KR20050050959A - 절전기용 변압기 - Google Patents

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Abstract

전기 기기의 전압에 대한 소비 전력의 변화율을 적절히 이용하며, 리액터 및 역율 개선용 콘덴서의 조합으로 양질의 효율이 높은 전력을 공급함으로써 소비 전력을 감소하고, 전기 기기의 성능을 향상하며 수명을 연장할 수 있는 절전기가 개시되어 있다. 원형 권철심은 소둔 처리된 특수한 재질의 규소 강판을 감는다. 전류 코일은 원형 권철심상에 회전수가 적은 굵은 코일을 나선형으로 감고 부하 전류가 흐른다. 전압 코일은 여자회로로 원형 권철심상에 회전수가 많은 가는 코일을 나선형으로 감고 상기 전류 코일에 흐르는 부하 전류보다 적은 전류값을 갖는 여자 전류가 흐른다.

Description

절전기용 변압기{Transformer for Power Saver}
본 발명은 절전기용 변압기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입력 전압에 따른 출력 전압 및 전류를 동시에 제어하여 전력의 손실을 억제하여 소비 전력을 절감하며, 리액터의 기능으로 충격 전압 및 충격 전류를 흡수하는 부하 전류 변동에따른 전압 변동이 거의 없는 고효율 절전기용 변압기에 관한 것이다.
일반적으로, 절전기의 예로는 전압을 변성하기 위하여 원형권철심(Toroidal core) 코일을 이용한 단상 절전기 또는 E.I 형 철심을 이용한 단권 변압기 형태의 단상 및 3상 절전기가 널리 이용된다.
단상 절전기는 가정용 또는 소형 제품에 국한되며, E.I 철심형 절전기는 효율이 낮아 제품 자체의 손실로 인해 경 부하 시는 아주 미미한 절전 효과를 나타내고 있다.
따라서, 효율이 높고 부하 전류에 따른 전압 변동율이 거의 없는 대용량의 절전기가 절실히 필요한 실정이다.
이에 본 발명은 이와 같은 제한적인 소용량 및 저효율의 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기 기기의 전압에 대한 소비 전력의 변화율을 적절히 이용하여 리액터 및 역율 개선용 콘덴서의 조합으로 양질의 효율이 높은 전력을 공급함으로써 소비 전력을 감소하고 전기 기기의 성능을 향상하고 수명을 연장할 수 있는 절전기용 변압기를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은
소둔 처리된 특수한 재질의 규소 강판을 사용한 원형 권철심;
상기 원형 권철심에 회전수가 적은 굵은 코일을 나선형으로 감은 부하 전류가 흐르는 전류 코일; 및
상기 원형 권철심에 회전수가 많은 가는 코일을 나선형으로 감은 상기 전류 코일에 흐르는 부하 전류보다 적은 전류값을 갖는 여자 전류가 흐르는 전압 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 절전기용 변압기를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.본 발명의 실시예에 따른 절전기용 변압기를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원형 권철심을 갖는 코일의 구성도이다. 본 발명에 따른 절전기용 변압기는 원형 권철심(K1, K2, 및 K3), 전류 코일(R,S,T), 및 전압 코일(L1, L2, 및 L3)을 포함한다. 전류 코일(102)은 히스테리시스손 및 와전류손을 최소화하기 위하여 두께가 0.23 내지 0.3 mm의 얇은 소둔 처리된 특수한 재질의 규소 강판을 부하 전류 증감에 따른 전압 변동율이 없는 원형 권철심(K1, K2, 및 K3)으로 감고 바니쉬 진공 함침으로 철판의 공극을 없앤 후 도 1과 같이 동일 원형 폐회로 철심의 원형 권철심(K1, K2, 및 K3)상에 나선형으로 감은 회전수가 적은 굵은 코일에 부하 전류가 흐른다. 전압 코일(104)은 상기 원형 권철심상에 회전수가 많은 가는 코일을 나선형으로 감고 상기 전류 코일에 흐르는 부하 전류의 5%정도의 전류값을 갖는 여자 전류가 흐른다. 3상 제품은 R상, S상, 및 T상 3개의 코일로 구성되고 단상 3선식 제품은 R상 및 T상 2개의 코일로 구성된다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3상 3선식 절전기용 변압기의 결선도이다.
