KR20070029548A - The automatic voltage regulator of electric power curtailment that use voltage variableness radical - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 기술이 적용된 전압가변기를 이용한 전력절감기용 자동전압조정기의 회로도 1 is a circuit diagram of an automatic voltage regulator for a power saver using a voltage converter to which the technique of the present invention is applied.
도 2 는 도 1의 부분회로도 2 is a partial circuit diagram of FIG.
■ 도면의 중요 부분에 사용된 부호의 설명 ■■ Explanation of symbols used in important part of drawing ■
L1 : A상 주변압기의 주권선 L1: Sovereignty of A phase peripheral pressure
L2 : A상 주변압기의 여자권선 L2: Female winding of A-phase peripheral pressure
L3 : A상 전압가변기 비례전압권선 L3: A-phase voltage transformer proportional voltage winding
L4 : B상 주변압기의 주권선 L4: Sovereignty of phase B peripheral pressure
L5 : B상 주변압기의 여자권선 L5: Female winding of B-phase peripheral pressure
L6 : B상 전압가변기 비례전압권선 L6: B-phase voltage transformer proportional voltage winding
L7 : C상 주변압기의 주권선 L7: Sovereignty of C-phase peripheral pressure
L8 : C상 주변압기의 여자권선 L8: Excitation winding of C-phase peripheral pressure
L9 : C상 전압가변기 비례전압권선 L9: C-phase voltage transformer proportional voltage winding
PCB : 각상의 전압 전류를 인출하여 스테핑모터를 동작시켜 전압가변기 비례전압권선을 제어하는 장치 PCB: A device that controls the voltage variable proportional winding by operating the stepping motor by drawing the voltage current of each phase
본 발명은 자동전압조정기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일반 및 산업용 공급전원에 인가되는 과전압, 저전압, 불평형 전압을 전압가변기 비례전압권선을 PCB가 스테핑모터를 제어하여 각상의 주변압기 여자권선에 비례전압을 인가하여 각상의 출력전압을 수용가의 적절한 환경에 목표값을 설정하여 목표치를 일정하게 유지하여 공급함으로서 과전압, 불평형 전압시 불필요한 낭비전력을 제거하고 저전압시에 전압을 보상하여 부하에 안정적인 전원을 공급하는 전력절감기용 자동전압조정기에 관한 것이다. The present invention relates to an automatic voltage regulator, and more specifically, overvoltage, low voltage, and unbalanced voltages applied to general and industrial supply power are proportional to the voltage transformer proportional winding and the PCB is stepping motor proportional to the excitation winding of each phase. By supplying the voltage to the output voltage of each phase, the target value is set in the proper environment of the customer, and the target value is kept constant so that unnecessary power consumption is eliminated during overvoltage and unbalanced voltage, and the voltage is compensated at low voltage to provide stable power to the load. The present invention relates to an automatic voltage regulator for power saving.
전력공급업체인 한국전력으로부터 공급받는 표준공급전압은 전기사업법에 따라 아래의 표 1처럼 유지 및 공급하도록 규정되어 있다. The standard supply voltage supplied from KEPCO, a power supplier, is regulated to be maintained and supplied as shown in Table 1 below in accordance with the Electricity Business Law.
[ 표 1 ] TABLE 1
상기 한국전력에서 공급되는 전압은 한국전력의 변압기 설치 위치에 따라 배선의 길이에 따라 다소 차이가 있으며, 전압강하율도 수용가마다 다를 수 있다. 즉, 한 개의 뱅크의 배전용 변압기에서 각 수용가까지 전기를 급전하는데 배전용 변압기탭을 말단의 수용가의 전압이 220V가 유지되도록 설정하여 공급한다. 그러나 배전용 변압기 부근에 있는 수용가에서는 220V보다 높은 공급전압을 받게 되어 전기기기의 과열 및 오동작, 조명기구의 흑화 현상을 등을 초래하므로 전력 소비의 과다와 전기기기의 수명을 단축하게 된다. The voltage supplied from the KEPCO varies slightly depending on the length of the wiring according to the installation location of the transformer of the KEPCO, and the voltage drop rate may also be different for each customer. That is, power is supplied from the distribution transformer of one bank to each consumer, and the distribution transformer tab is supplied so that the voltage at the terminal consumer is maintained at 220V. However, the customer near the distribution transformer receives a supply voltage higher than 220V, resulting in overheating and malfunction of the electric equipment, blackening of the lighting equipment, etc., resulting in excessive power consumption and shortening the life of the electric equipment.
