KR100694486B1

KR100694486B1 - 단자대 풀림 검출 장치 및 검출 방법

Info

Publication number: KR100694486B1
Application number: KR1020060051916A
Authority: KR
Inventors: 강창원; 정인송; 신봉일; 박기식; 이희철; 김영노; 박준호; 김재영; 서현호
Original assignee: (주) 피에스디테크
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2007-03-14

Abstract

본 발명은 단자대의 접속부의 볼트 풀림 검출에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터미널이나 접속재 등의 볼트의 풀림으로 인한 접촉저항에 의한 미소전압을 검출하여, 상기 접촉저항 증가에 따른 주울열에 의해 발생하는 전기화재를 방지하는 단자대 풀림 검출 장치 및 검출 방법에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 단자대 풀림 검출 장치는 접촉저항 증가 시 전원을 차단하여 화재를 예방하는 단자대 풀림 검출 장치에 있어서, 단자대의 터미널이나 접속재 등에 연결되어 전압을 검출하는 전압 검출부, 상기 전압 검출부에서 출력된 신호 파형을 증폭하는 증폭부, 전압차를 판별하기 위한 기준전압을 생성하는 기준전압 발생부, 상기 증폭부의 출력신호와 기준전압 발생부의 출력신호를 상호 비교하여 상승된 전압량을 판단하는 비교부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

단자대, 터미널, 접속재, 접촉저항, 화재방지, 주울열

Description

단자대 풀림 검출 장치 및 검출 방법{Device for Detecting Loosed Terminal Block and a Method thereof}

도1은 본 발명에 따른 터미널 접속부(단자대)를 나타내는 도면.

도2와 도3은 본 발명에 따른 단자대의 볼트 풀림에 따른 전압 변화를 나타내는 도면.

도4는 본 발명에 따른 단자대 풀림 검출 장치를 나타내는 도면.

도5와 도6은 위와 같이 구성된 본 발명 단자대 풀림검출장치를 적용한 단상용 220V 단자대를 나타내는 도면.

도7과 도8은 본 발명 단자대 풀림검출장치를 적용한 3상용 단자대를 나타내는 도면.

도9는 본 발명에 따른 단자대 풀림 검출방법을 나타내는 블록도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 단자대 210 : 전압 검출부

220 : 증폭부 230 : 기준전압 발생부

240 : 비교부 250 : 차단부

260 : 경보부

통상적으로 옥내로 전력을 공급하기 위해 사용되는 단자대(Terminal Block)는 슬리브를 사용하거나, 여러 가지 부품의 결합으로 이루어진 터미널을 사용한다. 이러한 터미널에는 일반적으로 조임 수단이 설치되어 있는 터미널의 설치구에 인입선의 단부를 삽입, 고정시키고, 동시에 옥내선의 단부도 동일한 방법으로 반대측 설치구에 삽입한 후 금속재의 볼트 등으로 고정하여 인입선과 옥내선을 접속시키게 된다.

금속의 표면은 아무리 정밀하게 가공하더라도 현미경으로 관찰하면 굴곡이 심함을 발견할 수 있다. 이 때문에 정밀 가공한 도체가 상호 접촉될 때에도 전면이 접촉하는 것이 아니라, 도체 표면의 돌출부와 점 접촉하게 되며, 전류는 상기 점 접촉 부분을 통해 흐르는 것이다.

따라서 일반적으로 단자대(터미널 접속부)를 구성할 때에는 이러한 접촉부분 에 기계적인 압력을 가하여 접촉 계면에 탄성변형이나 소성변형을 일으켜 어느 정도의 접촉 면적을 얻는다. 이 접촉면적을 진성(眞性) 접촉 면적이라고 한다. 전류는 이 진성 접촉 면적을 통하여 흐르게 되는데, 이때 접촉저항이 발생하게 된다. 상기 접촉저항은 기계적인 가압력에 의해 진성접촉면적을 넓히고, 동시에 그 접촉면을 불변적으로 지속시키기 위해 도체가 가진 특성(탄성계수)등이나 조임 토크에 의한 조임응력 등에 의해 결정된다.

