KR20040038576A - 콘덴서 기술을 적용한 에너지 저장 및 초전도 케이블 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 콘덴서의 기술을 적용한 초전도 에너지 저장 케이블에 관한 것으로, 콘덴서의 전기적 특성 관리 항목으로 정전용량, 절연저항, 내전압, 온도특성, 부하수명 등의 이 항목 중 절연저항 및 내전압 시험에 대해 보다 정도가 확보된 절연저항 및 내전압을 동시에 실시하면서 전기저항과 자기장의 손실 에너지를 최소화 하고 전기 에너지를 보존하면서 송전 하는데 목적이 있고 콘덴서의 전극 재료로 쓰여지는 유전체(誘電體)중에는 전자(電子)에 속박되어 있는 속박전자와 유전체안을 비교적 자유롭게 이동 할 수 있는 자유전자는 본 발명의 케이블 내부에 자유전자를 이용해 전기를 잘 전달하고 자기장을 차폐하는데 본 발명의 목적이 있다. 콘덴서의 원리로 마주보는 금속전극관 사이에 유전체를 넣어 양전극간 직류전압을 가하면 전하가 축적되는 기능을 가지며 유전체로는 기체,액체, 및 고체를 사용할수 있으며 그 유전율에 의하여 콘덴서의 정전용량이 다르게 할수 있다.
또한 데이터 전송 케이블로도 사용할수가 있으며, 본 발명은 배전 전압에서 작동하는 초전도 송전 케이블에 관한 것이다.
초전도 케이블은 콘덴서의 전도체내에서 조립된 다수의 양극 금속체 사이 절연체를 삽입한 테이프 형태를 가진 전도체 케이블에 순간적인 전기를 인가시킨후 자유전자가 케이블에 정전용량까지 축적됨으로 케이블로써의 역할과 자기장을 차폐를 할수있는 차폐판으로 이루어진다. 이러한 전도체는 연장 유전체내에 동일 평면적으로 장착되어 외부로 손실되는 맴돌이전류의 자기장을 억제 시키고, 따라서 교류 및 직류의 전기에너지의 열 손실이 감소된다.
Description
나침반에 쓰이는 자석에 남극(S)과 북극(N)이 있어 다른 극 끼리는 서로 잡아 당기고 같은 극 끼리는 서로 밀어 내는 성질이 있다.
전기도 마찬가지여서 콘덴서는 바로 이 성질을 이용한것이다. 즉, "+"의 전기와 "-"의 전기가 서로 잡아 당기는 성질을 이용한 것으로 전기가 흐를 수 있는 도체를 마주 세워 놓고, 그 사이에는 부도체를 넣어 서로 다른 전기가 서로 잡아당기고 있게 된다. 도망가지 않고 모여 있게 되는데, 이런 의미에서 축전기라고 부르게 된다. 이때 모여 있는 전기량은 다음과 같다.
C: 정전 용량(F) t : 극간 거리(m)(유전체 두께)
S : 전극 면적(㎡) ω : 유전율
콘덴서 회로상에서의 작용을 한마디로 말하면 직류는 흐르지 않으나 교류는 흐르는 성질을 갖고있다. 직류가 흐르지 않는다는 것은 처음에는 전류가 흐르나 콘덴서의 정전 용량이 충족되면 전류는 멈춘다. 따라서 이러한 상태에서 직류 전류는 흐르지 않는다. 교류는 +극과 -극이 일정한 주기로 교체하는 전압을 말하거나 방향이 일정한 주기로 변하는 전류를 말한다. 콘덴서에 교류 전압을 접속하면 변화가되풀이 되가는 것을 파형으로 알아본다.
이와같이 콘덴서에 교류 전압을 가하면 충전과 방전을 반복한다. 콘덴서의 한쪽 전극에서 부터 반대쪽 전극에는 전류가 흐르지 않지만 교류 전원과 콘덴서를 접속한 전선에는 전기가 흐르므로 교류 전원에서 보면 콘덴서에서 흐르는 것과 같이된다.
