KR20100029072A - A hybrid transformer for transforming and attenuating harmonics and current unbalance, and power supply system comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 변압 기능과 고조파 및 전류 불평형 개선 기능을 포함하는 하이브리드 변압기 및 이를 포함하는 전력 공급 시스템 에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid transformer having a transformer function and a harmonic and current unbalance improvement function, and a power supply system including the same.
일반적으로, 변압기(electric transformer)는 전자기 유도 현상을 이용하여 교류의 전압 또는 전류의 값을 변화시키는 장치로 송배전 계통에 직렬로 연결하여 사용한다.In general, an electric transformer is a device that changes the value of alternating voltage or current by using electromagnetic induction, and is used in series with a transmission and distribution system.
한편, 전력용 반도체의 발달로 인한 비선형 부하의 증가로 전력계통에는 고조파 및 불평형 전류가 발생하게 된다. 이러한 고조파 및 불평형 전류는 임피던스가 낮은 전원 측에 유입되어 케이블 과열, 변압기 철심의 포화로 인한 전력 손실의 증가 및 전기 기기의 오작동 등 여러가지 문제를 야기시키고 있다.On the other hand, harmonics and unbalanced currents are generated in the power system due to an increase in nonlinear loads due to the development of power semiconductors. These harmonics and unbalanced currents flow into the low-impedance power source, causing various problems such as cable overheating, increased power loss due to saturation of transformer cores, and malfunction of electrical equipment.
이러한 고조파 및 불평형으로 인한 피해를 줄이기 위해 변압기의 용량을 확대한 K-factor 변압기를 설치하거나, 변압기를 보조하는 고조파 저감 장치, 볼평형 보상 장치, 리액터 등을 별도로 설치하고 있다. 그러나, 이러한 해결 방법은 설비 의 중복투자, 설치공간의 확보에 따른 투자비 증가 등의 문제로 인하여 경제성과 효율성이 매우 낮다.In order to reduce the harm caused by harmonics and unbalances, K-factor transformers with expanded transformer capacity are installed, or harmonic reduction devices, ball balance compensators, and reactors to assist transformers are separately installed. However, this solution is very economical and efficient due to problems such as overlapping investment of facilities and increase of investment cost by securing installation space.
따라서, 상기 문제점들을 해결하고 설비의 효율성과 경제성을 확보하기 위하여, 변압 기능과 고조파 및 불평형 개선 기능을 포함하는 하이브리드 변압기를 제공하는 것이 요구된다.Therefore, in order to solve the above problems and to secure the efficiency and economics of the installation, it is required to provide a hybrid transformer including a transformer function and a harmonic and an unbalance improvement function.
기술적 과제Technical challenge
본 발명의 기술적 과제는 고조파 저감 기능 및 불평형 상쇄 기능을 포함하는 하이브리드 변압기를 제공하는 것이다.The technical problem of the present invention is to provide a hybrid transformer including a harmonic reduction function and an unbalance cancellation function.
본 발명의 다른 기술적 과제는 상기 하이브리드 변압기를 포함하는 전력 공급 시스템을 제공하는 것이다.Another technical problem of the present invention is to provide a power supply system including the hybrid transformer.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
기술적 해결방법Technical solution
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 태양에 따른 하이브리드 변압기는 11차 코일 및 2차 코일을 포함하는 변압기에 있어서, 제1 레그, 제2 레그 및 제3 레그를 구비하는 철심; 및 상기 제1 레그, 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그에 지그재그로 권취된 2차 코일의 제1 권선, 제2 권선 및 제3 권선을 포함하며, 상기 제1 레그, 제2 레그 및 제3 레그 각각에는 상기 제1 권선, 상기 제2 권선 및 상기 제3 권선을 포함하는 그룹에서 선택된 두 종류의 권선이 교대로 권취되되, 상기 제1 레그, 제2 레그 및 제3 레그 각각에 권취된 두 종류의 권선은 권취 순서대로 철심 둘레에 중첩되어 귄취된다.In order to achieve the above object, a hybrid transformer according to an aspect of the present invention is a transformer comprising an eleventh coil and a secondary coil, comprising: an iron core having a first leg, a second leg, and a third leg; And a first winding, a second winding, and a third winding of the secondary coil zigzag wound around the first leg, the second leg, and the third leg, wherein the first leg, the second leg, and the third winding are included. Each of the legs is alternately wound with two types of windings selected from the group comprising the first winding, the second winding and the third winding, each of which is wound around each of the first leg, the second leg and the third leg. Kinds of windings are wrapped around the core in winding order.
