KR20190092567A - 반 비자성 보빈을 사용한 고조파 필터 - Google Patents

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Abstract

코어 리액터에 사용되는 반 비자성 보빈, 및 반 비자성 보빈을 포함한 코어 리액터가 개재된다. 상기 반 비자성 보빈은 비금속 물질로 이루어지고 고온을 견딜 수 있고 동시에 와전류 효과를 방지할 수 있는 코어 리액터를 제공한다. 상기 개재된 반 비금속 투과성 보빈은 또한 전력 품질에 악영향을 미치지 않고 전력을 절약하며, 그리고 고조파 전류를 포착하는데 사용될 수 있다. 적절하게 설계되고 배열된 경우 전기 전력 시스템으로부터 유입된 고조파 전류를 가열의 작동원으로 사용하는 열자기 유도 히터를 제공하고, 제로 비용(zero cost) 가열 프로세스를 제공하는데 사용될 수 있다.

Description

반 비자성 보빈을 사용한 고조파 필터
본 발명은 코어 리액터에 사용되는 반 비자성 보빈(semi non-magnetic bobbin) 및 상기 반 비자성 보빈을 포함한 코어 리액터에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은, 높은 온도에 견딜 수 있고 동시에 와전류 효과(eddy current effects)를 방지할 수 있는, 코어 리액터에 사용되는 반 비자성 보빈에 관한 것이다. 이들 특성은, 전기 품질에 악영향을 미치지 않고 전력을 절약하는 반 비금속 투과성 보빈의 사용으로부터 발생한다.
배전 시스템은 선형 및 비선형 부하에 전기를 공급한다. 비선형 부하는 배전 시스템을 포화시키는 전류 고조파 주파수를 생산한다. 예로서 전류 고조파(current harmonics)를 생산하는 기존의 기계는 전자 스위치-모드 전력 공급 장치, 배터리 충전기, 조정 가능한 속도 모터 드라이브(ASD, adjustable speed motor drives), 전력 정류기(power rectifier), 무정전 전력 공급 장치(UPS, uninterruptible power supplies), 전자식 밸러스트 및 가열을 갖는 고효율 형광등, 환기 및 공기 조절(HVAC, ventilation and air conditioning) 등일 수 있다.
전류 고조파 주파수는 전력 분배 시스템에서: 상기 시스템 내 증가된 전류, 증가된 전압 총 고조파 왜곡 수준, 감소된 역률, 증가된 전력 손실, 전력 분배 장비의 감소된 신뢰성 및 부하들 간의 감소된 전자기 호환성을 포함한 많은 문제를 창출한다. 전류 고조파 주파수는 또한 와전류에 의해 주로 야기되는 히스테리시스 손실(hysteresis loses)을 겪는 전기 모터와 같은, 다른 전기 장비에서 문제를 야기한다. 이러한 히스테리시스 손실은, 모터의 수명을 단축시키는 모터 코어의 가열을 증가시켜 진동을 증가시키고, 그리고 추가 진동 및 증가된 소음 수준을 발생시킨다. 전류 고조파에 의해 창출된, 그리고 관련된 기타 문제는 통상의 기술자에게 잘 알려져 있다.
전술한 문제는 잘 알려져 있고, 그리고 IEEE 표준 519-1992, 전기 전력 시스템에서 고조파 제어에 대한 권고 방식 및 요구 사항과 같은, 표준에서 발견되는 고조파 제어에 대한 신뢰성 분담을 위한 기반이 된다. 구체적으로, 위의 표준은: (1) 시스템에 주입된 하모닉 전류의 양에 대한 제어는 최종 애플리케이션에서 일어나고; 그리고 (2) 고조파 전류 주입이 합리적인 제한 내에 있다고 가정할 때, 전압 왜곡에 대한 제어는, 종종 유틸리티인, 시스템 임피던스에 대한 제어를 갖는 엔티티에 의해 실행되는 것을 권고한다.
고조파 전류 및 그 영향을 제거하기 위한 다수의 시스템, 그 구성요소 및 장치가 본 기술 분야에서 개발되어 왔다. 이러한 시스템, 구성요소 및 장치의 예시들은 공심 리액터, 철심 리액터, 공진형 LC 필터, 직렬, 라인 AC 초크, 능동 필터, 하이브리드 필터, 션트 수동 필터(shunt passive filters), 직렬 수동 필터, 지그재그 변압기 및 변압기 부하 탭 절환기(transformer load tap changer) 등을 포함한 전력 시스템 라인 리액터를 포함한다.
전력 시스템 리액터는 수동 고조파 필터를 창출하기 위해 레지스터 및 커패시터와 함께 빈번히 사용된다. 이러한 주파수 전력 시스템 리액터는 일반적으로 철심 또는 공심이다. 수동 고조파 필터는 대게 전력 공급선과 전기 접지 사이에 배치된 다수의 병렬-연결된 일련의 공진 회로로 설계되어 구성된다. 각 수동 고조파 필터는 억제되길 원하는, 원치 않는 특정 하모닉 전류 주파수(harmonic current frequency)로 동조되고 결국 원치 않는 하모닉 주파수(harmonic frequency)가 유틸리티 전력망으로 이동하는 것을 허용하지 않는다. 더 높은 하모닉 주파수를 필터링하기 위해 고역 통과 필터가 통상적으로 사용된다.
예를 들어 도 1에 도시된, 최신의 동조 수동 고조파 필터(tuned passive harmonics filters)는, 동조 수동 하모닉 필터의 설계된 낮은 하모닉 임피던스(harmonic impedance)로 인하여, 유틸리티 전력망 및/또는 동일한 네트워크에 연결된 다른 비선형 부하로부터의 하모닉 전류에 의해 쉽게 과부하가 걸릴 수 있고 이는 하모닉 전류를 적절하게 필터링하는 것을 어렵게 만든다. 이 문제는 변속기 메커니즘의 구현에 의해 부분적으로 해결되었으나, 이러한 메커니즘은 여전히 중대한 문제를 갖고 있다. 예를 들어, 전기 네트워크의 유입된 고조파를 처리하기 위해 적절히 설계되지 않았기 때문에 변속기는 종종 예열된다. 선행 기술은 개선된 설계 그리고 동조 수동 고조파 필터의 사용을 광범위하게 서술하였다. 이 선행 기술의 예시들은, 예컨대 미국 특허 제3,555,291호의 도 1 및 미국 특허 제5,444,609호의도 3 및 5에 도시되어 있다. 이러한 도면은 동조 및 직렬-동조 고역 통과 하모닉 필터인 선행 기술을 설명한다. 필터 요소들 각각은 제거를 원하는 특정 하모닉 주파수로 동조된다. 이러한 선행 기술 메커니즘의 대부분은 또한, 배전 시스템 전력상 에너지 선에 직렬인, 본 발명의 도 2에 도시된 것과 같은, 전력 디커플링 리액터(power decoupling reactors)를 추가함으로써 지역 시설 전력 시스템을 유틸리티 전력망으로부터 격리시키는 효과를 가지는 배전 시스템으로부터 고조파를 유입하는 것을 방지하도록 특별히 설계된다.
다른 선행 기술 메커니즘은 접지가 아닌 선형 전기 부하로 특별히 전력을 공급하는데 사용하기 위한 배전 시스템으로부터 고조파를 유입하도록 설계된다. 선행 기술의 예시는 미국 특허 공보 제2012/0313728호의 도 1A, 1B, 2, 3, 4, 5, 및 6에 설명된다. 이러한 실시예에서, 선형 전기 부하는 동조 수동 하모닉 필터 시스템의 일부이고 고조파를 포착한다고 하고 그리고 선형 부하의 비 제한적인 예시는, 고정 (시간 불변) 기계 부하에 토크를 적용하고 그리고 조명 및 가열 요소에 저항하는, AC 유도 모터(AC induction motors)일 수 있다고 한다. 이 시스템의 주요 단점은 전기 유틸리티로부터의 유입된 총 하모닉 전류가 일정하게 변한다면, 그러면 전력이 공급된 선형 전기 부하가, 극심하게 큰 하모닉 전류의 최대 피크를 수용할 수 있어야 한다. 왜냐면 이는 총 유입된 하모닉 전류를 사용하고 구동하기 위한 유일한 전기 경로이기 때문이다. 개시된 시스템의 다른 단점은 전력 시스템의 효과적인 사용이 소수의 선형 부하에 제한되는 반면, 대부분의 현대 산업 시설은 비선형 부하의 광범위한 적용을 특징으로 한다. 더욱이 또 다른 단점은 선형 전기 부하의 임피던스가 일정하게 유지되어야 하는 것이다. 왜냐면 임피던스의 임의의 변화가 수동 하모닉 필터를 이조하여 설계된 특정 하모닉 전류를 유입하는데 소용없게 만들 것이기 때문이다.