이러한 접촉저항이 발생하는 단자대(터미널 접속부)는 통전이 될 경우 주울열 효과에 의하여 도체 내에서 발열이 된다. 즉, 도체들이 서로 접촉하고 있을 경우, 미시적으로는 접촉 표면의 거칠기에 의하여 실제의 접촉 면적이 외관상의 접촉 면적보다 훨씬 적어지게 되고, 접촉 표면의 산화, 부식, 이물질 등에 의하여 전류의 흐름을 방해하는 피막이 형성되므로, 접촉 면에서 상당한 전기 저항이 발생하게 된다. 따라서 이와 같은 접촉 저항의 영향으로 접촉부에서는 큰 전위차가 발생하고 많은 발열의 원인이 되고 있다. 이와 같이 도체의 발열은 체적 전기 저항뿐 아니라 접촉 전기 저항에 의해서 발생하게 된다.

또한 상기 단자대는 시간이 경과함에 따라 볼트 풀림현상이 발생하게 되는데, 이러한 볼트 풀림은 접촉저항 증가로 이어지고, 상기 접촉저항 증가로 인한 발열은 대체로 지속적으로 발생하게 되므로 과열상태가 되어 화재를 일으킬 위험성이 대단히 높다.

위와 같은 접촉저항 증가에 따른 화재를 예방하기 위한 것으로, 단자대의 온 도변화를 감지하여 안전사고를 방지하는 대한민국 공개특허 제2000-0041651호 및 제1998-084191호가 있다.

그러나 상기 종래기술은 단자대의 내부 또는 케이스에 온도센서를 구비하여 온도 변화를 감지하는 것에 불과하므로, 접촉저항 증가를 근본적으로 감지하여 화재를 예방하는 해결책이 되지 못한다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단자대(터미널 접속부)의 미소전압을 검출하고, 전압 변화로 인한 접촉저항 증가를 감지하여 화재를 미연에 방지하는 검출장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

따라서 본 발명은 빠르고 정확하게 접촉저항을 검출함으로써 단자대를 보호하는 한편, 전기 화재의 발생률을 낮추고, 화재로 인한 인명 및 재산을 보호하는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 단자대 풀림 검출 장치는 접촉저항 증가 시 전원을 차단하여 화재를 예방하는 단자대 풀림 검출 장치에 있어서, 단자대의 터미널이나 접속재 등에 연결되어 전압을 검출하는 전압 검출부, 상기 전압 검출부에서 출력된 신호 파형을 증폭하는 증폭부, 전압차를 판별하기 위한 기준전압을 생성하는 기준전압 발생부, 상기 증폭부의 출력신호와 기준전압 발생부 의 출력신호를 상호 비교하여 상승된 전압량을 판단하는 비교부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 비교부에서 전압 변화량이 설정값을 초과하는 경우 전원을 차단하는 차단부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 비교부에서 전압 변화량이 설정값을 초과하는 경우 경보를 발생하는 경보부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 단자대 접속부의 온도를 감지하는 온도센서가 구비되어, 소정의 기준값보다 높은 온도를 나타내는 경우, 차단신호를 발생키는 온도 검출부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 단자대 풀림 검출 방법은 단자대의 볼트 풀림이 발생하여 접촉저항의 증가 시 전원을 차단하여 화재를 예방하는 단자대 풀림을 검출하는 방법에 있어서, 검출부에서 접촉저항의 증가에 따른 전압 신호를 검출하는 단계, 증폭부에서 검출된 전압신호를 증폭하는 단계, 비교기에서 증폭된 검출신호와 기준신호를 비교 판단하는 단계, 및 비교 결과 화재 우려가 있을 시 차단부를 동작시켜 전원측으로부터 부하측으로의 전력을 차단시키고, 경보부를 통해 경보를 발생시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 터미널 접속부(단자대)를 나타내는 도면이다.

도1에 도시된 바와 같이, 본 발명 실시예의 단자대(터미널 접속부)(100)는 전기 전달을 위해 각종 부품이 체결되는 접속부(110), 상기 접속부(110)에 체결되는 조임수단으로의 볼트(120), 상기 볼트(120)의 하측으로 삽입 결합되는 와셔(130), 상기 와셔(130)의 하측에 결합되는 러그(140) 및 상기 러그(140)와 연결되는 전선(150, 160)을 포함하여 이루어진다.

즉, 상기 단자대(100)는 입력측 전선(150)으로 전원이 입력되어 출력측 전선(160)으로 출력되는 구조로 이루어지게 되며, 이 과정에서 전선(150, 160)과 접속부(100), 볼트(120) 등의 재질의 차이로 인하여 자체 저항을 가지게 된다. 따라서 이로 인하여 전압차가 생성되게 되며 이를 검출하여 불트(120)의 풀림 정도를 감지한다.

도2와 도3은 본 발명에 따른 단자대의 볼트 풀림에 따른 전압 변화를 나타내는 도면이다.

