用於提高電源效率的設備和方法
2023-04-29 19:27:06 1
專利名稱：用於提高電源效率的設備和方法
技術領域：
本發明涉及一種用於提高電源效率的設備和方法，更具體地涉及ー種用於提高電源效率的設備和方法，其中通過對將電源單元和負載電連接的輸電線施加扭轉電磁波來提高電源效率。
背景技術：
通過交流電驅動的負載所消耗的有效電功率P滿足等式1。[等式1]
Ρ=ν·Ι·0(其中V表示電壓，I表示電流，0表示功率因素)根據等式1，通過減少電壓或電流，負載消耗的電功率可被減少。然而，不能減少電壓，因為負載需要額定電壓以正常操作。因此，應該減少提供給負載的電流，以便減少負載消耗的電功率。用於確定提供給負載的電功率的量的因素是包括在提供給負載的電流中的諧波成分和過電壓成分。如圖1所示，交流電(圖1中示出為實線)與理想正弦波(圖1中示出為虛線) 的主要區別是由於諧波成分和過電壓成分引起的，從而增加由負載消耗的電功率。具體地，諧波成分引起由負載消耗的電功率増加，過電壓成分引起負載故障。因此，包括在電流中的諧波成分應該被最小化，以便減少由負載消耗的電功率，過電壓成分可被去除，以便防止負載損壞的故障。
發明內容
本發明的目的是提供一種用於提高電源效率的設備和方法，其中通過對將電源單元和負載電連接的輸電線施加扭轉電磁波來提高電源效率。為了實現本發明的上述目的，提供一種用於提高電源效率的設備，所述設備被連接到電源單元和負載，所述設備包括扭轉電磁波發生器，所述扭轉電磁波發生器用於對將所述電源単元和所述負載電連接的輸電線施加扭轉電磁波，其中所述扭轉電磁波發生器包括上磁體和下磁體，所述上磁體和所述下磁體用於在其間產生磁場；一個或多個金屬柱， 所述ー個或多個金屬柱被安裝在所述上磁體和所述下磁體之間；和導線，所述導線被連接到所述輸電線，其中所述導線的第一端與所述下磁體絕緣，所述導線的第二端被連接到所述輸電線，所述導線以Z字形通過ー個或多個金屬柱的第二端。還提供ー種用於減少負載消耗的功率的方法，所述方法包括利用扭轉電磁波發生器對輸電線施加扭轉電磁波，其中所述扭轉電磁波發生器包括用於在其間產生磁場的上磁體和下磁體；安裝在所述上磁體和所述下磁體之間的ー個或多個金屬柱；和連接到所述輸電線的導線；其中所述導線的第一端與所述下磁體絕緣，所述導線的第二端被連接到所述輸電線，所述導線以Z字形通過ー個或多個金屬柱的第二端。優選地，所述上磁體的N極面對所述下磁體的S扱。優選地，所述下磁體的磁力比所述上磁體的磁力強。優選地，所述ー個或多個金屬柱的每ー個的第一端被繞著所述上磁體設置，所述 ー個或多個金屬柱的每ー個的第二端被繞著所述下磁體設置。優選地，所述扭轉電磁波發生器還包括上殼體，所述上殼體包括其中安裝所述上磁體的第一磁體槽和其中插入ー個或多個金屬柱的每ー個的所述第一端的第一柱槽；和下殼體，所述下殼體包括其中安裝所述下磁體的第二磁體槽和其中插入ー個或多個金屬柱的每ー個的所述第二端的第二柱槽。優選地，所述下殼體包括其中插入所述導線的Z字形槽。優選地，根據本發明的扭轉電磁波發生器還包括濾波器単元，所述濾波器単元被電連接到所述輸電線，以過濾施加到所述負載的過電壓且減少包括於在所述輸電線中流動的電流中的諧波。優選地，所述濾光器単元被串聯連接在所述電源単元和所述負載之間，或所述濾光器単元、所述電源単元和所述負載並行連接。優選地，ー個或多個金屬柱的每ー個包括銅杆。優選地，所述ー個或多個金屬柱包括彼此平行的六個銅杆，所述六個銅杆的第一端被設置在第一六邊形的頂點處，所述六個銅杆的第二端被設置在第二六邊形的頂點處。優選地，施加到所述輸電線的所述扭轉電磁波具有與流經所述輸電線的電子的頻率相應的波長。優選地，所述導線繞ー個或多個金屬柱的每ー個盤繞且以Z字形通過ー個或多個金屬柱的所述第二端。