본 발명의 다른 태양에 따른 하이브리드 변압기는 제1 레그, 제2 레그 및 제3 레그를 구비하는 철심, 및 상기 제1 레그, 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그에 지그재그로 권취된 제1 권선, 제2 권선 및 제3 권선을 포함하며, 상기 제1 레그, 제2 레그 및 제3 레그 각각에는 상기 제1 권선, 상기 제2 권선 및 상기 제3 권선을 포함하는 그룹에서 선택된 복수개의 권선이 권취 순서대로 철심 둘레에 중첩되어 귄취된다.According to another aspect of the present invention, a hybrid transformer includes: an iron core having a first leg, a second leg, and a third leg, and a first winding wound zigzag on the first leg, the second leg, and the third leg, A second winding and a third winding, wherein each of the first leg, the second leg, and the third leg is wound with a plurality of windings selected from the group including the first winding, the second winding, and the third winding; They are piled up around the iron core in order.
본 발명의 또 다른 태양에 따른 하이브리드 변압기는 1차 코일 및 2차 코일을 포함하는 변압기에 있어서, 제1 레그, 제2 레그 및 제3 레그를 구비하는 철심, 상기 제1 레그, 상기 제3 레그, 상기 제1 레그, 상기 제3 레그 및 상기 제1 레그의 순서로 권취되어 중성선에 연결되는 2차 코일의 제1 권선, 상기 제2 레그, 상기 제1 레그, 상기 제2 레그, 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그의 순서로 권취되어 중성선에 연결되는 2차 코일의 제2 권선, 및 상기 제3 레그, 상기 제2 레그, 상기 제3 레그, 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그의 순서로 권취되어 중성선에 연결되는 2차 코일의 제3 권선을 포함하여, 상기 제1 레그에는 제1 권선, 제2 권선, 제1 권선, 제2 권선, 제1 권선이 차례로 중첩되어 권취되고, 상기 제2 레그에는 제2 권선, 제3 권선, 제2 권선, 제3 권선, 제2 권선이 차례로 중첩되어 권취되고, 상기 제3 레그에는 제3 권선, 제1 권선, 제3 권선, 제1 권선, 제3 권선이 차례로 중첩되어 권취된다.A hybrid transformer according to another aspect of the present invention is a transformer comprising a primary coil and a secondary coil, comprising: an iron core having a first leg, a second leg, and a third leg, the first leg, and the third leg. , A first winding of the secondary coil wound in the order of the first leg, the third leg and the first leg and connected to a neutral wire, the second leg, the first leg, the second leg, and the first leg. A second winding of the secondary coil wound in the order of the legs and the second leg and connected to the neutral wire, and the order of the third leg, the second leg, the third leg, the second leg, and the third leg And a third winding of the secondary coil connected to the neutral wire and wound on the first leg, wherein the first leg, the second winding, the first winding, the second winding, and the first winding are sequentially wound and wound on the first leg. The second leg is followed by a second winding, a third winding, a second winding, a third winding, and a second winding The winding is overlapped and wound, and a third winding, a first winding, a third winding, a first winding, and a third winding are sequentially wound and wound on the third leg.
본 발명의 실시예들에 따른 전력 공급 시스템은 변압 기능뿐 아니라 고조파 및 불평형 개선 기능을 포함하는 하이브리드 변압기를 포함함으로써, 고조파 및 불평형 개선을 위한 별도의 장비를 필요로 하지 않는다.The power supply system according to the embodiments of the present invention includes a hybrid transformer including a harmonic and an unbalance improvement function as well as a transformer function, thereby eliminating the need for separate equipment for harmonic and unbalance improvement.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 하이브리드 변압기는 보다 효율적인 구조 및 방법으로 형성되어 고조파 저감 기능 및 불평형 상쇄 기능이 우수하다. 구체적으로, 본 발명의 실시예들에 따른 하이브리드 변압기는 제1 레그, 제2 레그 및 제3 레그에 중첩하여 복수개의 권선을 권취함으로써, 외형적인 변압기의 부피를 현저하게 줄일 수 있다. 또한, 지그재그 결선 시 결선 방법이 수월하여 제조 공정에서의 시간 및 단가를 크게 절약할 수 있어, 원가 절감 효과가 크다. 또한, 적은 부피에 효율적으로 결선함으로써, 변압기의 효율이 증가하게 된다. 즉, 보다 효율적인 구조 및 방법으로 형성되어 변압 기능과 함께, 고조파 저감 기능 및 불평형 상쇄 기능이 상당히 우수한 하이브리드 변압기를 제공할 수 있다.In addition, the hybrid transformer according to the embodiments of the present invention is formed with a more efficient structure and method is excellent in harmonic reduction function and unbalance cancellation function. Specifically, the hybrid transformer according to the embodiments of the present invention may remarkably reduce the volume of the external transformer by winding a plurality of windings overlapping the first leg, the second leg, and the third leg. In addition, since the connection method is easy when zigzag connection, time and unit cost in the manufacturing process can be greatly saved, resulting in a large cost reduction effect. In addition, the efficiency of the transformer is increased by efficiently connecting to a small volume. That is, it is possible to provide a hybrid transformer which is formed with a more efficient structure and method, and has a considerably excellent harmonic reduction function and an unbalance canceling function with a transformer function.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 공급 시스템의 간략도이다.1 is a simplified diagram of a power supply system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 변압기의 개념도이다.2 is a conceptual diagram of a hybrid transformer according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 변압기의 일부 권선도이다.3 is a partial winding view of a hybrid transformer according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 변압기의 사시도이다.4 is a perspective view of a hybrid transformer according to an embodiment of the present invention.