도2에 도시된 바와 같이, 단자대에 볼트(120)가 정상적으로 조여진 상태에서는 정상적인 정현파를 나타내는 전압이 검출된다.

이후, 도1과 같이 상기 볼트(120)의 풀림 현상으로 인하여 저항성분이 증가하게 되면, 도3과 같이 전압 또한 증가하게 된다. 따라서 상기 전압의 증가(전압차) 정도가 소정값 이상이 되는 경우, 발열로 인한 터미널 용융으로 인하여 화재의 위험이 발생하게 되므로, 본 발명에서는 입출력 전압의 차이를 지속적으로 검출하 게 된다.

도4는 본 발명에 따른 단자대 풀림 검출 장치를 나타내는 도면이다.

도4에 도시된 바와 같이, 본 장치는 단자대(100)의 터미널이나 접속재 등에 연결되어 전압을 검출하는 전압 검출부(210), 상기 전압 검출부(210)에서 출력된 신호 파형을 증폭하는 증폭부(220), 전압차를 판별하기 위한 기준전압을 생성하는 기준전압 발생부(230), 상기 증폭부(220)의 출력신호와 기준전압 발생부(230)의 출력신호를 상호 비교하여 상승된 전압량을 판단하는 비교부(240)를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 비교부(240)에서 전압 변화량이 설정값을 초과하는 경우 전원을 차단하는 차단부(250) 또는 경보를 발생하는 경보부(260)가 더 포함될 수 있다. 본 발명 실시예에서는 상기 차단부(250)와 경보부(260)가 모두 구성된 장치를 제시하였지만, 필요에 따라 차단부(250)나 경보부(260) 중 어느 하나만 구비할 수도 있다.

또한, 본 장치에는 단자대(100) 접속부의 온도를 감지하여 온도 변화에 의한 접촉저항을 감지하는 온도 검출부(280)가 더 부가될 수 있다. 상기 온도 검출부는 온도센서를 구비하여 소정의 기준값보다 높은 온도를 나타내는 경우, 차단신호를 발생시켜 접촉저항에 의한 화재를 방지하는 역할을 수행한다.

먼저, 상기 전압 검출부(210)에서는 단자대(100)의 볼트의 풀림이나 산화 등 에 의하여 미세의 전압이 발생하게 되면, 트랜스를 사용하여 트랜스 2차측의 미세신호파형을 인식하게 된다. 이렇게 검출된 신호는 증폭부(220)에서 소정의 크기로 증폭되어, 비교기(240)로 입력되게 된다.

이때, 상기 비교기(240)에서는 증폭부(220)에서 증폭된 신호와 기준전압 발생부(230)에서 생성한 기준파 신호를 입력받아, AC 전압 신호파형을 DC 전압 신호파형으로 변환하여, 증폭된 입력전압과 기준전압을 상호 비교하여 상승된 전압 변화량을 출력하게 된다.

여기서, 이렇게 출력된 전압 변화량이 위험 수준으로 판단되는 경우 트립신호가 출력되어 상기 차단부(250)에서 전원을 차단하여 화재를 예방하게 된다.

또한, 차단부(250)의 동작과는 별도로 음성이나 표시 수단에 의한 경보부(260)를 통해 사용자에게 경고 메시지를 표시할 수도 있다.

또한, 본 장치에는 단자대(100) 접속부의 온도를 감지하여 온도 변화에 의한 접촉저항을 감지하는 온도 검출부(280)가 더 부가될 수 있다.

위와 같이 구성된 단자대 풀림검출기는 단상용과 3상용 등에 다양하게 적용 가능하다.

도5와 도6은 위와 같이 구성된 본 발명 단자대 풀림검출장치를 적용한 단상용 220V 단자대를 나타내는 도면이다.

도5 및 도6에 도시된 바와 같이, 전원측(전원 입력측)과 부하측을 전기적으로 연결하는 단자대(100)의 풀림으로 인한 접촉저항을 검출하는 장치는 전원과 부 하 양측으로 L(Load)상과 N(Neutral) 상에 각각 연결된다.

이렇게 L상과 N상에 각각 2개가 연결된 단상용 단자대 풀림검출장치는 도6과 같이 전압 검출부(210), 증폭부(220), 기준전압 발생부(230), 비교부(240)를 포함하여 이루어지고, 2개의 비교부(240)의 신호를 입력받아 최종 출력을 출력하는 출력부(270)가 더 포함된다.

