KR101201291B1 - 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기 - Google Patents

정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기 Download PDF

Info

Publication number
KR101201291B1
KR101201291B1 KR1020120048568A KR20120048568A KR101201291B1 KR 101201291 B1 KR101201291 B1 KR 101201291B1 KR 1020120048568 A KR1020120048568 A KR 1020120048568A KR 20120048568 A KR20120048568 A KR 20120048568A KR 101201291 B1 KR101201291 B1 KR 101201291B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
winding
primary
transformer
core
wound
Prior art date
Application number
KR1020120048568A
Other languages
English (en)
Inventor
안희석
Original Assignee
안희석
썬덴코리아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 안희석, 썬덴코리아 주식회사 filed Critical 안희석
Priority to KR1020120048568A priority Critical patent/KR101201291B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101201291B1 publication Critical patent/KR101201291B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/38—Auxiliary core members; Auxiliary coils or windings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/33—Arrangements for noise damping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/343—Preventing or reducing surge voltages; oscillations
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01—Frequency selective two-port networks
    • H03H7/0115—Frequency selective two-port networks comprising only inductors and capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0073—Shielding materials
    • H05K9/0081—Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예는 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 1차 권선과 2차 권선 사이에서의 정전유도 발생과 1차 권선 또는 2차 권선과 코어 사이에서의 누설전류 발생을 억제할 수 있게 하는데 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 변압기용 코어와, 외부의 전원 측에 연결되는 변압기용 코어의 입력단 측에 2중 권선되어 형성되는 1차 권선과, 부하 측에 연결되는 변압기용 코어의 출력단 측에 2중 권선되어 형성되는 2차 권선을 포함하는 역방향 2중 권선 결합 변압기이고, 상기 1차 권선은 상기 변압기용 코어의 표면으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되되, 각각 반대방향으로 권선되는 1차 내부 권선 및 1차 외부 권선을 포함하며, 상기 2차 권선은 상기 변압기용 코어의 표면으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되되, 각각 반대방향으로 권선되는 2차 내부 권선 및 2차 외부 권선을 포함하고, 상기 1차 내부 권선 및 2차 내부 권선은 각각 상기 1차 외부 권선 및 2차 외부 권선에 병렬연결되는 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기를 개시한다.

Description

정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기{TRANSFORMER WITH BACKWARD DOUBLE WINDING COIL TRANSFORMER FOR PROTCETING ELECTRO-STATIC SHIELD, SURGE AND ELETROMAGNETIC NOISE}
본 발명의 일 실시예는 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기에 관한 것이다.
낙뢰(뇌뢰)는 급격한 기류변동과 온도변화에 의해 대기가 대전되어 있다가 전위가 낮은 구름 간에 또는 대지로 방전하는 현상에서 발생한다. 구체적으로, 적란운이 발달하면서 구름 내부에 분리 축적된 음전하와 양전하의 사이에서 일어나는 불꽃방전을 번개라고 하는데, 이러한 번개 중에서도 구름 속에서 일어나는 방전현상을 구름 방전이라 하며, 구름 하단의 음전하와 지면으로 유도된 양전하 사이에 발생하는 방전을 낙뢰라고 한다.
이러한 낙뢰에 의한 열, 진동 및 자기장 등의 충격으로 인하여, 변압기가 파손될 수 있다.
한편, 도 1a 내지 1c는 일반적인 변압기의 원리 및 낙뢰의 영향을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 변압기(1)는, 성층 코어에 1차 권선(2)과 2차 권선(3)을 감고, 1차 권선(2)에 전류를 흘리면 1차 권선(2)에 흐르는 전류에 의해 1차측 코어에 자속이 발생하고, 이 자속은 코어를 통해 2차 권선(3)과 쇄교한다. 이때, 2차 권선(3)의 내부에 있는 코어에서는 1차 권선(2)에 의한 자속의 변화를 방해하는 방향으로 자속이 발생하고, 이러한 자속에 의해 2차 권선(3)에 기전력이 발생하여 전류가 흐르게 된다.
이때, 발생한 전류는 잠시 후면 없어지게 되는데, 이것은 1차 권선(2)에 의한 자기장의 크기에 변화가 있어야만 전류가 유도된다는 것을 설명하는 것으로, 2차 권선(3)에 계속적인 전류를 발생하기 위해서는 자기장의 변화를 위해서 1차 권선(2)에 교류를 흘려주어야 한다.