선행 기술 내 전력 시스템의 리액터 및 수동 하모닉 필터의 설계가 많다는 사실에도 불구하고, 그들은 다수의 단점을 겪고 있다. 도 2에 도시된 것과 같이 동조 수동 하모닉 필터 시스템은 배전 시스템으로부터 고조파를 유입하는 것을 방지하도록 특별히 설계되고, 따라서 배전 에너지 라인에 직렬인, 도 2의 요소(210)인, 매우 큰 고-출력 리액터(high-power reactors)를 추가함으로써 유틸리티 전력망으로부터 지역 시설 전기 시스템을 격리시킨다. 도 2에 도시된 바와 같이, 큰 전류는 기존의 수동 하모닉 필터에 의해 대부분 처리될 것이기 때문에, 공심 리액터(110)는 대게 사용하기 위한 옵션으로서 선택된다. 그러나, 공심 리액터는, 와이어의 큰 코일로 이루어진, 매우 큰 유닛이다. 공심 리액터는 또한 큰 알루미늄 구조 상 옥외에 배치해야 한다 (스틸 구조는 상기 유닛의 자기 성능에 영향을 미칠 수 있어 사용할 수 없다). 공심 리액터는 비용이 많이 들고 그리고 유지, 점검 및 서비스가 복잡하다.
도 2에 도시된 수동 고조파 필터가 철심 리액터(110)로 이루어진다면, 매우 많은 고조파 전류가 리액터를 통해 흐를 경우 리액터는 쉽게 과부화되고 포화된다. 이는 특히 주파수 전류에서 사실이며 리액턴스의 감소를 야기하고; 따라서 자기 코어가 포화되기 이전에 많은 자속이 자기 물질에서 발생할 수 있고, 그리고 코일은 공심으로 복귀한다. 게다가, 철심 리액터가 코어를 따라 흐르는 와전류에 따른 철심의 과열로 인해 쉽게 손상될 수 있는 것은 드문 것이 아니다. 따라서, 도 2와 같이 기존의 동조 수동 고조파 필터는 유틸리티 전력망에서 흐르는 고조파 전류를 유입하지 않아 최종 고객을 위해 이 에너지를 이용할 기회를 놓친다.
따라서, 매우 큰 유닛이 아닌 고조파 필터를 제공하는 기술에 필요성이 존재한다.
또한, 대형 구조물 상에 옥외에 배치될 필요가 없는 고조파 필터를 제공하는 기술에 필요성이 존재한다.
복잡한 유지 보수, 검사 및 서비스를 보다 쉽게 제공할 뿐만 아니라 매우 비용이 많이 들지 않는 고조파 필터를 제공하는 기술에 필요성이 또한 존재한다.
나아가, 코어를 따라 흐르는 와전류로 인한 철심 리액터와 같은 코어의 과열에 따른 손상이 쉽게 되지 않는 하모닉 필터를 제공할 필요성이 존재한다.
더욱이, 유틸리티 전력망에서 흐르는 하모닉 전류를 유입하고 이 에너지를 이용하는 기회를 제공하는 고조파 필터 코어 리액터를 제공하는 기술에 필요성이 존재한다.
더욱이, 매우 많은 하모닉 전류가 리액터를 통해 흘러 유틸리티 전력망으로부터 유입되는 경우 쉽게 과부화되고 포화되지 않는 고조파 필터를 제공할 필요성이 존재한다.
이러한 필요성 및 다른 필요성이 본 발명의 고조파 필터에 의해 충족된다. 본 발명의 하모닉 필터는, 반 비자성 코어(semi non-magnetic core)가 공기 보다 높은 투과율을 갖기 때문에 보다 작아진 공심 리액터와 같은 많은 장점을 제공한다. 크기가 작을수록 공간의 사용도가 개선되어 편리하고 깨끗한 설치가 가능하다. 본 발명의 고조파 필터는 또한 강자성 코어의 (와전류 손실, 히스테리시스, 포화와 같은) 원하지 않은 특성을 제거한다.
반 비자성 코어 리액터 주변의 임의의 스틸 구조는 코일의 인덕턴스 베일(vale)에 거의 영향을 미치지 않는다. 반 비자성 코어는 자속으로 포화되지 않고, 따라서 리액턴스 값의 변화가 없다. 반 비자성 코어는 내부 시설에 설치할 수 있다.
본 발명의 고조파 필터는, 그 크기 및 무게로 인해, 고전압, 초고전압 및/또는 큰 전류 애플리케이션에 대해 우수한 옵션을 제공한다. 본 발명의 고조파 필터는 도체의 앰퍼시티(전류를 전달하는 도체의 능력)에 대한 요구사항을 또한 감소시키며 코어를 따라 흐르는 와전류의 부족으로 인하여 내부 냉각에서 더 좋다.
나아가, 본 발명의 고조파 필터는 공심 및 철심 리액터의 동일한 전기 용량 가능 옵션과 비교하여 재료, 와이어 및 노동 시간의 보다 낮은 구성요소로 인해 상당히 단순화된 제조를 제공한다. 그 결과, 본 발명의 고조파 필터는 보다 쉬운 유지 보수, 검사 및 서비스는 물론, 공심 및 철심 리액터의 동일한 전기 용량 가능 옵션과 비교하여 축소된 제조 비용을 제공하고, 결국 확장된 사용 기간 동안 신뢰성 있고 고장 없는 작동을 제공한다.
또한, 본 발명의 고조파 필터는, 필터에 전기 구성요소를 추가할 필요가 없이, 유틸리티 전력망으로부터 유입된 변화무쌍한 총 고조파 값을 적절하게 처리할 수 있다. 결과적으로 히터는 높은 효율 정도를 유지한다.
본 발명의 고조파 필터는 비선형 부하에 의해 생성된 선측 전류 고조파를 감소시킴으로써 비선형 부하의 수명을 증가시킬 뿐만 아니라 전체 시스템 성능을 개선하고 에너지 절약을 창출한다. 그리고 최종 사용자 시설에 의해 생성된 고조파 전류의 존재에 관계없이 임의의 시간에서 사용될 수 있다. 본 발명의 고조파 필터는 전기 전력 시스템으로부터 유입된 고조파 전류를 작업원으로서 그리고 제로 비용(zero cost) 가열 프로세스로 사용하는 100%의 무공해 전자기 유도 가열기를 제공한다.
본 발명은 코어 리액터에 사용되는 반 비자성 보빈이며, 여기서 반 비자성 보빈은: 길이 및 양 단을 갖는 비금속 중앙 섹션 - 상기 중앙 섹션은 중공(hollow core)을 포함하고 상기 중공으로의 접근을 제공하기 위해 각 단에서 배치된 개구(opening)를 가짐, 각 단에 배치된 비금속 플랜지 - 각 플랜지는 상기 중공 코어에 대한 접근을 제공하기 위해 각 단에서의 개구와 일치하도록 크기가 정해지는 개구를 가지며, 각 플랜지는 상기 중앙 섹션으로부터 떨어진 부분을 가지고, 그리고 적어도 하나의 플랜지는 상기 중앙 섹션으로부터 떨어진 부분에 배치된 적어도 하나의 관통홀(through-hole)을 가짐 - 를 가진다. 바람직하게는, 상기 중앙 섹션은 실질적으로 원통형이고, 그 주위에 와이어의 권선을 수용하도록 설계 및 구성된다. 또한 바람직하게는, 상기 중앙 섹션의 중공은 파이프, 케이블 또는 매입된 다수의 와이어를 수용하도록 설계 및 구성된다. 또한 바람직하게는, 각 플랜지는 실질적으로 원형 플레이트 형 구성이고, 권선을 중앙 부분의 길이로 제한하기 위한 스톱으로 동작하도록 설계 및 구성된다. 각 플랜지의 개구는 파이프, 케이블 또는 매입된 다수의 와이어를 수용하도록 설계 및 구성되고, 보다 바람직하게는, 동일한 파이프, 케이블 또는 상기 중앙 섹션의 중공을 통과하는 매입된 다수의 와이어이다. 또한, 적어도 하나의 관통홀은 상기 중앙 섹션 주변의 와이어 권선에 대한 입구 및/또는 출구 지점을 제공하도록 바람직하게 설계 및 구성된다. 상기 비금속 중앙 섹션 및 비금속 플랜지는, 약간 다공성(porous) 또는 무공성(non-porous)일 수도 있는, 세라믹 물질로 이루어진다. 비금속 물질은 레진, 점토, 시멘트, 나일론 및 아미드(amide) 또는 임의의 다른 비금속 물질로 이루어질 수 있다. 세라믹이 선호되는 것은 와전류의 부족으로 인해 중앙 섹션 또는 플랜지의 가열이 없기 때문이다. 코어가 금속 재질인 경우 유도 히터로 동작할 것이고, 즉 코어는 생산된 열을 수신하여 결국 파열될 수 있다. 특성/물질 속성의 관점에서, 보빈은” (1) 비금속 고온 절연 물질, 이는 전술한 레진, 점토(clay)/벽돌(brick), 시멘트, 나일론, 아미드, 나일론/아미드 합성물 및 세라믹에 의해 제공되며, 왜냐면 와전류의 부족 또는 부재로 인해 가열이 많지 않기 때문이다; 및 (2) 일반적으로 이해되는 비자성과 같은, 비자성 물질, 여기서 물질은 완전히 비자성 또는 약간의 자성이여야 한다. 알려진 것처럼, 자기장은 통상적으로 가우스 단위로 측정되고, 예를 들어 기존의 냉장고 자석은 대략 50 가우스의 자기장을 가지고, 지구의 핵은 대략 25 가우스의 자기장을 가지고, 지구의 표면은 대략 0.25-0.60 가우스의 자기장을 가진다. 바람직하게는, 100% 비자성, 즉 위에서 나타난 것과 같이 대략 50 가우스 보다 작은 물질이 사용되어야 한다.