상기 출력부(270)는 L상과 N상에 연결된 어느 한 곳에서 접촉저항 증가가 발생하여도 대처가 가능하도록, 바람직하게는 OR 게이트로 이루어진다.

또한, 상기 출력부(270)의 출력 결과에 따라 전원측에서 부하측으로의 전원을 차단하는 차단부(250) 또는 경보를 발생하는 경보부(260)가 더 포함될 수 있다.

도7과 도8은 본 발명 단자대 풀림검출장치를 적용한 3상용 단자대를 나타내는 도면이다.

도7 및 도8에 도시된 바와 같이, 단자대(100)의 풀림으로 인한 접촉저항을 검출하는 3상용 검출 장치는 R, S, T, N에 각각 연결된다.

이렇게 4개로 이루어진 3상용 단자대 풀림검출장치는 도8과 같이 각각 전압 검출부(210), 증폭부(220), 기준전압 발생부(230), 비교부(240)를 포함하여 이루어지고, 4개의 비교부(240)의 신호를 입력받아 최종 출력을 출력하는 출력부(270)가 더 포함된다.

상기 출력부(270)는 R, S, T, N 중 적어도 어느 한 곳에서 접촉저항 증가가 발생하여도 대처가 가능하도록, 바람직하게는 OR 게이트로 이루어진다.

위와 같이 구성된 본 발명 단자대 풀림 검출장치의 동작을 접촉저항 발생에 따른 각 파형을 도시한 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도9는 본 발명에 따른 단자대 풀림 검출방법을 나타내는 블록도이다.

도9에 도시된 바와 같이, 본 발명 단자대 풀림 검출방법은 단자대(100) 접속부에서 볼트풀림이 발생하는 단계(S310), 이로 인하여 접촉저항이 증가하는 단계(S320), 상기 접촉저항의 증가에 따라 전압차가 발생하는 단계(S330), 검출부(210)에서 상기 전압 신호를 검출하는 단계(S340), 증폭부(220)에서 검출된 전압신호를 증폭하는 단계(S350), 비교기(240)에서 증폭된 검출신호와 기준신호를 비교 판단하는 단계(S360), 및 비교 결과 화재 우려가 있을 시 차단부(250)를 동작시켜 전원측으로부터 부하측으로의 전력을 차단시키고, 경보부(260)를 통해 경보를 발생시키는 단계(S370)를 포함하여 이루어진다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 누구나 수정 및 변환 실시가 가능한 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 본 발명은 단자대(터미널 접속부)의 미소전압을 검출하고, 전압 변화로 인한 접촉저항 증가를 감지하여 전원 차단 및 경보를 발생하여 화재를 미연에 방지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 빠르고 정확하게 접촉저항을 검출함으로써 단자대를 보호하는 한편, 전기 화재의 발생률을 낮추고, 화재로 인한 인명 및 재산을 보호하는 효과가 있다.

Claims

삭제
삭제
접촉저항 증가 시 전원을 차단하여 화재를 예방하는 단자대 풀림 검출 장치에 있어서,

단자대의 터미널이나 접속재 등에 연결되어 전압을 검출하는 전압 검출부,

상기 전압 검출부에서 출력된 신호 파형을 증폭하는 증폭부,

전압차를 판별하기 위한 기준전압을 생성하는 기준전압 발생부,

상기 증폭부의 출력신호와 기준전압 발생부의 출력신호를 상호 비교하여 상승된 전압량을 판단하는 비교부,

상기 비교부에서 전압 변화량이 설정값을 초과하는 경우 전원을 차단하는 차단부, 및

상기 비교부에서 전압 변화량이 설정값을 초과하는 경우 경보를 발생하는 경보부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단자대 풀림 검출 장치.
제3항에 있어서,

단자대 접속부의 온도를 감지하는 온도센서가 구비되어, 소정의 기준값보다 높은 온도를 나타내는 경우, 차단신호를 발생키는 온도 검출부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단자대 풀림 검출 장치.
단자대의 볼트 풀림이 발생하여 접촉저항의 증가 시 전원을 차단하여 화재를 예방하는 단자대 풀림을 검출하는 방법에 있어서,

검출부에서 접촉저항의 증가에 따른 전압 신호를 검출하는 단계,

증폭부에서 검출된 전압신호를 증폭하는 단계,

비교기에서 증폭된 검출신호와 기준신호를 비교 판단하는 단계, 및

비교 결과 화재 우려가 있을 시 차단부를 동작시켜 전원측으로부터 부하측으로의 전력을 차단시키고, 경보부를 통해 경보를 발생시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단자대 풀림 검출 방법.