한편, 1차 전압에 대한 2차 전압은 권선수에 비례한다. 즉, (V1/V2) = (n1/n2)의 관계가 성립하고, 이를 변압비라 한다.
이러한 변압기는 전원의 상수에 따라 단상과 3상 변압기로 나뉘며 철심 코어의 구조에 따라 내철형, 외철형, 권철심형 등이 있다. 또한, 권선 하나로 1차와 2차를 공동으로 사용하는 단권변압기가 있는데, 이것은 변압비가 2보다 작은 범위 내에서 승압 및 강압을 할 때에 효율이 좋기 때문에 가정용 전압 조정기로 사용된다.
전술한 바와 같이, 일반적인 종래의 변압기의 경우, 규소강판의 철판으로 구성된 코어(Core)(1) 내부에 1차 권선(2)과 2차 권선(3)을 각각 단일 권선(Coil)이거나 2층(2a, 2b, 3a, 3b)으로 중첩하여 감은 2중 권선을 두어 1차 권선(2)에 흐르는 전류의 변화에 따라 2차 권선(3)에 자기장이 유도되는 전압 유기를 이용한다.
이러한 종래의 변압기는, 도 1c에 도시된 바와 같이, 2중 권선을 사용하는 경우에 각각의 권선을 동일한 방향으로 감은 후, 각각의 코일을 직렬로 연결하거나 병렬로 연결하여 사용하여 왔다.
그러나, 이러한 종래의 변압기는 1차 권선(2)과 2차 권선(3) 사이에 서지 등의 이상 전압에 의한 정전유도가 발생되고, 나아가 1차 권선(2) 또는 2차 권선(3)과 코어(1) 사이에 누설전류가 발생될 수 있다는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 변압기는 이러한 정전유도와 누설전류로 인하여 변압기가 파손될 우려가 있고, 이를 통하여 2차 권선(3) 측에 연결되는 부하기기(미도시)의 손상을 초래할 수 있다는 문제점이 있었다.
본 발명의 일 실시예는 1차 권선과 2차 권선 사이에서의 정전유도 발생과 1차 권선 또는 2차 권선과 코어 사이에서의 누설전류 발생을 억제할 수 있는 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 변압기와 부하기기의 제품 수명을 연장시키고, 아울러 제품 신뢰도를 향상시킬 수 있는 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 코일 들 간에 발생될 수 있는 노이즈를 효과적으로 차단할 수 있는 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기는 변압기용 코어와, 외부의 전원 측에 연결되는 변압기용 코어의 입력단 측에 2중 권선되어 형성되는 1차 권선과, 부하 측에 연결되는 변압기용 코어의 출력단 측에 2중 권선되어 형성되는 2차 권선을 포함하는 역방향 2중 권선 결합 변압기이고, 상기 1차 권선은 상기 변압기용 코어의 표면으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되되, 각각 반대방향으로 권선되는 1차 내부 권선 및 1차 외부 권선을 포함하며, 상기 2차 권선은 상기 변압기용 코어의 표면으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되되, 각각 반대방향으로 권선되는 2차 내부 권선 및 2차 외부 권선을 포함하고, 상기 1차 내부 권선 및 2차 내부 권선은 각각 상기 1차 외부 권선 및 2차 외부 권선에 병렬연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기는 변압기용 코어와, 외부의 전원 측에 연결되는 변압기용 코어의 입력단 측에 2중 권선되어 형성되는 1차 권선과, 부하 측에 연결되는 변압기용 코어의 출력단 측에 2중 권선되어 형성되는 2차 권선을 포함하는 역방향 2중 권선 결합 변압기이고, 상기 1차 권선은 상기 변압기용 코어의 표면으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되되, 각각 반대방향으로 권선되는 1차 내부 권선 및 1차 외부 권선을 포함하며, 상기 2차 권선은 상기 1차 권선의 외주연으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되되, 각각 반대방향으로 권선되는 2차 내부 권선 및 2차 외부 권선을 포함하고, 상기 1차 내부 권선 및 2차 내부 권선은 각각 상기 1차 외부 권선 및 2차 외부 권선에 병렬연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 1차 내부 권선 및 2차 내부 권선의 권선시작점은 상기 1차 외부 권선 및 2차 외부 권선의 권선끝지점과 전기적으로 연결되어 전원의 N(neutral)측에 배치되고, 상기 1차 내부 권선 및 2차 내부 권선의 권선끝지점은 상기 1차 외부 권선 및 2차 외부 권선의 권선시작점과 전기적으로 연결되어 상기 전원의 핫 라인(Hot line) 측에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 