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KR101227832B1 - Operational transformer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서지강화형 조작전원용 변압기(OPTR: Operational Transformer)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자속밀도를 작게 하고 누설 자속을 크게 하여 외부 서지에 의한 포화를 방지하고, 이에 1차 전류의 상승을 제한하여 뇌서지, 개폐서지의 영향으로 인한 소손과 같은 전기, 기계적인 영향을 최소화할 수 있는 조작전원용 변압기(OPTR)에 관한 것이다.
본 발명에 따른 서지강화형 조작전원용 변압기는 코어의 1차측에 권선수 n1로 감고, 2차측에 권선수 n2로 감아 1차측과 2차측의 권선수 비(n1/n2)에 의해 전압을 변환하는 조작전원용 변압기에 있어서,
상기 코어의 형상이 2중 자로를 갖도록 형성되어 누설자속이 큰 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a surge enhanced operational power transformer (OPTR), and more particularly, to reduce the magnetic flux density and increase the leakage magnetic flux to prevent saturation due to external surge, thereby limiting the rise of the primary current. The present invention relates to an operating power transformer (OPTR) capable of minimizing electrical and mechanical effects such as burnout due to the effects of brain surge and open / close surge.
In the surge enhanced operating power transformer according to the present invention, the winding number n1 is wound on the primary side of the core and the winding number n2 is wound on the secondary side to convert the voltage by the ratio of the number of turns (n1 / n2) between the primary side and the secondary side. In the transformer for operating power,
The core is formed to have a double magnetic path, characterized in that the leakage magnetic flux is large.

Description

서지강화형 조작전원용 변압기 {OPERATIONAL TRANSFORMER}Surge-enhanced operation power transformer {OPERATIONAL TRANSFORMER}

본 발명은 서지강화형 조작전원용 변압기(OPTR: Operational Transformer)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자속밀도를 작게 하고 누설 자속을 크게 하여 외부 서지에 의한 포화를 방지하고, 이에 1차 전류의 상승을 제한하여 뇌서지, 개폐서지의 영향으로 인한 소손과 같은 전기, 기계적인 영향을 최소화할 수 있는 조작전원용 변압기(OPTR)에 관한 것이다.The present invention relates to a surge enhanced operational power transformer (OPTR), and more particularly, to reduce the magnetic flux density and increase the leakage magnetic flux to prevent saturation due to external surge, thereby limiting the rise of the primary current. The present invention relates to an operating power transformer (OPTR) capable of minimizing electrical and mechanical effects such as burnout due to the effects of brain surge and open / close surge.

일반적으로 개폐기는 전기회로에 있어서 전력을 안전하고 효율적으로 전송하고 제어하는 장치이고, 전기회로의 개폐 및 선로 절체를 할 수 있도록 전원과 부하 기기 사이에 설치되는 전기기기로서, 이 중에서 부하개폐기는 배전선로에 위치하여 전원을 입력받아 고압수용가에 전원을 공급하거나 다른 개폐기로 바이패스하는 기기기이다.In general, switchgear is a device that safely and efficiently transmits and controls power in an electric circuit, and is an electric device installed between a power supply and a load device to open and close an electric circuit and transfer lines, among which a load switch is a distribution line. It is a device that is located in the furnace and receives power and supplies power to the high voltage consumer or bypasses it with another switch.

또한, 변압기는 복수의 권선과 철심으로 구성되어 권선에 교류전압을 인가할 경우 전자유도현상에 의해 다른 권선에 권수비에 비례하는 전압을 유기하는 전압변환장치로서 전압과 전류를 변환시켜 전력을 수송하고, 필요한 전압으로 변환하여 전력을 사용할 수 있게 한다.In addition, a transformer is composed of a plurality of windings and iron cores, and when an alternating voltage is applied to the windings, a transformer is a voltage converter that induces a voltage proportional to the number of turns to the other windings by electromagnetic induction and transports power by converting voltage and current. The power is then converted to the required voltage to use the power.

일반 변압기는 전주에 설치되는 주상 변압기를 의미하고, 일반가정 또는 공장에 전력을 공급해야 하므로 용량이 매우 큰 것을 사용한다.A general transformer is a pole transformer installed in a pole, and a large capacity is used because it needs to supply power to a general home or a factory.

반면 조작전원용 변압기는 일반 변압기 보다는 용량이 작은 것으로, 다회로 개폐기 등에 설치되어 있는 배터리에 전력을 공급하기 위해 설치한다.On the other hand, the operating power transformer has a smaller capacity than a general transformer, and is installed to supply power to a battery installed in a multi-circuit switch.

