KR100713875B1 - 고정밀 및 초소형의 변류기와 그 제조방법, 및 이를 이용한순시차단회로 - Google Patents

고정밀 및 초소형의 변류기와 그 제조방법, 및 이를 이용한순시차단회로 Download PDF

Info

Publication number
KR100713875B1
KR100713875B1 KR1020050108537A KR20050108537A KR100713875B1 KR 100713875 B1 KR100713875 B1 KR 100713875B1 KR 1020050108537 A KR1020050108537 A KR 1020050108537A KR 20050108537 A KR20050108537 A KR 20050108537A KR 100713875 B1 KR100713875 B1 KR 100713875B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coil
current transformer
insulating film
current
circuit
Prior art date
Application number
KR1020050108537A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070018652A (ko
Inventor
서문수
Original Assignee
주식회사 두원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 두원 filed Critical 주식회사 두원
Priority to KR1020050108537A priority Critical patent/KR100713875B1/ko
Publication of KR20070018652A publication Critical patent/KR20070018652A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100713875B1 publication Critical patent/KR100713875B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20—Instruments transformers
    • H01F38/22—Instruments transformers for single phase ac
    • H01F38/28—Current transformers
    • H01F38/30—Constructions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006—Printed inductances
    • H01F17/0013—Printed inductances with stacked layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804—Printed windings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/041—Printed circuit coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804—Printed windings
    • H01F2027/2809—Printed windings on stacked layers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Transformers For Measuring Instruments (AREA)

Abstract

본 발명은 고정밀 및 초소형의 변류기와 그 제조방법 및 이를 이용한 순시차단회로에 관한 것이다. 본 발명의 변류기는, 플렉시블하고 띠형 구조를 가지는 절연 필름의 적어도 일면 상에, 각각 소정의 권수를 갖는 평면 코일상으로 형성되고 상호 직렬로 연결된 복수의 코일 패턴을 가지는 코일부를 구비하고, 상기 코일부가 형성된 상기 절연 필름이 말려 전체적으로 중공 원통형 구조를 가지며, 상기 코일부의 양 끝단에 인출단자를 갖는다. 따라서, 경량의 절연 필름 상에 복수의 코일 패턴을 반복적으로 형성한 후, 이를 직렬로 연결하여 변류기를 구성함으로써, 전류 검출 성능이 우수하고 초소형인 변류기를 제공할 수 있다
변류기, 누전차단기, 과전류, 트립, 코일, 유도전류