본 발명의 반 비자성 보빈은 임의의 인덕턴스 및 앰퍼시티 값으로 설계될 수 있는 (직렬 인덕터로 알려진) 코어 라인 리액터에서 사용된다. 본 발명의 반 비자성 보빈은, AC 유틸리티 전력망 시스템으로부터 매우 큰 고조파 전류를 안전하게 수입 및 처리하고 동시에, 연결된 전기 부하와 독립적인, 필터가 설치된 최종 사용자 산업 시설에서 생산된 하모닉 전류를 스톱 및 필터링하기 위해 고조파 필터 및 수동 하모닉 필터에 또한 사용된다. 따라서, 이 하모닉 전류는 최종 소비자를 위해 수학적으로 추가되고 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 필터를 직접 접지에 연결하여 하모닉 전류를 제거할 수 있다.
본 발명은 임의의 인덕턴스 값으로 설계될 수 있는 라인 리액터(직렬 인덕터)를 창출하는데 유용한 반 비자성 보빈을 제공한다. 본 발명은 대안적인 전류 회로에 대한 개선된 고조파 필터를 제공하고, 특히 배전 시스템 및 산업 시설 자체로부터 고조파 전류를 유입하는 일반적인 동조 하모닉 필터에 연관된 기존의 문제를 극복하는데 유용한 반 비자성 보빈을 또한 제공한다. 본 발명은 이 전류를 수학적으로 추가하고 최종 사용자를 위해 이를 사용하는데 유용한 반 비자성 보빈을 제공한다.
본 발명의 추가 특징, 장점 및 세부 사항은 동일한 번호가 동일한 요소를 표시하는 도면의 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다:
도 1은 직렬 디커플링 인덕터가 없는 최신의 기존 고조파 필터의 간략화된 개략 회로도이다;
도 2는 직렬 디커플링 인덕터를 갖는 현시점의 기존 고조파 필터의 간략화된 개략 회로도이다;
도 3a는 본 발명에 따른 보빈의 사시도이다;
도 3b는 본 발명에 따른 보빈의 단면도이다;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반 비자성 코어 라인 리액터 조립체의 사시도이다;
도 4a는 본 발명의 도 4에 따른 반 비자성 코어 라인 리액터 조립체의 단면도이다;
도 4b는 도 4a에 도시된 반 비자성 코어 라인 리액터 조립체의 "A"-"A" 선을 통한 평면 절개도이다;
도 4c는 도 4에 도시된 반 비자성 코어 라인 리액터 조립체의 개략 회로도이다;
도 4d는 도 4에 도시된 반 비자성 코어 라인 리액터 조립체의 기호이다;
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 반 비자성 코어 태핑 라인 리액터 조립체의 단면도이다;
도 5b는 도 5a에 도시된 반 비자성 코어 태핑 라인 리액터 조립체의 평면도이다;
도 5c는 도 5a에 도시된 반 비자성 코어 태핑 라인 리액터의 개략 회로도이다;
도 6a는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반 비자성 코어 전압 변압기 조립체의 단면도이다;
도 6b는 도 6a에 도시된 반 비자성 코어 전압 변압기 조립체의 평면도이다;
도 6c는 도 6a에 도시된 반 비자성 코어 전압 변압기 조립체의 개략 회로도이다;
도 7a는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반 비자성 코어 격리 변압기 조립체의 단면도이다;
도 7b는 도 7a에 도시된 반 비자성 코어 격리 변압기 조립체의 평면도이다;
도 7c는 도 7a에 도시된 반 비자성 코어 격리 변압기 조립체의 개략 회로도이다;
도 8a는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반 비자성 코어 벅 변압기의 단면도이다;
도 8b는 도 8a에 도시된 반 비자성 코어 벅 변압기 조립체의 평면도이다;
도 8c는 도 8a에 도시된 반 비자성 코어 벅 변압기 조립체의 개략 회로도이다;
도 9a는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반 비자성 코어 부스팅 변압기 조립체의 단면도이다;
도 9b는 도 9a에 도시된 반 비자성 코어 부스팅 변압기 조립체의 평면도이다;
도 9c는 도 9a에 도시된 반 비자성 코어 부스팅 변압기 조립체의 개략 회로도이다;
도 10은 본 발명에 따른 반 비자성 코어 라인 리액터를 사용하는 삼상 수동 하모닉 필터의 실시예의 전기적 개략도이다;
도 11a는 본 발명에 따른 반 비자성 코어 라인 리액터 조립체의 사시도이다;
도 11b는 도 11a에 도시된 반 비자성 코어 라인 리액터 조립체의 측단면도이다;
도 11c는 도 11a에 도시된 반 비자성 코어 라인 리액터 조립체의 평단면도이다; 그리고
도 12는 도 11a에 따른 반 비자성 코어 라인 리액터 조립체를 사용하는 유체 가열 시스템이다.
도 1은 최신의 수동 하모닉 필터 조립체(100)를 설명한다. 도 1에서, 수동 하모닉 필터 조립체(100)는 유틸리티 전력망(101)과 지역 시설 전기 시스템(102) 사이에 배치된다. 빈번히, 수동 하모닉 필터 조립체(100)는 수동 하모닉 필터 회로(130)를 창출하기 위해 복수의 직렬 연결된 코어 리액터(110) 및 커패시터(120)를 포함한다. 도 1에서, 수동 하모닉 필터 회로(130) 전력 시스템 리액터는 철심 또는 공심(110)일 수 있다. 수동 하모닉 필터 조립체(100)는 대게 전력 공급선(140)과 전기 접지(150) 사이에 다수의 병렬-연결된 수동 하모닉 필터 회로(130)를 포함하도록 설계되고, 각 수동 하모닉 회로(130)는 억제를 원하는, 원치 않는 특정 하모닉 전류 주파수로 동조된다. 보다 높은 하모닉 주파수를 걸러내기 위해 고역 통과 수동 하모닉 필터(130)를 사용하는 것이 일반적이다. 특히, 동조 수동 고조파 필터(130)는 설계된 낮은 하모닉 임피던스로 인해, 입력(101) 및/또는 동일한 네트워크에 연결된 다른 비선형 부하를 통해 유틸리티 전력망으로부터 유입된 하모닉 전류에 의해 쉽게 과부화된다. 이는 적절한 필터링을 어렵게 만든다. 이 문제는 변속기 메커니즘의 구현에 의해 부분적으로 해결되었으나, 여전히 중대한 문제가 있다.
도 2는, 도 1의 선행 기술의 동조 수동 하모닉 필터 조립체(100)를 극복하기 위한 잘 알려진 수동 하모닉 필터 조립체(200)를 설명한다. 수동 하모닉 필터 조립체(200)는 전력 분배 시스템으로부터 임의의 고조파를 유입하는 것을 방지하도록 특별히 설계되고, 따라서 유틸리티 전력망으로부터 지역 시설 전기 시스템을 격리한다. 이 격리는, 배전 시스템 전력 공급선(140)과 직렬인 복수의 전력 디커플링 리액터(210)를 추가함으로써 달성된다. 수동 하모닉 필터 조립체(200)의 필터링 능력은 주로 최종 사용자 측에서 생산된 내부 고조파를 포착하는 동조 수동 하모닉 필터(130)에 주로 의존한다. 전력 디커플링 리액터(210)는 유틸리티 전력망으로부터 지역 시설 전기 시스템으로 흐르는 임의의 하모닉 전류도 유입하지 않도록 충분한 임피던스를 제공한다. 도 1과 관련하여 이미 언급된 바와 같이, 수동 하모닉 필터 조립체(100)가 전기 전력망과 직렬인 전력 디커플링 리액터(210)를 부족해 하면, 너무 많은 전류가 흐를 경우 원하지 않은 유입된 하모닉 전류가 예를 들어 철심 리액터(110)에서 포화가 되며, 코어를 따라 와전류가 흐르기 때문에 심각한 가열 문제로 인해 손상을 입을 수 있고, 그리고 또한 위에서 언급된 단점을 겪을 것이다. 대부분의 경우 많은 전류는 기존의 수동 하모닉 필터 조립체(130)에 의해 처리되기 때문에, 공심 리액터(110)가 일반적으로 사용되는 옵션이다. 공심 리액터는 본 발명에 의해 다루어지는 많은 단점을 가진다. 많은 단점에서 공심 리액터는 (와이어의 큰 코일로 이루어져) 매우 크고, 그리고 큰 알루미늄 구조 상에 옥외에 배치되어야 한다 (스틸 구조는 상기 유닛의 자기 성능에 영향을 미칠 수 있어, 그들은 사용할 수 없다). 더욱이, 그들은 비용이 많이 들고 유지보수, 검사 및 서비스가 복잡하다. 수동 하모닉 필터(130)가 대신에 철심 리액터(110)로 이루어진다면, 그러면 매우 많은 하모닉 전류가 리액터를 따라 흐를 경우 리액터는 쉽게 과부화되고 포화되고 이는 리액턴스의 감소를 야기하고 그리고 자기 코어가 포화되기 이전에 많은 자속이 자기 물질에서 생성될 수 있고, 그리고 코일은 공심으로 복귀한다. 위에서 언급한 바와 같이, 수동 하모닉 필터 조립체(200)는 유티릴티 전력망에서 흐르는 고조파 전류를 유입하지 않아, 결국 최종 소비자를 위해 이 에너지를 이용할 기회를 놓치게 된다.
