KR100679354B1 - 정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템 - Google Patents

정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템 Download PDF

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임기조
강성화
박성희
윤용진
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충북대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 정현파 추종 회로를 구비하는 대전력용 서지 보호 시스템에 관한 것으로서, 특히 단상 정현파 전원과 부하 사이에 연결되어 전원을 통해 입력되는 전원중 서지 전압을 바리스터를 이용하여 제거하는 서지 보호 회로에 있어서; 전원선과 중성선 간에 연결되고, 중성선과 접지선 간에 각각 연결되데, 제한 전압(clamping voltage)과 서지전류 내량(surge current withstand capability)에 따라 직렬 또는 병렬 연결되는 바리스터와; 상기 바리스터의 후단이면서 전원선과 중성선 및 중성선과 접지선에 병렬 연결되는 정현파 추종 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 입력되는 서지 전압크기가 제한 전압을 넘는 일정 레벨 이상인 경우 이를 제거함과 동시에 정현파를 추종하면서 제한 전압을 넘지 않는 일정 레벨 이하이면서도 정현파의 순시치를 기준으로 일정한 범위를 넘는 서지를 제한하도록 함으로써 서지를 효과적으로 제거할 수 있다.
서지, 보호, 바리스터, 제한전압, 정현파, 추종

Description

정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템{High power surge protection system for having sine wave tracking circuit}
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템의 구성을 나타낸 블록 회로도,
도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템의 구성을 나타낸 블록 회로도,
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템의 정현파 추종 회로의 구성을 나타낸 회로도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템에서 서지가 제거되는 모습을 나타낸 파형도.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
110 : 바리스터 120 : 정현파 추종 회로
본 발명은 정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 대용량 부하가 있는 빌딩의 전원 인입단이나 공장의 전원 인입 단에 설치하여 전원선에 섞여있는 서지가 제한전압을 넘는 일정 레벨 이상인 경우 이를 제거함과 동시에 정현파의 순시치를 추종하면서 순시치를 기준으로 일정 범위를 벗어나는 서지를 제거하도록 하는 정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템에 관한 것이다.
현대 정보화 사회에서는 전기부하인 전기장치 및 전자장치들은 집적회로 등의 반도체 소자를 다수 채용하여 구성함으로서 고성능, 고기능 시스템으로 변화되고 있다. 이러한 종류의 부하들은 서지에 대하여 매우 취약한 단점을 가지고 있다. 또한 같은 전원에 연결된 큰 부하의 개페나 부하에 공급되는 전력제어를 위한 각종 전력변환기에 의한 개폐 서지(switching surge)의 발생빈도도 매우 높아지고 있다. 하지만 종래에는 전력설비를 뇌서지(lightening surge)에 대해 보호하기 위하여 피뢰기 등은 많은 관심을 가졌지만 개폐서지를 포함 한 서지에 대한 개별 장비의 보호에는 큰 관심을 두지는 않았던 것이 사실이다.
뇌서지 및 개폐서지가 전기, 전자, 정보통신시스템에 유입되면 시스템의 운용정지와 데이터 에러 발생 등의 복잡한 원인에 의하여 24시간 계속 되어야 할 고객 서비스가 중단되거나 고가 시스템 하드웨어의 손실에 막대한 영향을 미치게 된다.
또한, 현재 초저전압을 사용하는 마이크로프로세서가 적용된 시스템이나 기기에 낙뢰나 스위치 개폐 시 발생하는 서지가 침입하게 되면 시스템의 정지, 장비의 소손 및 열화, 데이터 전송의 오류, 통신 에러, 원인불명의 전체적인 시스템 운용불능 등의 장애발생이 순간적으로 발생할 수 있다는 것이 반도체를 이용한 시스 템의 큰 약점으로 나타나고 있다.
이에 따라 이들 장비에 유입되는 개폐서지, 뇌서지 등으로부터 시스템을 보호하기 위한 필요성이 요구되고 있다.
