KR100451250B1 - 결상 검출방법 및 차단장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전압 검출 방식을 이용한 결상 검출방법 및 차단장치에 관한 것으로, 삼상전원을 입력받는 전원입력부와, 상기 삼상전원을 직류로 변환하는 직류변환부와, 상기 삼상전원을 감압하여 디지털신호로 변환하는 결상감지센서부와, 상기 변환된 디지털신호를 이용하여 결상여부를 판정한 후, 결상이 발생하면 결상신호를 출력하는 결상신호판정부와, 상기 결상신호의 입력이 일정시간동안 계속될 경우에 차단신호를 출력하는 결상신호확인부 및 상기 차단신호를 입력받을 경우, 상기 직류변환부에서 변환된 직류전원의 입력을 차단하는 트립차단부로 구성되어, 기존의 배선용차단기 또는 누전차단기에 결상차단장치를 추가로 설치하여 결상여부를 확인함으로써, 회로구성에 따른 별도의 배선작업이 필요하지 않아 사용자의 편의를 도모할 수 있으며, 삼상전원중 한 개의 상이 단전되었을 경우, 배선용차단기 또는 누전차단기가 자동적으로 삼상을 동시에 차단하여, 삼상전원으로 가동하는 동력 설비의 소손을 미연에 방지하여, 결상에 따른 사용자의 재산피해를 줄일 수 있는 효과가 있도록 한 것이다.

Description

결상 검출방법 및 차단장치{Phase failure select method and open phase circuit breaker}

본 발명은 전압 검출 방식을 이용한 결상 검출방법 및 차단장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입력되는 삼상전원을 감압하고 포토커플러를 사용하여 잡음 등을 제거하여 디지털신호로 변환한 후, 비동기 미분회로를 이용하여 각 상의 중복부분을 제거하고 논리회로를 사용하여 결상여부를 확인하며, 일정시간동안 결상될 경우 트립차단장치를 작동하여 전원을 차단하도록 한 것이다.

일반적으로, 전기기계 장치를 사용하는 사용자가 한국전력으로부터 삼상전원으로 전기를 공급받을 경우, 전력설비인 변압기 1차 측의 각 상에 컷아웃스위치(COS : Cut-Out Switch) 및 변압기 2차 측에 캐치홀더(Catch Holder)를 설치하여 옥내설비의 과부하 또는 단락사고 발생 시, 전로를 자동적으로 차단시켜 전력설비와 옥내에 설치된 전기기계장치를 보호하고 있다.

그러나, 상기 컷아웃스위치 또는 캐치홀더에 내장된 퓨즈(Fuse)가 외적요인에 의하여 끊어지게 되면, 입력전원은 결상상태가 된다.

이때, 메인스위치 이후에 삼상전원으로 가동하는 삼상유도전동기 내부의 결상된 회로에서 전자유도에 의한 과전압이 유기되고, 상기 유기된 과전압에 의하여 절연내력이 파괴되어, 모든 삼상유도전동기에서 소손이 발생되기 때문에 사용자에게 막대한 피해를 주게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 전원측으로부터 한 개의 상이 단전된 결상에 대해 배선용차단기 또는 누전차단기의 삼상을 동시에 차단할 수 있도록 함으로써, 삼상전원으로 가동하는 동력설비의 소손을 미연에 방지하여, 결상에 따른 사용자의 재산피해를 줄일 수 있는 결상 검출방법 및 차단장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 의한 결상 검출방법의 흐름도.

도 2는 본 발명에 의한 결상 차단장치의 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10:전원입력부 20:직류변환부