圖1是示出交流電的波形圖。圖2是示意性地說明包括電源單元、負載和根據本發明用於提高電源效率的設備的電カ系統。圖3是說明根據本發明的設備的框圖。圖4a_4b是示意性地示出流經輸電線的電子的圖。圖fe是示出根據本發明的扭轉電磁波發生器的透視圖。圖恥是示出沿圖fe的線A-A』剖開的扭轉電磁波發生器的剖面圖。圖5c是示出根據本發明的扭轉電磁波發生器的上殼體的視圖。圖5d是示出根據本發明的扭轉電磁波發生器的下殼體的視圖。圖6a是示出根據本發明實施例的扭轉電磁波發生器的上殼體的視圖，其中在上殼體中安裝了導線。圖6b是示出根據本發明實施例的扭轉電磁波發生器的下殼體的視圖，其中在下殼體中安裝了導線。圖7a到圖7d是說明對於IOkW負載的第一比較測試結果的曲線圖。圖到圖8d是說明以空氣調節器為負載的第二比較測試結果的曲線圖。
圖9是示出根據本發明用於提高電源效率的方法的流程圖。
具體實施例方式將參考附圖詳細描述根據本發明的提高電源效率的設備和方法。圖2是示意性地說明根據本發明的設備400的圖，其中設備400被連接在電源單元100和負載200之間。參考圖2，根據本發明的設備400經由輸電線300連接到電源單元100和負載200。輸電線300將電源単元100和負載200電連接以提供電流流動的路徑。下文中，參考圖3更詳細地描述根據本發明的設備400。圖3是說明根據本發明的設備400的框圖。參考圖3，設備400包括扭轉電磁波發生器410。另外，設備400可進ー步包括濾波器単元420。扭轉電磁波發生器410對輸電線300施加扭轉電磁波。流經輸電線的交流電與正弦波類似，但是不同於標準正弦波。如圖如所示，流經輸電線的交流電包括諧波成分和噪聲成分。而且，交流電包括過電壓成分，該過電壓成分導致對負載不希望的影響。由於諧波、噪聲和過電壓成分，構成在輸電線中流動的電流的電子的動能的一部分丟失作為熱能。當具有與流經輸電線的電子的頻率相應的扭轉電磁波被施加到電子吋，流經輸電線的電子的勢能增加。因此，如圖4b所示，丟失的能量、也就是熱能被轉換為有效能量。在圖fe到圖5d中示出根據本發明的產生扭轉電磁波且將其結合到輸電線的電磁波發生器410。圖fe是示出根據本發明的扭轉電磁波發生器410的透視圖，圖恥是沿圖fe的線 A-A'剖開的扭轉電磁波發生器410的剖面圖。另外，圖5c和圖5d分別是示出根據本發明的扭轉電磁波發生器410的上殼體和下殼體的視圖，其中圖5c和圖5d中的(i)分別是示出上殼體和下殼體的正視圖，圖5c和圖5d中的(ii)分別是示出上殼體和下殼體的後視圖， 圖5c和圖5d中的(iii)分別是示出沿圖⑴的線A-A』剖開的上殼體和下殼體的剖面圖。 另外，圖6a和圖6b是示出根據本發明的扭轉電磁波發生器410的下殼體的視圖，其中導線被安裝在下殼體中。參考圖fe到圖5d，扭轉電磁波發生器410包括上磁體520-1、下磁體520_2、ー個或多個金屬柱540和導線430。而且，扭轉電磁波發生器410可進ー步包括上殼體510-1和下殼體510-2。上磁體520-1和下磁體520-2在扭轉電磁波發生器410中產生磁場。優選地，上磁體520-1的N極面對下磁體520-2有S極。而且，下磁體520-2的磁力比上磁體520-1 的磁力強。上磁體520-1被安裝在上殼體510-1的磁體槽550_1中，下磁體520_2被安裝在下殼體510-2的磁體槽550-2中。上磁體520-1和下磁體520-2可被分別固定在磁體槽 550-1和磁體槽550-2中，如果需要，利用諸如粘合劑的固定手段進行上述固定。ー個或多個金屬柱540被安裝在上磁體520-1和下磁體520_2之間。具體地，ー個或多個金屬柱540中的每ー個的第一端被繞著上磁體520-1設置，一個或多個金屬柱540中的每ー個的第二端被繞著下磁體520-2設置。特別地，ー個或多個金屬柱MO中的每ー個的第一端被插入上殼體510-1的柱槽530-1中，ー個或多個金屬柱 540中的每ー個的第二端被插入柱槽530-2中。