KR200307404Y1

KR200307404Y1 - 트로이덜 코어를 이용한 전력절감기

Info

Publication number: KR200307404Y1
Application number: KR20-2002-0038015U
Authority: KR
Inventors: 김태극
Original assignee: 주식회사 창덕 이엔씨; 한국 전기안전공사
Priority date: 2002-12-21
Filing date: 2002-12-21
Publication date: 2003-03-15

Abstract

본 고안은 열처리를 수회 이상 실시한 고효율 트로이덜 코어에 강압변압기 원리를 이용하여 최대 효율을 얻는 전력 절감기에 관한 것으로, 1차코일에 가한 전압을 강압하여 2차코일측으로 인가 하는 트로이덜 1차코일(L1)(11)과 바이패스 스위치(S/W)(13)와 트로이덜 2차코일(L3)(12)을 병렬로 연결한 강압변압부(10)와, 상기 강압변압부(10)에서 인가 한 전기신호의 고조파를 필터링하는 직렬코일(L2)와 고조파콘덴서(C2)로 이루어진 고조파 필터부(20)와, 상기 고조파 필터부(20)의 전기신호에 역률을 보상하는 보상콘덴서(C1)와 고조파콘덴서(C2)로 이루어진 역률보상부(30)와, 상기 트로이덜 전력 절감기 회로의 전류 및 전압을 검출하는 검출부(40)로 구성하고, 검출부(40)는 부하측의 전류 및 전압을 검출하여 PCB콘틀롤러(41)의 마이컴(CPU)에 의해 연산되고, 상기 마이컴(CPU)의 연산값을 LCD-FND(42)에 표시하며, 트로이덜 코어를 이용한 전력 절감기의 트로이덜 코어에 감는 코일은 일렬 권선 방법을 적용하며, 트로이덜 코어에 감기는 트로이덜 1차코일(L1)(11)과 트로이덜 2차코일(L3)(12)의 분포는 같은 각도에서 겹치도록 한 트로이덜 코어를 이용한 전력 절감기(100)로 각종 부하 설비마다 설치하면 양질의 전력과 전력절감을 극대화할 수 있다.

Description

트로이덜 코어를 이용한 전력절감기{Electric power curtailment use Troidal core}

본 고안은 수용가에 공급하기 위한 전기가 배전변압기 가까운 곳에 탭(Tap)전압이 높은 경우 그 전압을 손실 없이 강압 시켜 부하에 사용하여, 전력절감 및 전기기기의 보호를 목적으로 철심을 수차례 열처리 하여 공극이 없도록 두루말이형으로 트로이덜 코어를 제작하고, 상기 트로이덜 코어 외면에 1차코일과 2차코일을 일렬로 권선을 시행하되, 트로이덜 코어에 감기는 1차코일 및 2차코일의 분포가 같은 갇도에서 겹치도록 하여, 1차코일의 쇄교자속이 2차코일에 손실 없이 전달 되도록 하여, 코어의 손실을 최소화 하고, 전력 공급 과정에서 일어나는 고조파를 직렬코일(L2)와 고조파콘덴서(C2)로 이루어진 고조파 필터부의 필터 작용과, 보상콘덴서(C1)와 고조파콘덴서(C2)로 이루어진 역률보상부에 의해 역률보상을 동시에 수행하여, 무효 전류를 제거하고 양질의 전력을 부하에 공급하여 전력을 절감하도록 한다.

종래에 사용하는 강압형 철심은 주로 E.I철심을 조립하여 사용되어 왔고, 따라서 조밀한 공극이 있으므로 강압 과정에서 내부 전력 손실이 매우 크게 나타났으며, 또한 부피가 크고 중량이 무거워 운반이 어려우며, 설치시 매우 불편한점이 있었다.

지금까지 트로이덜 코어를 사용하는 강압변압기는 1차코일을 처음에서 철심 끝까지 감고, 다시 되돌아오면서 감는 방법, 즉 지그재그식 권선방법을 취하여 코일과 코일사이의 전위가 높아 열적 내구성이 약해 종종 코일이 단락되어 강압변압기의 수명이 짧았다.

상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것이 트로이덜 코어에 코일을 감는 방법을 새롭게 하여서 전위차에 의한 단락을 줄이고, 트로이덜 2차코일(L3)의 여자전류에 의한 쇄교자속이 손실없이 트로이덜 1차코일(L1)에 유기 되어 내부손실이 거의 제로에 가깝게 제작하여, 1차코일에 가한 전압을 강압하여 2차코일측으로 인가 하는 트로이덜 1차코일(L1)과 바이패스 스위치(S/W)와 트로이덜 2차코일(L3)을 병렬로 연결한 강압변압부와, 상기 강압변압부에서 인가 한 전기신호의 고조파를 필터링하는 직렬코일(L2)와 고조파콘덴서(C2)로 이루어진 고조파 필터부와, 상기 고조파 필터부의 전기신호에 역률을 보상하는 보상콘덴서(C1)와 고조파콘덴서(C2)로 이루어진 역률보상부와, 상기 트로이덜 전력 절감기 회로의 전류 및 전압을 검출하는 검출부로 구성한 것을 특징으로 한 트로이덜 코어를 이용한 전력 절감기 회로를 이용하으로서, 손실이 없이 전력 변환을 유도하여 불필요한 전력을 줄이고, 전력의 질(Quality)을 개선하고자 하는 것이다.