수전 전압이 22900V의 다중 접지로 공급하는 방식에서는 배전선로의 각상과 중선선(N선)간에 전열/전등용 변압기가 가지식으로 설치되어 있어 부하 불평형에 의한 전압의 불평형이 발생하게 되고 이 불평형 전압은 자가 수전을 갖춘 수용가의 전압 상간에도 그 영향을 미치게 하여 부하를 비효율적으로 운전이 되어 결국 낭비 전력이 발생하게 되는 것이다. In the way that the power supply voltage is supplied to multiple grounds of 22900V, a heating / lighting transformer is installed between each phase of the distribution line and the middle line (N line), resulting in voltage unbalance due to load unbalance. This also affects the voltage phase between the self-receiving consumer and the inefficient operation of the load, resulting in wasted power.
또한 수용가에서 일일 부하 곡선으로 접근한다면 380/220V 3상 4선 공급전원이 아침에는 정격 전압인 380/220V, 저녁에는 저전압인 360/207V 이하로 하강 되었다가 새벽이면 과전압인 400/230V이상으로 상승하면서 하루에도 전압 변동률은 매우 크게 나타나고 말단 부하일수록 그 전압의 변동 폭은 넓다. In addition, if the customer approaches the daily load curve, the 380 / 220V three-phase four-wire supply falls below the rated voltage of 380 / 220V in the morning and below 360 / 207V in the evening, then rises above 400 / 230V in the early morning. In addition, the voltage fluctuation rate is very large in one day, and the terminal load is wider in the voltage fluctuation.
종래에 적용하고 있는 기술은 주파수 인버터 방식, 전원전압을 강제로 강압시키는 방식, 전자개폐기로 여자권선을 제어하여 정격 전압을 얻는 방식, 슬라이닥스만을 사용하여 정격전압을 얻는 방식 등이 있으나 상기 주파수 변환 인버터 방식은 가격이 너무 고가일 뿐 아니라 고조파가 발생하여 타종의 정밀 기기에 영향을 주거 나 오동작을 일으키게 하며 기기의 효율이 나쁜 단점이 있으며, 강제로 강압시키는 방식에는 각상의 전원 전압이 일괄적으로 강압시킴으로서 어느 시간대에는 정격전압을 공급할 수 있으나 전원 전압이 중부하 시에는 정격 전압보다 낮은 전압이 인가되어 오히려 부하의 효율 및 수명에 영향을 주고 불평형 전압에 대하여 대응할 수 없다. Conventionally applied technologies include a frequency inverter method, a method of forcibly stepping down a power supply voltage, a method of obtaining a rated voltage by controlling an excitation winding with an electronic switch, and a method of obtaining a rated voltage using only a slidax. Inverter method is not only expensive but also harmonics, affecting other types of precision devices, causing malfunctions and inefficient efficiency. The voltage can be supplied at any time by stepping down, but under heavy load, a voltage lower than the rated voltage is applied, which affects the efficiency and life of the load and cannot cope with unbalanced voltage.
전자개폐기로 여자권선을 제어하여 정격전압을 얻는 방식은 각상의 여자권선이 쌍으로 동시에 개폐되는 관계로 불평형 전압을 제거할 수 없고 개폐기 접점의 마모 및 부식, 소음 등으로 인해 불편하고 비합리적이다. The method of obtaining the rated voltage by controlling the excitation winding with the electronic switch is inconvenient and unreasonable because the unbalanced voltage cannot be removed because the excitation winding of each phase is simultaneously opened and closed in pairs.