전력 계통에 설치되는 전자기기들은 이러한 과도 외부 서지로부터 파괴, 또는 오동작하지 않도록 서지를 차단하기 위해서는 서지 보호 장치(surge protection device : SPD, voltage transient management system : VTMS, or transient voltage surge suppressor : TVSS)를 설치하여야 한다.
한편, 바리스터를 이용한 서지 보호회로는 국내공개특허공보 2001-39466호(전원선로의 양방향 서지 보호장치)와, 국내실용신안등록공보 제 209236호(정보 통신 단말기용 서지 보호 장치)와, 국내실용신안등록공보 제 353526호(노이즈필터 및 서지보호회로가 내장된 전원코드)에서와 같이 개발되었다.
그러나, 이러한 종래의 바리스터를 이용한 서지 보호회로는 단순히 바리스터를 이용하여 제한전압이상의 서지 전압이 입력되면 이를 제거하도록 하기 때문에 제한전압 이하인 서지를 제거하지 못하는 문제점이 있으며 소용량 부하에 국한된 기술이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 입력되는 대전력의 서지 전압이 제한전압을 넘는 경우 이를 제거함과 동시에 정현파를 추종하면서 정현파 순시치의 일정범위를 벗어난 서지를 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
단상 정현파 전원과 부하 사이에 연결되어 전원을 통해 입력되는 전원중 서지 전압을 바리스터를 이용하여 제거하는 서지 보호 회로에 있어서; 전원선과 중성선 간에 연결되고, 중성선과 접지선 간에 각각 연결되데, 제한 전압(clamping voltage)과 서지전류 내량(surge current withstand capability)에 따라 직렬 또는 병렬 연결되는 바리스터와; 상기 바리스터의 후단이면서 전원선과 중성선 및 중성선과 접지선에 병렬 연결되는 정현파 추종 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 바리스터는 상기 서지 보호 시스템의 제한 전압과 이의 제한 전압을 고려하여 직렬 연결할 바리스터 소자수를 정하되, 서지 보호 시스템의 제한 전압이 이의 제한전압의 정수 배에 해당된다면 이 수만큼의 갯수를 직렬 또는 병렬 연결하며, 제한 전압을 넘는 서지 전압을 서지전류 내량의 범위내에서 전원선 또는 각상에서 접지선으로 바이패스(by-pass)시켜 부하로 공급되는 전원에 서지를 제거하여 보호한다.
여기에서 또한, 상기 정현파 추종 회로는 시정수값에 의해 정현파 전원의 순시치를 기준으로 일정범위를 제한 전압으로 설정하여 제한 전압을 벗어나는 서지 전압을 제한시키도록 저항과, 상기 저항의 후단에 병렬 연결되는 콘덴서로 이루어진다.
여기에서 또, 상기 정현파 추종 회로는 저항과, 콘덴서가 한쌍을 이루면서 적어도 1단 이상으로 형성되어 1차~N차 저주파 통과 필터로써 동작한다.
본 발명의 다른 특징은,
3상 4선식 정현파 전원과 부하 사이에 연결되어 전원을 통해 입력되는 전원중 서지 전압을 바리스터를 이용하여 제거하는 서지 보호 회로에 있어서; 각 상간의 부하에 대해서 각각 연결되고, 각 상과 접지선 간에 각각 연결되며, 각 상과 중상선 간에 각각 연결되며, 접지선과 중성선간에 각각 연결되데, 제한전압과 서지전류 내량에 따라 직렬 또는 병렬 연결되는 바리스터와; 상기 바리스터의 후단이면서 각 상과 중성선 및 중성선과 접지선 간에 병렬 연결되는 정현파 추종 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 정현파 추종 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 바리스터는 상기 서지 보호 시스템의 제한 전압과 이의 제한 전압을 고려하여 직렬 연결할 바리스터 소자수를 정하되, 서지 보호 시스템의 제한 전압이 이의 제한전압의 정수 배에 해당된다면 이 수만큼의 갯수를 직렬 또는 병렬 연결하며, 제한 전압을 넘는 서지 전압을 서지전류 내량의 범위내에서 전원선 또는 각상에서 접지선으로 바이패스(by-pass)시켜 부하로 공급되는 전원에 서지를 제거하여 보호한다.