Description

고정밀 및 초소형의 변류기와 그 제조방법, 및 이를 이용한 순시차단회로{High precise and miniaturized current transformer, method for manufacturing the same, trip current circuit and using the same}
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 고정밀, 초소형의 변류기를 제조하는 과정을 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2에서 (a)는 평면도이고, (b)는 (a)의 b-b선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 과정에 따라 제조된 본 발명에 따른 고정밀, 초소형의 변류기를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 고정밀, 초소형의 변류기를 이용하여 과전류를 차단하는 순시차단회로의 회로도이다.
도 5는 본 발명에 따른 고정밀, 초소형의 변류기를 이용하여 누전을 감지하여 차단하는 순시차단회로의 회로도이다.
본 발명은 변류기와 그 제조방법 및 이를 이용한 순시차단회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 누전이나 과전류가 발생하였을 때 높은 정밀도를 가지고 빠 른 시간 내에 전원을 차단하는 누전차단기나 배선용 차단기에 적합한 고정밀, 초소형의 변류기와 그 제조방법 및 이를 이용한 순시차단회로에 관한 것이다.
일반적으로, 전기에너지는 가정이나 공장 등에서 편리하게 사용되는 만큼 취급 부주의나 과전류, 단락, 누전 등의 원인으로 대형화재나 감전 등의 안전사고를 유발시켜 인명과 재산의 막대한 손실을 발생시키는 바, 이러한 안전사고를 미연에 방지하기 위해 배선용 차단기 및 누전차단기를 설치해 왔다.
배선용 차단기는 교류 460V 이하의 저압회로에 있어서 전기 선로 상에 과전류나 단락 등으로 인해 이상 전류가 발생할 때, 이를 감지하여 회로를 자동적으로 차단함으로써 부하기기 및 회로의 손상 등을 방지하기 위해 사용되며, 누전차단기는 누설전류 발생시 누전에 의한 인명 피해 및 화재를 방지하는데 사용된다. 최근 들어서는, 배선용 차단기는 별도의 누전차단회로 및 누전차단 기구부를 더 채용하여 누전차단을 겸할 수 있게 개발된 바 있다.
단락 사고등에 의한 과전류를 감지하여 전원을 차단하는 대표적인 장치로서는 바이메탈을 이용한 열동식 트립(trip) 기구가 있다. 이러한 열동식 트립기구를 이용한 차단기는 과전류 또는 단락 사고 발생시 이상 전류에 의해 발생되는 열에 의하여 열동형 과전류 검출소자의 바이메탈이 열변형되고, 바이메탈이 열변형되면서 트립기구를 기계적으로 밀어 메인스위치를 동작시킴으로써 전원을 차단하는 구조를 가진다.
그런데, 종래의 차단기는 과전류 또는 단락전류 차단 용량이 KS규격에 따르면 정격전류의 10배 이상이므로, 통상 1,000A 이상의 고전류에 적용되고 있다. 이 러한 고전류의 차단과 관련하여 발생되는 아크와 발열 등을 흡수하기 위해서는 절대적인 공간이 확보되어야 하며, 이로 인해 순시차단 감지장치의 크기를 줄이는 데에는 한계가 있다. 이와 같이 순시차단 감지장치의 크기가 커지면 제품의 성능을 저하시키는 결정적 사유가 되고 있다. 또한, 바이메탈의 열변형에 의해 전원을 차단시키는 경우에는 그 동작시간이 상당한 정도로 지연될 수 있어 바람직하지 못하며, 그 동작점도 일정하지 않다는 문제가 발생되므로, 1,000A 이상의 값을 가진 전류가 통전되는 경우에 차단기의 접점부가 융착되거나 트립 기구에 손상이 가해지는 문제점도 발생하고 있다.
한편, 누전을 감지하는 대표적인 장치로서는 영상변류기(Zero-Phase Current Transformer; ZCT)가 있다. 이 영상변류기는 과전류 여부와는 무관하게 전류의 누설만을 감지하는 장치로서 그 원리는 다음과 같다. 예컨대, 단상 교류전원에 부하가 연결되고 전류의 누설이 없는 경우, 부하에 들어가는 전원선과 부하로부터 나오는 전원선에 흐르는 전류는 서로 역상이 되고 전류값은 정확히 일치하게 된다. 따라서, 부하에 들어가고 나오는 두 전원선에 생기는 자기장은 서로 상쇄되어 0이 되고, 이 두 전원선을 함께 변류기의 철심(core)에 통과시키면 변류기의 출력은 정확히 0이 된다. 반면, 누전이 발생된 경우에는 부하로부터 나오는 전원선의 전류값이 부하에 들어가는 전원선의 전류값보다 작게 되고, 합성 자기장이 0이 아니게 되며, 따라서 변류기의 출력이 0이 아니게 되어 누전을 감지하게 된다.
