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과전류 경고 회로용 변류기의 자기포화 특성을 고려한 최적 설계
Optimal Design considering Magnetic Saturation Characteristic of Current Transformers for the Overcurrent Warning Circuit 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.10 no.7, 2015년, pp.781 - 786  

김선종 (조선대학교 전기공학과) ,  박의종 (조선대학교 전기공학과) ,  김용재 (조선대학교 전기공학과)

초록
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본 논문은 과전류 경고회로의 신호를 나타내는 변류기를 설계하기 위해 관통형 변류기의 특성을 분석하고 손실을 고려한 최적 설계를 수행하였다. 관통형 변류기 코어의 크기는 2차측의 코일 턴수에 따라 결정된다. 우리는 코어에 코일을 감는 턴수에 따라 다르게 나타나는 전류 파형을 분석하였으며, 변류기 코어의 자속포화에 의한 비정현적인 파형을 개선하고자 2차측 코일 턴수와 부하저항과의 관계를 확인하였다. 또 코어의 외경은 유지하면서 내경 및 적층을 변화시켜 정밀도 개선 및 최적설계를 하였고, 이를 통하여 과전류 경고회로의 동작에 필요한 전류 값을 도출하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we analyzed characteristic of window type current transformer and we performed the optimal design consider to the loss; in order to design the current transformer figured signal of overcurrent warning circuit. The core size of window type current transformer was determined by the seco...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 과전류 경고회로를 동작하기 위해 필요한 전류와 전압을 발생시키는 관통형 변류기를 설계하기 위해 코어의 외경은 고정한 채 내경과 적층을 조절하여 2차측 파형을 개선하였고 기본모델과 비교분석 하였다. 또한 단면적을 고려한 최적설계를 통해 코일의 사용량을 줄이고 재료비용을 절감하였으며 기기의 특성을 향상 시키고자 한다[3-4].
  • 1[mm]의 선경을 가진 코일을 이용하여 코어에 감는데 따른 제작과정의 어려움이 많을 뿐더러 그에 따른 재료비용과 제작시간이 추가적으로 많아지게 된다. 따라서 우리는 1차 턴수를 줄이고 2차측 코일 턴수를 대폭 줄여 이러한 문제점들을 보완 하고자 한다.
  • 따라서 본 연구에서는 과전류 경고회로를 동작하기 위해 필요한 전류와 전압을 발생시키는 관통형 변류기를 설계하기 위해 코어의 외경은 고정한 채 내경과 적층을 조절하여 2차측 파형을 개선하였고 기본모델과 비교분석 하였다. 또한 단면적을 고려한 최적설계를 통해 코일의 사용량을 줄이고 재료비용을 절감하였으며 기기의 특성을 향상 시키고자 한다[3-4].
  • 본 연구에서는 1차전류 15A 이상의 과전류를 감지하는 과전류 경고 회로용 신호 발생에 필요한 6.7[V]의 전압과 0.024[A]의 전류를 나타내기 위해 관통형 변류기의 특성을 해석하고 기본모델에 감긴 많은 2차 턴수를 고려하여 필요한 턴수만을 지정하고 코어의 외경은 기본모델의 관통형 변류기와 같은 치수로 유지한 채 내경과 적층의 크기를 조절하였다. 그 결과 1차측 턴수는 1[Turn] 2차측 코일턴수는 600[Turn], 외경 18.
  • 우리는 관통형 변류기를 통과하는 1차측 전류를 통한 2차 유도전류를 이용하여 1차측 전류 15[A]이상의 과전류를 감지하고 경고회로를 동작하기 위해 필요한 24[mA]의 전류와 6.7[V]의 전압을 발생시키고자 한다. 관통형 변류기 설계 전 시중에서 출시되고 있는 관통형 변류기를 기본모델로 하여 특성을 분석 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
관통형 변류기 코어의 크기는 무엇에 따라 결정되는가? 본 논문은 과전류 경고회로의 신호를 나타내는 변류기를 설계하기 위해 관통형 변류기의 특성을 분석하고 손실을 고려한 최적 설계를 수행하였다. 관통형 변류기 코어의 크기는 2차측의 코일 턴수에 따라 결정된다. 우리는 코어에 코일을 감는 턴수에 따라 다르게 나타나는 전류 파형을 분석하였으며, 변류기 코어의 자속포화에 의한 비정현적인 파형을 개선하고자 2차측 코일 턴수와 부하저항과의 관계를 확인하였다.
변류기의 용도는? 변류기는 임의의 대전류를 코일의 턴수에 비례한 변류비로 발생되는 소전류를 이용하여 계량기, 보호계전기 등의 기기에서 공급되어 계통의 보호 및 운전 상태를 측정하여 사고를 방지하는데 많이 이용되며 계측용 또는 계전기용으로 쓰인다. 변류기의 종류는 권선형, 봉형, 관통형, 부싱형 등 다양한 형태로 존재하며 이 중 본 논문에서는 관통형 변류기를 사용하였다.
기본모델의 관통형 변류기의 문제점을 해결하기 위한 방법은? 1[mm]의 선경을 가진 코일을 이용하여 코어에 감는데 따른 제작과정의 어려움이 많을 뿐더러 그에 따른 재료비용과 제작시간이 추가적으로 많아지게 된다. 따라서 우리는 1차 턴수를 줄이고 2차측 코일 턴수를 대폭 줄여 이러한 문제점들을 보완 하고자 한다.
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참고문헌 (9)

  1. G. Park, and S. Park, "A study on the cause Analysis and solution of an overheated NGR of the Main Transformer," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 6, no. 2, 2011, pp. 262-267. 

  2. Y. Han, and D. Kim, "The Development of Android Application for Intelligent Concent," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 8, no. 10, 2013, pp. 1515-1521. 

  3. M. Jeon, "A Differential Colpitts-VCO Circuit Suitable for Sub-1V Low Phase Noise Operation," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 6, no. 1, 2011, pp. 7-12. 

  4. H. Shin, "Design of LED Driving SMPS for Large Traffic Signal Lamp," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 4, no. 2, 2009, pp. 123-129. 

  5. Y. Kang, T. Zheng, H. Kang, B. Lee, and Y. Kim, "Development of a Compensating Algorithm for an Iron-cored Measurement CT using Flux-magnetizing Current Curves and Voltage-core Loss Current Curves," The Trans. of the Korean Institute of Electrical Engineers, vol. 58, no. 10, 2009, pp. 1849-1854. 

  6. Y. Kang, J. Yun, and S. Ok, "A Percentage Differential Current Relaying Algorithm for Bus Protection Using Current Transformer Saturation Detecting Algorithm," The Trans. of the Korean Institute of Electrical Engineers, vol. 2001, no. 11, 2001, pp. 115-117. 

  7. Y. Park, and S. Jang. "A Study on an Electronically Compensated Current Transformer for a Precision Power Transducer," The Trans. of the Korean Institute of Electrical Engineers, vol. 44, no. 7, 1995, pp. 948-953. 

  8. Y. Eum, C. Koh, S. Hong, and P. Shin. "Experimental Measurement of Magnetic Properties of a Toroidal-type Bulk Electrical Steel using B-waveform Control," The Trans. of the Korean Institute of Electrical Engineers, vol. 56, no. 5, 2007, pp. 869-875. 

  9. J. Lee, S. Kang, S. Lee, Y. Kang, J. Bae, J. Ahn, C. Lee, and J. Lee. "A Design Method of Iron-cored CTs To Prevent Saturation," The Trans. of the Korean Institute of Electrical Engineers, vol. 48, no. 2, 1999, pp. 119-126. 

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