여기에서 또한, 상기 정현파 추종 회로는 시정수값에 의해 정현파 전원의 순시치를 기준으로 일정범위를 제한 전압으로 설정하여 제한 전압을 벗어나는 서지 전압을 제한시키도록 저항과, 상기 저항의 후단에 병렬 연결되는 콘덴서로 이루어진다.
여기에서 또, 상기 정현파 추종 회로는 저항과, 콘덴서가 한쌍을 이루면서 적어도 1단 이상으로 형성되어 1차~N차 저주파 통과 필터로써 동작한다.
이하, 본 발명에 따른 정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템의 구성을 나타낸 블록 회로도이고, 도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템의 구성을 나타낸 블록 회로도이며, 도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템의 정현파 추종 회로의 구성을 나타낸 회로도이다.
《제 1실시예》
제 1실시예는 전원이 단상 정현파인 경우이다.
도 1, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템(100)은, 바리스터(110)와, 정현파 추종 회로(120)로 구성된다.
바리스터(110)는 입력되는 정현파 전압중 클램핑값 이상의 전압, 즉 서지 전압을 제거하도록 도 1에 도시된 바와 같이 전원선(E)과 중성선(N)에 연결되고, 중성선(N)과 접지선(G)에 각각 연결된다.
여기에서, 바리스터(110)는 바리스터 소자 하나의 제한 전압이 서지 보호 시스템(100)의 제한 전압과 일치하고, 바리스터 소자 하나의 서지전류 내량이 서지 보호 시스템(100)의 서지전류 내량의 절반인 경우에 2개의 바리스터를 병렬로 연결하여 서지 보호 시스템(100)의 서지전류 내량을 만족시키도록 한 것이다. 즉, 바리스터(100)의 서지전류 내량이 400kA인 소자를 2개 병렬 연결하여 서지 보호 시스템 (100)의 서지전류 내량을 800kA까지 높일 수 있다.
한편, 바리스터(110)는 서지 보호 시스템(100)의 제한 전압과 바리스터(110)의 제한전압(clamping voltage)을 고려하여 직렬 연결할 바리스터(110)의 갯수를 정하되, 서지 보호 시스템(100)의 제한 전압이 바리스터(110)의 제한전압의 정수 배에 해당된다면 이 수만큼의 바리스터(110)를 직렬 연결한다.
또, 서지 보호 시스템(100)의 서지전류 내량(surge current withstand capability)과 바리스터(110)의 서지전류 내량을 고려하여 병렬 연결할 바리스터 소자수를 정하되 서지 보호 시스템(100)의 서지전류 내량이 바리스터(110)의 서지전류 내량의 정수배에 해당된다면 이 수만큼의 바리스터(110)를 병렬 연결한다. 직렬 및 병렬로 연결된 바리스터(110)는 제한전압을 넘는 서지전압을 서지전류 내량의 범위내에서 전원선(E)에서 접지선(G)으로 바이패스(by-pass)시켜 부하로 공급되는 전원에 서지를 제거하여 보호하게 된다.
그리고, 정현파 추종 회로(120)는 시정수값에 의해 정현파 전원의 순시치를 기준으로 일정범위를 벗어나는 서지 전압을 제거하도록 도 1에 도시된 바와 같이 바리스터(110)의 후단이면서 전원선(E)과 중성선(N) 및 중성선(N)과 접지선(G)간에 병렬 연결된다.
