.
전선에 흐르는 큰 전류를 센싱하기 위하여 방향성 규소강판과 같은 철심 또는 코아(1)에 두께가 가는 2차 코일(2)을 N회 감고, 상기 코아(1)의 중앙 공극으로 피측정전류(1차 전류) 전선(3)을 관통시킨다.
이와 같이 하면, 2차측 코일(2)에 유도되는 유도 전류 I는 다음과 같이 됨을 알 수 있다.
--------------------------------------------- ( 식 1 )
여기에서, I0: 관통전류 또는 측정전류이고, N : 2차 코일의 권선 수이다.
위의 식에서와 같이 전류 값을 얻을 수 있게 되고, 또 2차측 코일(2)의 양단에 부하저항을 연결하여 전선(3)에 흐르는 전류에 비례한 전압신호를 얻을 수 있도록 구성된 것이다.
상기와 같은 CT에서 전류를 측정하여 전력량을 계산할 수 있도록 되어 있다.
그러나, 상기와 같은 CT를 구비한 전력량 계는 그 CT의 철심에 2차 코일이 일정한 인장력으로 고른 밀도를 갖도록 제작하는 것이 어려울 뿐만 아니라, 상기 철심의 재질이 고가여서 많은 제작비가 소요되었고, 또 상기 2차 권선 상호간에 분포용량 및 자기포화와 여자전류의 영향으로 전력측정상에 많은 오차를 유발하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하여 용이한 제작과 더불어 제작비를 절감하고, 전력측정 오차를 배제할 수 있는 전자식 전력량계를 제공함에 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 전력량 계의 구성을 도시한 블록도.
도 2는 종래 기술에 의한 전력량 계의 원리를 설명하기 위한 설명도.
도 3a는 본 발명에 의한 전자식 전력량 계의 구조를 보인 부분 단면도.
도 3b는 본 발명에 의한 전자식 전력량 계의 종단 구조를 보인 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 전자식 전력량 계에 사용하는 션트의 구조를 보인 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 전자식 전력량 계에 사용하는 션트가 설치되는 피시비의 구조를 보인 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 전자식 전력량 계에 사용하는 다른 션트의 구조를 보인 사시도.
도 7은 본 발명에 의한 전자식 전력량 계에 사용하는 다른 션트의 구조를 보인 사시도.
도 8은 본 발명에 의한 전자식 전력량 계에 사용하는 션트의 원리를 설명하는 설명도.
( 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 )
11 : 전력량 계 12,12',12 : 션트
12a,12a' : 저항판 12a : 홀
12b : 접속판 12c : 리벳
12d,12e,12f : 단자 12g : 홈
본 발명의 목적은 측정전압이 입력되는 전압변환기부와, 부하에서 사용되는 측정전류가 입력되고 전류를 검출하는 전류검출소자를 포함하는 전류변환기부와, 그 전류변환기부와 상기 전압변환기부로 입력된 각각의 신호가 입력되어 전력을 계산하고 이에 해당하는 펄스신호를 출력하는 승산기부 및 전력변환기부와, 그 전력변환기부 및 승산기부에서 계산된 전력량의 값을 사용자나 공급자가 확인할 수 있는 표시장치로 구성된 전자식 전력량 계에 있어서, 상기 전류변환기부의 전류검출소자가 션트(SHUNT)인 것을 특징으로 하는 전자식 전력량 계에 의하여 달성된다.
이하, 본 발명에 의한 전자식 전력량 계의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 3a는 본 발명에 의한 전자식 전력량 계의 구조를 보인 부분 단면도이고, 도 3b는 본 발명에 의한 전자식 전력량 계의 종단 구조를 보인 단면도이며, 또 도 4는 본 발명에 의한 전자식 전력량 계에 사용하는 션트의 구조를 보인 사시도 이고, 도 5는 본 발명에 의한 전자식 전력량 계에 사용하는 센트가 설치되는 피시비의 구조를 보인 사시도 이다.
그리고, 도 6은 본 발명에 의한 전자식 전력량 계에 사용하는 다른 션트의 구조를 보인 사시도 이고, 도 7은 본 발명에 의한 전자식 전력량 계에 사용하는 다른 션트의 구조를 보인 사시도 이며, 도 8은 본 발명에 의한 전자식 전력량 계에 사용하는 션트의 원리를 설명하는 설명도이다.