슬라이닥스만을 사용하여 수동으로 탭을 조정하여 정격전압을 얻는 방식은 같은 용량의 다른 방식에 비해 각상의 변압기의 용량이 매우 커서 제작비가 너무 고가이며 중량이 무거워서 설치 및 운반이 어렵다. The method of obtaining the rated voltage by manually adjusting the tap using only the slide dax is very expensive to manufacture and transport because the capacity of each phase transformer is very large compared to other methods of the same capacity.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 수용가의 배선용 차단기 2차측에 전압가변기를 이용한 전력절감기용 자동전압조정기를 설치하여 전압가변기를 이용하여 각상의 주변압기에 비례제어를 하여 주파수 변환 인버터 방식에서의 고조파 발생에 대한 우려, 전원전압을 강제로 강압시키는 방식에서의 저전압에 대한 우려, 전자 개폐기로 여자권선을 제어하여 정격전압을 얻는 방식에서의 불평형 전압에 대한 우려, 슬라이닥스만을 이용한 방식에서의 크기 및 중량에 대한 우려를 없애고 출력전압을 개선하여 낭비되는 전력을 최소화하고, 일정한 전 압을 유지하는데 그 목적이 있다. In order to solve the above problems, the present invention provides an automatic voltage regulator for a power saver using a voltage converter on the secondary side of a circuit breaker of a consumer, and performs a proportional control to the peripheral voltage of each phase using a voltage converter to convert frequency. Concerns about harmonics generated in the inverter method, concerns about low voltage in the method of forcibly stepping down the power supply voltage, concerns about unbalanced voltage in the method of obtaining the rated voltage by controlling the excitation winding with an electromagnetic switch, The objective is to minimize the wasted power by eliminating the concern about size and weight in the scheme and to improve the output voltage and to maintain a constant voltage.
도 1은 본 발명의 기술이 적용된 전압가변기를 이용한 전력절감기용 자동전압조정기의 회로 구성도이고, 도 2는 코일의 권선방법을 나타낸 도 1의 부분회로도로써 발명의 구성 및 작용을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 1 is a circuit diagram of an automatic voltage regulator for a power saver using a voltage changer applied to the technique of the present invention, and FIG. 2 is a partial circuit diagram of FIG. 1 illustrating a winding method of a coil. As follows.
각 선로에 연결된 부하에는 공급전원으로부터 과전압, 불평형 전압으로 상전압과 중선선 사이에 전압은 각 상별로 차이가 있다. 그러나 우선 공급되는 입력전압이 평형 상태에서의 과전압시 변동되는 전압의 한상에 대한 예를 들면 도 2와 같다. The load connected to each line is overvoltage and unbalanced voltage from the power supply, and the voltage is different for each phase between the phase line and the middle line. However, for example, as shown in FIG. 2, the input voltage supplied to the first phase is changed when the overvoltage is in equilibrium.
한전에서 공급되는 선간전압이 400V일 경우 상전압은 400/√3으로 230V 가된다. 수용가에서 설정값을 220V로 목표치를 설정하면 PCB는 목표치를 향하여 출력전압을 220V로 맞추기 위하여 강압 방향으로 스테핑 모터를 기동하여 공급전원의 출력전압이 220V가 될 때까지 동작하여 220V가 되는 지점에서 스테핑 모터를 중지시켜 상기 전압이 A와 N 사이에 걸리게 된다. If the line voltage supplied from KEPCO is 400V, the phase voltage is 230V at 400 / √3. If the target value is set to 220V at the customer, the PCB starts the stepping motor in the step-down direction to set the output voltage to 220V toward the target value and operates until the output voltage of the supply power becomes 220V, stepping at the point of 220V. Stopping the motor causes the voltage to fall between A and N.
