KR20090086141A

KR20090086141A - 피티시 소자에 의한 전류 제한형 보호기능이 구비된지그재그 결선 변압기형 영상고조파 저감장치

Info

Publication number: KR20090086141A
Application number: KR1020080012009A
Authority: KR
Inventors: 양영철
Original assignee: 양영철
Priority date: 2008-02-06
Filing date: 2008-02-06
Publication date: 2009-08-11

Abstract

본 발명은 분전반에 설치하여 지그재그결선변압기가 설정된 온도 범위 내에서 고조파 저감 기능을 자동으로 반복 수행하도록 피티시 소자(피티시 소자 라 함은 온도가 올라가면 저항이 증가 되는 소자임)를 사용한 영상고조파 저감장치에 관한 것으로, 복수의 차단기(FEEDER MCCB)가 분전반(10)으로 결선 되고, 전원의 3상(A, B, C) 및 중성선(N)이 분전반 차단기(MCCB 1)를 거쳐 영상고조파 저감장치(20)의 결선변압기(21)의 각 상선(A, B, C)과 중성선(N)에 연결되되, 상기 각상(A, B, C) 또는 중성선(N)에는 온도가 상승하면 저항값이 급격하게 커지는 피티시 소자(22a,22b,22c) 또는 피티시 소자(22n)를 개재시켜 구성한 것이다.

영상고조파 저감장치, 피티시 소자, 과부하보호, 지그재그결선변압기, 정온도 계수

Description

피티시 소자에 의한 전류 제한형 보호기능이 구비된 지그재그 결선 변압기형 영상고조파 저감장치 {The zero-phase harmonic filter which has a protctive function of current limiting, it used the element of ptc.}

본 발명은 판넬용 영상고조파 저감장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분전반에 설치된 지그재그 결선 변압기형 영상고조파 저감장치에 과전류가 흘러 설정된 일정 온도 이상 상승하면 저항값의 증가로 전류를 제한하여 보호하고, 다시 지그재그 결선 변압기의 온도가 일정 온도 미만으로 낮아지면 저항값이 다시 감소하여 자동으로 영상고조파 저감 기능을 수행하도록 구성한 피티시(PTC : Positive Temperature Coefficient)소자를 사용한 영상고조파 저감장치에 관한 것이다.

근래, 산업 현장은 물론 가정에서도 고조파가 많이 발생하는 전기기기의 사용이 급증하여 전력계통에 전압 및 전류 파형이 왜곡되고 있다. 고조파를 발생원으로는 사이리스터 응용기기 외에 인버터 구동기기, 변압기, 전자기기 등이 있으며, 고조파의 발생은 무효전력증가, 전력 기기의 과열, 기기의 이상, 소음, 진동, 보호 기기의 오동작, 통신유도장애, 중성선 과열을 초래하여 그 피해가 점점 커지고 있는바, 고조파의 제거가 반드시 필요하게 된다. 한편, 영상고조파 저감장치는 철심에 다중 의 권선이 권취되며, 2개의 위상이 서로 반대로 결선 되어 영상분 자속