변압기용 코어의 자로(滋路) 영역 상에는 노이즈 차단부가 형성되되, 상기 노이즈 차단부는 코일과 콘덴서로 이루어지는 적어도 하나의 EMI 코일(Coil for Electro Magnetic Interference) 또는 코일과 콘덴서가 조합된 적어도 하나의 공진회로(resonance circuit)일 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기는, 1차 권선 및 2차 권선을 형성하는 2중 권선 코일들의 권선 방향을 반대로 형성한 후 이를 병렬연결되도록 구성하여, 1차 권선과 2차 권선의 외부코일들 간, 그리고 1차 권선과 2차 권선의 내부 코일과 코어 간에 등 전위를 형성하여주고 있기 때문에, 1차 권선과 2차 권선 사이에서의 정전유도 발생과 1차 권선 또는 2차 권선과 코어 사이에서의 누설전류 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 정전유도와 누설전류 발생을 억제하고 있기 때문에, 변압기와 부하기기의 제품 수명을 연장시키고, 아울러 제품 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 1차 권선과 2차 권선 사이의 코어의 자로 영역 상에 EMI 코일 또는 LC 공진회로를 설치하여 주고 있기 때문에, 코일 들 간에 발생될 수 있는 노이즈를 효과적으로 차단할 수 있다.
도 1a 내지 1c는 일반적인 변압기의 원리 및 낙뢰의 영향을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기를 나타내는 도면이다.
도 3a는 도 2의 A-A'를 절단한 상태의 역방향 2중 권선 결합 변압기를 나타내는 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 1차 권선의 권선 방향을 나타내는 도면이다.
도 4a 및 4b는 도 2의 역방향 2중 권선 결합 변압기에서의 정전차폐 및 누설전류 발생 억제효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 2중 권선 결합 변압기에 노이즈 차단부가 설치된 구조를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기를 나타내는 도면이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기를 설명하기 위하여 이하에서 사용되는 용어에 대하여 정리하자면, 우선 1차 권선은 변압기에 상용 전원을 연결하는 권선이고, 2차 권선은 변압기에 부하 측과 연결되는 권선을 의미한다. 또한, 내부 권선은 1차 권선 또는 2차 권선에 있어서 둘로 나눈 2중 권선을 할 경우 안측에 감은 권선을 의미하고, 외부 권선은 바깥측에 감은 권선을 의미한다. 그리고, 1S 단자는 1차 권선의 감기시작점 방향의 단자이고, 1E 단자는 1차 권선의 감기끝지점 방향의 단자이며, 2S 단자는 2차 권선의 감기시작점 방향의 단자이고, 2E 단자는 2차 권선의 감기끝지점 방향의 단자이다. 또한, 1-1S 단자는 1차 권선의 내부 권선의 감기시작점 방향의 단자이고, 1-1E 단자는 1차 권선의 내부 권선 감기끝지점 방향의 단자이며, 1-2S 단자는 1차 권선의 외부 권선의 감기시작점 방향의 단자이고, 1-2E 단자는 1차 권선의 외부 권선의 감기끝지점 방향의 단자이다. 그리고, 2-1S 단자는 2차 권선의 내부 권선의 감기시작점 방향의 단자이고, 2-1E 단자는 2차 권선의 내부 권선의 감기끝지점 방향의 단자이며, 2-2S 단자는 2차 권선의 외부 권선의 감기시작점 방향의 단자이고, 2-2E 단자는 2차 권선의 외부 권선의 감기끝지점 방향의 단자이다. 상술한 용어는 본 발명의 모든 실시예에 공통적으로 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기를 나타내는 도면이고, 도 3a는 도 2의 A-A'를 절단한 상태의 역방향 2중 권선 결합 변압기를 나타내는 단면도이며, 도 3b는 도 3a의 1차 권선의 권선 방향을 나타내는 도면이고, 도 4a 및 4b는 도 2의 역방향 2중 권선 결합 변압기에서의 정전차폐 및 누설전류 발생 억제효과를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 2중 권선 결합 변압기에 노이즈 차단부가 설치된 구조를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기(10)는, 변압기용 코어(100), 1차 권선(110) 및 2차 권선(120)을 포함한다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 2중 권선 결합 변압기(10)는, 상기 1차 권선(110)과 2차 권선(120)이 서로 반대 방향으로 감겨져 2중 권선된 구조를 가지는 내철형 변압기이다.