① 교류전압이 0에서 +VP로 점점 높아지면 콘덴서는 충전된다.
② 다음에 교류전압이 +VP에서 0으로 내려가면 콘덴서에 충전된 전하가 방전된다.
③ 교류 전압이 0에서 -VP로 내려가면 콘덴서에는 ①의 경우와 반대의 전압이 가해지므로 +와 -가 반대로 충전된다.
④ 교류 전압이 -VP에서 0으로 상승하면 콘덴서에 충전된 전하가 방전한다.
AC,DC용 콘덴서는 에어컨, 세탁기와 같은 가전제품,가로등과 같은 여러 가지 등기구, 각종 모터의 운전 및 기동용, 건물 옥내 배전반의 역률 개선용등 광범위한 사용처를 가지고 있다. 우수한 유전특성을 지닌 콘덴서는 낮은 온도상승,저손실,소형 경량화를 실현하여 세계 각국에서 높은 인지도와 안전도를 지니고 있다.
콘덴서(CAPACITOR)는 절연체의 종이 증착을 시작한 이래, 그 동안의 축적된 기술로 AC콘덴서 및 DC콘덴서에 사용되는 각종 증착 필름및 보안성 필름과 같은 특수 필름도 생산하는 수준에 있다.
필름 콘덴서의 원료로서, 필름 콘덴서에 앞서서 기술을 선도해야 하는 증착 필름을 직접 에너지 저장 부품인 전기 콘덴서는 가전 및 정보통신, 그리고 자동차 산업의 비약적인 성장에 따라 이들 장비의 전원 공급 장치에 대한 고성능, 저가격화 요구가 커지고 있으며, 콘덴서는 이러한 산업적 요구에 부응하는 부품이다.
콘덴서는 무정전 전원장치(UPS), 각종 전원조절장치, 산업용 레이저, 의료기기, 자동차 등 고출력이 필요한 장치에 효과적으로 사용하고 있는 부품이다.
본 발명은 콘덴서의 기술을 적용한 전기 에너지 저장 및 자기장을 자유전자 축적으로 차폐 와 전력 케이블에 관한 것으로, 콘덴서의 전기적 특성 관리 항목으로 정전용량, 절연저항, 내전압, 온도특성, 부하수명 등의 이 항목 중 절연저항 및 내전압 시험에 대해 보다 정도가
확보된 절연저항 및 내전압을 동시에 실시하면서 저항과 자기장의 손실 에너지를 최소화 하고 전기 에너지인 자유전자를 보존하면서 송전 하는데 목적이 있다.
또한 데이터 전송 케이블로도 사용할수가 있으며, 본 발명은 배전 전압에서 작동하는 전기저항을 최소의 무손실 전력 송전 케이블에 관한 것이다.
저장에너지가 증가된 금속산화물 전기화학 캐패시터가 개시되어 있다.
이는 다수의 전극, 용매와 용질을 포함하는 유기전해질 및 상기 전극간에 이들간의 접촉을 방지하기 위하여 삽입되는 분리막을 포함하여 이루어진다. 본 발명에의하면 전해질로서 유기전해질을 사용함으로써 저장에너지의 양을 크게 증가시키고 전기전도를 향상시킴과 동시에 다양한 디자인을 갖는 케이블 제조가 가능하다.
양극 및 음극에 연결되는 양극단자 및 음극단자 사이의 전기저항을 감소시키기 위한 전기에너지 저장장치가 게시된다.
상기 전기에너지 저장장치는 격리막에 의해 분리되고 그 중심이 격리막에 되도록 양극이 적층되고, 음극이 적층된후 권취되는 전극체와,접촉면적을 증가시키기 위해 복수개의 전극체의 양극 및 음극에 각각 연결되는 판 형태와 필름형태의 양극단자 및 음극단자를 갖도록 구성된다. 또한, 양극단자 및 음극단자가 접촉되는 양극 및 음극의 접촉부위에 절연체와 유전체로 이루어지고 형성된 금속막을 갖도록 구성된다.