한편, 일반적으로 조사된 서지 전압은 파두장이 10nsec~100μsec이고 지속시간은 0.5msec~2000μsec로 알려져 있으며, 또한 서지 보호 시스템의 성능시험규격(이를테면, IEC ANSI/IEEE C62)에서 표준시험전압파형으로 뇌서지를 고려하여 1.2*50μsec의 표준임펄스를 사용하고, 개폐서지를 고려하여 상승시간이 0.5μsec 인 100kHz의 링감쇄파(ring decaying wave)를 표준파형으로 규정하고 있다. 실제로 조사된 서지의 실태나 시험규격에서 알 수 있듯이 서지 전압 파형은 상용전원의 주파수인 60Hz 이상의 고주파 성분이며 전원과 부하 간에 저주파 통과 필터(low pass filter) 등을 삽입하여 서지를 원리적으로 제거할 수 있다. 그러나 이것을 실현하는 데는 몇 가지 어려움이 있다. 제거해야 할 서지가 고전압·대전류로서 대전력이기 때문에 소신호용 저주파 통과 필터와는 달리 대전력을 감당할 수 있는 저주파 통과 필터 구성을 위한 소자를 구하기 어렵거나 고가일 경우가 많고, 필터의 삽입손실도 커질 수 있다. 여기에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 서지 보호 시스템에서 정해진 제한전압이상의 높은 서지는 바리스터(110)로서 제거하고 이 제한전압보다 낮은 고주파의 서지는 일종의 저주파 통과 필터 기능을 갖는 정현파 추종 회로(120)로서 제거하게 된다. 이러한 이단계의 서지제거 회로의 구성 방법에 의해서 정현파 추종 회로(120)를 구성하는 소자는 상대적으로 낮은 사용전압용 소자로서 선택의 폭이 넓고 또한 저가이다.
또한, 정현파 추종 회로(120)는 인덕터(L)와 저항(R) 또는 저항(R)과 콘덴서(C)로 구성할 수 있는 데 대전력용의 경우 가격이나 삽입손실 측면에서 저항(R)과 콘덴서(C)로 구성하는 것이 유리하다. 본 발명에서는 저항과 콘덴서에 의한 정현파 추종회로(120)를 구성하였으며 통과 가능한 최고 주파수는 서지 파형 특성과 삽입손실을 고려하여 5kHz로 하였다.
즉, 본 발명에 따른 정현파 추종 회로(120)는 RC 필터로서, 일정 주파수(차단주파수; cut-off frequency) 이하의 대역만을 통과시키는 저주파 통과 필터로서 의 동작을 수행한다. 여기서 회로를 구성하는 소자의 회로정수는 일반적으로 알려진 서지전압 파형과 서지보호시스템의 성능시험을 위한 표준 서지 전압 파형을 고려하고 삽입손실을 고려하여 차단주파수(=
Figure 112005050981709-pat00001
)는 5kHz로 설정하고, 차단주파수에 의해서 회로정수를 결정하되 병렬 연결의 바리스터의 등가 정전용량을 같이 고려하여 산정한다.
여기에서, 정현파 추종 회로(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 1차 저주파 통과 필터 기능으로 저항(R1)과, 저항(R1)의 후단에 병렬 연결되는 콘덴서(C1)로 이루어진다. 여기에서 또, 상기 정현파 추종 회로(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 2차 저주파 통과 필터 기능으로 제 1저항(R10)과, 제 1저항(R10)의 후단에 병렬 연결되는 제 1콘덴서(C10)와, 제 1콘덴서(C10)의 후단에 직렬 연결되는 제 2저항(R20)과, 제 2저항(R20)의 후단에 병렬 연결되는 제 2콘덴서(C20)로 이루어 질 수도 있다. 여기에서 또, 정현파 추종 회로(120)는 도 5에 도시된 바와 같이 3차 저주파 통과 필터 기능으로 제 1저항(R100)과, 제 1저항(R100)의 후단에 병렬 연결되는 제 1콘덴서(C100)와, 제 1콘덴서(C100)의 후단에 직렬 연결되는 제 2저항(R200)과, 제 2저항(R200)의 후단에 병렬 연결되는 제 2콘덴서(C200)와, 제 2콘덴서(C200)의 후단에 직렬 연결되는 제 3저항(R300)과, 제 3저항(R300)의 후단에 병렬 연결되는 제 3콘덴서(C300)로 이루어질 수도 있다. 한편, 정현파 추종 회로(120)는 단가와 성능을 동시에 고려할 때 이차 저주파 통과 필터 구성이 바람직하다.