은 상쇄되고, 정상 및 역상분 자속은 상쇄되지 않는 구조로 제작되어 영상분 고조파를 흡수 제거하는 용도로 사용된다. 또한 상기 고조파 중에서도 저차수 인 3차 고조파의 발생량이 최고로 많기 때문에 영상고조파 저감장치를 사용하면 고조파를 저비용으로 제거할 수 있게 된다. 이에 종래 영상고조파 저감장치는 영상고조파인 3차 고조파에 대하여는 낮은 임피던스로 되기 때문에 고조파 전류를 흡수하여 계통의 고조파를 감소시키거나, 계통에서 발생하는 고조파의 양이 자체 용량보다 많은 경우에는 과전류가 흘러 과부하로 되어 권선 및 철심에서 발생하는 열로 인하여, 소손되어 화재의 우려가 있었다. 따라서 이런 문제점인 과전류를 방지하고자 배선용 차단기를 사용하여 영상고조파 저감장치를 보호하고 있다. 즉 상기 배선용 차단기는 정격전류보다 큰 전류의 전류가 지속적으로 흐르면 회로에서 영상고조파 저감장치를 분리하여 보호토록 한 것이다. 그러나 상기 종래의 영상고조파 저감장치는 다음과 같은 문제점을 가지게 되었다. 첫째, 전류의 크기로만 영상고조파 저감장치를 보호하기 때문에 사용장소의 온도에 따른 보정이 전혀 되지 않았으며, 둘째, 3상 (R.S.T) 중에서 가장 큰 전류로 동작(회로 분리)하므로 고조파 제거 측면에서 효율적이지 못한 문제점과, 셋째, 분전반에 설치되는 경우, 순간적으로 고조파 발생량이 증가한 경우 배선용 차단기가 작용하면 자동으로 재투입이 안 되어, 이를 수동으로 전원 재투입을 해 주어야하므로 별도의 관리자가 필요하였으며, 상기 관리자가 설치된 분전반에 가서 점검할 때까지 고조파 흡수역할을 수행하지 못하게 되는 문제점과, 넷째 온도에 따라 동작하는 온도스위치를 기기 내부에 내장하여 온 도에 따라 자동으로 ON/OFF 되게 사용시 상기의 첫째, 둘째, 셋째의 문제점은 보완이 되나 접점 수명의 문제점이 있으며, 온도에 따라 영상고조파전류를 연속적으로 제한하지 못하는 온도스위치의 동작 특성으로 인하여 온도가 상승하여 OFF가 된 경우에는 다시 ON이 되어 동작하는데 많은 시간이 소요되는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 전도성 고분자화합믈 또는 금속산화물로서 구성된 정온도 계수(Positive Temperature Coefficient) 특성을 가지는 피티시 소자를 이용한 영상고조파 저감장치에 대한 것으로서, 온도가 상승하면 소자의 전기저항값이 급격하게 증가하고, 다시 냉각되면 원래의 저항값으로 다시 복귀되는 특성을 갖는 소자로서 송배전계통에서는 단락 전류와 같은 사고전류를 줄여 회로 차단이 용이하게 하는데 적용되고 있으며, 실생활에서는 과열되지 않는 전자식 모기향 등에 적용되고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 분전반에 설치하여 사용되는 지그재그결선 변압기형 영상고조파 저감장치가 설정된 온도 범위 내에서 온도 상승 시 내부 소자의 저항값의 증가로 전류를 제한하여 과부하로부터 보호하고 연속적으로 영상고조파전류를 제한하여 흡수하는 피티시 소자를 구비한 영상고조파 저감장치를 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 목적은 철심 및 권선의 온도에 상승에 따라 내부 전기저항값이 급격하게 상승하는 피티시 소자를 영상고조파 저감장치 내부에 장착하여 무접점으로 안정적이고 보다 효율적인 연속 동작할 수 있도록 한 영상고조파 저감장치를 제공하는 것에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 복수의 차단기가 분전반으로 결선 되고, 전원의 3상(A, B, C) 및 중성선(N)이 분전반 차단기를 거쳐 영상고조파저감장치의 결선변압기의 각 상선(A, B, C)과 중성선(N)에 연결되되, 상기 상선(A, B, C) 또는 중성선(N)에는 피티시 소자를 직렬로 접속 결선하여 구성한 특징이 있다.

또한, 본 발명의 피티시 소자는 일정 온도 이상에서는 소자의 저항값이 급격하게 상승하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 피티시 소자는 상기 결선 변압기의 철심 또는 권선에 선택적 으로 설치되되, 이에 접촉 설치한 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명은 철심 및 권선의 온도를 가지고 동작하는 피티시 소자를 내장시켜 권선이 견딜 수 있는 온도 이상인 경우에는 피티시 소자의 전기저항값이 상승하여 자동으로 회로에서 유입되는 영상고조파전류의 유입이 작아지게 되므로, 소손 등의 문제점이 발생하지 않으며, 온도스위치 방식과 비교하여 무접점식으로 접점 등의 마모 등의 문제점이 전혀 발생하지 않으며 자체 온도에 따라 영상고조파의 저감량을 연속적으로 조절하게 되어 더욱더 효율적으로 장치를 사용할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 내장된 피티시 소자는 부하에서 발생하는 영상고조파의 발생량이 적어지게 되면 영상저감장치는 서서히 냉각되고 피티시 소자의 전기저항값은 다시 급격히 작아지므로 다시 영상고조파 저감장치를 보수하는 인원이 없더라도 자동적 으로 다시 영상고조파를 효율적으로 제거하는 기능을 발휘하게 된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 피티시소자를 사용한 영상고조파 저감장치의 회로 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 영상고조파 저감장치의 외형 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 복수의 차단기(FEEDER MCCB)가 분전반(10)으로 결선 되고, 전원의 3상(A, B, C) 및 중성선(N)이 분전반 차단기(MCCB 1)를 거쳐 영상고 조파저감장치(20)의 결선변압기(21)의 각 상선(A, B, C)과 중성선(N)에 연결되되, 상기 각 상선 (A, B, C)에는 피티시 소자(22a,22b,22c)를 개재시켜 구성한 것이다.

상기 피티시 소자(22a,22b,22c)는 통전전류 능력이 영상저감장치의 정격전류보다 충분하게 커야 하며, 영상저감장치가 견딜 수 있는 온도보다 5~30℃ 낮은 온도 즉 75~175℃ 범위 중 일정 온도에서 전기저항값이 급격하게 증가하는 특성이 있어야 한다.

또한, 본 발명에 따르자면 상기 피티시 소자(22a,22b,22c)는 도 2에 도시된 바와 같이 결선 변압기(21)의 철심(21a) 또는 권선(21b)에 선택적으로 설치되되, 이에 접촉 설치되어, 상기 결선 변압기(21)의 자체 발열 온도에 따라 동작하도록 구성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 분전반(10)에 전원(A, B, C)이 투입되면, 부하 측에서 발생한 영상분 고조파는 차단기(FEEDER MCCB)를 통하여 분전반(10)의 분전반차단기(MCCB 1)를 거쳐 영상고조파 저감장치(20)의 결선변압기(21)에 흡수되어 진다.