도 3a는 본 발명에 따른 보빈의 일 실시예이고 도 3b는 이 실시예의 단면도이다. 이 실시예는 원통형 반 비자성 코어(310)를 갖는 보빈(300)과 원통형 반 비자성 코어(310)에 결합된 두개의 평면의 원형 플랜지(circular flanges)(320)를 가진다. 반 비자성 코어(310)는 높은 온도 저항 비자성 물질로 이루어진다. 그러나, 반 비자성 코어(310)는 타원형, 삼각형, 원형 등과 같은 상이한 형상을 가질 수 있다. 높은 온도, 방수 및 습기 저항 비자성 세라믹, 시멘트, 수지(resins) 등과 같은 상이한 코어 크기 및 상이한 물질이 다양한 애플리케이션에 대해 모두 적합하다. 보빈(300)은 또한 중앙 구멍(330) 및 복수의 플랜지 구멍(340)을 포함한다. 그 기능은 다른 도면과 함께 설명될 것이다. 반 비자성 코어(310)는 기본 코어로 사용되어, 본 발명의 개선을: 도 4a-4c의 라인 리액터 (인덕터), 도 5a-5c의 태핑 라인 리액터(tapping line reactors), 도 6a-6c의 전압 변압기, 도 7a-7c의 격리 변압기(isolating transformers), 도 8a-8c의 벅 변압기(buck transformers), 도 9a-9c의 부스팅 변압기(boosting transformers) 및 지그재그 변압기 등:과 같이, (도시되진 않았지만) 통상의 기술자에게 적용 가능하다는 것이 이해되는 것과 같은, 선행기술에서 개발된 대부분의 전기 구성요소에 제공한다. 코어(310)는 원하는 경우, 하모닉 전류를 제거하기 위한 애플리케이션에서 사용될 수 있다. 위에서 언급한 전기 구성요소의 제조를 위해 필수적인 권선(410)(예컨대, 도 4a 참조)은 구리, 알루미늄 또는 기타 잘 알려진 절연 자기 와이어로 제작될 수 있으며, 그리고 와이어가 권선을 돌리기 위해 측면에서 앞뒤로 움직이는 동안 보빈을 회전시키는 코일 와인딩 기계를 사용하여 반 비자성 코어(310) 주변에 감겨질 수 있다. 도트 규약(dot convention)에 따라 인덕터 및 변압기 기술 분야에서 통상의 기술자를 위해, 권선의 시작이 점(420)으로 표시된다(예컨대, 도 4a 참조). 변압기에서 점 표식은 모든 순간에 해당 극성의 단자를 나타낸다. 위에서 서술된 권선 구조는 말단, 태핑 또는 임의의 다른 전기 시스템 구성요소에 대한 다른 연결 방법을 제공할 수 있다. 반 비자성 코어(310)의 목적은 위에서 언급된 구성요소의 인덕턴스 값을 고정하고 그들의 상호 커플링을 증가시키기 위함이며, 이는 본 발명의 다양한 실시예에서 보빈(300)에 의해 달성된다.
도 4 및 4a는 각각 본 발명의 일 측면에 따른 반 비자성 코어 라인 리액터 조립체(400)의 사시도 및 단면도이다. 도 4에서, 권선(410)은 권선(410)의 입구 및 출구 지점(각각 430 및 440)에서 반 비자성 코어 라인 리액터 조립체(400)으로 들어가고 나간다. 도 4에서 권선은 자철선(magnet wire)이다. 도 4b는 도 4a에 도시된 것과 같은 반 비자성 코어 라인 리액터 조립체(400)의 평면 절개도이다. 도 4c는 도 4a에 도시된 것과 같은 반 비자성 코어 라인 리액터 조립체(400)의 개략 회로도이다. 도 4d는 도 4a에 도시된 것과 같은 반 비자성 코어 라인 리액터 조립체(400)의 기호 회로도(450)이다. 기호 회로도(450)는 반 비자성 코어(310) 및 반 비자성 코어(310) 주변에 감싸진 권선(410)을 포함한다.
(통상의 기술자에 의해 인식될 수 있는 것과 같이 직렬 인덕터(series inductor)인) 도 4, 4a, 4b, 4c, 및 4d의 반 비자성 코어 라인 리액터는 (a) 임의의 표준 와이어 게이지 시스템(즉, 아메리칸 와이어 게이지(AWG))을 사용하여 적절한 도체 앰퍼시티 크기 와이어를 선택함으로써 임의의 전류 운반 능력으로, (b) 임의의 허용 측정 시스템에 의해 인덕터 값을 측정함으로써 임의의 인덕턴스 값으로, 그리고 (c) 이전의 전기 값을 충족하는 임의의 길이의 코어 크기로 설계 및 동조될 수 있다. 반 비자성 코어 라인 리액터 조립체(400)를 생산하기 위해 반 비자성 보빈(300)을 사용하는 임의의 전기 및 또는 산업 기술은 흐르는 전류에 의해 생성된 고전류 흐름 및 높은 온도를 처리할 수 있고, 결국 자성이 아닌 비금속 코어의 사용으로 인해 와전류 효과를 방지할 수 있다.
다음은 반 비자성 코어 라인 리액터(400)를: (a) (즉, 단일 동조 필터 및/또는 1차, 2차 또는 n차 고역 통과 필터를 위해 전기 전력 시스템으로부터 포착되도록 의도되는, 하모닉 전류의 공진회로를 창출하기 위해 특정 주파수로 동조된) 임의의 다중 섹션 션트 수동 필터 내 동조 리액터 요소로서; 또는 (b) 백-투-백 커패시터 스위칭(back-to-back capacitor switching)을 방지하기 위해 병렬 커패시터 뱅크 스텝 간의 전류를 제한하는 AC 초크 리액터 (삽입 임피던스)로서 사용한 예시들이다. 반 비자성 보빈(300)으로 창출된
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비자성 코어 라인 리액터(400)는, 선택된 주파수 또는 주파수 대역에서 대부분의 하모닉 전류를 포착하기 위해, 선택 및 동조된 주파수 또는 주파수 대역에서 매우 낮은 임피던스 및 낮은 품질 인자 ”Q”를 가진다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반 비자성 코어 태핑 라인 리액터 조립체(500)이다. 반 비자성 코어 태핑 라인 리액터 조립체(500)는, 여기서 권선(410)의 각 층(410A, 410B, 및 410C)로부터 방사하는 세개의 태핑(510, 520 및 530)인, 복수의 태핑을 가짐으로써 반 비자성 코어 라인 리액터(400)와 상이하다. 도 5b는 도 5a에 도시된 반 비자성 코어 태핑 라인 리액터 조립체(500)의 평면도이다. 도 5c는 도 5a에 도시된 반 비자성 코어 태핑 라인 리액터 조립체(500)의 개략 회로도(540)이다. 개략 회로도(540)는 세개의 태핑(510, 520 및 530)과 함께 반 비자성 보빈(300) 주변에 감겨진 권선(410)를 포함한다.
(통상의 기술자에 의해 인식될 수 있는 것과 같이 직렬 태핑 인덕터인) 반 비자성 코어 태핑 라인 리액터(500)는: 임의의 표준 와이어 게이지 시스템(즉, 아메리칸 와이어 게이지(AWG))을 사용하여 적절한 도체 앰퍼시티 크기 와이어를 선택함으로써 임의의 전류 운반 능력으로; (b) 임의의 허용 측정 시스템에 의해 인덕터 값을 측정함으로써 임의의 인덕턴스 값으로; (c) 이전의 전기 값을 충족하는 임의의 길이의 코어 크기로; 또는 (d) 권선을 따라 연결된 임의의 수의 태핑으로 설계 및 동조될 수 있다. 반 비자성 코어 태핑 라인 리액터(500)의 코어로서 동작하는 반 비자성 보빈(300)을 사용하는 임의의 전기 및 또는 산업 기술은 흐르는 전류에 의해 생성된 고전류 흐름 및 높은 온도를 처리할 수 있고, 자성이 아닌 비금속 코어의 사용으로 인해 와전류 효과를 방지할 수 있다.
반 비자성 코어 태핑 라인 리액터(500)의 사용의 예시들은, (즉, 전류는 단일 동조 필터 및/또는 1차, 2차 또는 n차 고역 통과 필터를 위해 전기 전력 시스템으로부터 포착되도록 의도되는, 하모닉 전류의 공진회로를 창출하기 위해 특정 주파수로 동조된), 필터링될 시스템의 몇몇 전기 구성요소와 연결하기 위해 임의의 수의 태핑 연결을 갖는 임의의 다중 섹션 션트 수동 필터 내 동조 리액터 요소를 포함한다. 이들 실시예는 임의의 특정 유형의 연결에 의존하지 않으며 결국 임의의(any) 연결 방식이 가능하다. 반 비자성 보빈(300)을 사용한 반 비자성 코어 태핑 라인 리액터(500)는, 선택된 주파수 또는 주파수 대역에서 대다수의 하모닉 전류를 포착하기 위해 주파수 또는 선택 및 동조된 주파수 또는 주파수 대역에서 매우 낮은 임피던스 및 낮은 품질 인자 “Q”를 가진다.