상기 전류 코일(102)은 R상, S상, 및 T상 전류 코일들(202, 204, 및 206)을 포함한다. 상기 R상 전류 코일(202)은 입력측(R) 및 상기 입력측(R)에 직렬 연결되고 입력측(R)과 동일한 전위를 갖는 출력측(r)을 포함한다. 상기 S상 전류 코일(204)은 입력측(S) 및 상기 입력측(S)에 직렬 연결되고 입력측(S)과 동일한 전위를 갖는 출력측(s)을 포함한다. T상 전류 코일(206)은 입력측(T) 및 상기 입력측(T)에 직렬 연결되고 입력측(T)과 동일한 전위를 갖는 출력측(t)을 포함한다.
상기 전압 코일(104)은 R상, S상, 및 T상 전압 코일들(208, 210, 및 212)을 포함한다. R상 전압 코일(208)은 1차측 및 2차측 라인(L1 및 ℓ1)을 포함하고, S상 전압 코일(210)은 1차측 및 2차측 라인(L2 및 ℓ2)을 포함하며, T상 전압 코일
(212)은 1차측 및 2차측 라인(L3 및 ℓ3)을 포함한다. 상기 R상 전압 코일(208)의 1차측 및 2차측 라인(L1 및 ℓ1)은 상기 R상 전류 코일(202)의 입력측(R) 및 S상 출력측(s)에 결선되고, 상기 S상 전압 코일(210)의 1차측 및 2차측 라인(L2 및 ℓ2)은 상기 S상 전류 코일(204)의 입력측(S) 및 T상 출력측(t)에 결선되며, 상기 T상 전압 코일(212)의 1차측 및 2차측 라인(L3 및 ℓ3)은 상기 T상 전류 코일(206)의 입력측(T) 및 R상 출력측(r)과 각각 결선된다. 상기 전압 코일(104)은 델타형으로 결선되어 3상 3선 380V 또는 3상 3선 220V를 사용할 수 있는 절전기용 변압기가 제작된다. 또한, 전압 변성을 위한 여자 전류는 부하 전류의 5% 정도 미세한 전류만 흐르므로 장치의 전체 효율은 일반 변압기 또는 E1 코일을 사용한 타 절전기 보다 높은 99% 정도가 가능하다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3상 4선식 절전기용 변압기의 결선도이다.
도 3의 절전기용 변압기는 입력 단자(N) 및 출력 단자(n)를 갖는 중성선(300)을 포함한다. 상기 전류 코일(102)은 R상, S상, 및 T상 전류 코일들(302, 304, 및 306)을 포함한다. 상기 R상 전류 코일(302)은 입력측(R) 및 상기 입력측(R)에 직렬 연결되고 상기 입력측(R)과 동일한 전위를 갖는 출력측(r)을 포함한다. 상기 S상 전류 코일(304)은 입력측(S) 및 상기 입력측(S)에 직렬 연결되고 상기 입력측(S)과 동일한 전위를 갖는 출력측(s)을 포함한다. T상 전류 코일(306)은 입력측(T) 및 상기 입력측(T)에 직렬 연결되고 상기 입력측(T)과 동일한 전위를 갖는 출력측(t)을 포함한다.