상기 변압기용 코어(100)는 자성분말코어, 즉, 자성 분말형태의 금속 합금으로 이루어진 코어 또는 페라이트를 포함하는 코어일 수 있다. 이러한 코어(100)는 투자율이 높은 금속 물질로서 도선을 감아놓은 권선의 내부에 마련되어 자속밀도 또는 자기장의 형성을 돕는 금속 등을 의미한다. 여기서, 상기 자성 분말형태의 금속으로 이루어진 코어는 알루미늄(Al; 약 5%), 규소(Si; 약 10%) 및 철(Fe; 약 85%)의 조성을 가진 고투자율 합금인 센더스트(sendust)를 비롯하여 마그네틱스(Magnetics)사의 큘-뮤(kool-μ)란 상품명으로 널리 알려진 합금으로 이루어진 코어를 포함한다. 상기 자성분말코어는 후술할 페라이트 코어에 비하여 투자율이 낮아 전류중첩특성이 우수한 장점이 있다. 또한, 상기 페라이트 코어는 산화철과 산화아연, 산화 망간, 산화 니켈 등을 혼합하여 소결한 자성체를 포함하는 절연물로서 투자율이 크고 손실특성이 우수하다. 또한, 소결 시 여러 가지 모양으로 만들기 용이하여 자심으로 널리 사용된다.
한편, 상기와 같은 변압기용 코어(100)에 코일을 감고 전류를 인가했을 때 전기장으로 인하여 자기장이 유도되고, 코어에는 자속이 발생하게 된다. 인가되는 전류에 비례하여 자성을 나타내는 자속밀도가 증가하는데 코어가 자성을 잃는 포화상태에 이르는 동안 전류와 일정한 관계를 유지하는 것이 바람직하다. 전류에 따른 자속밀도의 상관관계를 전류중첩특성이라고 하며, 전류의 증가에 대하여 너무 급속하게 자속밀도가 증가하여 포화상태에 이르는 경우, 전류중첩특성이 좋지 않은 것으로 판단한다. 즉, 작은 전류의 변화에도 코어가 쉽게 포화상태가 된다면 전자장치로 사용하는데 어려움이 있으므로 코어는 전류의 변화에 따라 적절히 자속밀도가 증가하여 전류중첩특성이 좋은 것이 바람직하다.
상기 투자율(μ)이란 특정 물질의 자기적인 성질을 나타내는 양으로서 자기유도용량 또는 자기 투과율이라고도 한다. 물질이 자기장의 영향을 받아 자화될 때 발생하는 자기력선속 밀도와 진공 중에서의 자기장 세기의 비를 의미한다. 보통의 물질, 즉 상자성체 또는 반자성체에서 투자율은 거의 1에 가깝고, 그 값도 물질의 종류에 따라 정해지는데, 철 등의 강자성체나 페리자성체 등에서는 매우 큰 값을 나타낸다. 그 값은 자성체의 자기적인 이력이나 자기장의 세기에 따라 변한다. 투자율이 높을수록 자성이 크고 자기장의 영향을 쉽게 받는다.
상기 1차 권선(110)은 외부의 전원(미도시) 측에 연결되는 변압기용 코어(100)의 입력단 측에 2중 권선되어 형성된다. 또한, 상기 1차 권선(110)은 변압기용 코어(100)의 표면으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되는 1차 내부 권선(111)과 1차 외부 권선(112)을 포함한다. 여기서, 상기 1차 내부 권선(111) 및 1차 외부 권선(112)은 각각 반대방향으로 권선된다.
상기 2차 권선(120)은 1차 권선(110)과 유사한 구성을 가지며, 1차 권선(110)과 마주보도록 대향되어 위치되고, 부하(미도시) 측에 연결되는 변압기용 코어(100)의 출력단 측에 2중 권선되어 형성된다. 또한, 상기 2차 권선(120)은 변압기용 코어(100)의 표면으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되는 2차 내부 권선(121)과 2차 외부 권선(122)을 포함한다. 여기서, 상기 2차 내부 권선(121) 및 2차 외부 권선(122)은 각각 반대방향으로 권선된다.