도 6a는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반 비자성 코어 전압 변압기 조립체(600)이다. 권선(410) 및 권선의 입구 지점 및 출구 지점(430 및 440)을 갖는 것에 더하여, 도 6a의 반 비자성 코어 전압 변압기 조립체(600)는 제2 권선(610), 제2 권선 시작 지점(620), 및 제2 권선(610)의 입구 지점 및 출구 지점(630 및 640)을 포함한다. 제2 권선(610)은 권선(410) 보다 더 적은 게이지 와이어이다. 도 6b는 도 6a에 도시된 반 비자성 코어 전압 변압기 조립체(600)의 평면도이다. 도 6c는 도 6a에 도시된 반 비자성 코어 전압 변압기 조립체(600)의 개략 회로도이다. 이 실시예는 반 비자성 보빈(300)(미도시) 주변에 감겨진 권선(410), 그리고 권선(410) 주변에 감겨진 제2 권선(610)을 가진다. 권선(410, 610)은 철심을 갖지 않기 때문에, 이 실시예는 느슨하게 결합된 권선(410, 610)을 이용한다. 느슨하게 결합된 회로는 권수비(turns ratios)에 의해 특성화되지 않을 수 있고; 대신에 자기 인덕턴스(self-inductances) 및 상호 인덕턴스에 의해 특성화된다. 와이어 게이지는 도 6a에 도시된 바와 같이, 권선(410, 610) 간에 상이할 수 있다. 반 비자성 코어 전압 변압기 조립체(600)를 만들기 위해서 상호 전압, 결합 계수, 상호 결합을 갖는 인덕터 및 고려해야할 기타 기술적 측면이 존재하고, 권선의 시작이 두 인덕터의 두 끝 중 어느 하나에 배치될 수 있어 상이한 극성 및 결합 효과를 얻기 위해 다양한 구성이 가능하다는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
반 비자성 코어 전압 변압기 조립체(600)는: 반 비자성 코어 격리 변압기 조립체(700)는: (a) 임의의 표준 와이어 시스템(즉, 아메리칸 와이어 게이지(AWG))를 사용하여 적절한 도체 앰퍼시티 크기의 와이어를 선택함으로써 임의의 입력 또는 출력 전압 및 전류 운반 능력으로; (b) 임의의 허용 측정 시스템에 의해 인덕터 값을 측정함으로써 임의의 인덕터 값으로; (c) 이전의 전기 값을 충족하는 임의의 길이의 코어 크기로; (d) 임의의 감김 수로; (e) 임의의 작동 주파수로; 그리고 (f) 둘 이상의 상호 결합된 권선을 만들기 위해 길이 코어를 따라 적절한 권선으로 설계될 수 있다. 반 비자성 코어 전압 변압기 조립체(600)의 코어로서 반 비자성 보빈(300)을 사용하는 임의의 전기 및 또는 산업 기술은 흐르는 전류에 의해 생성된 고전류 흐름 및 높은 온도를 처리할 수 있고, 자성이 아닌 비금속 코어의 사용으로 인해 와전류 효과를 방지할 수 있다.
반 비자성 코어 전압 변압기 조립체(600)의 사용의 예시들은 전압 또는 전류 변압기를 포함한다.
도 7a는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반 비자성 코어 격리 변압기 조립체(700)이다. 권선(410) 및 권선의 입구 지점 및 출구 지점(430 및 440)을 갖는 것에 더하여, 도7a의 반 비자성 코어 격리 변압기 조립체(700)는 제2 권선(710), 제2 권선 시작 지점720, 및 제2 권선(710)의 입구 지점 및 출구 지점(각각 730 및 740)을 포함한다. 도 7a에 도시된 실시예에서, 제2 권선(710)은 권선(410)과 동일한 게이지 와이어이다. 도 7b는 도 7a에 도시된 반 비자성 코어 격리 변압기 조립체(700)의 평면도이다. 도 7c는 도 7a에 도시된 반 비자성 코어 격리 변압기 조립체(700)의 개략 회로도이다. 이 실시예는 반 비자성 보빈(300)(미도시) 주변에 감겨진 권선(410), 그리고 권선(410) 주변에 감겨진 제2 권선(710)을 가진다. 권선(410, 710)은 철심을 갖지 않기 때문에, 상기 실시예는 느슨하게 결합된 권선(410, 710)을 이용한다. 위에서 언급된 바와 같이, 느슨하게 결합된 회로는 권수비에 의해 특성화되지 않을 수 있고; 대신에, 자기 인덕턴스(self- inductances) 및 상호 인덕턴스에 의해 특성화된다. 도 7a-7c에서 동일하게 개략적으로 도시되었지만, 와이어 게이지는 권선(410) 및 제2 권선(710) 간에 상이할 수 있다. 도 7a-7c에 도시된 코어 격리 변압기는 1:1 변압 비(ratio)를 가진다. 반 비자성 코어 전압 변압기 조립체(700)를 만들기 위해서 상호 전압, 결합 계수, 상호 결합을 갖는 인덕터 및 고려해야할 기타 기술적 측면이 존재하고, 권선의 시작이 두 인덕터의 두 끝 중 어느 하나에 배치될 수 있어 상이한 극성 및 결합 효과를 얻기 위해 다양한 구성이 가능하다는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
반 비자성 코어 격리 변압기 조립체(700)는: (a) 임의의 표준 와이어 시스템(즉, 아메리칸 와이어 게이지(AWG))를 사용하여 적절한 도체 앰퍼시티 크기의 와이어를 선택함으로써 임의의 입력 또는 출력 전압 및 전류 운반 능력으로; (b) 임의의 허용 측정 시스템에 의해 인덕터 값을 측정함으로써 임의의 인덕터 값으로; (c) 이전의 전기 값을 충족하는 임의의 길이의 코어 크기로; (d) 임의의 감김 수로; (e) 임의의 작동 주파수로; 그리고 (f) 둘 이상의 상호 결합된 권선을 만들기 위해 길이 코어를 따라 적절한 권선으로 설계될 수 있다. 반 비자성 코어 격리 변압기 조립체600의 코어로서 동작하는 반 비자성 보빈(300)을 사용하는 임의의 전기 및 또는 산업 기술은 흐르는 전류에 의해 생성된 고전류 흐름 및 높은 온도를 처리할 수 있고, 자성이 아닌 비금속 코어의 사용으로 인해 와전류 효과를 방지할 수 있다.
격리 변압기의 사용의 예시들은, 제5 및 제7 고조파는 제거되기 때문에 효율적인 12-펄스 하모닉 필터 작동을 주로 창출하는 다수의 드라이브(델타-wye 격리 변압기를 갖는 하나의 드라이브와 델타-델타 격리 변압기를 갖는 제2 드라이브)를 공급하는 격리 변압기를 포함한다.
도 8a는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반 비자성 코어 벅 변압기 조립체(800)이다. 권선(410) 및 권선의 입구 지점 및 출구 지점(430 및 440)을 갖는 것에 더하여, 도 8a의 반 비자성 코어 벅 변압기 조립체(800)는 제2 권선(810), 제2 권선 시작 지점(820), 및 제2 권선(810)의 입구 지점 및 출구 지점(각각 830 및 840)을 포함한다. 도 8a에 도시된 실시예에서, 제2 권선(810)은 권선(410)과 동일한 게이지 와이어이다. 도 8b는 도 8a에 도시된 반 비자성 코어 벅 변압기 조립체(800)의 평면도이다. 도 8c는 도 8a에 도시된 반 비자성 코어 벅 변압기 조립체(800)의 개략 회로도이다. 도 8c에서, 선(430) 및 선(840) 사이의 전압은, 둘다 선(440)을 기준으로 하여, 전압의 약간의 감소를 제공한다, 예를 들어 127V에서 110V로 이다. 이 실시예는 반 비자성 보빈(300)(미도시) 주변에 감겨진 권선(410) 및 권선(410)의 일부의 주변에 감겨진 제2 권선(810)을 포함한다. 권선(410, 810)은 철심을 갖지 않기 때문에, 상기 실시예는 느슨하게 결합된 권선(410, 810)을 이용한다. 위에서 언급한 바와 같이, 느슨하게 결합된 회로는 권수비에 의해 특성화되지 않을 수 있고; 대신에 자기 인덕턴스(self-inductances) 및 상호 인덕턴스에 의해 특성화된다. 도 8a-8c에서 동일하게 개략적으로 도시되어 있지만, 와이어 게이지는 권선(410) 및 제2 권선(810) 간에 상이할 수 있다. 도 8a-8c의 특수 연결 코어 벅 변압기로 인해, 전압의 약간의 감소만 달성된다. 반 비자성 코어 벅 변압기 조립체(800)를 만들기 위해서 상호 전압, 결합 계수, 상호 결합을 갖는 인덕터 및 고려해야할 기타 기술적 측면이 존재하고, 권선의 시작이 두 인덕터의 두 끝 중 어느 하나에 배치될 수 있어 상이한 극성 및 결합 효과를 얻기 위해 다양한 구성이 가능하다는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
도 9a는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반 비자성 코어 부스팅 변압기 조립체(900)이다. 권선(410) 및 권선의 입구 지점 및 출구 지점(430 및 440)을 갖는 것에 더하여, 도 9a의 반 비자성 코어 부스팅 변압기 조립체(900)는 제2 권선(910), 제2 권선 시작 지점(920), 및 제2 권선(910) 입구 지점 및 출구 지점(각각 930 및 940)을 포함한다. 도 9a에 도시된 실시예에서, 제2 권선(910)은 권선(410)과 동일한 게이지 와이어이다. 도 9b는 도 9a에 도시된 것과 같은 반 비자성 코어 부스팅 변압기 조립체(900)의 평면도이다. 도 9c는 도 9a에 도시된 것과 같은 반 비자성 코어 부스팅 변압기 조립체(900)의 개략 회로도이다. 도 9c에서, 선(930) 및 선(440) 사이의 전압은, 모두 선(440)을 기준으로 하여 전압의 부스팅을 제공한다. 예를 들어 208V에서 220V로 이다. 이 실시예는 반 비자성 보빈(300)(미도시)의 주변에 감겨진 권선(410) 및 권선(410)의 일부의 주변에 감겨진 제2 권선(910)을 포함한다. 권선(410, 910)은 철심을 갖지 않기 때문에, 상기 실시예는 느슨하게 결합된 권선(410, 910)을 이용한다. 위에서 언급된 바와 같이, 느슨하게 결합된 회로는 권수비에 의해 특성화되지 않을 수 있고; 대신에, 자기 인덕턴스(self- inductances) 및 상호 인덕턴스에 의해 특성화된다. 도 9a-9c에서 동일하게 개략적으로 도시되어있지만, 와이어 게이지는 권선(410) 및 제2 권선(910) 간에 상이할 수 있다. 도 9a-b에 도시된 특수 연결로 인해, 전압의 부스트가 달성된다. 반 비자성 코어 부스팅 변압기 조립체(900)를 만들기 위해서 상호 전압, 결합 계수, 상호 결합을 갖는 인덕터 및 고려해야할 기타 기술적 측면이 존재하고, 권선의 시작이 두 인덕터의 두 끝 중 어느 하나에 배치될 수 있어 상이한 극성 및 결합 효과를 얻기 위해 다양한 구성이 가능하다는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
반 비자성 코어 벅 또는 부스팅 변압기 조립체(800, 900)는: a) 임의의 표준 와이어 시스템(즉, 아메리칸 와이어 게이지(AWG))를 사용하여 적절한 도체 앰퍼시티 크기의 와이어를 선택함으로써 임의의 입력 또는 출력 전압 및 전류 운반 능력으로; (b) 임의의 허용 측정 시스템에 의해 인덕터 값을 측정함으로써 임의의 인덕터 값으로; (c) 이전의 전기 값을 충족하는 임의의 길이의 코어 크기로; (d) 임의의 감김 수로; (e) 임의의 작동 주파수로; 그리고 (f) 둘 이상의 상호 결합된 권선을 만들기 위해 길이 코어를 따라 적절한 권선으로 설계될 수 있다. 반 비자기 코어 벅 또는 부스팅 변압기 조립체(800, 900)의 코어로 동작하는 반 비자성 보빈(300)을 사용하는 임의의 전기 및/또는 산업 기술은 흐르는 전류에 의해 생성된 고전류 흐름 및 높은 온도를 처리할 수 있고, 자성이 아닌 비금속 코어의 사용으로 인해 와전류 효과를 방지할 수 있다.
