KR100855455B1 - 전자식 회로 차단기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부하로 전력을 공급함에 있어서, 단락전류가 검출될 경우에 시간이 지연됨이 없이 바로 전력을 차단하는 전자식 회로 차단기를 제공한다.

본 발명에 따르면, 전류 트랜스가 단락전류 이외의 전류를 검출하였을 경우에 전류 트랜스의 검출전류가 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자를 통해 마이크로 프로세서로 입력되어 마이크로 프로세서가 사고 발생 여부를 판단하고, 사고 발생이 판단되었을 경우에 제 1 트립코일을 동작시켜 전력 공급을 차단한다. 그리고 전류 트랜스가 단락전류를 검출할 경우에 PTC 소자가 하이 임피던스 상태로 되면서 검출한 단락전류에 의해 제 2 트립코일이 동작하여 전력 공급을 차단한다.

전자식 회로 차단기, 전류 트랜스단락전류, PTC 소자, 트립코일,

Description

전자식 회로 차단기{Electronic circuit breaker}

도 1은 종래의 전자식 회로 차단기의 구성을 보인 도면, 및

도 2는 본 발명의 전자식 회로 차단기의 구성을 보인 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

200 : 전류 트랜스 210 : 트립부

212 : 제 1 트립코일 220 : PTC 소자

230 : 마이크로 프로세서 240 : 제 2 트립코일

R : 저항

본 발명은 전로(電路)에 사고가 발생하였을 경우에 사고전류를 감지하고, 감지한 사고전류에 따라 전력을 차단하여 전로를 보호하고, 사고의 파급(波及)을 방지하는 전자식 회로 차단기에 관한 것으로 특히 선로에서 단락전류가 발생하였을 경우에 빠른 시간 내에 단락전류를 차단시킬 수 있는 전자식 회로 차단기에 관한 것이다.

일반적으로 전자식 회로 차단기는 오토상태, 오프상태, 트립상태 및 리세트상태로 동작하면서 부하로 공급되는 전력을 스위칭하고 있다.

상기 오토상태는 부하에 전력을 공급하고, 상기 오프상태는 부하로 공급되는 전력을 차단한다. 그리고 전로에 사고가 발생하였을 경우에 트립상태로 동작하여 부하에 공급되던 전력을 차단하며, 상기 리세트 상태는 상기 트립상태를 리세트시켜 오프상태로 전환하는 것이다.

그리고 전자식 회로 차단기는 전로에 사고가 발생하였는지의 여부를 검출하기 위하여 통상적으로 전류 트랜스(Current Transformer)를 구비하여 사고전류를 검출한다.

상기 전류 트랜스가 사고전류를 검출하였을 경우에 그 사고전류로 마이크로 프로세서가 전로에 사고가 발생하였음을 판단하고, 트립코일을 동작시켜 전로를 차단하게 구성되어 있다.

이러한 종래의 전자식 회로 차단기의 구성을 도 1의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 종래의 전자식 회로 차단기의 구성을 보인 도면이다. 여기서, 부호 100은 전류 트랜스이다. 상기 전류 트랜스(100)는 통상적으로 솔레노이드를 구비하고, 그 솔레노이드에는 부하에 전력을 공급하는 전력선이 권선되거나 상기 솔레노이드는 환상형 솔레노이드로서 부하에 전력을 공급하는 전력선이 환상형 솔레노이 드의 중앙부를 관통하도록 하여 전력선을 통해 부하로 공급되는 전력에 따라 솔레노이드에 자력선이 발생되게 한다. 또한 상기 솔레노이드에는 2차 코일이 권선되고, 상기 솔레노이드에 발생된 자력선에 따라 상기 2차 코일로 유도전류가 발생하며, 그 발생한 유도전류를 검출전류로 출력한다.

부호 110은 마이크로 프로세서이다. 상기 마이크로 프로세서(110)는 상기 전류 트랜스(100)의 2차 코일로 유도된 검출전류를 입력하여 전로에 사고가 발생하였는지의 여부를 판단하고, 전로에 사고가 발생하였음이 판단될 경우에 트립신호를 발생한다.

부호 120은 트립코일이다. 상기 트립코일은 상기 마이크로 프로세서(110)가 트립신호를 발생할 경우에 동작하여 전자식 회로 차단기를 통해 부하로 공급하던 전력이 차단되게 한다.

이러한 구성을 가지는 종래의 전자식 회로 차단기는 부하로 전력을 공급할 경우에 그 부하로 공급하는 전력에 따라 전류 트랜스(100)의 솔레노이드에 자력선이 발생하고, 발생한 자력선에 의해 전류 트랜스(100)의 2차 코일로 검출전류가 유도된다.

상기 전류 트랜스(100)의 2차 코일로 유도된 검출전류는 마이크로 프로세서(110)로 입력된다. 그러면, 마이크로 프로세서(110)는 입력된 검출전류를 이용하여 전로에 사고가 발생하였는지의 여부를 판단한다.

상기 판단 결과 전로에 사고가 발생하지 않았을 경우에 상기 마이크로 프로 세서(110)는 트립 신호를 발생하지 않고, 이에 따라 트립코일(120)이 동작하지 않아 전자식 회로 차단기는 계속 부하로 전력을 공급하게 된다.

