KR20030067933A - 무부하손실차단 자기장을 이용한 전기절감기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무부하손실차단 자기장을 이용한 전기절감기에 관한 것으로, 전압(V1)으로 공급하고 있는 직병렬권선(L1,L2)과 상기 병렬권선(L2)와 직렬로 연결된 여자전류 개폐접점(R1)을 단일방향반도체(D1,D2)로 연결하고, 상기 단일방향반도체(D1,D2) 사이에 영구자석(10)을 형성하여 자기장을 공급하며, 상기 직렬권선(L1)과 병렬권선(L2)의 분기점에서 부하전류검출부(CT)를 이용하여 부하전류의 유무에 따라 자동적으로 개폐접점(R1)이 개방, 투입되며, 자기장과 리액턴스의 상호작용 및 반도체 사이의 강한자계를 이용한 파이레이(π-ray)이론에 근접하게 전류를 회전시켜 발사하여, 전류의 흐름을 원활하도록 구성하여서, 전력의 전위 차에 의하여 전자 충돌로 일어나는 교란현상에서 발생하는 고조파를 고효율 철심의 유도기전력 변이를 이용하여 감쇄시키고, 그 유도기전력을 발생시키는 여자전류 지로에 순방향 반도체를 서로 반대 극성으로 연결하고, 반도체 내부에 강자성물질을 샌드위치 형태로 포개놓아, N형반도체는 S극 자장에 의하여 흡입되고 P형반도체는 N극 자장에 의해 반발 작용토록 장치하고, 흐르는 전류는 영구자석 자기장에 의해 전자의 흐름이 자기장을 따라 회전하도록 하며, 철심의 입력 리액턴스의 작용에 의해 고조파를 감소시키면서 적정한 전압을 유지토록 하고, 무부하시에 흐르는 리액터의 여자전류는 출력측의 전류 차단에 따른 미세전류검출부의 무부하신호로 여자전류를 끊어주는 소형 리레이를 동작시켜 무부하시에 여자전류를 차단하여 무부하손실을 전면 제거할 수 있으며, 자기장을 이용한 전자 흐름의 회전운동을 상용화하여 차세대 프리에너지 개발의 초석이 될 수 있고, 고조파 장애를 받는 전기배선의 계통에 제 3고조파 이상의 기수 고조파를 저감시켜 양질의 전력을 부하에 공급하도록 하며, 각종 부하 설비마다 설치하면 전력 절감을 극대화 할 수 있다.

따라서, 제품의 국내시장 점유율 석권 및 세계시장의 절전기로서의 급부상이 예상되어 엄청난 파급 효과를 가지며 동시에 외화 획득에 크게 기여할 수 있는 것이다.

Description

무부하손실차단 자기장을 이용한 전기절감기{Electricity curtailment machine that use a no-load damage interception magnetic field}

본 발명은 무부하손실차단 자기장을 이용한 전기절감기에 관한 것으로, 아몰포스변압기 철심의 재료를 기본소재로 사용하고, 링형 철심에 권선을 실시하여 철심의 리액턴스분의 필터를 통과시키면서 고조파를 감소시키며, 철심의 여자전류 통로에 소형리레이와 직렬로 P형반도체와 N형반도체를 양방향으로 연결하여 그 반도체의 각 지로 중앙에 영구자석의 자기장을 놓아 여자전류의 유도에 의한 전자의 흐름을 영구자석의 자기장 방향으로 회전시켜 전자의 흐름에 회전력을 가하여 그 변이되는 전자력의 효과를 확인하도록 하는 무부하손실차단 자기장을 이용한 전기절감기에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 파이레이(π-ray)이론을 접목하여 전류의 흐름을 원활하게 하는 것으로, 상기 파이레이(π-ray)이론은 전자파는 자유공간에서 광속으로 전진하는 존재로서 파장과 주기를 가지고 있고 그의 에너지 E=hv(E:에너지 h:플랑크상수 v:주파수)는 주파수에 비례하고 있다. 그의 존재는 전장의 크기가 양의 최대에서 음의 최대로 삼각함수적으로 교번하고 있고 전장의 직각방향으로 맥스웰의 전자기법칙으로부터 교번 자기장이 또한 삼각함수적으로 양의 최대에서 음의 최대로 변화하고 있다. 결국 전자파의 존재는 교번 전기장에 의하여 정의 될 수 있고 쿠우롬의 법칙에 의하여 교번 전하로도 표현할 수 있으므로 전자파란 교번전하가 자유공간에서 각각의 특징적인 파장과 주파수를 가지고 광속으로 전진하는 존재라고 생각할 수 있을 것이다.

또한, 맥스웰의 전자기 법칙을 이용하면 전자파란 교번자기장의 존재가 자유공간에서 각각의 특징인 파장과 주파수를 가지고 광속으로 전진하는 존재로 생각할 수 있는 것은 당연한 것이다.