이때 상기 결선변압기(21)에 흐르는 영상고조파전류가 결선 변압기(21)의 정격 용량보다 많아지게 되면 상기 결선변압기(21)의 철심(21a)과 권선(21b)에서 열이 발생하게 된다. 상기 결선 변압기(21)에서 발생한 열이 그 권선(21b)에 부착된 피티시 소자(22a,22b,22c) 임계 온도보다 높게 되면 상기 피티시 소자(22a,22b,22c)의 전기저항값은 급격하게 증가하여 영상고조파전류의 유입을 제한하게 된다. 따라서 이 상태에서는 아무리 많은 영상고조파가 부하 측에서 발생하더라도 영상고조파 저감장치(20)로는 매우 작은 전류가 흐르게 되어 서서히 냉각되게 된다. 상기 결선 변압기(21)의 자체 온도가 하강하면 이를 감지하고 있던 피티시 소자(22a,22b,22c)의 저항값이 다시 원래대로 작은 값으로 복귀되어 상기 영상고조파 저감장치(20)로 다시 일정 전류가 흐르게 되고, 영상고조파분을 줄이게 하는 작동을 다시 수행하게 되는 것이다.

제 3도는 피티시 소자를 N상에만 설치한 구성으로 영상고조파의 특성상 각 상(A, B, C)에서 발생한 영상고조파는 N상을 통해서만 흐를 수 있으므로 경제적으로 구성이 가능하다.

본 발명은 현재 가장 발생량이 많고 문제가 되고 있는 3차고조파를 가장 경제적으로 제거가능한 지그재그형 영상고조파 저감장치를 과부하로부터의 소손을 방지하며 연속적인 전류 제한 기능으로 가장 효율적인 자동 운전을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명에 따른 피티시 소자를 구비한 영상고조파 저감장치의 회로 구성도

도 2는 본 발명에 따른 피티시 소자를 구비한 영상고조파 저감장치의 외형 구성도

도 3은 본 발명에 따른 피티시소자를 N상에만 사용한 영상고조파 저감장치의 회로

구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 분전반 20: 영상고조파저감장치

21: 결선변압기 22a: 피티시 소자 22b: 피티시 소자 22c: 피티시 소자

22n: 피티시 소자

Claims

복수 개의 차단기(FEEDER MCCB)가 분전반(10)으로 결선 되고, 전원의 3상(A, B, C) 및 중성선(N)이 분전반 차단기(MCCB 1)를 거쳐 영상고조파 저감장치(20)의 결선변압기(21)의 각 상선(A, B, C)과 중성선(N)에 연결되고, 피티시 소자를 결선변압기(21) 내의 코일(21a) 또는 철심(21b)에 선택적으로 설치하여, 과부하로 인한 과열보호와 연속적인 전류제한에 의한 자동 운전을 위하여 개재하여 구성한 것을 특징으로 하는 피티시 소자에 의한 전류 제한형 보호기능이 구비된 지그재그 결선 변압기형 영상고조파 저감장치.
제 1 청구항에 있어서,

복수 개의 차단기(FEEDER MCCB)가 분전반(10)으로 결선 되고, 전원의 3상(A, B, C) 및 중성선(N)이 분전반 차단기(MCCB 1)를 거쳐 영상고조파 저감장치(20)의 결선변압기(21)의 각 상선(A, B, C)과 중성선(N)에 연결되고, 결선변압기(21)내의 A상선에 피티시 소자(22a) B상선에 피티시 소자(22b) C상선에 피티시 소자(22c)를 개재시켜 구성한 것을 특징으로 하는 피티시 소자에 의한 전류 제한형 보호기능이 구비된 지그재그 결선 변압기형 영상고조파 저감장치.
제 1 청구항에 있어서,

복수 개의 차단기(FEEDER MCCB)가 분전반(10)으로 결선 되고, 전원의 3상(A, B, C) 및 중성선(N)이 분전반 차단기(MCCB 1)를 거쳐 영상고조파 저감장치(20)의 결선변압기(21)의 각 상선(A, B, C)과 중성선(N)에 연결되고, 결선변압기(21) 내의 N상선에 만 피티시 소자(22n)를 개재시켜 구성한 것을 특징으로 하는 피티시 소자에 의한 전류 제한형 보호기능이 구비된 지그재그 결선 변압기형 영상고조파 저감장치.
제 1 청구항에 있어서, 상기 피티시 소자(22a,22b,22c,22n)는 정온도 계수(Positive Temperature Coefficient) 특성을 갖는 것으로 온도가 상승하면 75~175℃의 범위 내의 일정 온도에서 소자의 전기저항값이 급격하게 증가하고, 다시 냉각되면 원래의 저항값으로 다시 복귀되는 특성을 갖는 소자인 것을 특징으로 하는 피티시 소자에 의한 전류 제한형 보호기능이 구비된 지그재그 결선 변압기형 영상고조파 저감장치.