KR200396104Y1 - 전력절감장치 - Google Patents

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KR200396104Y1 KR20-2005-0018794U KR20050018794U KR200396104Y1 KR 200396104 Y1 KR200396104 Y1 KR 200396104Y1 KR 20050018794 U KR20050018794 U KR 20050018794U KR 200396104 Y1 KR200396104 Y1 KR 200396104Y1
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Abstract

본 고안은 가포화 리액터를 사용해서 전압강하 및 역률개선 효과를 동시에 얻어서 부하측에 필요한 전력을 항상 안정적으로 공급하여 절전할 수 있고, 가포화 리액터를 사용하여 전압과 전류를 가변해서 소비전력을 억제하여 소비전력을 절감할 수 있고, 가포화 리액터의 2차측 코일의 권선비에 비례한 탭을 다수개 설정하여 무효전력을 흡수하고 유효전력만을 부하에 공급하여 소비전력을 절감할 수 있음과 동시에, 가포화 리액터의 동작 불능시에 입력전원을 부하에 직접 공급할 수 있으며, 구조가 간단하고, 제조 코스트를 절감할 수 있다.

Description

전력절감장치{APPARATUS FOR SAVING CONSUMPTION OF ELECTRIC POWER}
본 고안은 전력절감장치에 관한 것으로서, 특히 가포화 리액터를 사용해서 전압강하 및 역률개선 효과를 동시에 얻어서 부하측에 필요한 전력을 항상 안정적으로 공급하여 절전할 수 있는 전력절감장치에 관한 것이다.
종래로 부터 널리 사용되고 있는 전력절감장치로서는 한국 특허공보의 공고번호 특0127090호(등록일자 ; 1997년 10월 20일)에 개시되어 있다.
상기 한국 특허공보의 공고번호 특0127090호에 개시되어 있는 전력절감장치는 도 1에 도시한 바와 같이 전력절감장치에 있어서는 1차측 전압코일(2)에 병렬 연결된 입력전원(1)을 1차측 전압코일(2)의 중간탭(12)을 통해 1차측 전압을 검출비교제어하는 1차측 전압검출 제어수단(6)을 구성시켜 입력전원(1)의 변동을 감시하고, 2차측 전류코일(3)에 흐르는 전류량을 감시하기 위해 전류코일전압(VZ)을 검출비교제어하는 2차측 전류코일 전압검출 제어수단(7)을 구비하고, 이들 1차측 전압검출 제어수단(6) 및 2차측 전류코일 전압검출 제어수단(7)의 출력신호에 따라 부하(5)에 입력전원(1)이 직접 공급되게 하거나 상호유도 리액터(4)의 2차측 전류코일(3)과 직렬로 연결시키는 스위치 절환수단의 접점단자(27,28)를 구성시켜서 입력전원(1)과 부하조건의 상황에 따라 적절히 대응할 수 있도록 구성되어 있다.
그런데, 상기와 같이 구성된 종래의 전력절감장치는 상유도 리액터의 절전특성을 실용화할 수 있고, 입력전원 변동과 부하변동에 따른 전력을 공급할 수는 있으나, 도 2에 도시한 바와 같이 소비전력(V1)을 커트할 수 없어서 부하측 공급전압(V2)이 일정치 못하여 절전효율을 향상시킬 수 없다는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 상기 상호유도 리액터(4)의 1차측 전압코일(2) 및 2차측 전류코일(3)에 누전 발생시에는 부하(5)에 전력을 공급할 수 없다는 문제점이 있음과 동시에, 구조가 복잡하여 제조코스트를 절감시킬 수 없다는 등의 여러 가지 문제점이 있었다.
따라서, 본 고안은 상기 여러 가지 문제점을 감안해서 이루어진 것으로써, 본 고안의 목적은 가포화 리액터를 사용해서 전압강하 및 역률개선 효과를 동시에 얻어서 부하측에 필요한 전력을 항상 안정적으로 공급하여 절전할 수 있는 전력절감장치를 제공하는데 있다.