그런데, 이 영상변류기는 철심을 사용하기 때문에 소형화에 한계가 있고, 변류 특성 곡선이 쉽게 포화되어 선형성(linearity)이 떨어진다는 단점이 있다. 또 한, 변류기의 감도를 높이기 위해 철심은 퍼멀로이(Permalloy)라는 고급, 고가의 재질을 이용하여야 하므로 제조비용이 높다는 문제가 있다.
본 발명은, 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 과전류를 정밀하게 감지하면서도 초소형인 변류기를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 고정밀, 초소형의 변류기를 단순한 공정과 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
나아가, 본 발명은 상기와 같은 고정밀, 초소형의 변류기를 이용하여 시간 지연 없이 정확하고 고속으로 차단 동작을 행하는 순시차단회로를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제의 달성을 위해 제공되는 본 발명에 따르는 고정밀, 초소형의 변류기는, 플렉시블하고 띠형 구조를 가지는 절연 필름의 적어도 일면 상에, 각각 소정의 권수를 갖는 평면 코일상으로 형성되고 상호 직렬로 연결된 복수의 코일 패턴을 가지는 코일부를 구비하고, 상기 코일부가 형성된 상기 절연 필름이 말려 전체적으로 중공 원통형 구조를 가지며, 상기 코일부의 양 끝단에 인출단자를 갖는다.
이때, 상기 코일부가 형성된 절연 필름을 복수 회 말아서 중첩시키거나, 상기 코일부가 형성된 절연 필름을 복수 매 적층시켜 말아서 상기 중공 원통형 구조를 형성할 수 있다.
또한, 상기 코일부가 형성된 절연 필름 상에는 과전류 검출 모듈 또는 누전 검출 모듈이 함께 실장되어 있을 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제의 달성을 위해 제공되는 본 발명에 따르는 고정밀, 초소형의 변류기 제조방법은, 플렉시블하고 띠형 구조를 가지는 절연 필름의 적어도 일면 상에, 각각 소정의 권수를 갖고 상호 직렬로 연결된 복수의 코일 패턴을 가지는 코일부를 평면상으로 형성하는 단계; 및 상기 코일부가 형성된 절연 필름을 말아서 전체적으로 중공 원통형 구조로 만드는 단계;를 포함한다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제의 달성을 위해 제공되는 본 발명에 따르는 순시차단회로는 상기의 변류기를 포함하여 이루어진다. 즉, 본 발명에 따르는 순시차단회로는, 단상 교류 전원의 일방 전원선이 상기 중공을 통과하도록 배치된 제1변류기; 상기 단상 교류 전원의 타방 전원선이 상기 중공을 통과하도록 배치된 제2변류기; 및 상기 제1변류기와 제2변류기의 출력의 합을 소정의 기준치와 비교하여, 상기 제1변류기와 제2변류기의 출력의 합이 상기 소정의 기준치를 넘는 경우 상기 전원을 차단하는 차단신호를 출력하는 차단신호 생성부;를 구비한다.
이때, 상기 제1변류기와 제2변류기의 각 단자의 연결과 상기 기준치를 어떻게 설정하는가에 따라, 상기 순시차단회로는 누전여부를 검출하여 차단신호를 생성하거나 과전류 여부를 검출하여 차단신호를 생성하게 된다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 구체적인 실시예를 들어 설명하고, 필요한 경우에는 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어지지 않아야 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 또한, 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 당업자에게 본 발명을 상세히 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미를 한정하거나 본 발명의 범위를 제한하기 위해 사용된 것이 아니다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고정밀, 초소형의 변류기를 제조하는 과정을 설명하기 위한 도면으로서, 각 도면중 (a)는 평면도이고, (b)는 (a)의 b-b선을 따라 취한 확대단면도이다. 또한, 도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 과정을 거쳐 제조된 본 발명의 실시예에 따른 변류기를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 변류기의 제조방법과 그에 의해 제조된 변류기에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 절연 필름(10)을 준비한다. 이 절연 필름(10)은 그 위에 후술하는 바와 같이 코일 패턴이 형성되고 말려져서 중공 원통형으로 되며, 이 중공에 전원선이 통과하도록 배치되어 변류기를 이루는 기재 필름이다. 따라서, 이후에 말 수 있도록 플렉시블(flexible)하고 긴 띠 형태로 제공된다. 또한, 변류 동작시에 발생하는 열에 견딜 수 있도록 내열성을 가지는 것이 바람직하다. 이러한 절연 필름으로는, 폴리이미드 수지나 폴리이미드-아미드 수지 등 플렉시블 회로기판에 널리 사용되는 재료가 적절하다.