도 5는 도 4에 도시된 하이브리드 변압기의 평면도이다.FIG. 5 is a plan view of the hybrid transformer shown in FIG. 4.
도 6은 도 4에 도시된 하이브리드 변압기의 저면도이다.FIG. 6 is a bottom view of the hybrid transformer shown in FIG. 4.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 변압기의 개념도이다.7 is a conceptual diagram of a hybrid transformer according to another embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 변압기의 사시도이다.8 is a perspective view of a hybrid transformer according to another embodiment of the present invention.
도 9는 도 8에 도시된 하이브리드 변압기의 평면도이다.9 is a plan view of the hybrid transformer shown in FIG. 8.
도 10는 도 8에 도시된 하이브리드 변압기의 저면도이다.FIG. 10 is a bottom view of the hybrid transformer shown in FIG. 8.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of code about main part of drawing>
1: 전력 공급 시스템 10, 20: 하이브리드 변압기1:
110, 112: 철심 120, 122: 1차 코일110, 112:
200, 202: 2차 코일200, 202: secondary coil
발명의 실시를 위한 형태Embodiment for Invention
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the general knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and / or “comprising” refers to the presence of one or more other components, steps, actions and / or devices. Or does not exclude additions.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 공급 시스템의 간략도이다.1 is a simplified diagram of a power supply system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 공급 시스템(1)은 하이브리드 변압기(10)을 포함한다. 하이브리드 변압기(10)는 발전소로부터 송전선로를 따라 공급된 3상 전력을 출력하는 전원 장치(미도시)에 직렬로 연결된다. 또한, 하이브리드 변압기(10)는 공급된 3상 전력을 제1 부하(11a) 및 제2 부하(11b)로 각각 분배하는 배전단(13)에 전기적으로 연결된다. 하이브리드 변압기(10)에 대한 구체적인 구성은 후술한다.Referring to FIG. 1, a
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 공급 시스템(1)의 하이브리드 변압기(10)는 자체적으로 고조파를 감쇄시키고, 배전계통의 설비 또는 제1 부하(11a) 및 제2 부하(11b)에 의하여 발생하는 전압(또는 전류)의 불평형을 상쇄한다. 즉, 하이브리드 변압기(10)의 설치에 의하여 고조파가 감쇄되고 불평형이 감소될 수 있기 때문에 별도의 고조파 저감장치 및 불평형 감소장치 등이 요구되지 않는다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 공급 시스템(1)은 투자 비용을 절감시킬 수 있고, 상기 배전계통에서 발생하는 전력손실을 줄일 수 있다.On the other hand, the
이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 변압기에 대하여 보다 자세히 설명한다.Hereinafter, a hybrid transformer according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 6.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 변압기의 개념도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 변압기의 일부 권선도이다.2 is a conceptual diagram of a hybrid transformer according to an embodiment of the present invention. 3 is a partial winding view of a hybrid transformer according to an embodiment of the present invention.
우선, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 변압기(10)는 철심(110), 1차 코일(120) 및 2차 코일(200)을 포함한다.First, referring to FIGS. 2 and 3, a
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 변압기(10)는 Δ-Y 형태의 변압기일 수 있다. 즉, 하이브리드 변압기(10)의 1차 코일(120)은 Δ형으로 결선되고, 2차 코일(200)은 Y형으로 결선될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들에 따른 하이브리드 변압기(10)의 결선 형태는 이에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 다양한 방법으로 결선할 수 있음은 당연하다. 다만, 이하, 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 Δ-Y 형태의 변압기를 예를 들어 설명한다.Here, the
철심(110)은 제1 레그(110a), 제2 레그(110b) 및 제3 레그(110c)를 구비하며, 제1 레그(110a), 제2 레그(110b) 및 제3 레그(110c)는 도 2와 같이 나란하게 위치할 수 있다. 철심(110)은 규소 강판이 사용될 수 있다. 또는, 아몰퍼스 금속(Amorphous Metal)이 사용될 수도 있다. 여기서, 아몰퍼스 금속이란, 철(Fe), 붕소(B), 규소(Si) 등이 혼합된 용융금속을 급속 냉각시킨 비정질 자성재료이다. 그러나, 이에 제한되지 않음은 물론이다.The