주변압기의 전압비를 220/20V를 감으면 10V를 강압하기 위해서는 전압가변기의 비례여자권선에서 주변압기의 비례여자권선에 (220*10)/20V=110V를 인가하면 10V가 강압되는 것이다. If the voltage ratio of the peripheral voltage is reduced to 220 / 20V, 10V is stepped down by applying (220 * 10) / 20V = 110V from the proportional excitation winding of the voltage transformer to the proportional excitation winding of the voltage transformer.
따라서 전압가변기의 비례여자권선의 출력선이 주변압기의 여자권선에 비례전 압을 인가하여 10V 만큼의 전압을 강압시켜서 출력을 보낸다. Therefore, the output line of the proportional excitation winding of the voltage converter applies the proportional voltage to the excitation winding of the peripheral voltage to step down the voltage by 10V and send the output.
한전에서 공급되는 선간전압이 400V에서 380V로 변할 경우 상전압은 380/√3으로 220V가 된다. 수용가에서 기존에 설정된 설정값을 220V의 목표치를 향하여 PCB는 출력전압을 220V로 맞추기 위하여 강압 방향으로 스테핑 모터를 기동하여 공급전원의 출력전압이 220V가 될 때까지 동작하여 220V가 되는 지점에서 스테핑 모터를 중지시켜 상기 전압이 A와 N 사이에 걸리게 된다. If the line voltage supplied from KEPCO changes from 400V to 380V, the phase voltage becomes 380 / √3 and 220V. To set the output value to 220V, the PCB starts the stepping motor in the step-down direction to set the output voltage to 220V and operates until the output voltage of the supply power becomes 220V. Stops the voltage between A and N.
한전에서 공급되는 선간전압이 380V에서 360V로 변할 경우 상전압은 360/√3으로 207V 가된다. 수용가에서 기존에 설정된 설정값을 220V의 목표치를 향하여 PCB는 출력전압을 220V로 맞추기 위하여 승압 방향으로 스테핑 모터를 기동하여 공급전원의 출력전압이 220V가 될 때까지 동작하여 220V가 되는 지점에서 스테핑 모터를 중지시켜 상기 전압이 A와 N 사이에 걸리게 된다. If the line voltage supplied from KEPCO changes from 380V to 360V, the phase voltage becomes 207V at 360 / √3. To set the output value to 220V, the PCB starts the stepping motor in the boosting direction to set the output voltage to 220V and operates until the output voltage of the supply power becomes 220V, stepping motor at the point of 220V. Stops the voltage between A and N.
이와 같이 A상, B상, C상에 설정값 보다 높은 전압이 인가되거나 불평형 전압이 전원측에 공급되는 경우 PCB 제어기판은 전압신호를 인출받아 PCB 내부 마이컴의 연산 및 비교, 제어동작에 의하여 부하 전압이 평형이 되도록 전압가변기의 비례여자권선의 비례전압을 스테핑 모터를 통하여 전압을 제어하여 주변압기의 비례여자권선에 비례전압을 인가하여 출력전압을 일정하게 공급하게 되어 최적의 효율로 운전하게 되도록 하여 낭비 전력을 없게 함으로서 전력을 절감시킬 수 있는 시스템이다. As above, if voltage higher than setting value is applied to A phase, B phase, C phase or unbalanced voltage is supplied to the power supply side, PCB controller board receives the voltage signal and load voltage by operation, comparison and control operation of PCB internal microcomputer. By controlling the voltage through the stepping motor, the proportional voltage of the proportional excitation winding of the voltage variable is controlled to apply the proportional voltage to the proportional excitation winding of the peripheral voltage so that the output voltage is constantly supplied to operate at the optimum efficiency. It is a system that can save power by eliminating wasted power.