이어서, 절연 필름(10) 상에 소정의 권수를 가지는 평면 코일상으로 일렬로 나열된 복수의 코일 패턴(20)을 형성한다. 이 코일 패턴(20)는 동, 알루미늄, 금, 은 등 전기전도성이 좋은 금속 또는 이들 금속의 합금으로 이루어진다. 평면상의 코일 패턴(20)을 형성하는 방법은 다양하다. 예컨대, 금속 페이스트를 이용하여 스크린 인쇄기법으로 인쇄하거나, 도금, 열압착 또는 접착층을 이용하여 절연 필름(10) 상에 라미네이트된 금속 박막을 식각하는 등의 알려진 다양한 방법으로 코일 패턴(20)을 형성할 수 있다.
이어서, 도 2에 도시된 바와 같이 각 코일 패턴(20)을 직렬로 연결하는 연결부(40)와 인출단자(45, 46)를 형성한다. 구체적으로, 먼저 도 1에 도시된 상태의 절연 필름(10)의 전면에 절연층(30)을 형성한다. 이 절연층(30) 역시 플렉시블한 것이 바람직한데, 절연 필름(10)과 동일한 재료로 할 수 있다. 이어서, 절연층(30)을 식각하여 각 코일 패턴(20)의 양단부(21, 22)를 노출하는 컨택 홀(35)을 형성한다. 이렇게 컨택 홀(35)에 의해 노출된 각 코일 패턴의 양단부(21, 22)를, 각 코일 패턴이 직렬로 연결되도록, 연결하는 연결부(40)를 형성하고, 동시에 인출단자(45, 46)를 형성한다. 이 연결부(40)와 인출단자(45, 46)를 이루는 재료는 상기 코일 패턴(20)과 동일한 금속 또는 금속 합금을 이용할 수 있다. 또한, 연결부(40)와 인출단자(45, 46)는 상기 코일 패턴(20)과 동일하게, 알려진 다양한 방법으로 형성할 수 있다.
마지막으로, 연결부(40)와 인출단자(45, 46)가 형성된 필름의 전면에 코일부(코일 패턴과 연결부를 총칭하여 코일부라 한다)를 보호하는 보호막(50)을 형성한다. 이 보호막(50) 역시 플렉시블한 성질이 요구되며, 따라서 절연 필름(10)이나 절연층(30)과 동일한 재료로 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 코일 패턴(20)의 권수와 형상, 코일 패턴(20)의 수, 및 연결부(40)와 인출단자(45, 46)의 형상과 배치는 도 1 내지 도 3에 도시된 것에 한정되지 않고 다양하게 변경가능함은 물론이다. 예컨대, 각 코일 패턴(20)의 권수와 코일 패턴의 수는 변류기에서 필요로 하는 1차측과 2차측의 전류비에 따라, 또한 후술하겠지만 단위 절연 필름의 적층 또는 중첩의 정도에 따라 적절히 결정된다.
또한, 이상에서는 절연 필름(10)의 일 표면 상에만 코일부를 형성했지만, 절연 필름(10)의 양 표면에 모두 코일부를 형성할 수도 있다.
또한, 이상에서는 코일 패턴(20)과 연결부(40)를, 절연층(30)을 개재하여 형성했지만, 에나멜선과 같이 절연 피복된 금속선을 이용하여 도 2의 (a)에 도시된 바와 같은 형태의 평면 코일을 한 번에 형성할 수도 있다.
또한, 이상에서는 코일부를 보호하기 위한 보호막(50)을 형성하였지만 이 보호막(50)은 생략될 수도 있다.
나아가, 절연 필름(10) 상에는 집적회로 칩의 형태로 제공되는 누전 검출 모듈(도 5의 500)이나 과전류 검출 모듈(도 4의 400)과 필요한 스위칭 소자(SCR 등) 등이 함께 실장될 수도 있다. 이 경우 각 검출 모듈을 구성하는 집적회로 칩의 입출력단자와 전기적으로 연결되는 필요한 배선이 코일 패턴(20) 또는 연결부(40)를 형성하는 공정에서 함께 형성된다.