도 1은 일반적인 변압기 원리를 나타내기 위한 도면이고, 도 2는 도 1을 간략화한 도면으로서, 코어(20)로서 철심을 다층으로 겹친 성층 철심을 사용하는 변압기(10)인 경우이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a general transformer principle, and FIG. 2 is a simplified diagram of FIG. 1, which is a case of a transformer 10 using a layered iron core in which iron cores are stacked in multiple layers as a core 20.

코어(20) 즉, 성층 철심의 1차측에 권선수 n1로 감고, 2차측에 권선수 n2로 감은 후 1차에 전류(i1)를 흘리면 1차권선(30)에 흐르는 전류에 의해 1차측 철심에 자속(φ1)이 발생하고 이 자속은 철심을 통해 2차권선(40)을 쇄교한다.The core 20, that is, wound by the number of turns n1 on the primary side of the stratified iron core, wound by the number of turns n2 on the secondary side, and the current (i 1 ) flows in the primary, the primary side by the current flowing in the primary winding 30 Magnetic flux φ 1 is generated in the iron core, and the magnetic flux links the secondary winding 40 through the iron core.

상기 2차권선(40)의 내부에 있는 철심에서는 1차권선(30)에 의한 자속(φ1)의 변화를 방해하는 방향으로 자속(φ2)이 발생하고 이 자속(φ2)에 의해 2차권선(40)에 기전력이 발생하여 전류(i2)가 흐르게 된다.The secondary in the iron core on the inside of the winding 40 by the primary winding 30, the magnetic flux (φ 1), the magnetic flux in a direction to disturb the change of the (φ 2), the magnetic flux (φ 2) and is generated by the second Electromotive force is generated in the car windings 40 so that the current i 2 flows.

상기 1차권선(30)에 자기장의 크기에 변화가 있는 교류를 흘러주면 2차권선(40)에 계속적인 전류가 발생하게 되고, 이때 1차전압(v1)에 대한 2차전압(v2)은 권선수(n1/n2)에 비례한다.When an alternating current having a change in the magnitude of the magnetic field flows to the primary winding 30, a continuous current is generated in the secondary winding 40. At this time, the secondary voltage v 2 with respect to the primary voltage v 1 is generated. ) Is proportional to the number of turns n 1 / n 2 .

그런데 도 1과 같은 전류에 대해 누설자속(1차측에서 만들어진 자속 중 2차 권선과 쇄교하지 않는 자속)(φm_OLD)이 작은 코어(성층철심)(20)의 형상은 자속이 2차권선(40)과 쇄교하여 2차측 단자의 단락이나 지락시 큰 전류가 흘러 2차측에 연결된 전기전자설비 및 사용자의 안전에 부정적인 영향을 미치는 문제점이 있었다.However, the shape of the core ( straight core) 20 having a small leakage flux (magnetic flux that does not bridge with the secondary winding among the magnetic fluxes made on the primary side) (φ m_OLD ) with respect to the current as shown in FIG. ) And a large current flows in the event of a short circuit or ground fault in the secondary terminal, which negatively affects the safety of the electrical and electronic equipment connected to the secondary side and the user.

또한 외부 서지(Surge) 유입시 전압이 상승하고 이로 인해 발생한 포화로 큰 전류가 변압기(10)의 권선(코일)에 유기되어 권선이 소손되거나, 큰 열이 발생하여 변압기 몰드(절연물)의 열화를 발생시키는 등 전기, 기계적으로 취약한 문제점이 있었다.In addition, when an external surge is introduced, the voltage rises and a large current due to saturation caused by this is induced in the winding (coil) of the transformer 10 so that the winding is burned out or a large amount of heat is generated. There were problems such as electrical and mechanical weakness.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 자속밀도를 작게 하고 누설 자속을 크게 하여 외부 서지에 의한 포화를 방지하고, 이에 1차 전류의 상승을 제한하여 뇌서지, 개폐서지의 영향으로 인한 소손과 같은 전기, 기계적인 영향을 최소화할 수 있는 서지강화형 조작전원용 변압기(OPTR)를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, the magnetic flux density is reduced and the leakage magnetic flux is increased to prevent saturation by external surge, thereby limiting the rise of the primary current to the effect of lightning surge and switching surge An object of the present invention is to provide a surge enhanced operational power transformer (OPTR) that can minimize electrical and mechanical effects such as burnout.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 서지강화형 조작전원용 변압기는 코어의 1차측에 권선수 n1로 감고, 2차측에 권선수 n2로 감아 1차측과 2차측의 권선수 비(n1/n2)에 의해 전압을 변환하는 조작전원용 변압기에 있어서,In order to achieve the above object, a surge enhanced operational power transformer according to the present invention has a winding number n1 wound on a primary side of a core and a winding number n2 wound on a secondary side, and a winding ratio between the primary side and the secondary side (n1 / n2). In the transformer for the operating power source to convert the voltage by

상기 코어의 형상이 2중 자로를 갖도록 형성되어 누설자속이 큰 것을 특징으로 한다.The core is formed to have a double magnetic path, characterized in that the leakage magnetic flux is large.