1차 코일(120)은 Δ형으로 결선될 수 있다. 1차 코일(120)은 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제3 권선(230)을 포함하며, 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제 3 권선(230)은 각각 제1 레그(110a), 제2 레그(110b) 및 제3 레그(110c) 상에서 동일한 방향으로 권취될 수 있다. 이 때, 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제3 권선(230)은 각각 제1 레그(110a), 제2 레그(110b) 및 제3 레그(110c) 상에서 1회 이상 권취될 수 있으며, 예를 들어, 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제3 권선(230)의 권수비는 1:1:1일 수 있으나, 이에 제한되지 않음은 물론이다.The
2차 코일(200)은 제1 레그(110a), 제2 레그(110b) 및 제3 레그(110c)에 Y형으로 결선될 수 있다. 2차 코일(200)은 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제3 권선(230)을 포함하며, 배전 계통에서 발생하는 전압과 전류의 고조파 및 불평형을 감소시키기 위해 제1 레그(110a), 제2 레그(110b) 및 제3 레그(110c)에 지그재그 형태로 권취될 수 있다. 즉, 2차 코일(200)의 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제3 권선(230)을 지그재그로 권선하여, 제2차 코일(200)에 흐르는 전류는 1차 코일(120)에 흐르는 전류에 의하여 철심(110)에 생성된 자속(magnetic flux)을 상쇄시키는 방향으로 흐르도록 조절한다.The
2차 코일(200)의 지그재그 권선이란, 2차 코일(200)을 구성하는 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제3 권선(230)이 철심(110)의 제1 레그(110a), 제2 레그(110b) 및 제3 레그(110c)을 포함하는 그룹에서 선택된 둘 이상의 레그에 교차로 권선되는 것을 의미한다. 또는, 철심(110)의 제1 레그(110a), 제2 레그(110b) 및 제3 레그 각각에 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제3 권선(230)을 포함하는 그룹에서 선택된 둘 이상의 권선이 교차로 권선되는 것을 의미한다.The zigzag winding of the
예를 들어, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리 드 변압기(10)는 2차 코일(200)의 제1 권선(210)은 제1 레그(110a), 제3 레그(110c), 제1 레그(110a), 제3 레그(110c) 및 제1 레그(110a)의 순서로 권취하고, 제2 권선(220)은 제2 레그(110b), 제1 레그(110a), 제2 레그(110b), 제1 레그(110a) 및 제2 레그(110b)의 순서로 권취한다. 또한, 2차 코일(200)의 제3 권선(230)은 제3 레그(110c), 제2 레그(110b), 제3 레그(110c), 제2 레그(110b) 및 제3 레그(110c)의 순서로 권취한다. 이 때, 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제3 권선(230)은 각각 중성선(N)에 연결되도록 한다.For example, referring to FIGS. 2 and 3, the
한편, 2차 코일(200)의 제1 권선(210)은 제1 레그(110a) 및 제3 레그(110c)에서 서로 반대방향으로 권취될 수 있으며, 제2 권선(220)은 제2 레그(110b) 및 제1 레그(110a)에서 서로 반대방향으로 권취될 수 있다. 또한, 제3 권선(230)은 제3 레그(110c) 및 제2 레그(110b)에서 서로 반대방향으로 권취될 수 있다. 그러면, 각각의 레그(110a, 110b, 110c) 상에서 자속(magnetic flux)의 크기는 동일하지만 부하에서 발생한 영상분 전류의 위상이 서로 반대가 되어 자속이 상쇄되게 되며, 이에 따라 고조파 및 불평형 성분의 전류는 감소하게 된다.Meanwhile, the first winding 210 of the
2차 코일(200)에서 제1 레그(110a), 제2 레그(110b) 및 제3 레그(110c)에 지그재그로 권취된 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제3 권선(230)의 권수비는 각각 1:1:1:1:1 또는 1:2:2:2:1일 수 있다. 즉, 예를 들어, 제1 레그(110a), 제3 레그(110c), 제1 레그(110a), 제3 레그(110c) 및 제1 레그(110a)의 순서로 권취된 제1 권선(210)의 권수비는 1:1:1:1:1 또는 1:2:2:2:1일 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 구현할 수 있는 범위 내에서 다양한 권수비로 권취될 수 있음은 자명하다.In the
한편, 1차 코일(120) 및 2차 코일(200)이 각각 Δ형 및 Y형으로 결선되는 경우, 1차 코일(120) 및 2차 코일(200) 사이에 혼촉 방지판(130)이 개재될 수 있다. 혼촉 방지판(130)은 2차 코일(200)보다 1차 코일(120)에 상대적으로 높은 전압이 인가될 경우에, 낮은 전압이 인가된 2차 코일(200) 측에 연결된 제1 부하(11a) 및 제2 부하(11b)에 발생하는 전기적 피해를 줄인다. 또한, 혼촉 방지판(130)은 전원과 제1 부하(11a) 및 제2 부하(11b) 사이에 발생하는 고조파의 유입을 방지한다.Meanwhile, when the
이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 변압기의 물리적인 구조에 대하여 자세히 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 변압기의 사시도이다. 도 5는 도 4에 도시된 하이브리드 변압기의 평면도이다. 도 6은 도 4에 도시된 하이브리드 변압기의 저면도이다.Hereinafter, the physical structure of the hybrid transformer according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 6. 4 is a perspective view of a hybrid transformer according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a plan view of the hybrid transformer shown in FIG. 4. FIG. 6 is a bottom view of the hybrid transformer shown in FIG. 4.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 변압기(10)는 상술한 바와 같이 2차 코일(200)의 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제3 권선(230)이 철심(110)의 제1 레그(110a), 제2 레그(110b) 및 제3 레그(110c)에 지그재그로 권취된다. 이 때, 제1 레그(110a), 제2 레그(110b) 및 제3 레그(110c) 각각에는 제1 권선, 제2 권선(220) 및 제3 권선(230)을 포함하는 그룹에서 선택된 두 종류의 권선이 교대로 권취될 수 있다. 즉, 제1 레그(110a), 제2 레그(110b) 및 제3 레그(110c) 각각에 권취된 두 종류의 권선은 권취 순서대로 철심(110) 둘레에 중첩되어 권취될 수 있다.2 to 6, the