이렇게 하여 띠상의 절연 필름(10) 상에 복수의 코일 패턴(20)을 가지는 코일부가 형성되면, 도 2에 도시된 바와 같은 평면 띠 상의 절연 필름을 말고 인출단 자(45, 46)가 외부로 인출되도록 고정시켜, 도 3과 같이 중앙에 중공(110)을 가지는 원통형 구조의 초소형 변류기(100)를 제조한다. 이때, 절연 필름(10)을 둘둘 말아서 도 3에 도시된 바와 같이, 여러 겹으로 중첩되도록 함으로써 코일 패턴(20)의 유효 권수를 증가시킬 수 있다. 또한, 도시되지는 않았지만, 도 2에 도시된 바와 같이 코일부가 형성된 평면 띠 상의 절연 필름을 복수 매 준비하고 이들을 적층시켜 맒으로써 코일 패턴(20)의 유효 권수를 증가시킬 수도 있다. 나아가, 절연 필름을 중첩시키거나 적층하지 않고 단층의 원통형 구조로 할 수도 있음은 물론이다. 요컨대, 각 코일 패턴(20)의 권수와 코일 패턴의 수, 또한 원통형 구조체에서 절연 필름(10)의 중첩 또는 적층수는, 변류기를 사용하는 순시차단회로에서 필요로 하는 1차측과 2차측의 권수비를 달성하면서 가능하면 변류기(100)의 크기가 소형이 되도록 적절히 설정할 수 있다.
한편, 중공(110)은 한 가닥의 전원선이 통과하는 부분으로서, 실제 제품화되어 나오는 변류기는, 도 3에 도시된 바와 같은 변류기(100)의 중공(110)의 중심에 한 가닥의 도선을 고정하고, 이 전체를 외장 케이스로 감싼 구조가 된다. 외장 케이스의 구체적인 형상과 크기는 응용처에 따라 얼마든지 변경가능하다. 이때, 외장 케이스로 감싼 변류기의 단자는 총 4개가 되는데, 구체적으로 상기 중공(110)을 통과하여 변류기의 1차측이 되는 도선의 입력단자와 출력단자, 그리고 2차측이 되는 두 인출단자(45, 46)이다.
이상과 같이, 본 실시예에 따른 변류기는 플렉시블한 절연 필름 상에 평면 코일 패턴을 복수 형성하고 이를 말아서 원통형 구조로 함으로써 그 크기를 초소형 으로 할 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 변류기는 철심을 가지고 있지 않는 공심형으로서 종래의 영상변류기에 비해 제조비용이 더 낮으면서도 훨씬 더 높은 정밀도로 전류를 검출할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 변류기는 공심형으로서 변류 특성 곡선이 쉽게 포화되지 않고 선형성을 유지할 수 있어 정밀하고 정확한 변류 특성을 얻을 수 있어 전류의 검출이 훨씬 정확해 진다.
도 4는 본 발명에 따른 고정밀, 초소형의 변류기를 이용하여 순시차단회로를 구성한 일 실시예의 회로도이다. 본 실시예의 순시차단회로는 단상 교류전원의 단락 등의 사고에 의한 과전류를 검출하여 전원 차단 신호를 생성하는 회로로서 그 구성과 동작을 설명하면 다음과 같다.
본 실시예의 순시차단회로는, 전술한 실시예의 변류기(100)를 두 개 구비하여 각각 제1변류기(CT1) 및 제2변류기(CT2)로 한다. 또한, 본 실시예의 순시차단회로는 차단신호 생성부로서 과전류 검출 모듈(400)과 스위칭 소자로서 사이리스터(SCR)을 구비하며, 솔레노이드 형태의 트립 코일(300)을 구비한다. 여기서, 트립 코일(300)과 컨덴서 C1을 제외한 모든 회로소자들은 하나의 집적회로 칩으로 구현되어 전술한 절연 필름(10) 상에 실장될 수 있다.
제1변류기(CT1) 및 제2변류기(CT2)는 1차측으로서 부하(200)에 연결된 단상 교류전원의 한 가닥씩의 전원선(210, 220)을 각각의 중공(도 3의 110)에 통과시킨 구조이고, 2차측의 각 두 개의 인출단자(도 3의 45, 46)가 서로 다른 극성끼리 결선된다. 즉, 제1변류기(CT1)의 제1인출단자(45)와 제2변류기(CT2)의 제2인출단자 (46)가 결선되고, 제1변류기(CT1)의 제2인출단자(46)와 제2변류기(CT2)의 제1인출단자(45)가 결선된다. 따라서, 서로 역상인 두 전원선(210, 220)의 1차측 전류가 각각 제1변류기(CT1) 및 제2변류기(CT2)의 소정 권수비에 따라 변류되어 출력되는 2차측 전류가 동상끼리 합쳐져서 노드 a로 출력된다. 예컨대, 단락 등의 사고로 인해 과전류인 1000A의 전류가 전원선(210, 220)에 흘렀을 때 각 변류기의 2차측에 100mA의 유도 전류가 발생되도록 권수비가 설정된 경우, 노드 a에 출력되는 전류는 누전이 없었다면 200mA가 된다.
노드 a과 b의 사이에는 적절한 분압비에 의한 분압 저항 R1과 R2가 연결되고 R1과 R2 사이의 노드 c에 전압강하의 결과로 나타나는 전압이 과전류 검출 모듈(400)의 비교기의 일측 단자에 인가된다. 또한, 비교기의 타측 단자에는 다이오드 D2를 개재하여 과전류 여부 판정의 기준이 되는 기준값의 전압 Ref1이 인가되어, 과전류 검출 모듈(400)의 비교기에 의해 과전류 여부가 검출되어 사이리스터(SCR)의 게이트 단자 G에 인가된다.