두개의 교번전하가 공간에서 움직이고 있을 때 쿠우롬의 법칙에 의하여 척력이나 인력이 서로 작용할 수 있다. 즉 양과 양 혹은 음과 음의 성질이 서로 작용할 때는 척력이 작용하고 양과 음 혹은 음과 양이 작용할 때는 인력이 작용하는데, 전자의 경우를 비공명작용 혹은 충격작용 후자를 공명작용 혹은 인력이라고 한다.

직진하는 전자파가 공명에 의한 인력을 받게되면 회전운동으로 궤로 반경을 감소시키게 되며, 또한 일정한 회전운동을 하는 전자파가 내부로부터 인력을 받으면 반경이 감소되어 축퇴되고, 바깥쪽으로부터 인력을 받거나 내부로부터 척력을 받으면 궤도 반경이 확대되는 원운동을 하게 될 것이다.

청정에너지인 전기는 수백Km 먼 곳의 발전소로부터 송전선을 경유한다. 송전선로는 송전선 자체와 발전기, 변압기, 애자 등의 각종 기계기구가 연결되어 있으며 가정용 전기기기에 이르기까지 선로 정수인 저항, 인덕턴스, 정전용량 및 누설 콘덕턴스로 작용한다. 복잡하게 연계된 전선로를 통해 가정에까지 이르게 되면 상용 주파수 정현파는 원래의 정현파에서 왜곡되고 그에 따른 전압강하가 발생하므로 배전선 말단부하의 정격전압 유지를 위해 주상 변압기의 텝 전압은 항상 높여 두어야 하기 때문에 배전변압기 가까운 가정의 전원전압은 매우 높게 나타난다. 이와 같은 여러가지이유로 각 가정에서는 양질의 전원을 사용하기 어렵게 되고 정격전압이상의 불필요한 전원공급으로 전력을 비효율적으로 사용하게 된다.

종래 사용하는 기술로서 두드러지게 사용되어 온 것은 역율제어용 동기조상기를 들 수 있다.

동기조상기는 전력계통의 전선로와 병렬로 결선하여 역율조정용으로 이용되었으며, 그 원리는 간단하다. 즉 코일이 감겨있는 공극속에 회전 전기자를 만들고 전기자에 자기장을 형성케 하여 그 축을 회전시켜 계통의 전력이 진상일 경우는 회전자계보다 느리게, 지상일 경우는 회전자계보다 빠르게 회전시켜 전압과 전류의 위상각도를 조정하여 효율을 증대 시켜 사용 하여왔다.

특히 강압기 및 승압기에 관해서는 무 부하시 여자코일의 전류를 끊기위해 수동으로 개방하고 투입하는 불편을 가지고 있으며, 투입시 과도전류가 흐름에 따라 주변의 전등에 영향을 주어 깜빡임 현상 등 각종기기에 위해 요소를 줄 우려가 있으며, 일반 변압기의 철심을 사용함으로서 부피가 크고 많은 경비가 소요되며 비효율적으로 사용되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 여러 가지 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 직진하는 전자의 방향을 자기장의 도움으로 회전하면서 전진하도록 하여 마치 총알이 총구에서 벗어나 회전하면서 멀리 날아가듯이 자기장을 응용하여 전류의 흐름을 원활하게 하며 또한 선로의 저항을 상대적으로 감소시키는 파이레이(π-ray)이론을 접목하도록 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 강압기, 승압기 등 전원용 트랜스의 고압, 저압에 구분 없이 무부하시에 여자전류를 차단하여 무부하손실을 전면 제거할 수 있으며, 자기장을 이용한 전자 흐름의 회전운동을 상용화하여 차세대 프리에너지 개발의 초석이 될 수 있고, 고조파 장애를 받는 전력의 계통에 제 3고조파 이상의 기수 고조파를 저감시켜 양질의 전원을 부하에 공급하도록 하며, 각종 가전 제품의 기기마다 설치하면 전력 절감을 극대화 할 수 있고, 제품의 국내시장 점유율 석권 및 세계시장의 절전기로서의 급부상이 예상되어 엄청난 파급 효과를 가지며 동시에 외화 획득에 크게 기여할 수 있도록 함에 있다.

도1은 본 발명의 기술이 적용된 무부하손실차단 자기장을 이용한 전기절감기의 회로도.

♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♣

10: 영구자석 20: 부하

30: 연산보드 40: 키이

50: 디스플레이 50: 누전경보

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 무부하손실차단 자기장을 이용한 전기절감기 회로도이다.

