KR20150110041A

KR20150110041A - 전압과 전류 상호유도리액터식 전기 절전기

Info

Publication number: KR20150110041A
Application number: KR1020140033819A
Authority: KR
Inventors: 추상우
Original assignee: 추상우
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2015-10-02

Abstract

본 발명은 상호유도리액터의 전압강하효과 및 역률개선 효과를 이용한 절전장치를 실용화하기 위한 것으로서 입력전원의 전압변동이나 부하측의 부하변동 상태를 판단하여 부하측에 필요한 전력을 안정적으로 공급할 수 있고 절전효과도 얻을수 있도록 하기 위하여 상호 유도리액터 자체의 1차측 전압코일과 2차측 전류코일을 이용한 상기 제어장치를 구성함을 특징으로 하는 전압과 전류 상호유도리액터식 절전장치에 관한 것이다.

Description

전압과 전류 상호유도리액터식 전기 절전기{omitted}

본 발명은 절전 장치에 관한 것으로 특히 전압강하 및 역률개선 효과를 동시에 얻을수 있는 상호유도 리액터를 사용하되 부하측의 수요전류량이나 입력전원의 상태를 판단하여 부하측에 필요한 전력을 항상 안정적으로 공급할수 있는 상호유도 리액터식 절전 장치에 관한 것이다.

상호유도 리액터는 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 적절히대응시킬수 없기 때문에 일정한 부하조건외에는 폭넓은 부하조건과 전원사정에 맞추어 사용하는데 실용적인 문제가 있다.

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 상호 유도 리액터를 통한 부하측 전압이 정상적인 운전에 지장을 초래할 만큼 전압강하가 일어나므로 이 경우에도 전압을 상승시켜주거나 전원전압을 100%공급할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결함에 있어서 상호유도 리액터의 작동 특성을 이용한 제어장치를창출하여 상호유도 리액터의 절전특성을 실용화시키기 위한 관련 제어기술을 제공하기 위한 것이다.

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 상호 유도 리액터를 통한 부하측 전압이 정상적인 운전에 지장을 초래할 만큼 전압강하가 일어나므로 이 경우에도 전압을 상승시켜주거나 전원전압을 100%공급할 필요가 있다.

위에서 살펴본 바와 같이 전압강하 및 역률개선 효과를 동시에 얻을 수 있는 상호유도 리액터를 사용하되 부하측의 수요전류량이나 입력전원의 상태를 판단하여 부하측에 필요한 전력을 항상 안정적으로 공급할수 있는 상호유도 리액터식 절전 장치를 얻을 수있다

제1도는 종래의 상호유도 리액터 설명도
제2도는 본 발명의 구성 예시도
제3도는 본 발명의 제어방법 설명도로서
a는 1차측 전압 검출비교 설명도
b는 2차측 전류코일 전압 검출비교 설명도
제4도는 본 발명의 절전장치 일실시예시도
제5도는 본 발명 제4도의 일실시예에 따른 기능 설명도로서
a는 1차측 전압 검출 비교앰프 기능 설명도
b는 2차측 전류코일 전압 비교앰프 기능 설명도
<도면의 주요부분에 대한 설명>
1 : 입력전원 2 : 1차측 전압코일 3 : 2차측 전류코일 4 : 상호유도 리액터 5 : 부하 6 : 1차측 전압검출제어수단 7 : 2차측 전류코일전압 검출제어수단 12 : 1차측 전압검출 단자 15, 16 : 정류장치 17 : 히스테리시스 전압신호 발생기 18, 19 : 비교앰흐 20 : 타임머 23 : 1차측 기준전압 24 : 2차측 기준전압 25,26 : 릴레이 V1 : 1차측 전압 VZ : 전류코일 전압 V2 : 출력전압 I1 : 1차측 전류 I2 : 2차측 전류 LP :제어점 VIIL : 1차전압 제어기준전압 VZL : 전류코일전압 제어기준전압

본 발명의 첨부한 도면에 따라 상세히 설명한다.

제 1도에 도시한 상호유도 리액터(4)는 특허출원 제94-21274호의 명세서에 상술한 바와같이 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(VZ)에 따라 결정한다.

이때 출력전압(V2)은 V1-VZ로 결정되며 VZ × 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 ∼ 253V전압 범위가 허용되지만 예를 들어 2차측 전류코일(3)의 전압(VZ )이 15V이고 입력전원(1) 전압이 190V일경우 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(VZ)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 제가 있을것이다.