한편, 노드 a에 연결된 다이오드 D1은 제1변류기(CT1) 및 제2변류기(CT2)의 출력 전류의 합을 반파정류하여 과전류 검출 모듈(400)의 전원(Vcc) 및 트립 코일(300)의 동작 전원으로서 사용할 수 있게 한다. 즉, 다이오드 D1에 의해 정류된 전류는 저항 RD를 통해 과전류 검출 모듈(400)의 전원으로서 공급되고, 저항 RD로 인 해 과전류 검출 모듈로 공급되지 않는 나머지 전류는 컨덴서 C1으로 공급되어 충전된다.
이렇게 하여, 전원선(210, 220)에 이상 전류인 과전류가 흐르게 되면, 과전류 검출 모듈(400)은 이를 검출하여 전원 차단 신호를 사이리스터(SCR)의 게이트로 내보내고, 그에 따라 사이리스터는 컨덴서 C1에 충전된 전하를 이용하여 트립 코일(300)을 작동시키고, 트립 코일(300)에 연결된 차단기구(미도시)가 전원선(210, 220)을 차단하게 된다. 따라서, 종래의 열동식 트립 기구에 비해 훨씬 더 정확하고 순간적인 전원 차단이 가능하게 된다.
한편, 도 4에 도시된 실시예는 단락 등의 사고로 인한 과전류를 검출하고 전원을 차단하는 순시차단회로이지만, 누전 여부를 검출하고 누전시 전원을 차단하는 동작은 행할 수 없다. 이를 위해 도 5에 도시된 실시예는 누전 차단회로로서의 순시차단회로이다. 도 5를 참조하여 본 실시예의 순시차단회로를, 도 4에 도시된 실시예와의 다른 점을 중심으로 설명하면 다음과 같다.
본 실시예의 순시차단회로가 도 4에 도시된 순시차단회로와 크게 다른 점은, 제1변류기(CT1) 및 제2변류기(CT2)의 각 두 인출단자(45, 46)의 결선방식이다. 즉, 본 실시예에서는 제1변류기(CT1) 및 제2변류기(CT2)의 각 두 인출단자를 동일한 극성끼리 결선(제1변류기(CT1)와 제2변류기(CT2)의 각 제1인출단자(45)끼리, 및 제1변류기(CT1)와 제2변류기(CT2)의 각 제2인출단자(46)끼리 결선)한다. 따라서, 제1변류 기(CT1) 및 제2변류기(CT2)의 각 출력은 역상이 되어 누전이 없다면, 제1변류기(CT1) 및 제2변류기(CT2)의 출력의 합으로서의 노드 a에 흐르는 전류는 0이 될 것이다. 반면, 누전이 발생한 경우 노드 a에 흐르는 전류는 0이 아닌 값이 되고, 누전 검출 모듈(500)의 기준치인 0과 비교되어 전원 차단 신호가 사이리스터(SCR)의 게이트에 인가된다. 이로써 도 5에 도시된 순시차단회로에 의해, 도 4에 도시된 실시예에서와 마찬가지로, 누전이 발생된 경우 즉시 전원을 차단할 수 있게 된다.
한편, 본 실시예에서는 누전 검출 모듈(500)의 전원과 트립 코일(300) 작동용의 전원으로서 제1 및 제2변류기(CT1 및 CT2)의 출력을 이용하지 않고 누전 검출의 대상이 되는 교류전원을 직접 이용하고 있다. 이는 정상적인 경우(누전이 발생하지 않은 경우) 제1 및 제2변류기(CT1 및 CT2)의 출력 합이 0이 되고 상당한 양의 누전이 발생하지 않는 경우 누전 검출 모듈(500)과 트립 코일(300)의 작동에 필요한 전력이 부족하기 때문이다.
이상과 같이, 본 실시예의 누전 차단회로는 종래의 영상변류기를 이용한 누전 차단회로에 비해 저렴한 비용으로 훨씬 더 정확하게 누전 여부를 검출하여 전원을 차단할 수 있다.
이상으로 본 발명의 최적 실시예들이 개시되었다. 그러나, 본 발명은 이하에 기재된 특허청구범위에 기재된 기술사상의 범위 내에서 얼마든지 변형가능하다.
예컨대, 이상의 실시예에서는 과전류 검출 및 차단회로로서의 순시차단회로(도 4)와 누전 검출 및 차단회로로서의 순시차단회로(도 5)가 별도의 회로로서 도시 되고 설명되었지만, 과전류 검출과 누전 검출 및 차단이 동시에 가능한 하나의 순시차단회로로 구성할 수 있다. 이 경우, 과전류 검출 모듈(400)과 누전 검출 모듈(500)을 제외하고, 제1 및 제2변류기(CT1 및 CT2)를 포함한 모든 회로소자는 겸용 순시차단회로의 공용 회로소자로 사용하고, 다만 제1 및 제2변류기(CT1 및 CT2)의 각 두 인출단자(45, 46)의 결선만을 다르게 하면 된다.
또한, 전술한 실시예에서는 단상 교류전원을 예로 들어 설명하였지만 삼상 교류전원에도 본 발명의 변류기 및 순시차단회로를 적용할 수 있다. 이 경우 삼상 교류전원의 각 전원선에 하나씩 본 발명에 따른 변류기를 배치하면 된다.
본 발명에 따르면, 경량의 절연 필름 상에 복수의 코일 패턴을 반복적으로 형성한 후, 이를 직렬로 연결하여 변류기를 구성함으로써, 전류 검출 성능이 우수하고 초소형인 변류기를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 고정밀, 초소형의 변류기를 이용하여 순시차단회로를 구성하는 경우, 저렴한 비용으로 과전류 또는 누전여부를 정밀하게 판단할 수 있고 전원차단 동작도 즉시 이루어지며, 적은 공간에도 용이하게 설치 가능하다.