상기와 같은 1차 권선(110) 및 2차 권선(120)의 1차 내부 권선(111) 및 2차 내부 권선(121)은 1차 외부 권선(112) 및 2차 외부 권선(122)과 각각 병렬연결된다. 보다 구체적으로 설명하자면, 1차 내부 권선(111)의 권선시작점(1S)은 2차 외부 권선(122)의 권선끝지점(2E)과 전기적으로 연결되어 전원의 N(neutral)측에 배치된다. 또한, 상기 1차 내부 권선(111)의 권선끝지점(1E)은 2차 외부 권선(122)의 권선시작점(2S)과 전기적으로 연결되어 상기 전원의 H(핫 라인; Hot line) 측에 배치된다. 즉, 도 3a의 1S와 2E를 연결한 단자에 전원 측의 N극을 연결하고, 1E와 2S를 연결한 단자에 전원의 H(즉, 핫 라인)측을 연결한다. 이때, 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 상기 1차 권선(110)과 2차 권선(120)의 외곽은 등전위 N극으로 되어 상호 간의 정전유도(C1)가 발생되지 않고, 상기 1차 권선(110)과 2차 권선(120)의 내부와 변압기용 코어(100) 간에는 같은 등전위 N- 접지 간이므로 누설전류(즉, C3a, C3b가 개방)가 발생되지 않게 된다.
일반적으로, 대부분의 변압기는 코일과 코어, 그리고 코일과 코일 사이의 정전용량에 의해 정전 유도가 발생하게 되는데, 이와 같이 발생된 정전 유도로 인하여 서지와 전자파 및 노이즈의 전달이 실현되어 변압기가 파손되거나 부하기기를 손상시키게 된다. 기존에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 1차 권선과 2차 권선 사이에 정전 차폐판을 설치하였으나, 이 경우 2차 권선 측 대지 전위 상승으로 인하여 1차 권선 측에 사고가 발생될 수 있다는 단점이 있었다. 본 발명에서는 1차 권선(110) 및 2차 권선(120)의 1차 내부 권선(111) 및 2차 내부 권선(121)과 1차 외부 권선(112) 및 2차 외부 권선(122)을 각각 병렬연결하여 정전차폐 효과를 발생시킴으로써, 상기 문제점을 간단하게 해결할 수 있게 된다. 즉, 본 발명에서는, 1차 내부 권선(111) 및 2차 내부 권선(121)과 1차 외부 권선(112) 및 2차 외부 권선(122)를 각각 병렬연결함으로써, 코어와 코일의 전계가 접지 측과 등전위 상태를 유지하도록 하여, 상시 모드(COMMON MODE)의 노이즈를 코일 외곽의 N측 전계에 의해 상쇄시키게 된다. 이를 통하여, 인가된 전원의 전계가 변압기 내부 코일의 층간에서 단계적인 전계로 자연스럽게 해소되도록 할 수 있고, 변압기 절연에 가장 취약한 코어 부위 및 코일의 외곽에 대해 항상 대지전위를 유지하게 할 수 있다.
상기 변압기용 코어의 자로(滋路) 영역 상에는 도 5에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 노이즈 차단부(130)가 형성된다. 여기서, 상기 노이즈 차단부(130)는 코일(132)과 콘덴서(131)로 이루어지는 적어도 하나의 EMI 코일(Coil for Electro Magnetic Interference) 또는 코일(132)과 콘덴서(131)가 조합된 적어도 하나의 공진회로(resonance circuit)일 수 있다. 이러한 노이즈 차단부(130)는 변압기용 코어(100)의 자로 영역 상에 발생되는 노이즈에 대하여 특정 주파수의 필터 역할을 함으로써 노이즈를 차단하는 역할을 수행한다. 상기 노이즈 차단부(130)는 1차 권선(110)과 2차 권선(120) 사이에서의 변압기용 코어(100)에 EMI 코일 또는 코일(132)이 형성(즉, 변압기용 코어에 직렬로 연결)되고, 상기 EMI 코일 또는 코일(132)에 대하여 콘덴서(131)가 병렬로 연결되어 형성된다.