또한, 본 발명에 의하면 상기 2중 자로는 장방형 코어의 형상에서 1차측과 2차측 사이에 보강살을 코어에 일체로 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, the double gyro is characterized in that the reinforcement is formed integrally with the core between the primary side and the secondary side in the shape of a rectangular core.

또한, 본 발명에 의하면 상기 코어의 자속밀도는 5,000G(가우스)~10,000G인 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, the magnetic flux density of the core is characterized in that 5,000G (Gauss) ~ 10,000G.

상술한 과제의 해결 수단에 의하면, 자속밀도를 작게 하고 누설 자속을 크게 하여 외부 서지에 의한 포화를 방지하고, 이에 1차 전류의 상승을 제한하여 뇌서지, 개폐서지의 영향으로 인한 소손과 같은 전기, 기계적인 영향을 최소화할 수 있다. According to the above-mentioned means for solving the problems, the magnetic flux density is reduced and the leakage magnetic flux is increased to prevent saturation due to external surge, thereby limiting the rise of the primary current, thereby preventing electricity such as burnout due to the effects of lightning surge and switching surge. Therefore, mechanical influence can be minimized.

도 1은 일반적인 변압기의 원리를 설명하기 위한 도면,
도 2는 도 1을 간략화한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 누설자속이 큰 변압기를 간략히 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 자속과 전류와의 관계를 나타내는 그래프.1 is a view for explaining the principle of a general transformer,
2 is a simplified view of FIG. 1;
3 is a view briefly showing a high leakage magnetic flux transformer according to the present invention,
Figure 4 is a graph showing the relationship between the magnetic flux and the current according to the present invention.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. However, the drawings and the following description shown below are for the preferred method among various methods for effectively explaining the features of the present invention, the present invention is not limited only to the drawings and description below. In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or custom. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the present invention.

결과적으로, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
As a result, the technical spirit of the present invention is determined by the claims, and the following examples are one means for efficiently explaining the technical spirit of the present invention to those skilled in the art to which the present invention pertains. It is only.

도 3은 본 발명에 따른 누설자속이 큰 변압기를 간략히 나타내는 도면이다.3 is a view briefly showing a transformer having a high leakage magnetic flux according to the present invention.

도시된 바와 같이 코어(200)의 형상이 2중 자로를 갖도록 하여 변압기(100)의 누설자속을 크게 한다(반면에 종래의 도 1에서는 자로가 하나만 형성되어 누설자속이 작다).As shown in the drawing, the core 200 has a double magnetic path to increase the leakage magnetic flux of the transformer 100 (in contrast, in the conventional FIG. 1, only one magnetic path is formed so that the leakage magnetic flux is small).

이때 2중 자로는 장방형의 코어(200)의 형상에서 1차측과 2차측 사이에 보강살(220)을 코어(200)에 일체로 형성함으로써 새로운 자로를 갖게 된다.At this time, in the shape of the rectangular core 200, the reinforcing bar 220 is formed integrally with the core 200 between the primary side and the secondary side to have a new magnetic path.

이에 의해 같은 전류에 대해 누설자속이 큰 코어(200)를 사용하는 조작전원용 변압기(100)는 같은 전류에 대해 누설자속이 2차권선(400)과 쇄교하는 양이 적어, 2차측 단자의 단락이나 지락시 큰 전류가 흐르지 않고, 2차측에 연결된 전기전자설비(예를 들어 다회로 개폐기) 및 사용자의 안전을 향상시킬 수 있게 된다.As a result, the operating power transformer 100 using the core 200 having a large leakage magnetic flux with respect to the same current has a small amount that the leakage magnetic flux links with the secondary winding 400 for the same current, so that a short circuit of the secondary terminal In the event of a ground fault, a large current does not flow, and electrical and electronic equipment (for example, a multi-circuit switch) connected to the secondary side and safety of the user can be improved.

즉, 본 발명에서는 조작전원용 변압기(100)에 사용되는 코어(200) 형상을 이중화하여 누설자속을 크게 함으로써 1차권선(300)에서 만들어진 자속이 2차권선(400)과 쇄교하는 양을 줄여 2차 단자에 연결된 전기전자설비의 고장을 방지하고 사용자의 안전을 확보할 수 있다.
That is, in the present invention, the core 200 used in the operation power supply transformer 100 is doubled to increase the leakage magnetic flux so that the amount of magnetic flux generated in the primary winding 300 is reduced with the secondary winding 400. It can prevent the failure of the electrical and electronic equipment connected to the secondary terminal and ensure the safety of the user.

도 4는 본 발명에 따른 자속과 전류와의 관계를 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing a relationship between magnetic flux and current according to the present invention.