Claims (13)

  1. 플렉시블하고 띠형 구조를 가지는 절연 필름의 적어도 일면 상에, 각각 소정의 권수를 갖는 평면 코일상으로 형성되고 상호 직렬로 연결된 복수의 코일 패턴을 가지는 코일부를 구비하고,
    상기 코일부가 형성된 상기 절연 필름이 말려 전체적으로 중공 원통형 구조를 가지며, 상기 코일부의 양 끝단에 인출단자를 갖는 고정밀, 초소형의 변류기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코일부가 형성된 상기 절연 필름이 복수 회 말려 중첩되어 상기 중공 원통형 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 고정밀, 초소형의 변류기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코일부가 형성된 상기 절연 필름이 복수 매 적층되어 상기 중공 원통형 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 고정밀, 초소형의 변류기.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 절연 필름 상에 과전류 검출 모듈이 함께 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 고정밀, 초소형의 변류기.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 절연 필름 상에 누전 검출 모듈이 함께 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 고정밀, 초소형의 변류기.
  6. 플렉시블하고 띠형 구조를 가지는 절연 필름의 적어도 일면 상에, 각각 소정의 권수를 갖고 상호 직렬로 연결된 복수의 코일 패턴을 가지는 코일부를 평면상으로 형성하는 단계; 및
    상기 코일부가 형성된 절연 필름을 말아서 전체적으로 중공 원통형 구조로 만드는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정밀, 초소형의 변류기 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 코일부를 형성하는 단계가,
    상기 절연 필름의 적어도 일면 상에, 도전성 금속으로 각각 소정의 권수를 갖는 복수의 코일 패턴을 평면상으로 형성하는 단계;
    상기 복수의 코일 패턴이 형성된 절연 필름의 전면에 절연층을 형성하는 단계;
    상기 절연층을 식각하여 상기 각각의 코일 패턴의 양단부를 노출하는 컨택 홀들을 형성하는 단계; 및
    도전성 금속으로 상기 컨택 홀들에 의해 노출된 각각의 코일 패턴의 단부를 직렬로 연결하는 연결부를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정밀, 초소형의 변류기 제조방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 절연 필름을 말아서 중공 원통형 구조로 만드는 단계에서, 상기 코일부가 형성된 상기 절연 필름을 중첩되도록 복수 회 마는 것을 특징으로 하는 고정밀, 초소형의 변류기 제조방법.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 절연 필름을 말아서 중공 원통형 구조로 만드는 단계에서, 상기 코일부가 형성된 상기 절연 필름을 복수 매 적층하여 마는 것을 특징으로 하는 고정밀, 초소형의 변류기 제조방법.
  10. 단상 교류 전원의 일방 전원선이 상기 중공을 통과하도록 배치된 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 제1변류기;
    상기 단상 교류 전원의 타방 전원선이 상기 중공을 통과하도록 배치된 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 제2변류기; 및
    상기 제1변류기와 제2변류기의 출력의 합을 소정의 기준치와 비교하여, 상기 제1변류기와 제2변류기의 출력의 합이 상기 소정의 기준치를 넘는 경우 상기 전원을 차단하는 차단신호를 출력하는 차단신호 생성부;를 구비하는 순시차단회로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1변류기의 제1인출단자와 상기 제2변류기의 제1인출단자가 연결되어 상기 제1변류기와 제2변류기의 출력의 합이 되고, 상기 소정의 기준치는 0이며, 상기 차단신호 생성부는 누전여부를 검출하는 것을 특징으로 하는 순시차단회로.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1변류기의 제1인출단자와 상기 제2변류기의 제2인출단자가 연결되어 상기 제1변류기와 제2변류기의 출력의 합이 되고, 상기 차단신호 생성부는 과전류 여부를 검출하는 것을 특징으로 하는 순시차단회로.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 차단신호 생성부는 집적회로 칩으로 이루어지고,
    상기 제1변류기와 제2변류기의 출력 전류의 합을 정류하여 상기 차단신호 생성부의 전원 및 상기 전원을 차단하기 위한 트립 코일의 동작 전원으로 이용하는 것을 특징으로 하는 순시차단회로.
KR1020050108537A 2005-08-09 2005-11-14 고정밀 및 초소형의 변류기와 그 제조방법, 및 이를 이용한순시차단회로 KR100713875B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050108537A KR100713875B1 (ko) 2005-08-09 2005-11-14 고정밀 및 초소형의 변류기와 그 제조방법, 및 이를 이용한순시차단회로