도시되어 있지는 않지만, 선택적으로 정전차폐효과를 극대화하기 위하여 상기 1차 권선(110) 및 2차 권선(120)의 내측 및 외측에는 각각 접지와 연결되는 내측 시일드 차폐층 및 외측 시일드 차폐층이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 내측 시일드 차폐층 및 외측 시일드 차폐층은 동판 또는 도전체로 형성되기 때문에 정전 차폐 효과가 발생되고, 나아가 권선에 발생되는 유도 전자장을 용이하게 차폐할 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 내측 시일드 차폐층은 1차 권선(110) 및 2차 권선(120)의 내측과 변압기용 코어(100)간의 공극에 발생되는 정전용량을 감쇄시킨다. 또한, 상기 외측 시일드 차폐층은 1차 권선(110) 및 2차 권선(120)의 외측으로 발생되는 정전용량을 감쇄시킨다. 또한, 상기 외측 시일드 차폐층은 본 변압기 외부로부터 유입되는 낙뢰 및 노이즈를 차폐하고, 1차 권선(110) 및 2차 권선(120)으로부터 발생되는 서지 및 노이즈가 외부로 방출되는 것을 방지한다.
따라서, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 2중 권선 결합 변압기(10)는, 변압기용 코어(100)에 가까운 1차 내부 권선(111) 및 2차 내부 권선(121)의 내측(즉, 권선지작점)과 1차 외부 권선(112) 및 2차 외부 권선(122)의 외측(즉, 권선끝지점)을 전원의 N극에 연결함으로써, 1차 내부 권선(111) 및 2차 내부 권선(121)의 내측과 1차 외부 권선(112) 및 2차 외부 권선(122)의 외측에 절연 성능 확보 및 정전 차폐 효과를 얻을 수 있게 된다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기(20)는, 1차 권선(210)과 2차 권선(220)이 하나의 코어 기둥에 서로 반대 방향으로 감겨져 2중 권선되어 순차적으로 형성된 외철형 변압기로서, 4중 권선 구조를 가진다.
이러한 본 발명의 다른 실시예에 따른 외철형의 역방향 2중 권선 결합 변압기(20)는, 내철형의 변압기와 같이 1차 권선(210) 및 2차 권선(220)이 2중 권선 결합되어 있다.
보다 구체적으로, 상기 1차 권선(210)은 외부의 전원 측에 연결되는 변압기용 코어의 입력단 측(즉, 중앙 코어)(230)에 2중 권선되어 형성된다. 또한, 상기 1차 권선(210)은 중앙 코어(230)의 표면으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되는 1차 내부 권선(211)과 1차 외부 권선(212)을 포함한다. 여기서, 상기 1차 내부 권선(211) 및 1차 외부 권선(212)은 각각 반대방향으로 권선된다.
상기 2차 권선(220)은 1차 권선(210)과 유사한 구성을 가지며, 1차 권선(210)의 외주연으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되고, 부하 측에 연결되는 변압기용 코어(200)의 출력단 측에 2중 권선되어 형성된다. 또한, 상기 2차 권선(220)은 1차 권선(210)의 외주연으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되는 2차 내부 권선(221)과 2차 외부 권선(222)을 포함한다. 여기서, 상기 2차 내부 권선(221) 및 2차 외부 권선(222)은 각각 반대방향으로 권선된다.
상기와 같은 1차 권선(210) 및 2차 권선(220)의 1차 내부 권선(211) 및 2차 내부 권선(221)은 1차 외부 권선(212) 및 2차 외부 권선(222)과 각각 병렬연결된다. 보다 구체적으로 설명하자면, 1차 내부 권선(211) 및 2차 내부 권선(221)의 권선시작점은 1차 외부 권선(212) 및 2차 외부 권선(222)의 권선끝지점과 전기적으로 연결되어 전원의 N(neutral)측에 배치된다. 또한, 상기 1차 내부 권선(211) 및 2차 내부 권선(221)의 권선끝지점은 1차 외부 권선(212) 및 2차 외부 권선(222)의 권선시작점과 전기적으로 연결되어 상기 전원의 핫 라인(Hot line) 측에 배치된다. 이에 따라, 상기 1차 권선(210)의 내부와 변압기용 코어(200) 간은 같은 등전위 N - 접지간이므로 누설전류가 발생되지 않게 된다. 또한, 상기 1차 권선(210)의 외곽과 2차 권선(220)의 외곽은 같은 등전위 N극으로 되어 상호 간의 정전유도가 발생되지 않게 된다.