30:결상감지센서부 40:결상신호판정부

50:결상신호확인부 60:트립차단부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전압 검출 방식을 이용한 결상 검출방법은, 삼상전원의 결상 여부를 확인하여 전원을 차단하는 차단장치를 통해 이루어지는 결상 검출방법에 있어서, 전원입력부(10)로 삼상전원을 입력받고 결상감지센서부(30)를 통해 입력된 상기 삼상전원을 저항분압방식에 따라 감압하는 단계(스텝 1)와, 상기 결상감지센서부(30)에 구비된 포토커플러를 이용해 감압된 상기 삼상전원의 잡음을 제거하는 단계(스텝 2)와, 상기 결상감지센서부(30)에 구비된 낫게이트(NOT gate)를 이용해 잡음을 제거한 상기 삼상전원을 디지털신호로 변환하여 결상신호판정부(40)로 전달하는 단계(스텝 3)와, 입력신호가 소정 시간의 범위를 벗어나는 경우 소정 시간동안만 출력신호를 발생하는 상기 결상신호판정부(40) 내의 비동기 미분회로를 사용하여 변환된 상기 디지털신호의 중복부분을 제거하는 단계(스텝 4)와, 상기 비동기 미분회로의 출력신호를 이용해 상기 삼상전원의 결상 여부를 판정하는 상기 결상신호판정부(40) 내의 논리회로를 통해 결상 여부를 판정하는 단계(스텝 5)와, 상기 논리회로에 연결되고 결상이 발생할 경우에 결상신호를 출력하는 상기 결상신호판정부(40) 내의 회로를 통해 결상의 발생, 전원측으로부터 공급되는 삼상전원의 동시 정전, 내부의 접촉점 시간차 발생이 일어나는 경우 상기 결상신호를 출력하는 단계(스텝 6) 및 상기 결상신호의 입력이 일정시간동안 계속될 경우에 차단신호를 출력하는 결상신호확인부(50)와 상기 결상신호확인부(50)의 출력에 따라 온오프되는 트립차단부(50)를 통해 상기 결상신호의 입력이 일정시간동안 계속될 경우에 차단신호를 출력하고, 상기 차단신호를 입력받아 상기 트립차단부(50)를 작동하여 오프시키는 단계(스텝 7)로 이루어진 것을 특징으로 한다.또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전압 검출 방식을 이용한 결상 차단장치는, 삼상전원의 결상 여부를 확인하여 전원을 차단하는 차단장치에 있어서, 삼상전원을 입력받아 입력된 상기 삼상전원을 직류전환부(20)와 결상감지센서부(30)로 공급하는 전원입력부(10)와, 입력된 상기 삼상전원을 삼상전파정류회로를 이용해 직류전원으로 변환하는 상기 직류변환부(20)와, 입력된 상기 삼상전원을 저항분압방식을 이용하여 일정 전압으로 감압한 후 포토커플러 및 낫게이트(NOT gate)를 거쳐 잡음을 제거하고 디지털신호로 변환하는 상기 결상감지센서부(30)와, 변환된 상기 디지털신호의 중복부분을 제거하는 비동기 미분회로, 상기 비동기 미분회로의 출력신호를 이용해 상기 삼상전원의 결상 여부를 판정하는 논리회로, 결상이 발생할 경우에 상기 결상신호를 출력하는 회로로 구성되어, 변환된 디지털신호가 입력되면 내부의 비동기 미분회로를 이용해 중복부분을 제거한 후 결상을 판정하고, 결상의 발생, 전원측으로부터 공급되는 삼상전원의 동시 정전, 내부의 접촉점 시간차 발생이 일어나는 경우 결상신호를 출력하는 결상신호판정부(40) 및 상기 결상신호의 입력이 일정시간동안 계속될 경우에 차단신호를 출력하는 결상신호확인부(50), 온오프를 반복하는 비제이티(BJT) 또는 에프이트(FET)로 구성되어 상기 직류변환부(20)에서 변환된 상기 삼상전파정류전원을 내부회로에 전달하고, 상기 차단신호가 입력됨에 따라 상기 삼상전파정류전원의 입력을 중단하는 트립차단부(60)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하에서 상기한 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 의한 전압 검출 방식을 이용한 결상 검출방법의 흐름도로서, 삼상의 입력전원이 공급되면 저항분압방식으로 감압을 한 후(스텝 1), 포토커플러를 이용하여 노이즈 등을 제거한다(스텝 2).

여기서, 상기 포토커플러(photocoupler)는 빛을 이용하기 때문에 잡음에 강하고, 시스템을 구성하는 장치간의 전류를 절연할 수 있으며, 각 장치마다 접지(接地)가 가능하고, 장치간의 결합용량이 작기 때문에 출력 쪽의 신호가 입력 쪽으로 되돌아가는 일이 없는 등의 장점이 있기 때문에, 전기회로와 단말기 등을 포토커플러를 매개해서 결합하면, 전원전압의 차이나 기계부에서 발생하는 잡음에 신경을 쓸 필요가 없어 회로설계가 쉬워지기 때문에, 사용범위가 넓은 소자이다.

상기, 포토커플러에 의하여 노이즈 등이 제거된 신호는 낫게이트(NOT gate)를 거쳐서 안정적인 디지털신호로 변환된다(스텝 3).