폭이 좁고 길이가 긴 전극을 길이방향으로 권취하는 경우 이러한 단자연결방법은 전극의 폭방향 단면이 단자에 연결되므로 단자에 폭이 넓고 전극이 사용되는 효과가 발생되어 전류이동경로길이를 최소화할 수 있어
전극과 단자사이에서 발생되는 전기저항을 감소시킬 수 있고 양극단자 및 음극단자의 하부면예 형성된 복수개의 양극 및 음극과 접촉되는 면적이 증가됨에 따라 접촉저항을 효율적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 양극 및 음극의 단자 접촉면에 형성된 금속막에 의해 보다 더 접촉면적을 보다 증가시킬 수 있다.
초전도 케이블은 콘덴서의 전도체내에서 조립된 다수의 양극 금속체 사이 절연체를 삽입한 테이프 형태를 가진 전도체 전력케이블이다. 이러한 전도체는 연장유전체 내에 동일 평면적으로 장착되어 외부로 손실되는 맴돌이전류의 자기장을 억제 시키고, 따라서 교류 및 직류의 전기에너지의 열 손실이 감소된다.
도 1 - 본 발명 콘덴서 기술을 적용한 직류 케이블의 단면도
도 2 - 본 발명 콘덴서 기술을 적용한 교류 케이블의 단면도
도 3 - 본 발명 콘덴서 기술을 적용한 직류 케이블의 정면도
도 4 - 본 발명 콘덴서 기술을 적용한 교류 케이블의 정면도
도 5 - 본 발명 콘덴서 기술을 적용한 교류 케이블의 사시도
도 6 - 본 발명 초전도 케이블의 완성도
도 7 - 본 발명 자기장 차폐금속판의 단면도
[도면의 주요 부분에 대한 부호설명]
10 : 양전극 사이에 삽입된 절연물, 무극성 케이블로는 오일
50 : 절연피복( PP, PE, PET, PS, PVC) , 양전극을 보호하기 위한 절연 피복
80 : 축적된(-)전자
70 :축적된(+)전자 , 양전극 사이로 전기 에너지를 인가할때 축적된전자, 교류전류 일때는 (+,-) 상호 작용
30,40 : 전도성금속(Mn, V, Cr, Mo, Fe, Ni, Cu 및 Co에서 선택된 1종 또는 2종이상의 첨가물 원소): 전도성 금속으로 구성되는 부품과 전극면을 구면으로 하여 정전 용량값을 안정시켜주는 전도체의 전극판
이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 콘덴서의 기술을 적용한 전기 에너지 저장 및 전력 케이블은 도 1에 도시한 바와같이 양전극 사이에 삽입된 절연물(10) 절연피복( PP, PE, PET, PS, PVC) (50) 축적된 - 전자(80) 축적된 + 전자(70)
전도성금속Mn,V,Cr,Mo,Fe,Ni,Cu (30,40) 전원공급(100) 부하측전원 (200)로 구성되었으며 실시예는 다음과 같다.
도면 제 1의 전도성금속(30,40)에 전원공급(100) 장치로로 부터 전력을 인가하면 전도성금속(30,40)끼리 대칭을 이루므로 직류(도1)일때는 +전자와 - 전자가 축적됨으로 축전지 역할을 하게 된다. 또한 교류 (도2) 일때는 + - 전자가 상호 작용으로 축적됨으로 교류축전지 역할을 하게 된다. 축적된 전자(70b,80b)가 부하측 전원(200b)케이블 측으로 이동 하면서 소비를 하게된다.
또한 양극과 음극의 금속을 여러 격층으로 쌓아 만들면 자유전자의 전하량이 많이 축적됨으로 완전반자성체의 성질을 지니므로 자기장을 차폐할수 있는 금속판이 된다
본 발명은 콘덴서의 기술을 응용한 전기 에너지 저장 및 자기장 차폐와 전기적인 에너지손실을 최소화 하고 전력을 송전하는 케이블로 콘덴서의 전기적 특성 관리항목으로 정전용량, 절연저항, 내전압, 온도특성, 부하수명 등의 이 항목 중 절연저항 및 내전압 시험에 대해 보다 정도가 확보된 절연저항 및 내전압을 동시에 실시하면서 저항과 자기장의 손실 에너지인 맴돌이 전류를 최소화 하고 전기 에너지를 보존하면서 시간당 많은 전류를 송전 하는데 목적이 있다.