또한, 상기 변압기용 코어(200)의 자로 영역인 중앙 코어(230)의 양측에 위치하는 외측 코어(240) 상에는 노이즈 차단부(미도시)가 형성된다. 여기서, 상기 노이즈 차단부는 코일과 콘덴서로 이루어지는 적어도 하나의 EMI 코일(Coil for Electro Magnetic Interference) 또는 코일과 콘덴서가 조합된 적어도 하나의 공진회로(resonance circuit)일 수 있다. 이러한 노이즈 차단부는 변압기용 코어의 자로 영역 상에 발생되는 노이즈에 대하여 특정 주파수의 필터 역할을 함으로써 차단하는 역할을 수행한다.
따라서, 상기와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예에 따른 역방향 2중 권선 결합 변압기는 서지와 전자파 및 노이즈의 유입이 발생할 경우 전기장 성분의 정전 유도를 방지할 수 있게 된다.
결과적으로, 본 발명의 실시예에 따른 역방향 2중 권선 결합 변압기에 따르면, 대지간 절연내력의 기대치가 높아지게 되고, 절연물의 대지간 절연 내력 유지의 부담이 적어지므로 변압기의 수명이 높아진다. 또한, 건식, 몰드식 변압기의 경우 코일의 외곽 즉 절심과의 접촉 면과 대기와의 접촉 면은 모두 N상이므로 전기적으로 안정되어 인체 접촉의 위험이 제거될 수 있고, 나아가 외곽에 전계 형성이 없으므로 분진의 흡착도 적어 분진에 의한 절연파괴를 방지할 수 있으며 청결관리가 유리해진다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100, 200: 변압기용 코어 110, 210: 1차 권선
111, 211: 1차 내부 권선 112, 212: 2차 내부 권선
120, 220: 2차 권선 121, 221: 2차 내부 권선
122, 222: 2차 외부 권선 230: 중앙 코어
240: 외측 코어

Claims (4)

  1. 변압기용 코어와, 외부의 전원 측에 연결되는 변압기용 코어의 입력단 측에 2중 권선되어 형성되는 1차 권선과, 부하 측에 연결되는 변압기용 코어의 출력단 측에 2중 권선되어 형성되는 2차 권선을 포함하는 역방향 2중 권선 결합 변압기이고,
    상기 1차 권선은 상기 변압기용 코어의 표면으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되되, 각각 반대방향으로 권선되는 1차 내부 권선 및 1차 외부 권선을 포함하며,
    상기 2차 권선은 상기 변압기용 코어의 표면으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되되, 각각 반대방향으로 권선되는 2차 내부 권선 및 2차 외부 권선을 포함하고,
    상기 1차 내부 권선 및 2차 내부 권선은 각각 상기 1차 외부 권선 및 2차 외부 권선에 병렬연결되는 것을 특징으로 하는 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기.
  2. 변압기용 코어와, 외부의 전원 측에 연결되는 변압기용 코어의 입력단 측에 2중 권선되어 형성되는 1차 권선과, 부하 측에 연결되는 변압기용 코어의 출력단 측에 2중 권선되어 형성되는 2차 권선을 포함하는 역방향 2중 권선 결합 변압기이고,
    상기 1차 권선은 상기 변압기용 코어의 표면으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되되, 각각 반대방향으로 권선되는 1차 내부 권선 및 1차 외부 권선을 포함하며,
    상기 2차 권선은 상기 1차 권선의 외주연으로부터 외측방향으로 순차적으로 권선되되, 각각 반대방향으로 권선되는 2차 내부 권선 및 2차 외부 권선을 포함하고,
    상기 1차 내부 권선 및 2차 내부 권선은 각각 상기 1차 외부 권선 및 2차 외부 권선에 병렬연결되는 것을 특징으로 하는 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 1차 내부 권선 및 2차 내부 권선의 권선시작점은 상기 1차 외부 권선 및 2차 외부 권선의 권선끝지점과 전기적으로 연결되어 전원의 N(neutral)측에 배치되고,
    상기 1차 내부 권선 및 2차 내부 권선의 권선끝지점은 상기 1차 외부 권선 및 2차 외부 권선의 권선시작점과 전기적으로 연결되어 상기 전원의 핫 라인(Hot line) 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 변압기용 코어의 자로(滋路) 영역 상에는 노이즈 차단부가 형성되되,
    상기 노이즈 차단부는 코일과 콘덴서로 이루어지는 적어도 하나의 EMI 코일(Coil for Electro Magnetic Interference) 또는 코일과 콘덴서가 조합된 적어도 하나의 공진회로(resonance circuit)일 수 있는 것을 특징으로 하는 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 중 권선 결합 변압기.
