KR970011863B1 - 정전압변압기 - Google Patents

Abstract

없음.

Description

정전압변압기

제 1 도는 본 발명의 정전압변압기의 일 실시예를 나타내는 종단면도,

제 2 도는 제 1 도의 정전압변압기의 등가회로도,

제 3 도는 제 2 도의 2차권선에 대한 세부 등가회로도,

제 4 도는 종래기술의 정전압변압기의 종단면도,

제 5 도는 제 4 도의 정전압변압기의 등가회로도이다.

본 발명은 정전압변압기(Constant Voltage Transformer)에 관한 것으로, 특히 불안정발진을 개선한 정전압변압기에 관한 것이다.

종래의 정전압변압기는 철공진현상(ferro-resonance)을 이용하여 입력전압변동 및 부하변동에 대해 일정전압을 공급하는 특수한 3권선변압기로서, 최근의 자동전압 조절장치(Automatic Voltage Regulater)에 비해 변동율이 저하되고 중량이 크다는 단점을 지니고 있지만, 신뢰성이 크고 전자파장해를 발생시키지 않으므로 산업용, 정밀측정용 및 통신용으로 널리 사용되고 있다.

그러나, 종래의 정전압변압기는 LC공진을 이용한 정전압 트랜지스이므로, 철공진용 권선과 이에 병렬로 접속된 공진용 캐패시터의 정상공진이 이루어지는 경우에만 정전압을 출력할 수 있고, 공진조건이 부적합한 경우에는 불안정공진을 발생시켜 출력전압의 상승과 최대한 발열 및 소음을 생성시킨다. 이에 따른 결과로, 정전압변압기의 소손을 초래하는 한편, 정전압변압기를 전원으로 하는 제반기기를 오동작시키거나 고장을 초래할 수 있다.

이하에서, 첨부도면 제 4 도 및 제 5 도를 사용하여 구체적으로 종래기술의 정전압변압기를 설명한다.

제 4 도는 종래기술의 정전압변압기의 종단면도이고, 제 5 도는 제 4 도의 정전압변압기의 등가회로도이다.

제 4 도에서의 종래의 정전변압기는, 코어(C)와, 상기 코어(C)의 외부에 권선된 1차권선(P), 상기 코어(C)의 길이방향을 따라 상기 1차권선(P)과 나란히 상기 코어에 권선된 2차권선(S), 상기 2차권선(S)의 외부에 권선된 공진권선(T), 및 상기 1차권선(P)과, 상기 2차권선(S) 및 상기 공진권선(T) 사이에 마련된 션트코(SC)로 이루어져 있다.

제 5 도에서, 종래의 정전압변압기는 입력되는 전압이 낮은 경우와, 부하용량이 작은 경우에 빈번하게 불안정공진현상을 나타낸다. 이러한 원인들중에 전압이 낮은 경우에는, 철심을 통과하는 자속밀도가 낮아짐으로서 상대적으로 투자율이 상승하고 공진권선의 인덕턴스가 증가하여 공진주파수가 낮아진다. 이 때문에, 전원주파수(60Hz)의 절반주파수인 30Hz에서도 공진하여 불안정공진현상을 초래한다. 이러한 불안정공진은 한번 발생하면 출력단자에 부하를 인가하여도 정지하지 않기 때문에, 정전압변압기의 사용자는 기존의 정전압변압기에 특별한 보호조치를 취하여 사용하여야 한다.

특별한 보호조치로서는, (1) 정전압변압기출력단자에 고정부하를 연결하여 사용하는 방법과, (2) 정전압변압기출력단자에 정상전압 감지장치를 설치하여 사용하는 방법 있다. 그러나, 첫번째 방법은, 항상 부하를 연결하여 있기 때문에 불안정공진현상을 확실히 제거할 수 있는 고정부하에서의 손실을 발생시켜서 정전압변압기자체 효율의 저하와 과다한 발열을 동반한다는 단점을 가지고 있다. 또, 두번째 방법은, 입력단자에 전압이 가해질 때 출력전압을 감하여 이전압이 비정상인지 여부를 판단하고 그 결과에 따라 비정상인 경우에는 입력전압을 차단한 후에 출력전압이 정상이 될 때까지 전압을 재인가해야 한다. 따라서, 출력전압장치 이외에도 입력전압 자동 재인가장치를 필요로 한다.

본 발명은, 상기한 문제점들을 해결하기 위해 발명된 것으로써, 무부하시에 정전압변압기에 의사부하가 인가되고 실부하시에 상기 의사부하가 제거되도록 구성되어, 실부하시에 효율을 증진시키고 무부하시의 공진권선 인덕턴스 증가를 억제하여 불안정공진현상의 발생을 억제하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 코어와, 상기 코어의 외부에 권선된 1차권선과, 상기 코어의 길이방향을 따라 상기 1차권선과 나란히 상기 코어에 권선된 2차권선과, 상기 2차권선의 외부에 권선된 공진권선, 및 상기 1차권선과, 상기 2차권선 및 상기 공진권선 사이에 마련된 션트코어로 이루어진 정전압변압기에 있어서, 상기 2차권선은 상호 병렬로 연결된 한쌍의 제 1 분할권선과제 제 2 분할권선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전압변압기를 제공한다.