본 고안의 다른 목적은 가포화 리액터를 사용하여 전압과 전류를 가변하여 소비전력을 억제하여 전기 에너지를 절감할 수 있는 전력절감장치를 제공하는데 있다.
본 고안의 또 다른 목적은 가포화 리액터의 2차측 코일의 권선비에 비례한 탭을 다수개 설정하여 무효전력을 흡수하고 유효전력만을 부하에 공급하여 소비전력을 절감할 수 있는 전력절감장치를 제공하는데 있다.
본 고안의 또 다른 목적은 가포화 리액터의 동작 불능시에 입력전원을 부하에 직접 공급할 수 있는 전력절감장치를 제공하는데 있다.
본 고안의 또 다른 목적은 구조가 간단한 전력절감장치를 제공하는데 있다.
본 고안의 또 다른 목적은 제조 코스트를 절감할 수 있는 전력절감장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 누전발생시에 교류입력전압의 공급을 차단하는 누전차단기와, 상기 누전차단기로부터 입력되는 교류입력전압을 받는 1차측 코일 및 상기 1차측 코일에 전류가 흐름에 따라 무효전력을 흡수해서 부하에 유효전력만을 공급하는 2차측 코일로 이루어진 가포화 리액터와, 상기 교류입력전압의 5% 내지 20% 절감해서 상기 부하에 공급하도록 상기 가포화 리액터의 2차측 코일에 분기된 4단의 탭(A,B,C,D) 중 어느 하나를 설정하는 로타리 스위치와, 상기 가포화 리액터의 동작 불능일 경우(고장발생시) 상기 부하에 상기 교류입력전압의 직접공급을 단속하는 절환스위치와, 상기 절환스위치에 직렬접속되어 상기 절환인스위치의 스위칭 온시에 상기 로타리 스위치의 출력단을 차단함과 동시에, 상기 교류입력전압을 상기 부하에 직접인가하도록 제어하는 릴레이와, 상기 부하에 상기 교류입력전압이 직접 인가되고 있음을 표시하는 램프로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 고안의 일실시예에 의한 전력절감장치에 대하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
도 3은 본 고안의 일실시예에 의한 전력절감장치를 도시한 블록도이다.
도 3에 도시한 바와 같이 본 고안의 일실시예에 의한 전력절감장치는 과부하, 단로 또는 누전발생시에 교류입력전압(100)의 공급을 차단하는 누전차단기(110)와, 상기 누전차단기(110)로부터 입력되는 교류입력전압(100)을 받는 1차측 코일(122) 및 상기 1차측 코일(122)에 전류가 흐름에 따라 무효전력을 흡수해서 부하(90)에 유효전력만을 공급하는 2차측 코일(124)로 이루어진 가포화 리액터(120)와, 상기 교류입력전압(100)의 5% 내지 20% 절감해서 상기 부하(90)에 공급하도록 상기 가포화 리액터(120)의 2차측 코일(124)에 분기된 4단의 탭(A,B,C,D : 교류입력전압(100)에 대해 5%, 10%, 15% 및 20%의 전압강하단자) 중 어느 하나를 설정하는 로타리 스위치(130)와, 상기 가포화 리액터(120)의 동작 불능일 경우(고장발생시) 상기 부하(90)에 상기 교류입력전압(100)의 직접공급을 단속하는 절환스위치(140)와, 상기 절환스위치(140)에 직렬접속되어 상기 절환인스위치(140)의 스위칭 온시에 상기 로타리 스위치(130)의 출력단을 차단함과 동시에, 상기 교류입력전압(100)을 상기 부하(90)에 직접인가하도록 제어하는 릴레이(150)와, 상기 부하(90)에 상기 교류입력전압(100)이 직접 인가되고 있음을 표시하는 램프(160)로 구성되어 있다.
상기 가포화 리액터(120)의 2차측 코일(124)에 분기된 4단의 탭(A,B,C,D) 중 탭(A)는 상기 교류입력전압(100)에 대해 20%의 전압강하된 탭이고, 탭(B)는 상기 교류입력전압(100)에 대해 15%의 전압강하된 탭이고, 탭(C)는 상기 교류입력전압(100)에 대해 10%의 전압강하된 탭이고, 탭(D)는 상기 교류입력전압(100)에 대해 5%의 전압강하된 탭이다.