ー個或多個金屬柱MO中的每ー個的第一端和ー個或多個金屬柱MO中的每ー個的第二端可分別被固定在柱槽530-1和柱槽530-2 中，如果需要，利用諸如粘合劑的固定手段進行上述固定。ー個或多個金屬柱MO中的每ー個可包括但不限於銅杆。圖5中示出的扭轉電磁波發生器410包括ー個或多個金屬柱M0，所述金屬柱包括彼此平行的六個銅杆。六個銅杆的第一端被以六個銅杆的第一端形成第一六邊形的方式布置，六個銅杆的第二端被以六個銅杆的第二端形成第二六邊形的方式布置。即六個銅杆的第一端被設置在第一六邊形的頂點，六個銅杆的第二端被設置在第二六邊形的頂點。然而， ー個或多個金屬柱540可被布置成形成六邊形之外的多邊形。例如，四個銅杆可被設置在四邊形的頂點，八個銅杆可被設置在八邊形的頂點。導線430被連接到輸電線300。具體地，如圖6a所示，導線430的第一端與下磁體 520-2絕緣，導線430的第二端被連接到輸電線300。另外，導線430以Z字形通過ー個或多個金屬柱討0的第二端。在一個實施例中，如圖6b所示，導線430可繞ー個或多個金屬柱MO中的每ー個盤繞且以Z字形通過ー個或多個金屬柱MO的第二端。上殼體510-1包括上磁體520-1被安裝於其中的磁體槽550_1和ー個或多個金屬柱MO中的每ー個的第一端被插入於其中的柱槽530-1。下殼體510-2包括下磁體520-2被安裝於其中的磁體槽550_2和ー個或多個金屬柱MO中的每ー個金屬柱的第二端被插入於其中的柱槽530-2。另外，下殼體510-2包括導線430被插入其中的Z字形槽560。如圖6a所示，被插入Z字形槽560中的導線430的第一端與下磁體520-2絕緣，導線430的第二端延伸以與輸電線300連接。上磁體520-1和下磁體520-2分別被插入上殼體510_1和下殼體510_2中，具有插入其中的上磁體520-1和下磁體520-2的上殼體510-1和下殼體510-2通過ー個或多個金屬柱540結合以構成扭轉電磁波發生器410。導線430可被安裝在下殼體520-1的表面上或插入在下殼體510-2的Z字形槽中。導線430的第二端被連接到輸電線300以施加通過扭轉電磁波發生器410產生的扭轉電磁波。參考回圖3，根據本發明的設備400可進ー步包括濾波器単元420。濾波器単元420 被電連接到輸電線300以過濾施加到負載200上的過電壓成分且減少包括於在輸電線300 中流動的電流中的諧波成分。優選地，濾波器単元420被串聯連接在電源單元100和負載 200之間，或濾波器420、電源單元100和負載200並行連接。通常，濾波器420可由諸如閘流電晶體的元件體現。由於過濾過電壓成分和減少諧波成分的濾波器単元420對於本領域技術人員而言是公知的，其詳細描述被省略。根據本發明的設備400的扭轉電磁波發生器410可被安裝於輸電線300的每ー 個。例如，在四線三相電カ系統的情況下，可為除了 N電線外的三個電線的每ー個安裝扭轉電磁波發生器410。也可以為除了 N電線外的三個電線的每ー個安裝濾波器単元420。本發明的發明人已對根據本發明的設備400的性能進行了各種測試。
在第一比較測試中，通過在有、無設備400的情況下對IOkW負載施加約385V的電壓進行測試。圖7a到圖7d是說明在有、無設備400的情況下對IOkW負載進行第一比較測試的結果的曲線圖，其中示出電壓(V)、電流(A)、有效電功率(kff)和能量(kWh)。參考圖7a到圖7d,由於當設備400被安裝時消耗的電流減少，與設備400不被安裝的情況相比，有效電功率和能量減少。在表1中概述了在圖7a到圖7d中示出的電壓、電流、有效電功率和能量。[表 1]
權利要求
1.一種用於提高電源效率的設備，所述設備被連接到電源單元和負載，所述設備包括扭轉電磁波發生器，所述扭轉電磁波發生器用於對將所述電源単元和所述負載電連接的輸電線施加扭轉電磁波，其中所述扭轉電磁波發生器包括 上磁體和下磁體，所述上磁體和下磁體用於在其間產生磁場； ー個或多個金屬柱，所述ー個或多個金屬柱被安裝在所述上磁體和所述下磁體之間；和導線，所述導線被連接到所述輸電線，其中所述導線的第一端與所述下磁體絕緣，所述導線的第二端被連接到所述輸電線， 所述導線以Z字形通過ー個或多個金屬柱的第二端。
