KR20140001730U

KR20140001730U - 자동바이패스기능을 갖는 전력절감장치

Info

Publication number: KR20140001730U
Application number: KR2020120008262U
Authority: KR
Inventors: 김종권
Original assignee: 김종권
Priority date: 2012-09-17
Filing date: 2012-09-17
Publication date: 2014-03-26

Abstract

본 고안은 전력절감장치에 관한 것으로서 전압강하효과 및 역률개선 효과를 동시에 얻을 수 있는 상호유도리액터를 이용하되 입력전원의 전압변동이나 부하측의 부하변동 상태를 판단하여 부하측에 필요한 전력을 안정적으로 공급할 수 있고 절전효과도 얻을수 있도록 하기 위하여 상호 유도리액터 자체의 1차측 전압코일과 2차측 전류코일의 전압 및 전류를 측정하여 저전압 및 과전류시 입력전력를 직접 부하에 연결시켜는 것을 특징으로 하는 자동바이패스기능이 장착된 전력절감장치에 관한 것이다

Description

자동바이패스기능을 갖는 전력절감장치{Power Saving Apparatus having automatic by-pass}

본 고안은 전력절감 장치에 관한 것으로 전압강하 및 역률개선 효과를 동시에 얻을 수 있도록 상호유도 리액터를 사용하되 부하측의 수요전류량이나 입력전원의 상태를 판단하여 자동적으로 입력전력를 직접 부하에 연결시켜 부하 기기를 보호할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동바이패스기능을 갖는 전력절감장치에 관한 것이다.

상호유도 리액터의 원리는 자가유도 상호작용을 이용한 리액터로서 부하측에 적정전압을 강하시켜 공급함으로써 절전효과를 얻고, 또한 역률을 개선시켜 절전효과를 얻을 뿐만아니라 부하측에 공급되는 전원은 파형(노이즈포함)을 정형시켜주고 급격한 돌입, 써지전압을 평활시켜주는 기능을 갖고 있다.

그러나 이러한 상호유도 리액터만으로는 입,출력 전압관계를 부하조건이나 입력전압상태에 따라 적절히 대응시킬 수 없기 때문에 일정한 부하조건외에는 폭넓은 부하조건과 전원사정에 맞추어 사용하는데 실용적인 문제가 있을 뿐 아니라 저전압 및 과전류에 의거 부하기기가 파손되는 등 안전에 많은 문제가 있었다.

즉 모터운전과 같은 부하변동이 심한 경우 정상운전시에는 보통 부하율이 모터 정격의 60∼70％수준이기 때문에 일정 전압을 강하시키고, 역률을 개선시킬 경우 모터의 운전을 정상적으로 유지시키면서 상당한 절전효과를 얻을수 있지만 기동시에나 갑자기 부하율이 높아졌을 경우 충분한 전력공급을 위해 전압을 상승시켜 주거나 전원전압을 100％공급할 필요가 있다. 또한 입력전원이 일정전압이하로 떨어질 경우에 상호유도 리액터를 통한 부하측 전압이 정상적인 운전에 지장을 초래할 만큼 전압강하가 일어나므로 이 경우에도 전압을 상승시켜주거나 전원전압을 100％공급할 필요가 있다.

따라서, 본 고안의 목적은 상술한 문제점을 해결함에 있어서 상호유도 리액터의 작동 특성을 이용한 제어장치를 창출하여 상호유도 리액터의 절전특성을 실용화시키고, 입력전압 및 전류를 측정하여 자동적으로 입력전력를 직접 부하에 연결시켜 부하기기를 보호할 수 있는 관련 제어기술은 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 고안에 따르면, 상호유도 리액터의 부하회로 구성에 있어서 1차측 전압코일의 중간탭을 인출하고, 1차측 전압코일의 권선시작점 사이의 1차측 전압을 검출비교제어하는 1차측 전압검출제어수단을 구비하고 2차측 전류코일의 전류코일 전압(V_Z)을 검출비교제어하는 2차측 전류코일전압검출제어수단을 구비하고 각 제어장치의 출력을 OR게이트로 처리하고 OR게이트출력으로 부하 입력단자가 입력전원에 접점단자로 직접연결되거나 2차측 전류코일과 접점단자로 직렬연결될수 있는 스위치 절환 수단을 구비하는 것을 특징으로하는 자동바이패스기능이 장착된 전력절감장치를 제공한다.