《제 2실시예》
제 2실시예는 전원이 3상 4선식 정현파인 경우이다.
도 2, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템(100)은, 바리스터(110)와, 정현파 추종 회로(120)로 구성된다.
바리스터(110)는 입력되는 정현파 전압중 클램핑값 이상의 전압, 즉 서지 전압을 제거하도록 도 2에 도시된 바와 같이 각 상(R/S/T)간에 각각 부하에 대해서 병렬 연결되고, 각 상(R/S/T)과 접지선(G)에 각각 연결되며, 각 상(R/S/T)과 중성선 간에 각각 연결되며, 접지선(G)과 중성선(N)에 각각 연결된다.
여기에서, 바리스터(110)는 바리스터 소자 하나의 제한 전압이 서지 보호 시스템(100)의 제한 전압과 일치하고, 바리스터 소자 하나의 서지전류 내량이 서지 보호 시스템(100)의 서지전류 내량의 절반인 경우에 2개의 바리스터를 병렬로 연결하여 서지 보호 시스템(100)의 서지전류 내량을 만족시키도록 한 것이다. 즉, 바리스터(100)의 서지전류 내량이 400kA인 소자를 2개 병렬 연결하여 서지 보호 시스템(100)의 서지전류 내량을 800kA까지 높일 수 있다.
한편, 바리스터(110)는 서지 보호 시스템(100)의 제한 전압과 바리스터(110)의 제한전압(clamping voltage)을 고려하여 직렬 연결할 바리스터(110)의 갯수를 정하되, 서지 보호 시스템(100)의 제한 전압이 바리스터(110)의 제한전압의 정수 배에 해당된다면 이 수만큼의 바리스터(110)를 직렬 연결한다.
또, 서지 보호 시스템(100)의 서지전류 내량(surge current withstand capability)과 바리스터(110)의 서지전류 내량을 고려하여 병렬 연결할 바리스터 소자수를 정하되 서지 보호 시스템(100)의 서지전류 내량이 바리스터(110)의 서지전류 내량의 정수배에 해당된다면 이 수만큼의 바리스터(110)를 병렬 연결한다. 직렬 및 병렬로 연결된 바리스터(110)는 제한전압을 넘는 서지전압을 서지전류 내량의 범위내에서 각 상(R/S/T)에서 접지선(G)으로 바이패스(by-pass)시켜 부하로 공급되는 전원에 서지를 제거하여 보호하게 된다.
그리고, 정현파 추종 회로(120)는 시정수값에 의해 정현파 전원의 순시치를 기준으로 일정범위를 벗어나는 서지 전압을 제거하도록 바리스터(110)의 후단이면서 각 상(R/S/T)과 중성선(N) 및 중성선(N)과 접지선(G) 간에 병렬 연결된다.
한편, 일반적으로 조사된 서지 전압은 파두장이 10nsec~100μsec이고 지속시간은 0.5msec~2000μsec로 알려져 있으며, 또한 서지 보호 시스템의 성능시험규격(이를테면, IEC ANSI/IEEE C62)에서 표준시험전압파형으로 뇌서지를 고려하여 1.2*50μsec의 표준임펄스를 사용하고, 개폐서지를 고려하여 상승시간이 0.5μsec인 100kHz의 링감쇄파(ring decaying wave)를 표준파형으로 규정하고 있다. 실제로 조사된 서지의 실태나 시험규격에서 알 수 있듯이 서지 전압 파형은 상용전원의 주파수인 60Hz 이상의 고주파 성분이며 전원과 부하 간에 저주파 통과 필터(low pass filter) 등을 삽입하여 서지를 원리적으로 제거할 수 있다. 그러나 이것을 실현하는 데는 몇 가지 어려움이 있다. 제거해야 할 서지가 고전압·대전류로서 대전력이기 때문에 소신호용 저주파 통과 필터와는 달리 대전력을 감당할 수 있는 저주파 통과 필터 구성을 위한 소자를 구하기 어렵거나 고가일 경우가 많고, 필터의 삽입손실도 커질 수 있다. 여기에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 서지 보호 시 스템에서 정해진 제한전압이상의 높은 서지는 바리스터(110)로서 제거하고 이 제한전압보다 낮은 고주파의 서지는 일종의 저주파 통과 필터 기능을 갖는 정현파 추종 회로(120)로서 제거하게 된다. 이러한 이단계의 서지제거 회로의 구성 방법에 의해서 정현파 추종 회로(120)를 구성하는 소자는 상대적으로 낮은 사용전압용 소자로서 선택의 폭이 넓고 또한 저가이다.