도 1은 본 고안의 기술이 적용된 트로이덜 코어를 이용한 전력 절감기의 회로도.

도 2a는 종래의 트로이덜 코어의 권선 방법을 나타낸 구성도.

도 2b는 본 고안 트로이덜 코어를 이용한 전력 절감기의 트로이덜 코어의 권선 방법을 나타낸 구성도.

※도면의 중요 부분에 사용된 부호의 설명※

10: 강압변압부 11: 트로이덜 1차코일(L1)

12: 트로이덜 2차코일(L3) 20: 고조파 필터부

30: 역률보상부 40: 검출부

41: PCB콘트롤러 42: LCD-FND

100: 전력절감기

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 따라서 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 기술이 적용된 트로이덜 코어를 이용한 전력 절감기의 회로를 나타낸 회로이며, 본 발며의 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

1차코일에 가한 전압을 강압하여 2차코일측으로 인가 하는 트로이덜1차코일(L1)(11)과 바이패스 스위치(S/W)(13)와 트로이덜 2차코일(L3)(12)을 병렬로 연결한 강압변압부(10)와, 상기 강압변압부(10)에서 인가 한 전기신호의 고조파를 필터링하는 직렬코일(L2)와 고조파콘덴서(C2)로 이루어진 고조파 필터부(20)와, 상기 고조파 필터부(20)의 전기신호에 역률을 보상하는 보상콘덴서(C1)와 고조파콘덴서(C2)로 이루어진 역률보상부(30)와, 상기 트로이덜 전력 절감기 회로의 전류 및 전압을 검출하는 검출부(40)로 구성 한다.

상기 강압변압부(10)는 배선용 차단기(NFB1)에서 입력 되는 전기를 트로이덜 1차코일(L1)(11)과 바이패스 스위치(S/W)(13)의 개폐 접점을 통해, 트로이덜 2차코일(L3)(12)에서 강압변압된 형태를 갖추고, 트로이덜 2차코일(L3)(12)에서 유기 되는 여자전류는 손실 없이 트로이덜 1차코일(L1)(11)에 공급된다.

따라서 트로이덜 1차코일(L1)(11)과 바이패스 스위치(S/W)(13)와 트로이덜 2차코일(L3)(12)사이의 전기는 강압된 전압 및 상승된 전류가 직렬코일(L2)을 통해 부하에 공급된다.

상기 고조파 필터부(20)는 직렬코일(L2)와 고조파콘덴서(C2)를 병렬로 연결하여 특정한 고조파를 선택적으로 저감시키며, 상기 역률보상부(30)는 보상콘덴서(C1)와 고조파콘덴서(C2)를 병렬로 연결하여 저역율을 보상하도록 하고, 상기 검출부(40)는 변류기(CT)로 부하의 부하의 전류 검출 및 전압을 감지하여, PCB콘트롤러(41)의 마이컴(CPU)에 의해 연산되고, 마이컴(CPU)의 연산값을 LCD-FND(42)에 표시된다.

반도체 스위치(SSR) 및 바이패스 스위치(S/W)를 구동하여 배선용차단기(NFB1)의 입력 전압이 기준치 이하로 하강하면, 부하측 전기기기를 보호 하기 위해 트로이덜 2차코일(L3)(12)의 여자전류는 끊어지고, 트로이덜 1차코일(L1)(11)의 권선은 단락 되므로, 입력측 전압이 출력측으로 바이패스 되어 나오면서 고조파 저감 및 역률보상 작용을 하도록 되어 있다.

트로이덜 코어의 권선 방법은 도 2a, 도 2b에 도시된 바와 같이 종래에는 지그재그식 권선 방법을 지향하고 있으며, 본 고안에서는 일렬 권선 방법을 적용함으로 여자 전류에 의해서 유기 되는 트로이덜 2차코일(L3)(12)의 자속은 코일의 적층 각도를 같은 위치에서 일렬적으로 권선 시키므로 쇄교 되도록 하여 자속의 낭비가 없으며, 내부 손실을 최소화 하면서 트로이덜 1차코일(L1)(11), 트로이덜 2차코일(L3)(12)의 전력 변환 효율을 극대화 시키는 기술로 작용한다.