이때, 삼상전원의 각 상의 위상차이가 120°이기 때문에 중복되는 부분이 발생되며, 비동기 미분회로를 이용하여 상기 중복된 부분을 제거한다(스텝 4).

여기서, 상기 비동기 미분회로(asynchronous differential circuit)는 입력신호가 원하는 시간의 범위를 벗어나는 경우에, 원하는 시간동안만 출력신호를 발생하는 회로이다.

상기, 비동기 미분회로에서 출력된 신호를 논리회로의 입력신호로 한 후, 상기 논리회로의 출력신호에 의하여 결상을 판정하고(스텝 5), 상기 결상의 판정에 따라 결상신호를 출력하며(스텝 6), 상기 결상신호가 일정 시간 동안 계속적으로 발생될 경우, 입력전원을 차단하기 위한 트립차단장치가 작동된다.(스텝 7).도 2는 본 발명에 의한 전압 검출 방식을 이용한 결상 차단장치의 블록도로서, 도 1을 통해 설명된 결상 검출방법을 적용하여 삼상 전원의 결상 여부를 확인하고, 결상 여부에 따라 전원 차단을 수행하는 결상 차단장치의 각 구성요소들을 도시하고 있다.우선, 삼상 380V의 전원이 전원입력부(10)로 입력되면, 전원입력부(10)는 입력된 전원을 직류변환부(20)와 결상감지센서부(30)로 공급한다.

상기 전원입력부(10)로부터 전원을 입력받은 상기 직류변환부(20)는 입력된 삼상전원을 삼상전파정류회로를 이용하여 직류전원으로 변환하며, 변환된 삼상전파정류전원은 저항분압방식을 이용하여 일정한 전압으로 감압하여 내부회로(도시하지 않음)로 공급한다.

또한, 상기 결상감지센서부(30)는 입력된 삼상전원을 저항분압방식을 이용하여 일정한 전압으로 감압한 후에 포토커플러로 입력된다.

상기 포토커플러로 입력된 전원은 펄스신호로 변환되어 출력되며, 상기 출력된 펄스신호는 낫게이트를 거쳐 안정된 디지털신호로 변환된다.

여기서, 삼상전원은 120°의 위상차이를 보이는 전원이므로, 상기 공급되는 디지털신호, 즉 펄스파형도 120°의 위상차이를 보이게 되며, 이로 인하여 각 상들이 중복되게 된다.

상기 펄스파형이 결상신호판정부(40)로 입력되면, 결상신호판정부(40) 내부의 비동기 미분회로에 의하여 중복부분이 제거되며, 상기 비동기 미분회로의 출력신호는 논리회로를 거쳐 삼상전원의 결상여부를 확인하고, 결상 발생시에 결상신호를 출력하게된다.

여기서, 상기 논리회로는 논리곱(AND), 논리합(OR) 또는 부정(NOT) 게이트(GATE) 등을 이용하여 원하는 결과를 얻어내기 위한 것으로, 당업자간에 다양한 논리회로를 구성하는 것이 가능함은 물론이다.

그리고, 상기 결상신호가 발생되는 원인으로는 결상의 발생 이외에도 전원측으로부터 삼상이 동시에 정전되거나 차단기 자체동작에 의한 접촉점 시간차에 의하여 미세한 결상신호를 발생시킬 수 있다.

이러한 신호는 내부회로의 잦은 온오프(on-off) 동작을 유발시키게 되며, 그것으로 인한 기기의 수명단축을 초래하게 되므로, 상기 결상신호를 결상신호확인부(50)로 입력하여 일정시간동안 결상신호가 입력될 경우에만 차단신호를 출력하게 된다.

상기 직류변환부(20)에서 변환된 삼상전파정류전원을 내부회로에 전달하는 트립차단부(60)로 상기 차단신호가 입력되면, 트립차단부(60)는 삼상전파정류전원의 입력을 중단하게 된다.

이때, 트립차단부(60)의 온오프 동작은 비제이티(BJT : Bipolar Junction Transistor) 또는 에프이티(FET : Field Effect Transistor ) 등을 사용할 수 있다.