본 발명의 제어구성 개념은 제2조에 예시한 바와같이 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(VZ )을 검출비교제어 할수 있는 2차측 전류코일 전압검출제어수단(7)을 구비하여 각 수단(6)(7)의 출력신호에 따라 부하(5)에 입력전원(1)이 직접 공급되게 하거나 상호유도 리액터(4)의 2차측전류코일(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 제3도(a)의 정격전압(10)보다 기준전압(11,VIL)이하로 될 경우 부하회로가 자동으로 입력전원에 직결되도록 하는 제어방법을 제4도의 본 발명 절전장치 일 실시예시도에 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: VIL)에 대한 히스테리시스 동작점을 갖도록 공지의 히스테리시스 회로를 구성시키고 그 출력을 비교 증폭기(18)의 부(-)입력 (으)로 인가한다.

그리고 기준전압(23: VIL)을 정(+) 입력(으)로 인가한다.

이와같은 회로구성(15)(17)(18)에 의한 제어특성은 제5도a와 같이 실현된다.

즉, 입력전원(1)의 1차측전압(V1)이 비교기(18)의 정(+)입력에 인가된 기준전압(23: VIL)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(VIL)이상의 정상적인 전압이 인가될 경우 히스테리시스 입력특성에 저전압 검출제어전압보다 다소 높은 전압에서 비교앰프(18)의 출력이 L상태로 되고, 파워 릴레이(25: TRY)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(VZ)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(VZ )은 E(VZ)=I.R법칙에 따라 전류에 비례하여 증가한다.

이와같은 전류(I2)와 전류코일전압(VZ)의 관계를 제3도 b에 나타내었다.

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

이와같은 착상에 의해 구성된 본 발명의 부하전류 검출제어방법은 제4도의 2차측 전류코일(3)의 양단(13,14)의 전압을 브릿지 정류장치(16)로 전파정류하고, 그 정류전압을 비교앰프(19)의 부(-)입력에 연결하고 기준전압(24, VIL)을 정(+)입력에 연결하고 비교앰프(19)의 출력을 타임머(20)입력에 연결한다.

이 타임머(20)는 입력이 트리거되면 일정시간 출력하고 재트리거가 가능한 타임머를 사용한다.

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

정상 운전시는 전류코일전압(VZ)이 낮아져서 기준전압(VZL)보다 낮을 경우 교앰프(19)출력은 L상태로 된다.

그리고 비교앰프(19)출력신호에 트리거된 타임머(20)는 정해진 일정시간 H상태를 출력하고 제4도 b에 나타낸 바와같이 일정시간 이내에 연속적인 신호가 입력되면 연속H상태를 유지한다.

이와같은 타임머(20)의 출력을 OR게이트(21)의 다른 입력에 연결하고, 그 이후 구성은 입력전원 검출제어회로 설명과 같다.

따라서 타임머(20)의 출력이 H일 경우, 즉 모터기동과 같은 많은 전류가 흐르게 될 경우 릴레이(26: TRY)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: TRY)가 ON되고 부하입력라인(29)은 릴레이(25)의 접점단자(28)에 연결되므로 절전 운전을 할수 있는 것이다.

한편, 릴레이(25)(26)는 파워반도체스위칭소자를 사용할수도 있다.

이와같이 구성된 본 발명은 상호유도 리액터의 절전특성을 실용화 할수 있게 하고 입력전원변동과 부하변동에 따른 전력공급을 원할히 함으로써 부하측의 정상 운전 또는 정상작동에 지장을 전혀 초래하지 않는 절전장치를 제공할수 있는 것이다.

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(VZ)을 검출비교 제어하는 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 스위치절환 수단을 구비하는 것을 특징으로 구성된 전압과 전류 상호유도리액터식 절전장치.
제1항에 있어서, 1차측 전압검출제어수단(6)은 1차측 전압코일(2)의 임의의 전압중간탭(12)을 인출하고 권선 시작점(.)과의 전압을 공지의 전파정류장치(15)에 연결하고, 그 정류출력을 히스테리시스입력(17)특성을 갖는 비교앰프(18)의 부(-)입력에 연결하고 기준전압(VIL )을 정(+)입력에 연결하여서 됨을 특징으로 하는 전압과 전류 상호유도리액터식 절전장치.
제1항에 있어서, 2차측 전류코일(3)의 전류코일전압(VZ)을 검출비교제어하는 2차측전류코일전압검출제어수단(7)은 2차측 전류코일(3)의 양단(13)(14)을 공지의 저파정류장치(16)에 연결하고 그 정류출력을 비교앰프(19)의 부(-)입력에 연결하고, 기준전압(VZL )의 정(+)입력에 연결하고 비교앰프(19)의 출력을 타임머(20)에 연결하여서 됨을 특징으로 하는 전압과 전류 상호유도리액터식 절전장치.
제3항에 있어서, 타임머(20)는 재트리거가 가능한 타임머를 사용함을 특징으로 하는 전압과 전류 상호유도리액터식 절전장치