여기서, 철심(110) 둘레에 중첩되어 권취된다는 것은 도 4 내지 도 6에 도시 된 바와 같이, 제1 레그(110a), 제2 레그(110b) 및 제3 레그(110c) 중의 하나의 축에 수직인 평면에 중첩되어 권취된다는 것을 의미한다. 즉, 도 2에는 권선 방법을 설명하기 위하여, 제1 레그(110a), 제2 레그(110b) 및 제3 레그(110c) 상의 서로 다른 위치에 2차 코일(200)의 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제3 권선(230)이 권취된 도면을 도시하였다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 변압기(10)의 실제적인 구성은 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 2차 코일(200)의 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제3 권선(230)이 권취되는 순서대로, 각 레그(110a, 110b, 110c)에 중첩되어 권취된다.Here, overlapping and winding around the
이 때, 제1 레그(110a), 제2 레그(110b) 및 제3 레그(110c) 각각에는 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제3 권선(230)을 포함하는 그룹에서 선택된 두 종류의 권선이 교대로 권취될 수 있는데, 제1 레그(110a), 제2 레그(110b) 및 제3 레그(110c) 각각에 첫번째로 권취된 권선은 각각의 레그와 접하여 권취될 수 있다. 또한, 권취된 권선은 권취되는 순서대로 권취된 레그(110a, 110b, 110c)와의 이격거리가 커지도록 권취될 수 있다.In this case, each of the
구체적으로, 제1 레그(110a)에는 제1 권선(210), 제2 권선(220), 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제1 권선(210)이 순차적으로 중첩되어 권취된다. 이 때, 권취된 권선들은 서로 절연되도록 권취된다. 즉, 제1 레그(110a)에 순차적으로 권취된 제1 권선(210), 제2 권선(220), 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제1 권선(210)은 서로 소정 간격씩 이격되어 형성되어, 서로 절연되도록 한다. 이 때, 최외각에 위치하는 제1 권선(210) 외측에는 1차 코일(120)의 제1 권선(210)이 권취될 수 있다. 이 때, 1차 코일(120)의 제1 권선(210)은 최외각에 위치한 2차 코일(200)의 제1 권선(210)과 서로 이격되어 위치한다. 한편, 도 4 및 도 5에는 제1 레그(110a)의 최외각에 위치한 2차 코일(200)의 제1 권선(210)이 중성선(N)과 연결되는 것을 도시하였으나, 이에 제한되지 않으며, 2차 코일(200)의 제1 권선(210)이 중성선(N)과 연결되면, 해당 제1 권선(210)의 위치는 중요하지 않다.In detail, the first winding 110a, the first winding 210, the second winding 220, the first winding 210, the second winding 220 and the first winding 210 are sequentially overlapped and wound up. do. At this time, the wound windings are wound so as to be insulated from each other. That is, the first winding 210, the second winding 220, the first winding 210, the second winding 220, and the first winding 210 sequentially wound on the
제2 레그(110b)에는 제2 권선(220), 제3 권선(230), 제2 권선(220), 제3 권선(230) 및 제2 권선(220)이 순차적으로 중첩되어 권취되며, 권취된 권선들은 서로 절연되도록 권취된다. 즉, 제2 레그(110b)에 순차적으로 권취된 제2 권선(220), 제3 권선(230), 제2 권선(220), 제3 권선(230) 및 제2 권선(220)은 서로 소정 간격씩 이격되어 형성되어, 서로 절연되도록 한다. 이 때, 최외각에 위치하는 제2 권선(220) 외측에는 1차 코일(120)의 제2 권선(220)이 권취될 수 있다. 이 때, 1차 코일(120)의 제2 권선(220)은 최외각에 위치한 2차 코일(200)의 제2 권선(220)과 서로 이격되어 위치한다. 한편, 도 4 및 도 5에는 제2 레그(110b)의 최외각에 위치한 2차 코일(200)의 제2 권선(220)이 중성선(N)과 연결되는 것을 도시하였으나, 이에 제한되지 않으며, 2차 코일(200)의 제2 권선(220)이 중성선(N)과 연결되면, 해당 제2 권선(220)의 위치는 중요하지 않다.In the
제3 레그(110c)에는 제3 권선(230), 제1 권선(210), 제3 권선(230), 제1 권선(210) 및 제3 권선(230)이 순차적으로 중첩되어 권취되며, 권취된 권선들은 서로 절연되도록 권취된다. 즉, 제3 레그(110c)에 순차적으로 권취된 제3 권선(230), 제1 권선(210), 제3 권선(230), 제1 권선(210) 및 제3 권선(230)은 서로 소정 간격씩 이격되어 형성되어, 서로 절연되도록 한다. 이 때, 최외각에 위치하는 제3 권선(230) 외측에는 1차 코일(120)의 제3 권선(230)이 권취될 수 있다. 이 때, 1차 코일(120)의 제3 권선(230)은 최외각에 위치한 2차 코일(200)의 제3 권선(230)과 서로 이격되어 위치한다. 