도시된 바와 같이 조작전원용 변압기(100)로 자속밀도가 작은 코어(200)를 사용하여 포화를 방지할 수 있다.As illustrated, saturation can be prevented by using the core 200 having a small magnetic flux density as the operation power transformer 100.

여기서 자속밀도가 작은 코어(200)는 자속밀도가 5,000G(가우스)에서 10,000G인 코어를 의미한다.Here, the core 200 having a small magnetic flux density means a core having a magnetic flux density of 5,000 G (Gaussian) to 10,000 G.

자속밀도가 큰 코어를 사용하는 경우 조작전원용 변압기는 a의 그래프처럼 같은 전류에 대해 많은 자속을 만들어 내고 코어를 포화시킨다.In the case of using a core with a high magnetic flux density, the transformer for operating power generates a lot of magnetic flux for the same current and saturates the core as shown in the graph of a.

그리고 코어가 포화된 이후에는 자속밀도가 작아지면서 여자전류(exciting current)가 커져 같은 전압인 경우에 1차측에 큰 전류가 흘러 권선이 소손되고, 높은 열을 발생시켜 절연물을 열화시키게 된다.After the core is saturated, the magnetic flux density decreases and the exciting current increases, and at the same voltage, a large current flows on the primary side, causing the winding to burn out and generating high heat to deteriorate the insulation.

반대로 본 발명과 같이 자속밀도가 작은 코어(200)를 사용하는 경우 조작전원용 변압기(100)는 b의 그래프처럼 같은 전류에 대해 작은 자속을 만들어 내어 코어(200)를 포화시키지 않게 된다.On the contrary, when the core 200 having a small magnetic flux density is used as in the present invention, the operation power supply transformer 100 generates a small magnetic flux for the same current as shown in the graph of b so as not to saturate the core 200.

상기 코어(200)가 포화되지 않으므로 여자전류가 커지지 못하여 자속밀도가 작은 코어를 사용하는 경우보다 같은 전압인 경우에 1차측에 큰 전류가 흐르지 않게 된다.Since the core 200 is not saturated, the excitation current does not increase so that a large current does not flow to the primary side at the same voltage than when a core having a small magnetic flux density is used.

따라서 권선의 소손을 방지할 수 있고, 작은 전류로 열이 높게 발생하지 않으므로 절연물의 열화를 방지할 수 있다.Therefore, it is possible to prevent burnout of the winding and to prevent deterioration of the insulator because heat is not generated high with a small current.

즉, 본 발명에서는 조작전원용 변압기(100)의 코어(200)로 자속밀도가 작은 것을 사용함으로써 코어(200)의 포화를 방지하여 자화(여자)전류를 줄이고 이에 대한 1차 전류를 제한할 수 있다.
That is, in the present invention, by using a small magnetic flux density as the core 200 of the operation power supply transformer 100, the saturation of the core 200 can be prevented to reduce the magnetization (excitation) current and limit the primary current thereto. .

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 조작전원용 변압기의 전기적, 기계적 강도를 높이고, 2차측으로 유입되는 에너지를 제한하여 2차측에 연결된 전기전자설비의 고장을 방지하고 사용자의 안전을 확보할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to increase the electrical and mechanical strength of the operating power transformer, to limit the energy flowing into the secondary side to prevent the failure of the electrical and electronic equipment connected to the secondary side and ensure the safety of the user.

100: 조작전원용 변압기 200: 코어
300: 1차권선 400: 2차권선100: operating power transformer 200: core
300: primary winding 400: secondary winding

Claims (3)

코어의 1차측에 권선수 n1로 감고, 2차측에 권선수 n2로 감아 1차측과 2차측의 권선수 비(n1/n2)에 의해 전압을 변환하는 조작전원용 변압기에 있어서,
상기 코어의 형상을 이중화하여 2중 자로를 갖도록 하되, 장방형 코어의 형상에서 1차측과 2차측 사이의 장방형 코어에 보강살을 일체로 형성하여 2중 자로를 갖도록 함으로써 누설자속을 크게 하고,
상기 코어의 자속밀도는 5,000G(가우스)~10,000G인 것을 특징으로 하는 서지강화용 조작전원용 변압기.In the transformer for the operating power supply which is wound by the number of turns n1 on the primary side of the core and the number of turns n2 on the secondary side, and converts the voltage by the number of turns ratio (n1 / n2) between the primary side and the secondary side,
The shape of the core is doubled to have a double magnetic path, but in the shape of the rectangular core, a reinforcement bar is integrally formed in the rectangular core between the primary side and the secondary side to increase the leakage magnetic flux.
The magnetic flux density of the core is 5,000G (Gauss) ~ 10,000G power supply transformer for the surge strengthening, characterized in that. 삭제delete 삭제delete
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