다음에, 이와 같이 구성된 본 고안의 일실시예에 따른 전력절감장치의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
먼저, 본 고안의 전력절감장치에 교류전원라인을 접속시킨 상태에서 도시하지 않은 메인 스위치를 스위칭 온하면, 상기 누전차단기(110)의 출력측에 과부하, 단로 또는 누전이 아닐 경우, 상기 교류입력전압(100)이 가포화 리액터(120)의 1차측 코일(122)에 인가되며, 이 때 상기 절환스위치(140)가 스위칭 오프 상태에 있고, 상기 릴레이(150)에는 전류가 흐르지 않으므로 상기 릴레이(150)의 가동접점(c)이 고정접점(d)에 전기적으로 접촉상태에 있고, 상기 릴레이(150)의 가동접점(a)이 고정접점(b)에 전기적으로 비접촉상태에 있어 상기 가포화 리액터(120)의 2차측 코일(124)의 4단의 탭(A,B,C,D)에 권선비에 비례하여 전압강하가 발생된다.
다시 말하면, 상기 가포화 리액터(120)의 2차측 코일(124)중 상기 탭(A)에 상기 로타리 스위치(130)를 접속시키면 44Vac(상기 가포화 리액터(120)에 대해 20%)가 전압강하되고, 상기 가포화 리액터(120)의 2차측 코일(124)중 상기 탭(B)에 상기 로타리 스위치(130)를 접속시키면 33Vac(상기 가포화 리액터(120)에 대해 15%)가 전압강하되고, 상기 가포화 리액터(120)의 2차측 코일(124)중 상기 탭(C)에 상기 로타리 스위치(130)를 접속시키면 22Vac(상기 가포화 리액터(120)에 대해 10%)가 전압강하되고, 상기 가포화 리액터(120)의 2차측 코일(124)중 상기 탭(D)에 상기 로타리 스위치(130)를 접속시키면 11Vac(상기 가포화 리액터(120)에 대해 5%)가 전압강하된다.
따라서, 상기 로타리 스위치(130)를 상기 가포화 리액터(120)의 2차측 코일(124)의 탭(A)에 전기적으로 접속시켰을 경우, -44Vac가 전압강하가 이루어지므로, 상기 가포화 리액터(120)의 1차측 코일(122)에 인가되는 220Vac에서 차감하면, 220Vac-44Vac=176Vac가 상기 부하(90)에 인가되고, 상기 로타리 스위치(130)를 상기 가포화 리액터(120)의 2차측 코일(124)의 탭(B)에 전기적으로 접속시켰을 경우, -33Vac가 전압강하가 이루어지므로, 상기 가포화 리액터(120)의 1차측 코일(122)에 인가되는 220Vac에서 차감하면, 220Vac-33Vac=187Vac가 상기 부하(90)에 인가되고, 상기 로타리 스위치(130)를 상기 가포화 리액터(120)의 2차측 코일(124)의 탭(C)에 전기적으로 접속시켰을 경우, -22Vac가 전압강하가 이루어지므로, 상기 가포화 리액터(120)의 1차측 코일(122)에 인가되는 220Vac에서 차감하면 220Vac-22Vac=198Vac가 상기 부하(90)에 인가되고, 상기 로타리 스위치(130)를 상기 가포화 리액터(120)의 2차측 코일(124)의 탭(D)에 전기적으로 접속시켰을 경우, -11Vac가 전압강하가 이루어지므로, 상기 가포화 리액터(120)의 1차측 코일(122)에 인가되는 220Vac에서 차감하면, 220Vac-11Vac=209Vac가 상기 부하(90)에 인가므로, 부하(90)의 정격정압에 따라 부하(90)를 구동시킬 수 있는 최저전압을 인가하므로 소비전력을 절감할 수 있다.