벅 및 부스팅 변압기는 부하에 대한 전압의 약간의 감소 또는 부스트를 요구하는 애플리케이션에서 사용된다. 예를 들어, 저역 통과 광대역 필터에서 벅 변압기는 필터 라인 리액터 출력에서의 전압을 필터 커패시터에서의 전압이 허용 가능한 수준으로 낮추는데 사용된다. 또한 일 예시로서, 상업적 및 산업적인 공기 조절 시스템의 경우, 부스팅 변압기는 208V를 230V 또는 240V로 부스팅하는데 사용되고, 그리고 벅 변압기는 반대로, 즉 전압의 감소를 위해, 사용된다. 조명 시스템의 경우 부스팅 변압기는 110V를 120V 및 240V로 부스팅하기 위해 사용된다. 벅 변압기 및 부스팅 변압기 모두는 모든 유형의 가열 시스템 및 유도 모터의 경우 전압 정정을 위해 사용된다. 　 공급 전압이 정상보다 지속적으로 높거나 낮은 많은 애플리케이션이 존재하므로, 벅 또는 부스팅 변압기를 사용할 필요가 있다.
통상의 기술자는 비선형 부하에서 창출된 고조파 전류가 부하에서 유틸리티 전력망으로 다시 흐른다는 것을 알고 있다; 따라서 외부 배전 시스템 케이블은 상이한 시설에서 모든 지역 존 최종 사용자에 의해 창출된 총 고조파 전류를 모은다. 도 2와 관련된 선행 기술 시스템은 고조파 전류가 최종 사용자 시설로 전파되는 것을 방지하기 위해 사용되었다. 그러나, 이러한 선행 기술 시스템은 비 전파된 고조파 전류의 손실된 전력을 활용하지 않는 것과 같은, 전술한 단점이 존재한다.
본 발명의 다른 일 실시예는 유틸리티 전력망 케이블에서 흐르는 큰 고조파 전류를 효율적으로 포착하고 최종 사용자 시설에서 생산된 사실상 유해한 전류 고조파를 제거하는 새로운 기술 시스템이다. 더욱이, 포착된 고조파 전류는 동시에 전자 수요 측정기에 의해 등록된 지역 총 에너지 소비에 긍정적인 영향을 미치는데 사용되고, 따라서 최종 사용자에 의해 소비된 전기 에너지를 위해 지불된 비용을 상당히 절감할 수 있는 진정한 전기 전력 품질 및 절약 시스템을 창출한다.
도 10은 위에서 서술된 본 발명의 실시예의 전기 전력 품질 및 절약 시스템의 개략 전경도(overall view schematic diagram)이다.
도 10의 예시적인 실시예는 도 2와 관련하여 서술된 최신의 일반적인 동조 하모닉 필터의 기존의 기술 문제를 극복하도록 설계된다. 도 10의 예시적인 실시예는 도 4-4d와 관련하여 서술된 실시예에 따른 반 비자성 코어 라인 리액터 조립체(400)를 각 공진 L-C 필터에 배치하는 것을 포함한다.
도 10은, 기본 주파수(예컨대, 50 또는 60헤르츠)를 갖는 교류에 의해 에너지가 공급되는 삼상 도체(1021, 1022, 및 1023)의 세트를 제공하는, 삼상 분배 감압 변압기(1002)로 향하여 연결된, 삼상 AC 유틸리티 전력망 시스템(1001)을 도시한다. 삼상 도체(1021, 1022 및 1023)의 각 상에 직접 연결되는 것은 도시된 전력량(watt-hour) 및 수요 전기 측정기(1004)이다. 적어도 하나의 하모닉 전류 생산 부하(1030), 적어도 하나의 선형 부하(1032) 및 수동 하모닉 필터(1006A, 1006B, 및 1006C)이다. 笏μ 하나의 선형 부하(1032)가 역률 정정을 필요로 하는 경우, 그러면 개별 역률 커패시터 뱅크가 각각에 위치할 수 있다. 역률 커패시터가 모터의 바닥 상에 그리고 모터 제어 센터에서 그리고 주 전력 버스 외부에 위치할 경우 가능한 공명 효과가 덜 심할 것이다. 이는 공진을 감쇄(dampen)하기 위해 전기 회로에 충분한 저항자를 도입하도록 전력 케이블이 충분히 길다고 가정한다.
수동 하모닉 필터(1006A, 1006B, 및 1006C)는 삼상 도체(각각 1021, 1022, 및 1023) 간에, 그리고 접지에 연결되어 있다. 특히 수동 하모닉 필터(1006A)를 참조하면, 일련의 공진형 LC 필터(1008, 1009, 및 1010)가 도시되어 있다. 그들 각각은 위상(1021)에서 흐르는, 선택된 원하지 않은 하모닉 전류를 포착하고 필터링하기 위해 특별히 동조된다. 공진형 LC 필터(1008)는 제3 하모닉 전류를 필터링하기 위해 특별히 설계될 수도 있다, 공진형 LC 필터(1009)는 제5 하모닉 전류를 필터링하기 위해 특별히 설계될 수도 있다, 그리고 공진형 LC 필터(1010)는 제7, 제9, 제11, 제13 및 특정 시스템의 니즈에 따른 주요 하모닉 주파수를 필터링하는데 필요한 임의의 수의 개별 공진형 LC 필터를 나타낼 수 있다. 또한 도 10에 도시된 것은, 특정 시스템의 니즈에 따라 존재하는 공진형 LC 필터에 의해 필터링된 선택된 원하지 않은 하모닉 전류 보다 높은 임의의 하모닉 전류 주파수를 필터링하도록 설계된 잘 알려진 고역 통과 필터(1011)이다.
공진형 LC 필터(1008) (이는 공진형 LC 필터(1009 및 1010)와 유사하게 설계되므로, 다음의 설명은 공진형 LC 필터(1009 및 1010)에 관한 것이다) 및 본 실시예를 참조하면, 공진형 LC 필터는 또한 커패시터(1008C)와 직렬인 열자기 컨택터(thermomagnetic contactor)(1080D)를 포함한다. 또한, 커패시터(1008C)는 도 4-4D와 관련하여 서술된 실시예에 따른 반 비자기 코어 라인 리액터 조립체(400)와 직렬이다. 1008B에 도시된 저항기(resistor)는 반 비자기 코어 라인 리액터(1008A)의 DC 저항을 나타내고 공진형 LC 필터(1008)의 “Q”인자를 최소하하기 위해 가능한 작게 이루어진다. 열자기 컨택터(1008D), 커패시터(1008C) 및 반 비자기 코어 라인 리액터(1008A)의 각각의 값과 앰퍼시티(ampacity) 용량은 필터링되어야 하는 특정 하모닉 전류에 따라 선택된다. 열자기 컨택터(1008D)는 계산된 최대 전류 용량이 보기 드문 과전류 이벤트에 의해 초과되는 경우에 전류 제한을 위해 사용된다.