전압(V1), 전류(i2), 누전전류검출부(ZCT)와 직렬전선(L1)과 병렬권선(L2) 및 콘덴서(C1)와 병렬권선(L2), 콘덴서(C1)과 직렬로 여자전류 개폐용릴레이(R)의 개폐접점(R1)과 직렬 연결된 단일방향반도체(D1,D2)와 단일방향반도체(D1,D2) 사이에 자기장을 발생하는 영구자석으로 연결되어 전원(AC 220V)의 접지측에 결선되어 있다.

상기 직렬권선(L1)과 병렬권선(L2)는 아몰퍼스변압기 철심의 직병렬권선(L1,L2)으로서 직렬전선(L1)과 병렬권선(L2)의 연결 지점에 출력선을 인출하여 부하전류를 검출하는 전류센서인 부하전류검출부(CT)를 관통하고, 누전전류를 검출하는 영상전류센서인 누전전류검출부(ZCT)를 통과하여 부하에 이르도록 결선한다.

또한, 상기 직병렬권선(L1,L2)중 직렬권선(L1)의 권선은 부하 전류가 충분히 흐를 수 있는 굵기의 코일을 수회 감아 사용하고, 병렬권선(L2)의 권선은 여자전류 수mA 정도 흘릴 수 있는 가는 코일로 권선하며, 전선의 저항 손실을 줄이기 위해 적정한 저항 값을 갖도록 하고, 아몰퍼스변압기 철심 재질의 사용으로 리액턴스분을 매우 크게 되도록 하는 수단으로 실시한다.

상기 아몰퍼스변압기 철심의 재질은 철(Fe), 붕소(B), 규소(Si)등의 혼합물을 융용 후 급속냉각(10⁶℃)시켜 불규칙한 원자배열을 갖도록 한 얇은 박판형으로 일반 규소강판 철심에 비해 무부하 손실이 전체적으로 1/5 수준에 불과한 것이다.

즉, 직렬권선(L1)의 임피던스는 매우 크게하고 순수한 저항 값을 적게 함으로서 그만큼 전선 내부저항에 의한 전력 손실을 줄이고자 하는 것이며, 따라서 병렬권선(L2)과 직렬로 연결된 여자전류 개폐용릴레이(R)의 접점 용량을 작게 하여 릴레이를 구동하는 미세전력 손실까지 최소화하도록 한다.

상기 직렬권선(L1)은 수회 정도로 감겨 전원측에 포함된 고조파 전류의 저감을 목적으로 하고 직렬권선(L1) 리액턴스분에 의한 약간의 전압강하와 전압과 전류의 위상 차이가 발생하며 콘덴서(C1)에 의해 전원전류의 위상을 보상, 역율을 개선하여 운전할 수 있다.

전원 전압에 의한 입력전류(i1)는 직렬권선(L1)을 지나 출력전류(i2)의 미세전류 검출부(CT)를 관통하여 부하(LD)(20)에 공급함으로서 아직 여자전류 개폐용릴레이(R)의 여자가 일어나지 못하므로 전원측의 과도전류는 발생하지 않고 부하전류가 먼저 흐른다.

이때, 출력전류(i2)의 부하전류에 의한 부하전류검출부(CT) 유기전압은 180도 늦은 미세전압이 발생하고 이 발생된 미세전압은 연산보드(CPU)로 입력되어 증폭기능을 경유하여 여자전류 개폐용릴레이(R)의 코일을 여자시켜 비로소 개폐접점(R1)을 닫게 하여 직렬전선(L1), 병렬권선(L2), 여자전류 개폐접점(R1), 단일방향반도체(D1,D2)의 지로를 통해 코일의 여자 전류가 흐르게 된다.

상기 흐르는 여자 전류는 단일방향반도체(D1,D2)에 의해 플러스측과 마이너스측으로 나뉘어져 자기장의 자극 N극과 S극 자장속을 통과하도록 샌드위치 형태로 가까이 접근시켜 둔다.

이때, 단일방향반도체(D1,D2)는 P형과 N형반도체로 나뉘어진다.

상기 반도체(D1)에 흐르는 코일의 여자 전류 중 맥류분은 N극 자장에 의해 전자의 회전이 생성되고, 반도체(D2)에 흐르는 코일의 여자 전류 중 맥류분은 S극 자장에 의해 전자의 회전력이 생성된다.

이때, 영구자석(10)의 자기장은 S극에서 나와 N극으로 연속되어 있으므로 여자 코일에 흘러가는 전류, 즉 전자의 흐름은 도체속을 흐르면서 회전력을 갖게 되고, 이처럼 자기장의 에너지를 전자의 운동에너지로 바꾸어 직렬권선의 철심 전자유도기로 변환시키며, 출력전류(i2)측의 전류는 입력전류(i1)와 직렬권선(L1)에 의해 전압 강하된 만큼 보상하여 부하에 공급하게 된다.