상기 본 발명은 당업자의 요구에 따라 기본 개념을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기존에 사용하던 배선용차단기 또는 누전차단기를 결상차단기로 변경할 경우, 기존의 배선용차단기 또는 누전차단기에 결상차단장치를 추가로 설치할 수 있어, 회로구성에 따른 별도의 배선작업이 필요하지 않기 때문에 사용자의 편의를 도모할 수 있으며, 삼상전원중 한 개의 상이 단전되었을 경우, 배선용차단기 또는 누전차단기가 자동적으로 삼상을 동시에 차단함으로써, 삼상전원으로 가동하는 동력 설비의 소손을 미연에 방지하여, 결상에 따른 사용자의 재산피해를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 삼상전원의 결상 여부를 확인하여 전원을 차단하는 차단장치를 통해 이루어지는 결상 검출방법에 있어서,

   전원입력부(10)로 삼상전원을 입력받고 결상감지센서부(30)를 통해 입력된 상기 삼상전원을 저항분압방식에 따라 감압하는 단계(스텝 1)와, 상기 결상감지센서부(30)에 구비된 포토커플러를 이용해 감압된 상기 삼상전원의 잡음을 제거하는 단계(스텝 2)와, 상기 결상감지센서부(30)에 구비된 낫게이트(NOT gate)를 이용해 잡음을 제거한 상기 삼상전원을 디지털신호로 변환하여 결상신호판정부(40)로 전달하는 단계(스텝 3)와, 입력신호가 소정 시간의 범위를 벗어나는 경우 소정 시간동안만 출력신호를 발생하는 상기 결상신호판정부(40) 내의 비동기 미분회로를 사용하여 변환된 상기 디지털신호의 중복부분을 제거하는 단계(스텝 4)와, 상기 비동기 미분회로의 출력신호를 이용해 상기 삼상전원의 결상 여부를 판정하는 상기 결상신호판정부(40) 내의 논리회로를 통해 결상 여부를 판정하는 단계(스텝 5)와, 상기 논리회로에 연결되고 결상이 발생할 경우에 결상신호를 출력하는 상기 결상신호판정부(40) 내의 회로를 통해 결상의 발생, 전원측으로부터 공급되는 삼상전원의 동시 정전, 내부의 접촉점 시간차 발생이 일어나는 경우 상기 결상신호를 출력하는 단계(스텝 6) 및 상기 결상신호의 입력이 일정시간동안 계속될 경우에 차단신호를 출력하는 결상신호확인부(50)와 상기 결상신호확인부(50)의 출력에 따라 온오프되는 트립차단부(50)를 통해 상기 결상신호의 입력이 일정시간동안 계속될 경우에 차단신호를 출력하고, 상기 차단신호를 입력받아 상기 트립차단부(50)를 작동하여 오프시키는 단계(스텝 7)로 이루어진 것을 특징으로 전압 검출 방식을 이용한 결상 검출방법.
2. 삼상전원의 결상 여부를 확인하여 전원을 차단하는 차단장치에 있어서,

   삼상전원을 입력받아 입력된 상기 삼상전원을 직류전환부(20)와 결상감지센서부(30)로 공급하는 전원입력부(10)와, 입력된 상기 삼상전원을 삼상전파정류회로를 이용해 직류전원으로 변환하는 상기 직류변환부(20)와, 입력된 상기 삼상전원을 저항분압방식을 이용하여 일정 전압으로 감압한 후 포토커플러 및 낫게이트(NOT gate)를 거쳐 잡음을 제거하고 디지털신호로 변환하는 상기 결상감지센서부(30)와, 변환된 상기 디지털신호의 중복부분을 제거하는 비동기 미분회로, 상기 비동기 미분회로의 출력신호를 이용해 상기 삼상전원의 결상 여부를 판정하는 논리회로, 결상이 발생할 경우에 상기 결상신호를 출력하는 회로로 구성되어, 변환된 디지털신호가 입력되면 내부의 비동기 미분회로를 이용해 중복부분을 제거한 후 결상을 판정하고, 결상의 발생, 전원측으로부터 공급되는 삼상전원의 동시 정전, 내부의 접촉점 시간차 발생이 일어나는 경우 결상신호를 출력하는 결상신호판정부(40) 및 상기 결상신호의 입력이 일정시간동안 계속될 경우에 차단신호를 출력하는 결상신호확인부(50), 온오프를 반복하는 비제이티(BJT) 또는 에프이트(FET)로 구성되어 상기 직류변환부(20)에서 변환된 상기 삼상전파정류전원을 내부회로에 전달하고, 상기 차단신호가 입력됨에 따라 상기 삼상전파정류전원의 입력을 중단하는 트립차단부(60)를 구비하는 것을 특징으로 하는 전압 검출 방식을 이용한 결상 차단장치.