도 10의 예시적인 실시예에 따른 瓢* LC 필터(1008, 1009 및 1010)를 참조하면, 제7, 제9, 제11, 제13 및 특정 시스템의 니즈와 같은 주요 하모닉 주파수를 필터링하는데 필요한 임의의 수의 개별 공진형 LC 필터를 포함할 수도 있다.
고역 통과 필터(1011), 및 도 10에 도시된 예시적인 실시예에 따라 참조하면, 필터는 저항기(1011F) 및 커패시터(1011E)와 직렬인 열자기 컨택터(1011D)를 포함하고, 저항기(1011F)는 또한, 반 비자성 코어 라인 리액터(1011A) 및 저항기(1011B)와 직렬인 커패시터(1011C)의 조합과 병렬이다. 저항기(1011B)는 반 비자성 라인 리액터(1011A)의 DC 저항을 나타내고 고역 통과 필터(1011)의 “Q”인자를 최소화하기 위해 반 비자성 코어 라인 리액터(1011A)의 구조에서 가능한 작게 이루어진다. 전술한 전체 전기 구성은 커패시터(1011E)와 직렬이다. 열자기 컨택터(1011D), 커패시터(1011C 및 1011E), 반 비자성 코어 라인 리액터(1011A), 및 저항기(1011F)는 필터링되어야 하는 특정 하모닉 전류에 따라 선택된 각각의 값 및 앰퍼시티 용량을 가진다. 열자기 컨택터(1011D)는 계산된 최대 전류 용량이 보기 드문 과전류 이벤트에 의해 초과되는 경우에 전류 제한을 위해 사용된다.
나머지 수동 하모닉 필터(1006B 및 1006C)는 수동 하모닉 필터(1006A)와 동일한 사양, 구성요소 및 특징으로 이루어진다는 것이 명백할 것이다. 유일한 차이는 수동 하모닉 필터(1006B 및 1006C)는 도체(1022 및 1023)에 각각 연결된다는 것이다.
반 비자성 보빈(300)으로 이루어진 도 4-4D와 관련하여 서술된 실시예에 따른 반 비자성 코어 라인 리액터 조립체(400)를 사용하는, 도 10의 예시적인 실시예는, 선택된 주파수 또는 주파수 대역에서 대다수의 고조파 전류를 포착하기 위해 선택된 그리고 동조된 주파수 또는 주파수 대역에서 매우 낮은 임피던스 및 낮은 품질 인자 “Q”를 가진다. 따라서, 도 10의 예시적인 실시예는, 최종 사용자 시설이 위치하는 유틸리티 지역 전력 존에서 흐르는 총 고조파 전류를 위한 효율적인 션트 경로로 동작하고, 해당되는 경우 동시에 최종 사용자 지역 시설에서 생성된 고조파 전류를 위한 효율적인 션트 경로를 창출한다. 도 10의 예시적인 실시예가 없다면, 이러한 고조파 전류는 유틸리티 배전 전력망 시스템을 따라 자유롭게 흐를 것이다.
선택된 고조파를 포착함으로써 도 10의 예시적인 실시예는 상이한 전류 흐름 방향(상이한 전기 신호)을 갖는 전류를 포착 및 수학적으로 추가한다. 추가된 고조파 전류는 각 도체(1021, 1022 및 1023)에 대한 각각의 내부 고조파 전류(Ih1021, Ih1022 및 Ih1023) 내지 각 도체(1021, 1022 및 1023)에 대한 각각의 외부 유입된 하모닉 전류(IH1021, IH1022, IH1023)를 생성하고, 전기 접지로 보내지는, 총 고조파 전류(IHT1021, IHT1022, 및 IH1023)를 각각 생산한다. 따라서, 이는 외부 시스템 전력망(1001)으로 주입될 수 있는 임의의 생성된 내부 고조파를 자동으로 제거하고 방해한다. 유입된 외부 하모닉 전류(IH1021, IH1022 및 IH1023)는 그들을 생성한 각각의 최종 사용자의 각각의 유틸리티 전력량 및 수요 전자 측정기에 의해 이미 측정되고 등록되는 것이 중요하다. 따라서, 예시된 실시예 시스템은 이미 처리하고 그것을 생성한 각각의 최종 사용자에게 청구된 전기 낭비를 “유입한다(imports)”.
전기 유틸리티 회사는 두개의 전기적 량, 소비된 전체 누적 에너지(cumulative energy)(kilowatt-hour) 및 주어진 기간 동안 사용된 최대 수요 전력(kilowatts) 내에서 산업상 최종 사용자의 에너지 소비를 청구한다. 현대 산업 전자 전력량 및 수요 에너지 측정기(1004)는 컴퓨터 정밀 시분할 및 디지털 샘플링에 기반으로 하여, 유틸리티의 전력 시스템(1001)에 주입된 기본 전류 및 하모닉 전류의 정확한 측정을 제공한다.
해당하는 경우, 이 실시예에 의해 포착되고 추가된 외부 하모닉 전류 및 내부 하모닉 전류는 전자 전력량 및 수요 측정기(1004)에 의해 적절하게 등록된 지역 에너지 소비에 긍정적으로 영향을 미친다. 해당하는 경우, 내부적으로 생성된 고조파 전류(Ih1021, Ih1022, 및 Ih2023), 및 유입된 외부 고조파 전류(IH1021, IH1022, 및 IH1023)의 합의 결과는 전자 전력량 및 수요 측정기(1004)에 의해 샘플링될 전기 전류 정현파 형태를 수정하며, 전체 누적 에너지 소비(kilowatt-hour) 및 특별히(specially) 주어진 기간 동안의 최대 수요 전력(kilowatts) 모두를 낮춘다. 전자 전력량 및 수요 측정기(1004)가 임의의 시간에서 실시간 전기 전류 정현파 형태를 정확하게 측정하고 샘플링하고, 가장 중요한 것은 유틸리티 전력망(1001) 상으로 다시 주입되는 고조파를 정확하게 설명한다는 점이 중요하다. 이 방식에서, 유틸리티 전력망(1001)에 주입된 전체 하모닉 전류는 억제될 선택된 하모닉 전류에 대하여 (하모닉 전류를 추출하는) 수학적으로 음(negative)이다.
도 10의 예시적인 실시예의 수동 하모닉 필터는 최종 사용자 시설에 의해 생성된 고조파 전류의 존재와 관계없이 임의의 시간에서 사용될 수 있다. 최종 사용자는 더 빨리 또는 더 늦게 유틸리티 회사가 해야 하는 하모닉 전류 낭비를 제거하는 작업을 하고 있다. 전술한 바와 같이, 도 10의 예시적인 실시예는 최종 사용자의 시설이 위치하는 유틸리티 클러스터 전력 존으로부터 하모닉 전류만을 유입하는데 매우 효과적이다. 하나 이상의 예시적인 실시예가 동일한 클러스터 전력 존에 설치되는 경우, 유입된 고조파 전류는 설치된 예시적인 실시예의 수에 의해 균등하게 분할될 것이다.
이 기술이 다른 유틸리티의 클러스터 전력 존에서 신중하게 연구되고 계획된 에너지 절약 프로그램과 함께 설치되는 경우, 유틸리티 회사는 주 플랜트 부하에서 최소의 총 고조파 전류 억제를 처리할 것이며, 따라서, 값 비싸고 거대한 하모닉 필터를 구입할 필요를 낮추고, 도체의 증가된 앰퍼시티(전류를 운반하는 도체의 능력)에 대한 요구사항을 낮추며, 접지된 삼상 또는 네개의 와이어 시스템 내 높은 중립 전류의 절감 및 전력 분배 시스템 및 이들의 일반적인 부대용품의 수명을 매우 크게 증가시킨다. 위에서 설명한 바와 같이, 도 10의 예시적인 실시예는 광범위하고 적절하게 배치될 경우, 전체 유틸리티 시스템 상에서 전압 왜곡 수준을 제한하는데 도움을 줄 것이다. 일반적으로, 최종 사용자가 주입한 고조파 전류는 시스템 임피던스를 통해 유틸리티 공급원을 향해 흐를 것이고, 전압 왜곡을 생성한다. 최종 사용자의 주입한 고조파 전류를 제거함으로써, 전압 왜곡이 급격히 낮아질 수 있다. 이 방법은 IEEE 표준 519-1992에 의해 권고된, 전체 왜곡 수준을 제어하는 권고 기준 방법에 따른다. 따라서, 상기 실시예는 비선형 부하에 의해 생성된 선측 전류 고조파를 급격히 감소시킴으로써 최종 사용자의 전체 전기 전력 시스템 성능을 개선하고 실시간 최종 사용자 에너지 절약 프로그램을 창출한다.
도 11a는 본 발명에 따른 반 비자성 코어 라인 리액터 조립체(11000)이고, 도 11b 및 11c는 도 11a에 도시된 것과 같은 반 비자성 코어 라인 리액터 조립체의 측단면도 및 평단면도를 각각 도시한다. 도 11a에 도시된 실시예는 반 비자성 보빈(300), 반 비자성 코어 리액터(도 4-4d 참조)를 창출하기 위한 반 비자성 보빈(300) 주변에 감겨진 권선(410), 및 반 비자성 보빈의 중심 구멍(330)에 삽입되고 관통되어, 중심 구멍(330)과 자성 금속 파이프(11100) 사이의 공기 갭(11300)을 창출하는, 자성 금속 파이프(11100)를 가진다. 자성 금속 파이프(11100)는 순환하는 유체가 자성 금속 파이프(11100)를 통해 펌핑되는 경우 파이프의 내부 구조(11200)를 둘러싼 순환 유체 사이의 유체 난류 및 연속적인 물리적 접촉을 창출하기 위해 자성 금속 파이프(11100)와 동일한 자성 금속 물질로 이루어진 파이프의 내부 구조(11200)를 가진다.