또한, 정현파 추종 회로(120)는 인덕터(L)와 저항(R) 또는 저항(R)과 콘덴서(C)로 구성할 수 있는 데 대전력용의 경우 가격이나 삽입손실 측면에서 저항(R)과 콘덴서(C)로 구성하는 것이 유리하다. 본 발명에서는 저항과 콘덴서에 의한 정현파 추종회로(120)를 구성하였으며 통과 가능한 최고 주파수는 서지 파형 특성과 삽입손실을 고려하여 5kHz로 하였다.
즉, 본 발명에 따른 정현파 추종 회로(120)는 RC 필터로서, 일정 주파수(차단주파수; cut-off frequency) 이하의 대역만을 통과시키는 저주파 통과 필터로서의 동작을 수행한다. 여기서 회로를 구성하는 소자의 회로정수는 일반적으로 알려진 서지전압 파형과 서지보호시스템의 성능시험을 위한 표준 서지 전압 파형을 고려하고 삽입손실을 고려하여 차단주파수(=
Figure 112005050981709-pat00002
)는 5kHz로 설정하고, 차단주파수에 의해서 회로정수를 결정하되 병렬 연결의 바리스터의 등가 정전용량을 같이 고려하여 산정한다.
여기에서, 정현파 추종 회로(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 1차 저주파 통과 필터 기능으로 저항(R1)과, 저항(R1)의 후단에 병렬 연결되는 콘덴서(C1)로 이 루어진다. 여기에서 또, 상기 정현파 추종 회로(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 2차 저주파 통과 필터 기능으로 제 1저항(R10)과, 제 1저항(R10)의 후단에 병렬 연결되는 제 1콘덴서(C10)와, 제 1콘덴서(C10)의 후단에 직렬 연결되는 제 2저항(R20)과, 제 2저항(R20)의 후단에 병렬 연결되는 제 2콘덴서(C20)로 이루어 질 수도 있다. 여기에서 또, 정현파 추종 회로(120)는 도 5에 도시된 바와 같이 3차 저주파 통과 필터 기능으로 제 1저항(R100)과, 제 1저항(R100)의 후단에 병렬 연결되는 제 1콘덴서(C100)와, 제 1콘덴서(C100)의 후단에 직렬 연결되는 제 2저항(R200)과, 제 2저항(R200)의 후단에 병렬 연결되는 제 2콘덴서(C200)와, 제 2콘덴서(C200)의 후단에 직렬 연결되는 제 3저항(R300)과, 제 3저항(R300)의 후단에 병렬 연결되는 제 3콘덴서(C300)로 이루어질 수도 있다. 한편, 정현파 추종 회로(120)는 단가와 성능을 동시에 고려할 때 이차 저주파 통과 필터 구성이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템의 동작을 도 6a 및 도 6b를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템에서 서지가 제거되는 모습을 나타낸 파형도이다.
먼저, 서지가 입력되어 입력되는 정현파에 섞여 있는 경우 서지 전압크기가 서지 보호 시스템(100)의 제한 전압 이상이면 바리스터(110)에 의해 접지선(G)으로 바이 패스되어 부하로 입력되는 서지가 제거된다.