한편, 상기 가포화 리액터(120)의 동작 불능일 경우(고장발생시)에는 상기 절환스위치(140)를 스위칭 온하면, 상기 릴레이(150)에 전류가 흐르므로, 상기 릴레이(150)의 가동접점(c)이 고정접점(d)으로부터 떨어짐과 동시에, 상기 릴레이(150)의 가동접점(a)이 고정접점(b)에 전기적으로 접촉되므로, 상기 교류입력전압(100)의 일측이 상기 누전차단기(110), 릴레이(150)의 가동접점(a) 및 고정접점(b)을 경유하여 상기 부하(90)의 일측에 접속됨과 동시에, 상기 교류입력전압(100)의 타측이 P지점을 경유해서 상기 부하(90)의 타측에 접속되어 있으므로, 상기 부하(90)에는 상기 교류입력전압(100)이 그대로 인가된다.
그리고, 상기 누전차단기(110)의 출력측에 과부하, 단로 또는 누전이 발생하였을 경우에는 상기 누전차단기(110)가 오프되어 교류입력전압(100)이 상기 가포화 리액터(120) 및 상기 부하(90)에 인가되지 않는다.
또한 상기 절환스위치(140)를 스위칭 온하였을 경우, 상기 램프(160)에도 상기 교류입력전압(100)이 그대로 인가되므로 상기 램프(160)가 점등되어서 상기 교류입력전압(100)이 상기 부하(90)에 그대로 인가되고 있음을 표시한다.
상기 설명에 있어서, 상기 가포화 리액터(120)는 입출력이 없이 도선에 부하전류만을 통전시키는 작용을 하는 것으로서, 규소강판에 자로를 형성하므로, 규소강판에 코일을 권선하고 전류를 통전시키면, 암페어(Ampere)의 오른손법칙에 의해 자속이 발생되며, 이와 같이 발생된 자속은 변압기 원리에 따라 역전압이 형성되어 상기 가포화 리액터(120)의 2차측 코일(124)에 전압이 강하된다. 이에 따라 외부에서 인위적으로 형성된 자속과 반대방향으로 자속을 만들어주면, 자속이 존재하지 않으므로, 전압강하가 생기지 않는다. 그러므로, 상기 가포화 리액터(120)에 인덕턴스(inductance ; L)가 존재하므로, 전압보다 위상이 90ㅀ앞선 진상무효전력을 상쇄시킬 수 있다. 따라서, 인덕턴스(L)는 전압보다 위상이 90ㅀ늦은 무효전력을 발생시키고진상 무효전력이 있는 곳에서는 역률개선효과가 있으므로, 본 고안의 전력절감장치는 역률이 개선되어 부하(90)에서의 전력소모를 절감할 수 있는 것이다.
따라서, 본 고안의 전력절감장치는 가포화 리액터를 사용해서 전압강하 및 역률개선 효과를 동시에 얻어서 부하측에 필요한 전력을 항상 안정적으로 공급하여 절전할 수 있고, 가포화 리액터를 사용하여 전압과 전류를 가변해서 소비전력을 억제하여 소비전력을 절감할 수 있고, 가포화 리액터의 2차측 코일의 권선비에 비례한 탭을 다수개 설정하여 무효전력을 흡수하고 유효전력만을 부하에 공급하여 소비전력을 절감할 수 있음과 동시에, 가포화 리액터의 동작 불능시에 교류입력전원을 부하에 직접 공급할 수 있으며, 구조가 간단하고, 제조 코스트를 절감할 수 있다.
상기 설명에 있어서, 상기 가포화 리액터는 직류여자전류로 가포화 리액터의 유효 교류 리액턴스를 변화시켜서 단권변압기의 권선비를 이용하여 전압을 강하시키는 방식에 주로 사용된다. 특히 입력전압이 높을 경우 직류여자 전류가 없으므로, 주 자속은 자기 저항이 큰 공극보다는 직류권선쪽의 철심을 통해 흐르므로, 강압권선이 작용하여 전압을 낮추며, 반대로 입력전압이 낮을 경우에는 직류여자전류를 흘려주면 직류권선측 철심은 직류자속에 의해 높은 자기 저항을 가지므로 주 자속은 이에 비해 자기저항이 작은 공극 쪽으로 흘러 강압권선이 작용하지 못하게 하는 원리를 이용해서 부하에 공급되는 전원에 정밀한 전압이 요구될 때 입력전압의 변동에 관계없이 항상 일정한 전압이 부하에 출력되도록 보상해서 부하에 항상 안정된 전원을 공급하는데 가포화 리액터를 사용한다.