상기 도 3a와 3b에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 전자식 전력량 계(11)는, 측정전압이 입력되는 전압변환기부(미도시)가 있고, 부하에서 사용되는 측정전류가 입력되고 전류를 검출하는 전류검출소자인 션트(12)를 포함하는 전류변환기부(미도시)가 있으며, 또 상기 전류변환기부와 상기 전압변환기부로 입력된 각각의 신호가 입력되어 전력을 계산하고 이에 해당하는 펄스신호를 출력하는 승산기부(미도시) 및 전력변환기부(미도시)가 있고, 상기 전력변환기부 및 승산기부에서 계산된 전력량의 값을 사용자나 공급자가 확인할 수 있는 표시장치(13)로 구성되어 있다.
상기 도면상의 미설명 부호 16은 고정나사들이고, 17a,17b는 상기 전력량 계(11)의 외관을 형성하는 프레임이다.
참고로, 상기 본 발명에 의한 전력량 계에 사용하는 션트(12)에 의한 전류검출 원리를 상기 도 8을 참조하여 상세하게 설명하면, 상기 도 8에서 저항 R이 션트(12)로 되어 있다고 가정하면, 그 션트(12)의 저항값은 아주 작으므로 입력전류 I는 대부분이 상기 션트(12)로 흐르게 된다.
따라서, 션트(12)가 아닌 일반 전류분로인 저항을 100R이라 하면, 상기 션트(12)에 흐르는 전류 I1는 다음과 같은 식으로 표현할 수 있다.
--------------------------------------- ( 식 2 )
또, 상기 일반 전류분로에 흐르는 전류 I2는 아래와 같은 식으로 표현할 수 있다.
--------------------------------------- ( 식 3 )
예를 들어 상기 전류 I가 100A의 전류라고 가정하면, 상기 전류 I1은 99[A]이고, 전류 I2는 1[A]가 되게 되므로 비교적 작은 상기 전류 I2는 쉽게 측정할 수 있게 되어 상기 입력전류 I는 얼마든지 알 수 있게 되는 것이다.
상기 션트(12)는, 주로 구리-니켈(니켈인,콘스탄탄) 또는 구리-망간계(이사베린,망가닌) 등의 합금을 주로 사용하며, 이러한 합금은 저항률이 수 μΩ.m정도로 낮음과 아울러 넓은 온도 범위에 있어서도 저항의 온도계수가 수십 ppm/℃정도로 작다는 특징을 가지고 있기 때문에 적합하다.
그러므로, 상기 션트(12)는 상기 도 4에 도시된 바와 같이, 고유저항 값이 작고, 저항온도계수가 작아 표준저항 소자로 사용하고 있는 구리-니켈(Cu-Ni) 또는 구리-망간(Cu-Mn)계 합금으로 된 저항판(12a)을 사용하고자 하는 임의의 저항값(수백 마이크로 오옴)이 얻어질 수 있는 크기로 절단하여 션트(12)를 만들고, 그 션트(12)에 측정전류신호의 입력과 출력단자를 쉽게 연결할 수 있도록 임의의 각도로 절단절곡하여 만든 구리와 같은 재질의 접속판(12b)을 수개의 리벳(12c)으로 리벳팅하고 납이 없도록 용접하였다.
상기 접속판(12b)이 조립된 션트(12)에는 흐르는 전류에 상응하는 전압신호를 얻기위한 두 개의 단자(12d,12e)가 형성되어 있고, 그 두 단자(12d,12e)는 조립 및 제작이 용이하도록 한쪽 방향으로 돌출형성되어 있다.
상기 두 단자(12d,12e)는 오옴의 법칙에 의하여 상기 측정전류에 해당하는 2차적인 전압신호를 얻기 위한 신호측정단자이다.
또, 상기 단자의 하나인 전압신호 출력단자(12e)의 일측에는 상기 션트(12)에 흐르는 전류신호가 흔들리지 않도록 기준전압신호를 인가하는 단자(12f)가 형성되어 있다.
상기와 같은 접속판(12b)이 결합고정되고 단자(12d,12e,12f)가 형성된 션트(12)는 상기 도 5에 도시된 바와 같이, 전압출력단자(12d,12e)와 기준전압신호단자(12f)에 대응하는 홀(14a,14b,14c)이 형성된 피시비(PCB)(14)에 직접 취부하여 납땝할 수 있도록 되어 있다.