KR1020120048568A 2012-05-08 2012-05-08 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기 KR101201291B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120048568A KR101201291B1 (ko) 2012-05-08 2012-05-08 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120048568A KR101201291B1 (ko) 2012-05-08 2012-05-08 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101201291B1 true KR101201291B1 (ko) 2012-11-14

Family

ID=47564645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120048568A KR101201291B1 (ko) 2012-05-08 2012-05-08 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101201291B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101494599B1 (ko) 2014-12-17 2015-02-24 산일전기 주식회사 전철 급전용 단권 몰드변압기
KR101519251B1 (ko) * 2013-12-04 2015-05-12 현대자동차주식회사 변압기
KR101576214B1 (ko) * 2014-12-17 2015-12-22 산일전기 주식회사 전철 급전용 단권 몰드변압기의 권선 조립체

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000058342A (ja) 1998-08-11 2000-02-25 Takaoka Electric Mfg Co Ltd 単相三線式変圧器
KR100469111B1 (ko) 2002-04-26 2005-02-02 박덕준 통신용 변압기
KR100568507B1 (ko) 2004-03-19 2006-04-11 주식회사 케이피 일렉트릭 절전형 변압기

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000058342A (ja) 1998-08-11 2000-02-25 Takaoka Electric Mfg Co Ltd 単相三線式変圧器
KR100469111B1 (ko) 2002-04-26 2005-02-02 박덕준 통신용 변압기
KR100568507B1 (ko) 2004-03-19 2006-04-11 주식회사 케이피 일렉트릭 절전형 변압기

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101519251B1 (ko) * 2013-12-04 2015-05-12 현대자동차주식회사 변압기
KR101494599B1 (ko) 2014-12-17 2015-02-24 산일전기 주식회사 전철 급전용 단권 몰드변압기
KR101576214B1 (ko) * 2014-12-17 2015-12-22 산일전기 주식회사 전철 급전용 단권 몰드변압기의 권선 조립체

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3683271A (en) Power supply filter for noise suppression
CN102856036B (zh) 一种差共模集成电感器、emi滤波器以及开关电源
US10163562B2 (en) Coupled inductor structure
CN105845404B (zh) 一种高品质因数的发射线圈结构及其绕制方法
US9013260B2 (en) Cable and electromagnetic device comprising the same
US20200168389A1 (en) Transformer and Switch-Mode Power Supply
KR101198031B1 (ko) 다중의 독립형 자장공간을 가지는 전자장 차폐 변압기
US20150109090A1 (en) Electrical transformer with a shielded cast coil assembly
JP2013501369A (ja) 電流補償チョークおよび電流補償チョークの製造方法
KR101229631B1 (ko) 표류 부하손을 절감하는 자기차폐형 변압기
KR101201291B1 (ko) 정전차폐, 서지 및 노이즈 방지를 위한 역방향 2중 권선 결합 변압기
WO2020036507A1 (ru) Сглаживающе-токоограничивающий реактор фильтр-устройства железнодорожной тяговой подстанции
US20160240307A1 (en) Coil component, high current indcutor, high current reactor inlcuding the same
US20210327629A1 (en) Common mode choke coil
US20140085757A1 (en) Surge blocking inductor
JP2013016691A (ja) リアクトル
CN201522927U (zh) 一种干式励磁整流变压器接地屏蔽装置
US9548154B2 (en) Integrated reactors with high frequency optimized hybrid core constructions and methods of manufacture and use thereof
CN113161130A (zh) 一种新变压器共模噪声抑制的结构
JPS5941297B2 (ja) 電源トランス
US9583255B2 (en) Surge blocking inductor
JP6119012B1 (ja) 耐雷トランス
KR0173815B1 (ko) 유도차폐형 고내압 통신용 변압기
US20220108823A1 (en) Inductor
JP2016225590A (ja) 限流回路用インダクタ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151026

Year of fee payment: 4