이와 같이 구성된 본 고안은 상호유도 리액터의 절전특성을 실용화 할 수 있게 하고 입력전원 변동과 부하변동에 따른 전력공급을 원할히 함으로써 부하측의 정상 운전 또는 정상작동에 지장을 전혀 초래하지 않고 입력전원이 바로 부하에 연결하도록 하여 부하기기를 보호하여 안전성을 확보할 수 있는 전력절감장치를 제공할 수 있는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 절전장치의 구성도
도 2 는 본 고안의 제어방법 설명도로서2-a는 1차측 전압 검출비교 설명도 2-b는 2차측 전류코일 전압 검출비교 설명도
도 3은 본 고안 제1도의 일실시예에 따른 기능 설명도로서3-a는 1차측 전압 검출 비교앰프 기능 설명도 3-b는 2차측 전류코일 전압 비교앰프 기능 설명도

본 고안의 첨부한 도면에 따라 상세히 설명한다.

제 1도에 도시한 상호유도 리액터(4)는 입력전원(1)에 대해 병렬로 1차측 전압코일(2)과 2차측 전류코일(3)이 전자기적으로 결합되어 있고, 2차측 전류코일(3)은 부하(5)회로와 직렬로 연결되어 있다.

또한 1차측 전압코일(2)의 권선(n₁)은 입력전원(1)의 전압(V₁)에 의해 결정되고 2차측 전류코일(3)의 권선(n₂)은 임의의 적정전압강하량(V_Z)에 따라 결정한다.

이때 출력전압(V₂)은 V₁-V_Z로 결정되며 V_Z × I₂만큼의 전력량이 상호유도작용으로 1차측 전원(1)으로 궤환되어 절전이 되므로 역률개선 효과를 제공한다.

그러나 이와같은 상호유도 리액터(4)는 부하(5)의 정상적인 작동전압범위가 200±15％일 경우 187 ∼ 253V 전압 범위가 히용되지만 예를 들어 2차측 전류코일(3)의 전압(V_Z)이 15V이고 입력전원(1) 전압이 190V일 경우 부하(5)에 공급되는 전압은 175V밖에 되지 않는다. 이럴 경우 절전효과 보다는 부하가 정상적인 일을 할수 없게 되므로 이런 경우 최소한 입력전원(1)을 직접 부하측에 연결할수 있는 수단이 필요하다.

한편 부하(5)가 급격한 부하변동이나 과부하로 대전류를 필요로 할 때 2차측전류코일(3)에 흐르는 전류도 크게 증가하게되고 이때 2차측 전류코일전압(V_Z)이 크게 증가하므로 부하측 출력전압(V₂)은 그 만큼 감소하여 부하(5)측 수요전력을 충족시키지 못하게 된다.

이럴경우도 상호유도 리액터(4)의 절전기능 발휘에 대한 역기능이 제공되므로 실용상 문제가 있을 것이다.

본 고안의 제어구성 개념은 1차측 전압코일(2)에 병렬 연결된 입력전원(1)을 1차측 전압코일(2)의 중간탭(12)을 통해 1차측 전압을 검출비교제어 할수 있는 1차측 전압검출제어수단(6)을 구성시켜 입력정눠(1)의 변동을 감시하고, 2차측 전류코일(3)에 흐르는 전류(I₂)량을 감시하기 위해 전류코일전압(V_Z)을 검출비교제어 할수 있는 2차측전류코일 전압검출제어수단(7)을 구비하여 각 수단(6)(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 대응할수 있는 기능을 부여한 것이다.

먼저 입력전원(1)의 전압이 제2도(a)의 정격전압(10)보다 기준전압(11,V_IL)이하로 될 경우 부하회로가 자동으로 입력전원에 직결되도록 하는 제어방법을 제1도의 본 고안 절전장치 일 구성도에 따라 설명한다.

상호유도 리액터(4)의 1차측 전압코일(2)에 일정전압을 검출키 위한 중간탭(12)을 인출하고 그 인출선과 1차측 전압코일(2) 권선(n₁) 시작(.)라인 사이의 전압을 공지의 브릿지 정류장치(15)에서 정류, 평활하고 정류된 직류전압을 비교전압으로 하되 기준전압(23: V_IL)에 대한 히스테리시스 동작점을 갖도록 공지의 히스테리시스 회로를 구성시키고 그 출력을 비교증폭기(18)의 부(-)입력 (으)로 인가한다.

그리고 기준전압(23: V_IL)을 정(+) 입력(으)로 인가한다.

이와같은 회로구성(15)(17)(18)에 의한 제어특성은 제3도a와 같이 실현된다.