일찍이 언급한 것처럼, 반 비자성 보빈(300)을 반 비자성 코어 라인 리액터 조립체(11000)의 일부로서 사용하는 임의의 전기 및 또는 산업 기술은 높은 전기 전류를 다룰 수 있고, 흐르는 전류에 의해 생성된 높은 온도를 방지하고, 그리고 자성이 아닌 비금속 코어의 사용으로 인해 반 비자성 보빈에서의 와전류 효과를 또한 방지할 수 있다. 도 11a-c의 반 비자성 코어 라인 리액터 조립체(11000)의 코어 라인 리액터는 하모닉 전류의 공진 회로를 생성하기 위해 특정 주파수로 동조되는 임의의 다중 섹션 션트 수동 필터의 동조 리액터 요소로 사용될 수 있다.이와 같이, 리액터 요소는 선택된 주파수 또는 주파수 대역에서 전기 전력 시스템으로부터 대부분의 고조파 전류를 포착할 수 있다.
반 비자성 보빈(300)은 자성 금속 파이프(11100) 및 이들 모두에서 매우 높은 온도를 창출하는 파이프의 내부 구조(11200)간의 분리에 와전류 효과를 유도할 수 있다. 따라서, 순환 유체는 효과적으로 가열될 수 있다. 공기 갭(11300)의 존재 때문에, 생성된 매우 높은 온도는 반 비자성 보빈(300)으로 최소한으로 전달되므로, 순환 유체를 가열하는 연속적인 작동 주기를 통해 위에서 언급된 모든 전기 이점을 보존한다.
도 12는 복수의 반 비자성 코어 라인 리액터 조립체(11000)를 사용하는 완전 유체 가열 시스템(12000)이다. 도 12는 알루미늄 선반 구조(12100)로의 와전류 유도를 방지하기 위해 알루미늄 선반 구조(12100) 내 선반 구조에서 적층된 복수의 반 비자성 코어 라인 리액터 조립체(11000)를 사용한 폐루프 유체 가열 시스템을 도시한다. 가열 유체로 동작하는 유체(미도시)는 펌프(12105)로 펌핑되고 가열 유체는 저장하는 스테인레스 스틸 컨테이너(12106)로 되돌아온다. 가열 유체가 필요할 경우, 바람직한 임의의 애플리케이션을 위해 스테인리스 스틸 컨테이터(12106)로부터 단순히 취해진다. 예시는 샤워를 위해 물을 가열할 수 있다.
일반적으로, 석유(petroleum), 석탄 및 천연 가스, 도시 가스와 프로판 가스와 같은 연료 가스(fuel gases)는 발전소 및 공장에서 생성하는 증기 및 난방수의 생성을 위한 열원으로 연소된다.
도 12에 도시된 실시예는 작동원으로서 그리고 제로 비용(zero cost) 가열 프로세스를 갖는 전기 전력 시스템으로부터 유입된 고조파 전류를 사용하는 100% 무공해 전자기 인덕션 히터이다.
실시예들이 다양한 변형 및 대안적인 형태를 가질 수 있지만, 특정 실시예는 도면에서 예로서 도시되고 본 명세서에서 상세히 서술된다. 그러나, 특정 실시예에 대한 설명은 개시된 특정 형태로 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니며, 반대로, 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 것과 같이 본 발명의 범위 내에 있는 모든 번형, 등가물 및 대안을 포함하는 의도임으로 이해해야 한다. 본 발명의 일부 실시예는 선행기술의 필터 보다 내부 및 외부 고조파 전류를 더 필터링할 수 있는 필터를 제공한다. 다른 실시예는 선행기술의 필터보다 덜 비싸고 더 작은 필터를 제공한다. 본 발명의 하나 이상의 실시예의 이들 이점 및 기타 이점은 본 발명의 상세한 설명 및 도면에 기초하여 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
위에서 개시된 특정 실시예는 단지 예시적인 것이며, 따라서 상세한 설명에서 서술된 실시예는 본 발명의 이점을 갖는, 통상의 기술자에게 명백한, 상이하지만 등가의 방식으로 변형 및 실시될 수도 있다. 또한, 아래의 청구범위에서 서술된 것 이외에, 본 명세서 내 위에서 도시된 구조 또는 설계의 상세한 설명에 의해 어떠한 제한도 의도되지 않는다. 따라서, 본 명세서에서 요구되는 보호는 아래의 청구범위에 설명된 바와 같다. 본 발명은 다수의 특정 형식으로 나타나지만, 이 형식에만 제한되지 않고, 다양한 수정 및 변형으로 보정 가능하다. 이는 하나의 직접적인 위의 너의 결정의 관점에서 간결하게 서술하는 것을 보장하지 않는다.

Claims (17)

  1. 코어 리액터에 사용되는 반 비자성 보빈에 있어서, 상기 반 비자성 보빈은:
    길이 및 양 단을 갖는 비금속 중앙 섹션 - 상기 중앙 섹션은 중공(hollow core)을 포함하고 상기 중공으로의 접근을 제공하기 위해 각 단에서 배치된 개구(opening)를 가짐; 및
    각 단에 배치된 비금속 플랜지 - 각 플랜지는 상기 중공 코어에 대한 접근을 제공하기 위해 각 단에서의 개구와 일치하도록 크기가 정해지는 개구를 가지며, 각 플랜지는 상기 중앙 섹션으로부터 떨어진 부분을 가지고, 그리고 적어도 하나의 플랜지는 상기 중앙 섹션으로부터 떨어진 부분에 배치된 적어도 하나의 관통홀(through-hole)을 가짐 - 를 포함하는 반 비자성 보빈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 섹션은 실질적으로 원통형인 것을 특징으로 하는 반 비자성 보빈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 섹션은 그 주위에 와이어의 권선을 수용하도록 설계 및 구성되는 것을 특징으로 하는 반 비자성 보빈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 섹션의 중공은 파이프, 케이블 또는 매입된 다수의 와이어를 수용하도록 설계 및 구성되는 것을 특징으로 하는 반 비자성 보빈.
  5. 제1항에 있어서,
    각 플랜지는 실질적으로 원형 플레이트 형 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 반 비자성 보빈.
  6. 제1항에 있어서,
    각 플랜지는 권선을 중앙 부분의 길이로 제한하기 위한 스톱으로 동작하도록 설계 및 구성되는 것을 특징으로 하는 반 비자성 보빈.
  7. 제1항에 있어서,
    각 플랜지의 개구는 파이프, 케이블 또는 매입된 다수의 와이어를 수용하도록 설계 및 구성되는 것을 특징으로 하는 반 비자성 보빈.
  8. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 관통홀은 상기 중앙 섹션 주변의 와이어 권선에 대한 입구 및/또는 출구 지점을 제공하도록 바람직하게 설계 및 구성되는 것을 특징으로 하는 반 비자성 보빈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 비금속 중앙 섹션 및 비금속 플랜지는 세라믹 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 반 비자성 보빈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 세라믹 물질은 다공성(porous) 또는 무공성(non-porous)인 것을 특징으로 하는 반 비자성 보빈.
  11. 제1항에 있어서,
    비금속 물질은 레진, 점토, 시멘트, 나일론 및 아미드(amide)를 포함한 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 반 비자성 보빈.
  12. 제1항에 있어서,
    비자성 보빈은 대략 50 가우스 미만의 자기장을 갖는 것을 특징으로 하는 반 비자성 보빈.
  13. 제1항에 있어서,
    비자성 보빈은 대략 25 가우스 미만의 자기장을 갖는 것을 특징으로 하는 반 비자성 보빈.
  14. 제3항에 있어서,
    상기 와이어의 권선은 코어 라인 리액터 조립체, 코어 태핑 라인 리액터 조립체, 코어 전압 변압기 조립체, 코어 격리 변압기 조립체, 코어 벅 변압기 조립체, 및 코어 부스팅 변압기 조립체를 포함한 그룹으로부터 선택된 구조를 제공하는 것을 특징으로 하는 반 비자성 보빈.
  15. 복수의 코어 라인 리액터 조립체 - 각 코어 라인 리액터는: 제1항에 따른 복수의 반 비자성 보빈; 및 각 비자성 보빈 주변의 와이어의 권선;
    각 코어 라인 리액터 조립체의 중공을 통과하는 파이프 - 상기 파이프는 제1 단 및 제2 단을 가지고, 상기 파이프는 유체가 통과하는 것을 허용하도록 구성됨; 및
    폐 루프를 형성하기 위해 제1 단 및 제2 단을 연결하는 펌프 - 상기 펌프는 파이프를 통해 그리고 복수의 코어 라인 리액터 조립체의 각각의 중공을 통해 유체를 펌핑함 - 를 포함하는 유체 가열 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 코어 라인 리액터 조립체를 서로 수직으로 적층하기 위한 선반(rack)을 더 포함하는 유체 가열 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    가열된 유체를 저장하는 컨테이너를 더 포함하는 유체 가열 시스템.
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