한편, 도 4 및 도 5에는 제3 레그(110c)의 최외각에 위치한 2차 코일(200)의 제3 권선(230)이 중성선(N)과 연결되는 것을 도시하였으나, 이에 제한되지 않으며, 2차 코일(200)의 제3 권선(230)이 중성선(N)과 연결되면, 해당 제3 권선(230)의 위치는 중요하지 않다.The third winding 110c, the third winding 230, the first winding 210, the third winding 230, the first winding 210, and the third winding 230 are sequentially stacked and wound up and wound up. Windings are wound to insulate each other. That is, the third winding 230, the first winding 210, the third winding 230, the first winding 210, and the third winding 230 which are sequentially wound on the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 변압기(10)는 건식, 몰드식, 유입식 및 가스식을 포함하는 그룹에서 선택된 절연방식으로 제조된 변압기 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 구체적으로, 건식 변압기는 절연유(絶Ð油) 속에 담그지 않고 사용하는 변압기이며 절연유 대신 변압기 본체를 대기 중에 노출하여 냉각시켜 절연한 변압기이다. 몰드식 변압기는 불연재인 에폭시로 몰드한 방식이다. 유입식 변압기는 절연매체로 절연유를 사용한 변압기이다. 가스 변압기는 절연 매체로 SF6 가스 등의 가스를 사용한 변압기이다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 변압기(10)는 중첩되어 권취된 권선들이 권취 순서대로 절연 및 이격되어 형성될 수 있는 구조이면, 어떠한 형식의 절연방식을 채택하여도 무방하다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 구현할 수 있는 범위 내에서는 상기에 기술한 방법 이외의 절연방식을 포함할 수 있음은 물론이다.On the other hand, the
한편, 제1 권선(210)은 제1 레그(110a), 제3 레그(110c), 제1 레그(110a), 제3 레그(110c) 및 제1 레그(110a)의 순서로 지그재그로 권취된다. 이 때, 권선들 이 중첩되어 귄취된 하이브리드 변압기(10)를 구현하기 위하여, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 서로 절연 및 이격되어 권취된 권선들을 제1 연결선(211)으로 연결한다.On the other hand, the first winding 210 is wound in a zigzag in the order of the first leg (110a), the third leg (110c), the first leg (110a), the third leg (110c) and the first leg (110a). . In this case, in order to implement the
즉, 제1 권선(210)은 제1 레그(110a) 및 제3 레그(110c)에 각각 분리하여 권취하고, 제1 연결선(211)으로 다수개로 분리된 제1 권선(210)들을 연결하여 제1 레그(110a) 및 제3 레그(110c) 상의 제1 권선(210)들을 연결한다.That is, the first winding 210 is wound separately by winding the
유사하게, 제2 권선(220)은 제1 레그(110a) 및 제2 레그(110b)에 각각 분리하여 권취하고, 제2 연결선(221)으로 다수개로 분리된 제2 권선(220)들을 연결하여 제1 레그(110a) 및 제2 레그(110b) 상의 제2 권선(220)들을 연결한다.Similarly, the second winding 220 is wound separately on the
제3 권선(230)은 제2 레그(110b) 및 제3 레그(110c)에 각각 분리하여 권취하고, 제3 연결선(231)으로 다수개로 분리된 제3 권선(230)들을 연결하여 제2 레그(110b) 및 제3 레그(110c) 상의 제3 권선(230)들을 연결한다.The third winding 230 is wound around the
도 5에는 제1 연결선(211), 제2 연결선(221) 및 제3 연결선(231)을 서로 다른 굵기로 표현하였으나, 구분의 편의를 위한 것으로 이에 제한되지 않는다. 즉, 제1 연결선(211), 제2 연결선(221) 및 제3 연결선(231)은 그 굵기가 같을 수도 있으며 서로 다를 수도 있다. 또는, 제1 연결선(211), 제2 연결선(221) 및 제3 연결선(231)은 각각 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제3 권선(230)과 동일한 선으로 구성될 수도 있다.In FIG. 5, the
도 6을 참조하면, 제1 레그(110a), 제2 레그(110b) 및 제3 레그(110c) 각각의 최외각에 권취된 1차 코일(120)의 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제2 권선 (220)은 연결선(121)에 의해 Δ형태로 결선되어 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, the first winding 210 and the second winding of the
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 변압기에 따르면, 제1 레그(110a), 제2 레그(110b) 및 제3 레그(110c)에 중첩하여 복수개의 권선을 권취한다.According to the hybrid transformer according to the exemplary embodiment of the present invention, the plurality of windings are wound by overlapping the
일반적으로 변압기에서, 하나의 레그에 복수개의 권선을 권취할 때에는, 레그의 서로 다른 위치에 복수개의 권선을 각각 권취한다. 구체적으로, 레그의 축 방향으로 나란하게 복수개의 권선을 권취한다. 구체적으로 예를 들면, 도 2 또는 도 6에 도시된 개념도의 형태대로, 3개의 레그에 권선을 권취한다. 그러한 구조에서는 레그에 나란하게 권취된 복수개의 권선들 간에 이격거리를 확보해야 하기 때문에, 필요한 공간 및 부피가 상당히 커진다. 또한, 서로 엇갈려 지그재그 결선 할 때의 결선 방법이 복잡하고 제조하기가 어려워 단가가 높아지는 원인이 된다. 한편, 부피가 커지고, 결선이 복잡해짐에 따라, 누설전류가 증가하는 문제도 발생한다.In general, in a transformer, when winding a plurality of windings in one leg, each of the plurality of windings is wound in different positions of the legs. Specifically, a plurality of windings are wound side by side in the axial direction of the legs. Specifically, the winding is wound around three legs, for example in the form of the conceptual diagram shown in FIG. 2 or 6. In such a structure, the space and volume required are significantly increased because a distance must be secured between a plurality of windings wound side by side on the legs. In addition, the wiring method is complicated and difficult to manufacture when zigzag wiring interlaced with each other, causing the unit cost increases. On the other hand, as the volume increases and the wiring becomes complicated, the leakage current also increases.