상기 전압 코일(104)은 R상, S상, 및 T상 전압 코일들(308, 310, 및 312)을 포함한다. R상 전압 코일(308)은 1차측 및 2차측 라인(L1 및 ℓ1)을 포함하고, S상 전압 코일(310)은 1차측 및 2차측 라인(L2 및 ℓ2)을 포함하며, T상 전압 코일
(312)은 1차측 및 2차측 라인(L3 및 ℓ3)을 포함한다. 상기 R상 전압 코일(308)의 1차측 및 2차측 라인(L1 및 ℓ1)은 상기 R상 전류 코일(302)의 입력측(R) 및 N상 출력측(n)과 각각 결선되고, 상기 S상 전압 코일(310)의 1차측 및 2차측 라인(L2 및 ℓ2)은 상기 S상 전류 코일(304)의 입력측(S) 및 N상 출력측(n)과 각각 결선되며, 상기 T상 전압 코일(312)의 1차측 및 2차측 라인(L3 및 ℓ3)은 상기 T상 전류 코일(306)의 입력측(T) 및 N상 출력측(n)과 각각 결선된다. 상기 2차측 라인(ℓ1,ℓ2, 및 ℓ3)은 상기 중성선(300)의 입력 단자(N) 또는 출력 단자(n)와 공통 연결하여 상기 전압 코일(104)이 Y 결선이 되도록 한다. 이때 중선선은 입력측 및 출력측을 공동 연결하여 3상 380V 전원 및 단상 220V 전원을 동시에 사용할 수 있는 절전기용 변압기가 제작된다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단상 3선식 절전기용 변압기의 결선도이다.
상기 단상 3선식 절전기용 변압기는 입력 단자(N) 및 출력 단자(n)을 갖는 중성선(400)을 포함한다. 상기 전류 코일(102)은 R상 및 T상 전류 코일들(402 및 404)을 포함한다. 상기 R상 전류 코일(402)은 입력측(R) 및 상기 입력측(R)에 직렬 연결되고 상기 입력측(R)과 동일한 전위를 갖는 출력측(r)을 포함한다. T상 전류 코일(404)은 입력측(T) 및 상기 입력측(T)에 직렬 연결되고 상기 입력측(T)과 동일한 전위를 갖는 출력측(t)을 포함한다.
상기 전압 코일(104)은 R상 및 T상 전압 코일들(406 및 408)을 포함한다. R상 전압 코일(406)은 1차측 및 2차측 라인(L1 및 ℓ1)을 포함하고, T상 전압 코일
(408)은 1차측 및 2차측 라인(L3 및 ℓ3)을 포함한다. 상기 R상 전압 코일(406)의 1차측 및 2차측 라인(L1 및 ℓ1)은 상기 R상 전류 코일(402)의 입력측(R) 및 N상 출력측(n)과 각각 결선되고, 상기 T상 전압 코일(408)의 1차측 및 2차측 라인(L3 및 ℓ3)은 상기 T상 전류 코일(404)의 입력측(T) 및 N상 출력측(n)과 각각 결선된다. 상기 2차측 라인(ℓ1 및 ℓ3)은 상기 중성선(400)의 입력 단자(N) 또는 출력 단자(n)와 공통 연결하여 상기 전압 코일(104)이 V 결선이 되도록 한다. 이때 중선선은 입력측 및 출력측을 공동 연결하여 전압선과 전압선은 200(220)V, 전압선과 중성선은 100(110)V를 동시에 사용할 수 있는 절전기용 변압기가 제작된다.
이상 설명에서와 같이, 본 발명에 의하면, 원형 권철심 코일 2개 또는 3개의 조합으로 전류 코일은 1차측과 2차측을 직결하며, 여자 회로인 전압 코일의 다양한 결선, 즉 델타, Y 또는 V 결선으로 제작되어진 절전기를 통하여 대용량의 고효율 절전기용 변압기 제작은 물론 3상 3선식(3상 380V 또는 3상 220V), 3상 4선식(3상 380V 및 단상 220V) 및 단상 3선식(220V-110V 또는 200V-100V)등의 다양한 공급 전력에 적합한 제품 제작이 가능하게 되었으며, 입력 전압의 변동 폭을 현저하게 안정시켜 일정 전압을 감압하여 전기 기기에 전력을 공급하므로, 잉여 전력을 차단하여 소비 전력을 절감하며, 리액터 및 콘덴서의 기능을 통하여 고조파 성분이 개선된 양질의 효율이 높은 전력을 사용할 수 있게 한다. 따라서, 본 발명을 사용 시 공급 전력의 안정화 및 양질의 고효율 전력 사용으로 전기 에너지를 절감하여, 특히 석유 자원이 전무한 우리나라에 더욱 효과적이다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원형 권철심을 갖는 코일의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3상 3선식 절전기용 변압기의 결선도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3상 4선식 절전기용 변압기의 결선도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단상 3선식 절전기용 변압기의 결선도이다.
〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉
102: 전류 코일 104: 전압 코일
202: R상 전류 코일 204: S상 전류 코일
206: T상 전류 코일 208: R상 전압 코일
210: S상 전압 코일 212: T상 전압 코일
300: 중앙선 302: R상 전류 코일
304: S상 전류 코일 306: T상 전류 코일
308: R상 전압 코일 310: S상 전압 코일
312: T상 전압 코일 400: 중앙선
402: R상 전류 코일 404: T상 전류 코일
406: R상 전압 코일 408: T상 전압 코일

Claims (5)

  1. 소둔 처리된 특수한 재질의 규소 강판을 감은 원형 권철심;
    상기 원형 권철심상에 회전수가 적은 굵은 코일을 나선형으로 감은 부하 전류가 흐르는 전류 코일; 및
    상기 원형 권철심상에 여자회로인 회전수가 많은 가는 코일을 나선형으로 감고 상기 전류 코일에 흐르는 부하 전류보다 적은 전류값의 여자 전류가 흐르는 전압 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 절전기용 변압기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절전기용 변압기가 3상 3선식인 경우, 상기 전류 코일은 R상, S상, 및 T상 전류 코일들을 포함하고 각 전류 코일은 각각 입력측과 동일한 전위를 갖는 출력측을 포함하고, 각 전류 코일은 입력측과 출력측이 직렬 연결된다. 전압 코일은R상, S상, 및 T상의 전압 코일들을 포함하고, 각 전압 코일은 1차측 및 2차측 라인을 포함하고, 상기 1차측 라인은 R,S,T 전류 코일의 입력측과 연결되고, 2차측 라인은 s, t , r 에 각각 결선되어, 여자회로인 전압 코일은 델타형으로 결선되는 것을 특징으로 하는 절전기용 변압기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 절전기용 변압기가 3상 4선식인 경우, 상기 절전기용 변압기는 입력 단자 및 출력 단자를 갖는 중성선을 포함하고, 상기 전류 코일은 R상, S상, 및 T상 코일들을 포함하고 각 전류 코일은 각각 입력측 과 동일한 전위를 갖는 출력측을 포함하고, 각 전류 코일은 입력측과 출력측이 직렬 연결된다.상기 전압 코일은 R상, S상, 및 T상 코일들을 포함하고, 각 전압 코일은 1차측 및 2차측 라인을 포함하고, 1차측은 전류 라인의 R, S 및 T상 라인과 연결되고, 2차측 라인은 상기 중성선의 입력단자 또는 출력단자와 공통 연결하여 여자회로인 상기 전압 코일이 Y 결선이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 절전기용 변압기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 절전기용 변압기가 단상 3선식인 경우, 상기 절전기용 변압기는 입력 단자 및 출력 단자를 갖는 중성선을 포함하고 중성선의 입력선 및 출력선은 상호 직렬 연결되고, 상기 전류 코일은 R상 및 T상 전류 코일들을 포함하고 각 전류 코일은 입력측과 동일한 전위를 갖는 출력측과 직렬 연결되고, 상기 전압 코일은 R상 및 T상 전압 코일들을 포함하고 각 전압 코일은 각각 1차측 및 2차측 라인을 포함하고 1차측은 상기 전류 코일 R상 및 T상의 입력측 또는 출력측에 연결되고, 2차측 라인은 상기 중성선의 입력 단자 또는 출력단자에 공통 연결하여 여자회로인 상기 전압 코일이 V 결선이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 절전기용 변압기.
  5. 제 1, 2, 3, 4항 중 어느 한 항에 있어서, 여자회로인 전압 코일의 권선(TURN)수를 다양하게 또는 전압 코일의 수를 2~3개로 하여 여자회로인 전압 코일의 적절한 조합 또는 선택에 따라 다양한 전압 변성 및 입력 전압에 적합한 출력 전압을 얻을 수 있는 것을 특징으로 하는 절전기용 변압기.
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