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050072927 2005-08-09
KR1020050108537A KR100713875B1 (ko) 2005-08-09 2005-11-14 고정밀 및 초소형의 변류기와 그 제조방법, 및 이를 이용한순시차단회로

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR2020050032175U Division KR200408728Y1 (ko) 2005-08-09 2005-11-14 고정밀 및 초소형의 변류기와 이를 이용한 순시차단회로

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070018652A KR20070018652A (ko) 2007-02-14
KR100713875B1 true KR100713875B1 (ko) 2007-05-07

Family

ID=41635295

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050108537A KR100713875B1 (ko) 2005-08-09 2005-11-14 고정밀 및 초소형의 변류기와 그 제조방법, 및 이를 이용한순시차단회로

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100713875B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100864892B1 (ko) * 2007-10-16 2008-10-22 김정수 서지 카운터
CN110174586A (zh) * 2019-07-08 2019-08-27 北京航天常兴科技发展股份有限公司 一种双路供电系统及其防漏电误报警监测装置、监测方法
KR102156929B1 (ko) * 2019-09-16 2020-09-17 주식회사 코본테크 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003071971A (ja) * 2001-09-06 2003-03-12 Oji Paper Co Ltd ガスバリアー性積層体及びその製造方法
KR200371971Y1 (ko) * 2004-10-21 2005-01-06 (주)시티이텍 분할형 변류기

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003071971A (ja) * 2001-09-06 2003-03-12 Oji Paper Co Ltd ガスバリアー性積層体及びその製造方法
KR200371971Y1 (ko) * 2004-10-21 2005-01-06 (주)시티이텍 분할형 변류기

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
등록실용신안공보20-0371971

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070018652A (ko) 2007-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5506790B2 (ja) 超電導導体から成る少なくとも２つの複合導体を備えた抵抗性開閉素子のための導体装置
AU2009214807B2 (en) A Residual-Current Circuit Breaker
JP6452701B2 (ja) 高速スイッチ付き故障電流リミッタ及び電流リミッタシステム
Kozak et al. Design and tests of coreless inductive superconducting fault current limiter
JP2003536353A (ja) アーク故障検出回路遮断器システム
US20150055263A1 (en) Solid state fault current limiter
US10784673B2 (en) Current protection device with mutual reactor
US9103852B2 (en) Direct current sensing circuit and circuit interrupter including the same
KR20160014020A (ko) 전류 센서 배치 구조
KR100713875B1 (ko) 고정밀 및 초소형의 변류기와 그 제조방법, 및 이를 이용한순시차단회로
JP2009089574A (ja) 漏電遮断器
Lee et al. Experimental study on the current limiting characteristics of a saturated iron-core superconducting fault current limiter in DC power systems
KR200408728Y1 (ko) 고정밀 및 초소형의 변류기와 이를 이용한 순시차단회로
US11025048B2 (en) System for detecting and limiting the effects of loss of insulation of an electrical transformer
JPH02202320A (ja) 超電導限流装置
EP2909854B1 (en) Electrical switching apparatus including transductor circuit and alternating current electronic trip circuit
US3398323A (en) Distribution transformer having secondary breaker
JP5433480B2 (ja) 電子式回路遮断器
JPS63290122A (ja) 遮断器用過電流引外し装置
CN114175204A (zh) 电子设施装置
EP3179494B1 (en) Current transformer
JP2001244108A (ja) 誘導機器の超電導コイル
KR102465612B1 (ko) 순시 차단용 열동형 누전 차단기 및 그를 포함하는 분전반
JP2008103085A (ja) 漏電遮断器
JP2879850B2 (ja) 限流素子

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130425

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140424

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150427

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160425

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170424

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180425

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190425

Year of fee payment: 13