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 변압기에 따르면, 제1 레그(110a), 제2 레그(110b) 및 제3 레그(110c) 각각의 축 방향에 수직인 평면에 중첩하여 복수개의 권선을 권취한다. 즉, 각 레그(110a, 110b, 110c)의 축 둘레에 중첩하여 복수개의 권선을 권취하기 때문에, 요구되는 레그(110a, 110b, 110c)의 길이가 현저히 짧아진다. 따라서, 외형적인 변압기의 부피를 크게 줄일 수 있다.According to the hybrid transformer according to the exemplary embodiment of the present invention, the plurality of windings are wound by overlapping a plane perpendicular to the axial direction of each of the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 변압기에 따르면, 지그재그 결선 시 결선 방법이 수월하다. 구체적으로, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 제1 레그(110a), 제2 레그(110b) 및 제3 레그(110c)에 중첩하여 권취한 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제3 권선(230)을 각각 제1 연결선(211), 제2 연결선(221) 및 제3 연 결선(231)으로 연결하기 때문에, 결선 방법이 상당히 단순해 진다. 따라서, 제조 공정에서의 시간 및 단가를 크게 절약할 수 있어, 원가 절감 효과가 크다.In addition, according to the hybrid transformer according to an embodiment of the present invention, the connection method in the zigzag connection is easy. Specifically, referring to FIGS. 4 to 6, the first winding 210 and the second winding 220 wound on the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 변압기에 따르면, 적은 부피에 효율적으로 결선함으로써, 변압기의 효율이 증가하게 된다. 즉, 보다 효율적인 구조 및 방법으로 형성되어 변압기의 성능을 가지고 있으면서도 고조파 저감 기능 및 불평형 상쇄 기능이 상당히 우수한 하이브리드 변압기를 제공할 수 있다.In addition, according to the hybrid transformer according to an embodiment of the present invention, by efficiently connecting to a small volume, the efficiency of the transformer is increased. In other words, it is possible to provide a hybrid transformer formed with a more efficient structure and method and having excellent transformer performance while having excellent harmonic reduction function and unbalance cancellation function.
이하, 도 7 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 변압기를 설명한다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 변압기의 개념도이다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 변압기의 사시도이다. 도 9는 도 8에 도시된 하이브리드 변압기의 평면도이다. 도 10은 도 8에 도시된 하이브리드 변압기의 저면도이다.Hereinafter, a hybrid transformer according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 10. 7 is a conceptual diagram of a hybrid transformer according to another embodiment of the present invention. 8 is a perspective view of a hybrid transformer according to another embodiment of the present invention. 9 is a plan view of the hybrid transformer shown in FIG. 8. FIG. 10 is a bottom view of the hybrid transformer shown in FIG. 8.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 변압기는 2차 코일의 지그재그 횟수가 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 변압기와 다르다. 기타, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 변압기와 동일한 내용은 이하 그 설명을 생략한다.7 to 10, in the hybrid transformer according to another embodiment of the present invention, the number of zig-zags of the secondary coil is different from that of the hybrid transformer according to the embodiment of the present invention. In addition, the same content as the hybrid transformer according to an embodiment of the present invention will be omitted below.