(S2)를 개방하여 부하(LD)에 전원이 차단되면 출력전류(i2)는 부하전류검출부(CT)를 여자하지 못하여 연산보드(CPU)에서 출력되는 여자전류 개폐용릴레이(R)는 상쇄되고 개폐접점(R1)은 개방하여 무부하시 여자전류를 차단한다.

특히, 전 부하시 개폐접점(R1)의 투입과 무 부하시 개폐접점(R1)의 개방에 따른 아아크 문제는 과도전류가 없는 순수한 여자전류 수 mA이하이므로 접점 마모가 거의 없어 매우 적은 리레이 접점을 사용하여도 된다.

또한, 직렬권선(L1)에 의한 전압강하의 손실을 역계산하면 부하저항이 일정할 때 입력전압 제곱에 대한 출력전압 제곱에 비례하게 된다.

사용 전력량은 부하저항이 일정할 때 입력 전압의 제곱에 비례하여 변화되어야 함에도 소정의 전력량은 전원 전압 제곱에 비례하지 않고 전로의 저항성분을 적게하여 전력손실이 더욱 줄어들도록 하는 것이다.

또한, 전압(V1)과 직렬권선(L1)과 병렬권선(L2) 사이의 출력선에 부하전류를 검출하는 부하전류검출부(CT)와 누전전류를 검출하는 누전전류검 출부(ZCT)를 통해 미소 신호를 감지하여 연산보드(CPU)(30)에 입력시키고, 입력된 신호를 화면 디스플레이(50) 및 누전경보(60)를 통해 출력시킨다.

또한, 상기 연산보드(CPU)에 키(Key)로 입력하면 전압, 전류, 전력, 역율, 전력량 등을 자동으로 디스플레이를 통하여 표시되도록 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 기존에 사용하는 강압기, 승압기 등 전원용 트랜스의 고압, 저압에 구분 없이 발생하는 무부하 여자전류를 차단하는 기술로서,무부하 손실을 전면 제거할 수 있으며, 자기장을 이용한 전자흐름의 회전운동을 상용화하면 차세대 프리 에너지개발의 초석이 될 수 있고, 고조파 장애를 받는 전기계통에 제 3고조파 이상의 기수 고조파를 저감시켜, 양질의 전원을 부하에 공급하는 효과가 있으며, 각종 가전 제품의 기기마다 설치한다면 그야말로 전력 절감의 초석이 될 것이며, 제품의 국내시장 점유율 석권 및 세계시장의 절전기로서의 급부상이 예상되어 엄청난 파급 효과를 가지며 동시에 외화 획득에 크게 기여하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 전압(V1)으로 공급하고 있는 직병렬권선(L1,L2)과 상기 병렬권선(L2)와 직렬로 연결된 여자전류 개폐접점(R1)을 단일방향반도체(D1,D2)로 연결하고, 상기 단일방향반도체(D1,D2) 사이에 영구자석(10)을 형성하여 자기장을 공급하며,

   상기 직렬권선(L1)과 병렬권선(L2)의 분기점에서 부하전류검출부(CT)를 이용하여 부하전류의 유무에 따라 자동적으로 여자전류 개폐접점(R1)이 개방, 투입되며, 자기장과 리액턴스의 상호작용 및 반도체 사이의 강한자계를 이용한 파이레이(π-ray)이론에 근접하게 전류를 회전시켜 발사하여, 전류의 흐름을 원활하도록 구성함을 특징으로 하는 무부하손실차단 자기장을 이용한 전기절감기.
2. 제1항에 있어서, 전압(V1)과 직렬권선(L1)과 병렬권선(L2) 사이의 출력선에 부하전류를 검출하는 부하전류검출부(CT)와 누전전류를 검출하는 누전전류검 출부(ZCT)를 통해 미소 신호를 감지하여 연산보드(CPU)(30)에 입력시켜, 화면 디스플레이(50) 및 누전경보(60)를 통해 출력되도록 구성함을 특징으로 하는 무부하손실차단 자기장을 이용한 전기절감기.
3. 제1항에 있어서, 연산보드(CPU)(30)를 장착하고 키(Key)(40)로 입력하면 디스플레이(50)에 전압, 전류, 전력, 역율, 전력량이 표시되도록 구성함을 특징으로 하는 무부하손실차단 자기장을 이용한 전기절감기.
4. 제1항에 있어서,

   상기 단일방향반도체(D1,D2)는 P형반도체(D1)와 N형반도체(D2)로 구성하고, 상기 P형반도체(D1)에 흐르는 전류는 영구자석(10)의 N극 자장에 의해 전자의 회전이 생성되고, N형반도체(D2)에 흐르는 전류는 S극 자장의 영향에 의해 회전력이 생성되도록 구성함을 특징으로 하는 무부하손실차단 자기장을 이용한 전기절감기.