2.如權利要求1所述用於提高電源效率的設備，其特徵在幹，所述上磁體的N極面對所述下磁體的S扱。
3.如權利要求1所述用於提高電源效率的設備，其特徵在幹，所述下磁體的磁力比所述上磁體的磁力強。
4.如權利要求1所述用於提高電源效率的設備，其特徵在幹，所述ー個或多個金屬柱的每ー個的第一端被繞著所述上磁體設置，所述ー個或多個金屬柱的每ー個的第二端被繞著所述下磁體設置。
5.如權利要求4所述用於提高電源效率的設備，其特徵在幹，所述扭轉電磁波發生器還包括上殼體，所述上殼體包括其中安裝所述上磁體的第一磁體槽和其中插入ー個或多個金屬柱的每ー個的所述第一端的第一柱槽；和下殼體，所述下殼體包括其中安裝所述下磁體的第二磁體槽和其中插入ー個或多個金屬柱的每ー個的所述第二端的第二柱槽。
6.如權利要求5所述用於提高電源效率的設備，其特徵在幹，所述下殼體包括其中插入所述導線的Z字形槽。
7.如權利要求1所述用於提高電源效率的設備，還包括濾波器単元，所述濾波器単元被電連接到所述輸電線，以過濾施加到所述負載的過電壓且減少包括於在所述輸電線中流動的電流中的諧波。
8.如權利要求7所述用於提高電源效率的設備，其特徵在幹，所述濾光器単元被串聯連接在所述電源単元和所述負載之間，或所述濾光器単元、所述電源単元和所述負載並行連接。
9.如權利要求1所述用於提高電源效率的設備，其特徵在幹，所述負載包括感應電動機。
10.如權利要求1所述用於提高電源效率的設備，其特徵在幹，所述ー個或多個金屬柱的每ー個包括銅杆。
11.如權利要求1所述用於提高電源效率的設備，其特徵在幹，所述ー個或多個金屬柱包括彼此平行的六個銅杆，所述六個銅杆的第一端被設置在第一六邊形的頂點處，所述六個銅杆的第二端被設置在第二六邊形的頂點處。
12.如權利要求1所述用於提高電源效率的設備，其特徵在幹，施加到所述輸電線的所述扭轉電磁波具有與流經所述輸電線的電子的頻率相應的波長。
13.如權利要求1所述用於提高電源效率的設備，其特徵在幹，所述導線繞ー個或多個金屬柱的每ー個盤繞且以Z字形通過ー個或多個金屬柱的所述第二端。
14.ー種用於減少負載消耗的功率的方法，所述方法包括利用扭轉電磁波發生器對輸電線施加扭轉電磁波，其中所述扭轉電磁波發生器包括 用於在其間產生電磁場的上磁體和下磁體；安裝在所述上磁體和所述下磁體之間的ー個或多個金屬柱；和連接到所述輸電線的導線；其中所述導線的第一端與所述下磁體絕緣， 所述導線的第二端被連接到所述輸電線，所述導線以Z字形通過ー個或多個金屬柱的第二立面。
15.如權利要求14所述用於減少負載消耗的功率的方法，其特徵在幹，所述扭轉電磁波發生器還包括上殼體，所述上殼體包括其中安裝所述上磁體的第一磁體槽和其中插入ー個或多個金屬柱的每ー個的所述第一端的第一柱槽；和下殼體，所述下殼體包括其中安裝所述下磁體的第二磁體槽和其中插入ー個或多個金屬柱的每ー個的所述第二端的第二柱槽。
16.如權利要求15所述用於減少負載消耗的功率的方法，其特徵在幹，所述下殼體包括其中插入所述導線的Z字形槽。
全文摘要
公開了一種用於提高電源效率的設備和方法。根據本發明，由於用於提高扭轉電磁波的設備與對負載提供電源的電源單元電絕緣，所述設備能夠與諸如單相電力系統和三相電力系統的供電系統無關地使用，並且所述設備可減少諸如空氣調節器和電冰箱的利用感應電動機的裝置的功率消耗。
文檔編號H02H9/04GK102570463SQ20111012555
公開日2012年7月11日 申請日期2011年5月16日 優先權日2010年12月27日
發明者卞泰善, 盧暎雨, 樸昌輝, 樸洙用 申請人:現代摩比斯株式會社