그리고, 상기 도 6에 도시된 바와 같이 고유저항 값이 작고, 저항온도계수가 작아 표준저항 소자로 사용하고 있는 구리-니켈(Cu-Ni) 또는 구리-망간(Cu-Mn)계 합금으로 된 저항판(12a')을 사용하고자 하는 임의의 저항값(수백 마이크로 오옴)이 얻어질 수 있는 크기로 절단하여 션트(12')를 만들고, 그 션트(12')에 U자형 홈(12g)을 형성하여 그 홈(12g)의 깊이에 따라 사용자가 원하는 저항값을 갖도록 하여 상기 전력량 계의 전류변환기부에 장착하여 사용할 수 있도록 한 것이다.
그리고 또, 상기 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 전력량 계에 구비되는 션트(12)는 환봉 또는 각봉의 저항소자(제라닌,망가닌,이소탄)를 원하는 모양으로 절단절곡하고, 그 저항소자에 임의의 저항값을 갖도록 두 개의 홀(12a)을 형성하여, 그 홀(12a)에 전압신호 출력단자(15a,15b)를 용접하여 설치하므로써, 상기 저항판(12a,12a')을 절단절곡하여 만든 션트(12)와 유사한 동작과 기능을 얻을 수 있도록 한 것이다.
상기와 같이 전력량 계에서 전류를 검출하는 소자를 션트로 하므로써, 종래의 전류를 검출하는 소자인 CT와 달리 권선할 필요가 없고 구조가 간단하여 제작이 용이하고, 상기 션트로 사용하는 저항판의 가격이 상기 CT에 사용하는 철심보다 저가여서 제작비를 절감할 수 있게 되며, 또 종래의 CT와 달이 2차 권선이 필요없기 때문에 분포용량 및 자기포화 그리고 여자전류의 영향을 배제할 수 있게 되어 전력측정상에 많은 오차를 줄일 수 있는 효과가 있다.
Claims (7)
- 측정전압이 입력되는 전압변환기부와, 부하에서 사용되는 측정전류가 입력되고 전류를 검출하는 전류검출소자를 포함하는 전류변환기부와, 그 전류변환기부와 상기 전압변환기부로 입력된 각각의 신호가 입력되어 전력을 계산하고 이에 해당하는 펄스신호를 출력하는 승산기부 및 전력변환기부와, 그 전력변환기부 및 승산기부에서 계산된 전력량의 값을 사용자나 공급자가 확인할 수 있는 표시장치로 구성된 전자식 전력량 계에 있어서;상기 전류변환기부의 전류검출소자가 션트(SHUNT)인 것을 특징으로 하는 전자식 전력량 계.
- 제 1항에 있어서, 상기 션트는 고유저항 값이 작고, 저항온도계수가 작아 표준저항 소자로 사용하고 있는 구리-니켈(Cu-Ni) 또는 구리-망간(Cu-Mn)계 합금으로 된 저항판인 것을 특징으로 하는 전자식 전력량 계.
- 제 2항에 있어서, 상기 저항판은 사용하고자 하는 임의의 저항값(수백 마이크로 오옴)이 얻어질 수 있는 크기로 절단한 것을 특징으로 하는 전자식 전력량 계.
- 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 저항판에는 출력신호 단자와 기준전압신호 단자가 형성된 것을 특징으로 하는 전자식 전력량 계.
- 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 저항판은 구리로 된 접속판이 리벳팅되고 용접된 것을 특징으로 하는 전자식 전력량 계
- 제 1항에 있어서, 상기 션트는 고유저항 값이 작고, 저항온도계수가 작아 표준저항 소자로 사용하고 있는 구리-니켈(Cu-Ni) 또는 구리-망간(Cu-Mn)계 합금으로 된 환형 또는 사각 기둥형으로 절단절곡한 저항봉인 것을 특징으로 하는 전자식 전력량 계.
- 제 6항에 있어서, 상기 저항봉에는 사용하고자 하는 임의의 저항값(수백 마이크로 오옴)이 얻어질 수 있는 위치를 갖는 홀이 형성되고, 그 홀에는 출력신호 단자가 연결설치된 것을 특징으로 하는 전자식 전력량 계.
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|---|---|---|---|
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| KR1019970005661A KR100219846B1 (ko) | 1997-02-25 | 1997-02-25 | 전자식 전력량계 |
Publications (2)
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| KR (1) | KR100219846B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015080332A1 (ko) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 스마트전자 주식회사 | 전류측정소자 및 전류측정소자 어셈블리 |
-
1997
- 1997-02-25 KR KR1019970005661A patent/KR100219846B1/ko not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015080332A1 (ko) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 스마트전자 주식회사 | 전류측정소자 및 전류측정소자 어셈블리 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100219846B1 (ko) | 1999-09-01 |
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