즉, 입력전원(1)의 1자측전압(V₁)이 비교기(18)의 정(+)입력에 인가된 기준전압(23: V_IL) 보다 낮은 전원전압이 정류되어 비교기(18)의 부(-)입력에 인가될 경우 비교기(18)의 출력은 H상태를 출력한다.

이 출력이 OR게이트의 한 입력에 인가되면 OR게이트 출력은 이 H상태를 출력하고 이때 파워 릴레이(26)는 ON되고, NOT게이트(22)를 거친 출력은 L상태가 되어 파워 릴레이(25)는 OFF된다. 따라서 부하입력라인(29)은 입력전원(1)과 직결될수 있는 릴레이(26)의 접점단자(27)와 연결된다.

반대로 기준전압(V_IL)이상의 정상적인 전압이 인가될 경우 히스테리시스 입력특성에 저전압 검출제어전압보다 다소 높은 전압에서 비교앰프(18)의 출력이 L상태로 되고, 파워 릴레이(25: T_RY)가 ON되고 부하 입력라인(29)은 릴레이(25)의 접점단자(28)로 연결되어 정상적인 절전 운전을 할수 있게 한다.

한편 부하측의 전류가 증가했을 때 2차측 전류코일(3)의 전압(V_Z)변동에 따른 부하전류 검출제어방법을 설명한다.

제1도에 도시된 상호유도 리액터(4)의 2차측 전류코일(3)을 부하(5)측과 직렬로 연결되어 있기 때무에 부하(5)측 부하전류가 많이 흐를 경우 2차측 전류코일(3)의 전류(I₂)가 증가하고 전류코일전압(V_Z)은 E(V_Z)=I.R법칙에 따라 전류에 비례하여 증가한다.

이와같은 전류(I₂)와 전류코일전압(V_Z)의 관계를 제2도 b에 나타내었다.

본 고안은 별도의 전류검출장치를 사용하지 않고 2차측 전류코일(3)에서 전류코일전압(V_Z)을 직접 검출하여 일정 한계이상의 기준전압(V_ZL)이상이 되면 입력전원(1)에 부하(5)회로가 직결되도록 제어장치를 구성시킨다.

이와같은 착상에 의해 구성된 본 고안의 부하전류 검출제어방법은 제1도의 2차측 전류코일(3)의 양단(13.14)의 전압을 브릿지 정류장치(16)로 전파정류하고, 그 정류전압을 비교앰프(19)의 부(-)입력에 연결하고 기준전압(24, V_IL)을 정(+)입력에 연결한다.

그러므로 2차측 전류코일전압(V_Z)이 정류장치(16)에 의해 전파정류되면 제5도(b)와 같이 출력되고 예를들어 모터 기동시와 같은 부하전류가 증가할 경우 기준전압(V_ZL)보다 높은 전류코일전압(V_Z)이 비교앰프(19)에 인가되어 비교앰프(19)출력이 H상태로 된다.

정상 운전시는 전류코일전압(V_Z)이 낮아져서 기준전압(V_ZL)보다 낮을 경우 비교앰프(19)출력은 L상태로 된다.

따라서 비교앰프(19)의 출력이 H일 경우, 즉 모터기동과 같은 많은 전류가 흐르게 될 경우 릴레이(26: T_RY)가 ON되고 부하입력라인(29)은 릴레이(26)의 접점단자(27)에 연결되므로 입력전원(1)과 직접 연결된다.

그러므로 부하측에 충분한 전력을 공급할수 있게되고 적정전류이하로 부하 전류가 떨어지게 되면 릴레이(25: T_RY)가 ON되고 부하입력라인(29)은 릴레이(25)의 접점단자(28)에 연결되므로 절전 운전을 할수 있는 것이다.

한편, 릴레이(25)(26)는 파워반도체스위칭소자를 사용할 수도 있다.

Claims

상호유도 리액터(4)의 부하회로 구성에 있어서, 1차측 전압코일(2)의 중간탭(12)을 인출하고, 1차측 전압코일(2)의 권선시작점 사이의 1차측 전압을 검출비교제어하는 1차측 전압검출제어수단(6)을 구비하고 2차측 전류코일(3)의 전류코일 전압(V_Z)을 검출비교제어하는 2차측 전류코일전압검출제어수단(7)을 구비하고 각 제어장치의 출력을 OR게이트(21)로 처리하고 OR게이트(21)출력으로 부하(5) 입력단자(29)가 입력전원(1)에 접점단자(27)로 직접연결되거나 2차측 전류코일(3)과 접점단자(28)로 직렬연결될수 있는 스위치 절환 수단을 구비하는 것을 특징으로하는 자동바이패스기능이 장착된 전력절감장치.