바람직하게는, 상기 제 1 분할권선 및 제 2 분할권선이 상호 동일한 권선직경 및 권선수를 가지고, 동일방향으로 권선되는 것이 좋다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다. 첨부도면에서, 동일 부재 또는 등가 부재는 동일 번호로 지시된다.

제 1 도는 본 발명의 정전압변압기의 일 실시예를 나타내는 종단면도이다. 제 1 도에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 정전압변압기 구성은, 상기한 바와 같은 제 4 도의 종래기술의 정전압변압기에 비해, 2차권선(S)이 제 1 분할권선(S')과 제 2 분할권선(S")으로 분할되어 있다. 다시 말해서, 제 1 분할권선(S')과 제 2 분할권선(S")은 코어(C)의 길이방향을 따라 순차적으로 권선된 이중구조로 되어 있고, 더 구체적으로는 이들 제 1 분할권선(S')과 제 2 분할권선(S")이 제 2 도의 회로도에서 나타낸 바와 같이 병렬로 연결되어 있다. 여기서, 이들 권선들의 권선직경과 권선수는 동일하고, 동일방향으로 권선되어 있다.

이러한 구성에 의해서, 제3(A)도와 같이 무부하시에는 각각의 분할권선(S' 및 S")을 쇄교하는 자속수가 서로 상이하게 되어 즉, 제 2 분할권선(S")에 쇄교하는 자속수가 제 1 분할권선(S')에 쇄교하는 자속수보다 크게 된다. 이 자속수의 차이로 인해, 각 분할권선에 인가되는 전압들 사이에는 전압차이가 발생한다. 따라서, 제 1 분할권선(S')과 제 2 분할권선(S")으로 이루어진 폐회로에는 제3(B)도에서 나타낸 바와 같이 전류가 흐르게 된다. 즉, 폐회로내의 저항들(R₁및 R₂)과 전위차(V₁-V₂=V_D)로 인해 의사부하가 형성됨으로써, 공진권선의 인덕턴스증가에 따른 불안정 공진현상을 억제할 수 있다. 이때에, 무부하시의 의사부하용량을 P라 하며, 다음의 식으로부터 연산될 수 있다.

P=(V₁-V₂)²/(R₁+R₂)

실제부하가 2차권선단자에 인가되는 경우에는, 제3(C)에서 나타낸 바와 같이 제 1 분할권선(S')과 제 2 분할권선(S")을 쇄교하는 자속수가 같아져서 분할권선들간에 전위차가 발생하지 않는다. 이에 의해, 무부하시에 발생하던 폐회로전류가 흐르지 않게 되고, 실부하시의 의사부하용량이 0이 된다. 이것은 다음의 식으로부터 증명된다.

P=(V₂-V₂)²/(R₁+R₂)=0

따라서, 본 발명의 정전변압기는, 무부하시의 의사부하가 실부하시에 제거되는 효과를 가져옴으로써, 종래의 정전압변압기의 문제점이었던 실부하시의 의사부하로 인한 손실을 제거할 수 있다. 또, 불안정공진현상을 차단함으로써 출력전압이 상승과 과다한 발열을 억제하고, 이에 의해 정전압변압기의 소손을 방지하며, 정전압변압기에 연결된 제반기기의 오동작 및 고장을 방지할 수 있다. 또한, 종래의 정전압변압기를 사용하기 위해 정전압변압기출력단자에 고정부하를 연결함으로써 발생했던 고정부하의 손실과 정전압변압기 자체 손실의 감소를 근본적으로 방지할 수 있으며, 정전압변압기 출력단자에 정상전압 감지장치를 설치함으로써 필요했던 별도의 장치 및 비용을 절약할 수 있다.

Claims (2)

1. 코어와, 상기 코어의 외부에 권선된 1차권선과, 상기 코어의 길이 방향을 따라 상기 1차권선과 나란히 상기 코어에 권선된 2차권선과, 상기 2차권선의 외부에 권선된 공진권선, 및 상기 1차권선과, 상기 2차권선 및 사기 공진권선 사이에 마련된 션트코어로 이루어진 정전압변압기에 있어서, 상기 2차권선은 상호 병렬로 연결된 한쌍의 제 1 분할선과 제 2 분할권선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전압변압기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 분할권선과 상기 제 2 분할권선은 상호 동일한 권선직경 및 권선수를 가지고, 동일방향으로 권선되어 있는 것을 특징으로 하는 정전압변압기.