또한 상기 전압가변기의 비례여자권선을 제어하기 위한 AN, BN, CN에서 전압 제어량을 인출하고 신호를 받아, 각 그룹별 중에서 개별로 제어하도록 구현한 PCB 기판을 장착한 할 수도 있으며, 마이컴이 장착된 PCB를 외부에서 설정값을 조작가능토록 출력전압을 자동 제어하도록 구현한 외부 설정값 키를 사용한 PCB 기판을 장착하여 사용할 수도 있다. In addition, it is also possible to mount a PCB board implemented to extract the voltage control amount from the AN, BN, CN for controlling the proportional excitation winding of the voltage variable and receive a signal, and to individually control from each group, the microcomputer is equipped with The PCB can also be used by mounting a PCB using an external setpoint key that automatically controls the output voltage to allow the PCB to be manipulated externally.
따라서 본 발명은 공급되는 전원전압을 마이컴이 내장된 콘트롤러에 의해 전압가변기와 주변압기의 비례전압여자권선을 승/강압형태로 제어함으로서 인가 전압이 시간대별로 상하의 차이가 있더라도 최적의 정격전압을 수용가의 전원 설비에 공급하도록 발명된 기술이다. Therefore, the present invention controls the proportional voltage excitation winding of the voltage variable and the peripheral voltage in the form of step-up / step-down by a controller with a built-in microcomputer, so that even if the applied voltage differs from time to time, the optimum rated voltage is acceptable. It is a technology invented to supply power equipment.
본 발명은 상기에서 서술한 바와 같이 전기 설비를 사용하는 과정에서 가장 효율적으로 사용하기 위한 발명으로서 각 선로에 흐르는 전압을 수용가의 최적한 정격전압으로 사용함으로써 낭비 전력을 최소화하여 전력절감, 전기설비의 수명연장, 온도상승에 대한 억제 효과 등, 여러 가지의 경제적 효과에 기여할 뿐 아니라 최대수요전력관리에 크게 영향을 가진다. The present invention is the invention for the most efficient use in the process of using the electrical equipment as described above, by using the voltage flowing in each line as the optimum rated voltage of the customer to minimize the power consumption to reduce power, It not only contributes to various economic effects such as life extension and suppression of temperature rise, but also has a great influence on maximum demand power management.
전압 불평형 및 전압 변동을 막기 위한 수단으로 기존의 자동전압조절기를 사용하게 되면 가격이 고가일 뿐 아니라 효율이 떨어져 조절기 내부의 전력 변화 과정에서 손실 전력이 많고 부피가 크게 되는 단점이 있어 전압가변기를 이용한 전력절감기용 자동전압조정기로 승/강압 형태의 자동전압조정기로 될 때 자체 전력손 실이 매우 낮고 부피가 작아 저렴한 가격으로 제작이 가능하며 제작 공정이 간단하다. Using a conventional automatic voltage regulator as a means to prevent voltage unbalance and voltage fluctuations is not only expensive, but also has low efficiency and a large amount of lost power in the process of changing power inside the regulator. Automatic voltage regulator for power saver When it becomes automatic voltage regulator of step up / down type, its own power loss is very low and its volume is small, so it can be manufactured at low price and the manufacturing process is simple.
특히 본 기술은 특수한 목적의 기기이외 범용으로 자동전압조정기이와 전력절감기 겸용으로 사용할 수 있어서 에너지 절감차원에서 그 효과를 매우 크게 파급시킬 수 있다. In particular, this technology can be used as a general purpose automatic voltage regulator and power saver as well as a special purpose device, so the effect can be greatly spread in terms of energy saving.
본 기술은 수용가의 전력 절감에 거치지 않고 단의 수용가의 최대 수용전력까지 관리할 수 있는 통신신호 및 고장 시 사용자에게 음성 메시지로 전달할 수 있는 장치를 부가하면 시스템의 데이터를 전송받아 전산화하여 단위 지역의 최대 수요전력 관리를 가능케 함으로써 한전의 최대피크용량을 줄일 수 있는 다양한 효과를 내장할 수 있는 특징적인 효과가 있다. This technology adds a communication signal that can manage up to the maximum power of a customer and a device that can deliver voice messages to a user in the event of a failure. By enabling the management of maximum demand power, there is a characteristic effect that can incorporate various effects that can reduce the maximum peak capacity of KEPCO.
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