또한 데이터 전송 케이블로도 사용할수가 있으며, 본 발명은 배전 전압에서 작동하는 초전도 송전 전력케이블에 관한 것이다.
송전 전력 케이블은 전도체내에서 조립된 다수의 양극 금속체 사이 절연체를 삽입한 테이프 형태를 가진 전도체 케이블이다.
송전 중에 외부로 손실되는 맴돌이 전류의 자기장을 억제 시키고, 따라서 교류 및 직류의 전기에너지의 부하 소비량에 의해서 저항 열에 의한 열 손실이 감소되는 효과를 가진다.
Claims (7)
- 도 1에서 직류전원부(100)에서 전도성금속(30,40)으로 전류를 인가할때 직류전류(70,80)가 축적되고 자유전자가 축적된 상태에서 부하측으로 이동함으로써 열에 의한 손실과 맴돌이 전류에 의한 자기장 손실을 최소로 한 전력 송전케이블로 만든 것.
- 도 2에서 교류전원부(100b)에서 전도성금속(30b,40b)으로 전류를 인가할때 상호작용으로 인한 교류전류(70b,80b)가 축적되고 자유전자가 축적된 상태에서 부하측으로 이동함으로 열에 의한 손실과 맴돌이 전류에 의한 자기장 손실을 최소로 한 전력 송전케이블로 만든 것.
- 도 1에서와 같이 형성하고 송전케이블 절연피복 내부의 2개 이상의 격층으로 전도성금속을 여러개의 금속을 대칭시켰으며 직류전원부(100)에서 전도성금속(30,40)으로 전류를 인가할때 직류전류(70,80)가 축적되고 상호작용으로 자유전자가 축적된 상태에서 부하측으로 이동함으로 열에 의한 손실과 맴돌이 전류에 의한 자기장 손실을 최소로 한 전력 송전케이블로 만든 것.
- 도 2에서와 같이 형성하고 송전케이블 절연피복 내부의 2개 이상의 전도성금속을 여러 개의 금속을 대칭 시켰으며 교류전원부(100b)에서 전도성금속(30b,40b)으로 전류를 인가할 때 교류전류(70b,80b)가 축적되고 상호작용으로 자유전자가 축적된 상태에서 부하 측으로 이동함으로 열에 의한 손실과 맴돌 이 전류에 의한 자기장 손실을 최소로 한 전력 송전케이블로 구성 한 것.
- 도 2에서와 같이 형성하고 데이터 케이블 절연피복 내부의 2개 이상의 전도성금속을 여러 개의 금속을 대칭 시켰으며, 상호작용으로 자유전자가 축적된 상태에서 부하 측으로 이동함으로 열에 의한 손실과 맴돌 이 전류에 의한 자기장 손실을 최소로 한 데이터 송전케이블로 구성 한 것.
- 초전도케이블에 전도성금속 음극과 양극을 대칭 시키고, 케이블에 절연피복 없이 에나멜 코팅처리하여 케이블을 코일로 제작하여 인덕턴스의 트랜스,모터,에너지저장장치의 열에 의한 손실을 최소로 한 케이블을 코일로 구성 한 것.
- 본 발명의 도면 6의 자기장 차폐금속으로써 일정한 크기의 양극 과 음극판 도체금속을 여러 격층으로 형성하고 전류를 순간적으로 양극과 음극사이에 인가할때 자유전자가 많이축적함으로써 고밀도의 완전반자성체의 금속을 만들수 있으며 에너지밀도가 커지므로 액체헬륨이나 액체질소가 없이 상온에서 자기장을 차폐할수 있도록 자기장 차폐금속으로 구성 한 것.
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