즉, 도 6a에 도시된 바와 같이 각 상에서 입력되는 전압의 실효치가 220V이고, 바리스터(110)의 제한 전압값이 1100V이며, 서지 전압이 2000V인 경우 1100V이 상의 서지 전압은 바리스터(110)에 의해 제거되고 부하에는 1100V 이하의 서지가 유입된다.
또한, 바리스터(110)에 의해 정해진 서지 보호 시스템(100)의 제한 전압인 1100V보다 작으면서 정격 입력 전압의 순시치를 기준으로 일정범위(ㅁ20%)를 벗어나는 서지 전압이 입력되는 경우 이는 정현파 추종 회로(120)에 의해 접지단(G)으로 바이 패스되어 부하측으로 인가되지 않는다.
즉, 도 6b에 도시된 바와 같이 각 상에서 입력되는 전압의 실효치가 220V이고, 정현파 추종 회로(120)의 제한 전압값이 순시치의 ㅁ20%이며, 서지 전압이 입력 전압의 순시치를 기준으로 ㅁ20%를 초과하는 서지 전압은 정현파 추종 회로(120)에 의해 접지단(G)로 바이패스되어 부하측으로 인가되지 않는다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템에 따르면, 입력되는 서지가 서지보호시스템의 제한전압 이상인 경우 이를 제거함과 동시에 정현파를 추종하면서 서지보호시스템의 제한전압 이하이면서도 정현파의 순시치를 기준으로 일정범위를 벗어나는 서지를 제한하도록 함으로써 서지를 효과적으로 제거할 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (5)

  1. 단상 정현파 전원과 부하 사이에 연결되어 전원을 통해 입력되는 전원중 서지 전압을 바리스터를 이용하여 제거하는 서지 보호 회로에 있어서;
    전원선과 중성선 간에 연결되고, 중성선과 접지선 간에 각각 연결되데, 제한 전압(clamping voltage)과 서지전류 내량(surge current withstand capability)에 따라 직렬 또는 병렬 연결되는 바리스터와;
    상기 바리스터의 후단이면서 전원선과 중성선 및 중성선과 접지선에 병렬 연결되는 정현파 추종 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템.
  2. 3상 4선식 정현파 전원과 부하 사이에 연결되어 전원을 통해 입력되는 전원중 서지 전압을 바리스터를 이용하여 제거하는 서지 보호 회로에 있어서;
    각 상간의 부하에 대해서 각각 연결되고, 각 상과 접지선 간에 각각 연결되며, 각 상과 중상선 간에 각각 연결되며, 접지선과 중성선간에 각각 연결되데, 제한전압과 서지전류 내량에 따라 직렬 또는 병렬 연결되는 바리스터와;
    상기 바리스터의 후단이면서 각 상과 중성선 및 중성선과 접지선 간에 병렬 연결되는 정현파 추종 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 바리스터는,
    상기 서지 보호 시스템의 제한 전압과 이의 제한 전압을 고려하여 직렬 연결할 바리스터 소자수를 정하되, 서지 보호 시스템의 제한 전압이 이의 제한전압의 정수 배에 해당된다면 이 수만큼의 갯수를 직렬 또는 병렬 연결하며,
    제한 전압을 넘는 서지 전압을 서지전류 내량의 범위내에서 전원선 또는 각상에서 접지선으로 바이패스(by-pass)시켜 부하로 공급되는 전원에 서지를 제거하여 보호하는 것을 특징으로 하는 정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 정현파 추종 회로는,
    시정수값에 의해 정현파 전원의 순시치를 기준으로 일정범위를 제한 전압으로 설정하여 제한 전압을 벗어나는 서지 전압을 제한시키도록 저항과, 상기 저항의 후단에 병렬 연결되는 콘덴서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 정현파 추종 회로는,
    저항과, 콘덴서가 한쌍을 이루면서 적어도 1단 이상으로 형성되어 1차~N차 저주파 통과 필터로써 동작하는 것을 특징으로 하는 정현파 추종 회로를 구비하는 대용량 서지 보호 시스템.
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