상기 설명에 있어서, 특정 실시예를 들어서 도시하고 설명하였으나, 본 고안은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 본 고안의 개념을 이탈하지 않는 범위내에서 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 여러가지로 설계변경할 수 있음은 물론이다.
앞에서 설명한 바와 같이 본 고안의 전력절감장치에 의하면, 가포화 리액터를 사용해서 전압강하 및 역률개선 효과를 동시에 얻어서 부하측에 필요한 전력을 항상 안정적으로 공급하여 절전할 수 있고, 가포화 리액터를 사용하여 전압과 전류를 가변해서 소비전력을 억제하여 소비전력을 절감할 수 있고, 가포화 리액터의 2차측 코일의 권선비에 비례한 탭을 다수개 설정하여 무효전력을 흡수하고 유효전력만을 부하에 공급하여 소비전력을 절감할 수 있음과 동시에, 가포화 리액터의 동작 불능시에 입력전원을 부하에 직접 공급할 수 있으며, 구조가 간단하고, 제조 코스트를 절감할 수 있다는 매우 뛰어난 효과가 있다.
도 1은 종래예를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 전력절감장치에 의해 부하에 공급되는 전압을 도시한 그래프이다.
도 3은 본 고안의 일실시예에 의한 전력절감장치를 도시한 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
90:부하 100:교류입력전압
110:누전차단기 120:가포화 리액터
122:1차측 코일 124:2차측 코일
130:로타리 스위치 140:절환스위치
150:릴레이 160:램프

Claims (2)

  1. 누전발생시에 교류입력전압(100)의 공급을 차단하는 누전차단기(110)와, 상기 누전차단기(110)로부터 입력되는 교류입력전압(100)을 받는 1차측 코일(122) 및 상기 1차측 코일(122)에 전류가 흐름에 따라 무효전력을 흡수해서 부하(90)에 유효전력만을 공급하는 2차측 코일(124)로 이루어진 가포화 리액터(120)와, 상기 교류입력전압(100)의 5% 내지 20% 절감해서 상기 부하(90)에 공급하도록 상기 가포화 리액터(120)의 2차측 코일(124)에 분기된 4단의 탭(A,B,C,D : 교류입력전압(100)에 대해 5%, 10%, 15% 및 20%의 전압강하단자) 중 어느 하나를 설정하는 로타리 스위치(130)와, 상기 가포화 리액터(120)의 동작 불능일 경우(고장발생시) 상기 부하(90)에 상기 교류입력전압(100)의 직접공급을 단속하는 절환스위치(140)와, 상기 절환스위치(140)에 직렬접속되어 상기 절환인스위치(140)의 스위칭 온시에 상기 로타리 스위치(130)의 출력단을 차단함과 동시에, 상기 교류입력전압(100)을 상기 부하(90)에 직접인가하도록 제어하는 릴레이(150)와, 상기 부하(90)에 상기 교류입력전압(100)이 직접 인가되고 있음을 표시하는 램프(160)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전력절감장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가포화 리액터(120)의 2차측 코일(124)에 분기된 4단의 탭(A,B,C,D) 중 탭(A)는 상기 교류입력전압(100)에 대해 20%의 전압강하된 탭이고, 탭(B)는 상기 교류입력전압(100)에 대해 15%의 전압강하된 탭이고, 탭(C)는 상기 교류입력전압(100)에 대해 10%의 전압강하된 탭이고, 탭(D)는 상기 교류입력전압(100)에 대해 5%의 전압강하된 탭인 것을 특징으로 하는 전력절감장치.
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