본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 변압기(20)의 2차 코일(202)의 제1 권선(212)은 제1 레그(112a), 제3 레그(112b) 및 제1 레그(112a)의 순서로 지그재그 결선된다. 2차 코일(202)의 제2 권선(222)은 제2 레그(112b), 제1 레그(112a) 및 제2 레그(112b)의 순서로 지그재그 결선된다. 2차 코일(202)의 제3 권선(232)은 제3 레그(112c), 제2 레그(112b) 및 제3 레그(112c)의 순서로 지그재그 결선된다. 이 때, 각 레그(112a, 112b, 112c)에 순차적으로 권취된 권선들은 중첩되어 권취되되, 서로 절연 및 이격되어 권취됨은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 변압기와 동일하다.The first winding 212 of the
한편, 서로 다른 레그(112a, 112b, 112c)에 분리되어 형성된 제1 권선(212), 제2 권선(222) 및 제3 권선(232) 각각은 제1 연결선(213), 제2 연결선(223) 및 제3 연결선(233)으로 연결된다.Meanwhile, each of the first winding 212, the second winding 222, and the third winding 232 formed separately from the
제1 레그(112a), 제2 레그(112b) 및 제3 레그(112c) 각각의 최외각에 권취된 제1 권선(212), 제2 권선(222) 및 제3 권선(232) 외측에는 1차 코일(122)의 제1 권선(122a), 제2 권선(122b) 및 제3 권선(122c)이 각각 중첩되어 권취된다. 1차 코일(122)의 제1 권선(122a), 제2 권선(122b) 및 제3 권선(122c)은 연결선(123)으로 Δ형태로 결선된다.1 outside the first winding 212, the second winding 222 and the third winding 232 wound on the outermost side of each of the
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. You will understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
즉, 상기 명세서에서 기술한 본 발명의 실시예들에서의 기술을 예시적인 내용에 불과하며, 본 발명의 범위에는 본 명세서의 전체적인 취지로 도출 가능한 하이브리드 변압기 및 전력 공급 시스템이 모두 포함될 수 있다. 즉, 예시적으로 설명한 구조의 하이브리드 변압기 및 전력 공급 시스템 이외에 본 발명의 주요 특징 이 구현될 수 있는 형태의 변압기 및 시스템은 본 발명의 범위에 포함됨은 당연하다. 따라서, 철심을 구성하는 레그의 축에 수직인 평면에 중첩하여 권선을 권취한 구조, 즉 철심 둘레에 다수개의 권선을 중첩하여 권취한 구조를 포함하는 하이브리드 변압기 및 전력 공급 시스템은 모두 본 발명의 범위에 포함될 수 있다. 지그재그 변압기에서, 다수개의 권선을 중첩하여 권취한 구조를 포함하는 변압기는 지그재그 순서, 방법, 횟수에 상관없이 본 발명의 범위에 포함될 수 있다. 또한, 다수개의 권선을 철심에 중첩하여 권취한 구조를 포함하는 변압기는 절연방식, 구성재료, 결선방식에 상관없이 본 발명의 범위에 포함될 수 있다.That is, the description in the embodiments of the present invention described above is merely exemplary, and the scope of the present invention may include both a hybrid transformer and a power supply system that can be derived from the overall gist of the present specification. That is, it is natural that the transformer and the system in which the main features of the present invention can be implemented in addition to the hybrid transformer and the power supply system having the structure described by way of example are included in the scope of the present invention. Therefore, both the hybrid transformer and the power supply system including a structure in which windings are wound in a plane perpendicular to a plane perpendicular to the axis of the legs constituting the iron core, that is, a structure in which a plurality of windings are wound around the core are wound. Can be included. In a zigzag transformer, a transformer including a structure wound by overlapping a plurality of windings may be included in the scope of the present invention regardless of the zigzag order, method, and number. In addition, a transformer including a structure wound by winding a plurality of windings on an iron core may be included in the scope of the present invention regardless of an insulation method, a constituent material, and a wiring method.
본 발명의 실시예들에 따른 변압 기능과 고조파 및 전류 불평형 개선 기능을 포함하는 하이브리드 변압기 및 이를 포함하는 전력 공급 시스템은 변압기를 필요로 하는 기술분야의 모든 시스템 및 구조에 적용될 수 있다. 또한, 변압기뿐 아니라, 고조파 저감 및 불평형 개선이 요구되는 기술분야에 적용될 수 있다.The hybrid transformer including the transformer function and the harmonic and current unbalance improvement according to the embodiments of the present invention and the power supply system including the same may be applied to all systems and structures in the art requiring the transformer. In addition, it can be applied not only to the transformer, but also to a technical field requiring harmonic reduction and unbalance improvement.
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