권선 적층의 각도라 함은 트로이덜 1차코일(L1)(11)과 트로이덜 2차코일(L3)(12)를 하나의 축에 일치시키고, 여자 전류의 코일이 1차코일(L1)(11)의 (b)번이 트로이덜 2차코일(L3)(12)의 (F)번에 근접하여 감겨 있는 것으로 전류의 방향이 쇄교 되는 트로이덜 1차코일(L1)(11)에 매우 접근하여 권선 되므로, 탁월한 효율을 발생 시킬뿐 아니라 1300회전 이상의 여자 코일이 지그재그식 권선 방법이 아니므로, 코일과 코일 사이의 전위가 낮아 열화 현상으로 인해 코일이 단락 되는 것을 저감 시켰다.

배선용 차단기(NFB1)에서 입력되는 전원 전압이 기준치 보다 낮을 경우 여자 전류 개폐용 릴레이 코일(SW)의 동작으로 바이패스 스위치(S/W)가 닫혀 입력전원이 바이패스 된다.

따라서 부하에 흘러가는 전력은 고조파 저감 및 역률이 보상되어 지속적인 양질의 전력(효율 99.4%: 한국전기 연구원 시험치 참조)을 공급 받으므로 전력을 절감한다.

통상에 사용되는 강압기 및 승압기는 E.I형 철심을 사용하므로 철심의 무부하 손실이 매우 크며, 용량에 비하여 부피가 크고 무게가 과중하여 사용시 매우 불편함 가져 왔으며, 또한 종래의 트로이덜 코어는 지그재식 권선 방법으로 인한 권선 층간에 걸리는 전위가매우 높아 과도한 전압 및 순간 피크 전류에 의해 단락되는 일이 자주 발생한다.

그러나, 본 고안은 1차코일에 가한 전압을 강압하여 2차코일측으로 인가 하는 트로이덜 1차코일(L1)(11)과 바이패스 스위치(S/W)(13)와 트로이덜 2차코일(L3)(12)을 병렬로 연결한 강압변압부(10)와, 상기 강압변압부(10)에서 인가 한 전기신호의 고조파를 필터링하는 직렬코일(L2)와 고조파콘덴서(C2)로 이루어진 고조파 필터부(20)와, 상기 고조파 필터부(20)의 전기신호에 역률을 보상하는 보상콘덴서(C1)와 고조파콘덴서(C2)로 이루어진 역률보상부(30)와, 상기 트로이덜 전력 절감기 회로의 전류 및 전압을 검출하는 검출부(40)로 구성하여, 전류 및 전압을 검출하여 PCB콘트롤러의 마이컴(CPU)에 의해 연산된 연산값을 LCD-FND의 디스플레이에 표시하며, 트로이덜 코어의 코일을 일렬 권선 방법을 시행하되, 트로이덜 코어에 감기는 1차코일 및 2차코일의 분포가 같은 각도에서 겹치도록 하여, 수용가에 공급되는 전력은 기기내부 전력 손실 없이 전력 변환의 효과를 거둘 뿐 아니라 역률 개선과 고조파 저감으로 양질의 전원을 부하에 공급하여 사용할 수 있어 전력 절감에 큰 효과를 가진다.

특히, 본 고안을 도입하여 각종 가전 제품의 기기마다 설치하면 전력절감의 초석이 될 것으로 사료되며, 제품의 국내시장 점유율 석권과 세계시장의 절전기로서의 급부상이 예상되어 엄청한 파급 효과를 가져 옴과 동시에 외화 획득에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.

Claims

전력 절감기에 있어서, 1차코일에 가한 전압을 강압하여 2차코일측으로 인가 하는 트로이덜 1차코일(L1)(11)과 바이패스 스위치(S/W)(13)와 트로이덜 2차코일(L3)(12)을 병렬로 연결한 강압변압부(10)와, 상기 강압변압부(10)에서 인가 한 전기신호의 고조파를 필터링하는 직렬코일(L2)와 고조파콘덴서(C2)로 이루어진 고조파 필터부(20)와, 상기 고조파 필터부(20)의 전기신호에 역률을 보상하는 보상콘덴서(C1)와 고조파콘덴서(C2)로 이루어진 역률보상부(30)와, 상기 트로이덜 전력 절감기 회로의 전류 및 전압을 검출하는 검출부(40)로 구성한 것을 특징으로 한 트로이덜 코어를 이용한 전력 절감기.
제 1항에 있어서,

상기 검출부(40)는 부하측의 전류 및 전압을 검출하여 PCB콘틀롤러(41)의 마이컴(CPU)에 의해 연산되고,

상기 마이컴(CPU)의 연산값을 LCD-FND(42)에 표시한 것을 특징으로 한 트로이덜 코어를 이용한 전력 절감기.
제 1항에 있어서,

상기 트로이덜 코어를 이용한 전력 절감기의 트로이덜 코어에 감는 코일은 일렬 권선 방법을 적용하며, 트로이덜 코어에 감기는 트로이덜 1차코일(L1)(11)과트로이덜 2차코일(L3)(12)의 분포는 같은 각도에서 겹치도록 한 트로이덜 코어를 이용한 전력 절감기.