그리고 상기 판단 결과 전로에 사고가 발생하였을 경우에 상기 마이크로 프로세서(110)는 트립 신호를 발생하고, 이에 따라 트립코일(120)이 동작하여 전자식 회로 차단기는 부하로 공급하던 전력을 차단하고, 전로의 손상 및 사고 발생의 파급을 방지하게 된다.

이러한 종래의 전자식 회로 차단기에 따르면, 전류 트랜스(100)가 검출하는 사고전류가 과전류, 순시전류 또는 순시영역 이상의 단락전류에 관계없이 모두 마이크로 프로세서(110)가 전류 트랜스(100)의 검출전류로 사고 발생의 여부를 판단한다. 그리고 사고가 발생되었음이 판단될 경우에 마이크로 프로세서(110)가 트립신호를 발생하고, 발생한 트립신호에 따라 트립 코일(120)이 구동되어 전력을 차단하는 것이다.

상기 사고전류들 중에서 단락전류는 부하로 매우 높은 과전류가 공급되어 손상될 가능성이 매우 높은 것으로서 단락전류가 검출될 경우에 바로 전력을 차단할 수 있어야 된다.

그러나 상기한 종래의 전자식 회로 차단기는 단락전류에 관계없이 전류 트랜스(100)의 검출전류를 이용하여 마이크로 프로세서(110)가 사고 발생을 판단하고, 사고 발생이 판단될 경우에 트립코일(120)을 구동시켜 전력을 차단시키는 것이다.

그러므로 단락전류가 검출되었을 경우에도 전력을 차단할 때까지 약간의 지 연시간이 발생되고, 그 약간의 지연시간동안은 부하로 계속 전력이 공급되어 부하가 손상됨은 물론 전자식 회로 차단기도 함께 손상된다.

그러므로 본 발명의 목적은 단락전류가 검출될 경우에 바로 전력을 차단하는 전자식 회로 차단기를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 가지는 본 발명의 전자식 회로 차단기는 전류 트랜스와 마이크로 프로세서의 사이에 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자를 구비하여 전류 트랜스가 단락전류를 검출할 경우에 상기 PTC 소자가 하이 임피던스 상태로 되게 한다.

그리고 저항 및 트립코일을 직렬 접속하고, 그 직렬 접속한 저항 및 트립코일을 상기 전류 트랜스에 병렬 접속한다. 상기 저항의 값은 전류 트랜스가 단락전류를 검출하지 않아 상기 PTC 소자가 로우 임피던스 상태로 될 경우에 상기 트립 코일이 동작하지 않고, 상기 전류 트랜스가 단락전류를 검출하여 상기 PTC 소자가 하이 임피던스 상태로 될 경우에 트립 코일이 동작할 수 있는 값으로 설정한다.

이러한 본 발명은 상기 전류 트랜스가 단락전류 이외의 사고 전류를 검출하였을 경우에 그 사고전류가 PTC 소자를 통해 마이크로 프로세서로 입력되어 마이크로 프로세서가 사고 발생 여부를 판단하고, 사고 발생이 판단되었을 경우에 트립코 일을 동작시켜 전력 공급을 차단한다.

그리고 상기 전류 트랜스가 단락전류를 검출하여 PTC 소자가 하이 임피던스 상태로 될 경우에 그 검출한 단락전류가 저항을 통해 트립코일에 인가되어 트립코일이 동작하고, 전력 공급을 차단한다.

그러므로 본 발명의 전자식 회로 차단기는 부하로 공급되는 전류를 검출하는 전류 트랜스와, 상기 전류 트랜스가 단락전류를 검출하였을 경우에 하이 임피던스 상태로 되는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자와, 상기 PTC 소자가 하이 임피던스 상태로 될 경우에 부하의 전력 공급을 차단하는 트립부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 전자식 회로 차단기는 상기 전류 트랜스가 단락전류를 검출하지 않았을 경우에 로우 임피던스 상태로 되는 상기 PTC 소자를 통해, 상기 전류 트랜스의 검출전류를 입력하여 사고 발생여부를 판단하는 마이크로 프로세서와, 상기 마이크로 프로세서가 사고 발생을 판단할 경우에 부하의 전력 공급을 차단하는 제 1 트립코일을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 트립부는 상기 전류 트랜스가 단락전류를 검출할 경우에 부하의 전력 공급을 차단하는 제 2 트립코일과, 상기 전류 트랜스가 단락전류를 검출하지 않아 상기 PTC 소자가 로우 임피던스 상태로 될 경우에 상기 전류 트랜스의 검출전류에 의해 상기 제 2 트립코일이 동작하지 않도록 하는 저항으로 구성됨을 특징으로 한다.

이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다. 따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.

도 2는 본 발명의 전자식 회로 차단기의 구성을 보인 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 전자식 회로 차단기는 전류 트랜스(200)와, 트립부(210)와, PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자(220)와, 마이크로 프로세서(230)와, 제 1 트립코일(240)을 포함한다.

상기 전류 트랜스(200)는 전자식 회로 차단기가 부하로 공급하는 전류를 검출한다.

상기 트립부(210)는 상기 전류 트랜스(200)가 단락전류를 검출하였을 경우에 전자식 회로 차단기를 트립시켜 전력공급을 차단시키는 것으로서 저항(R) 및 제 2 트립코일(212)을 구비한다. 상기 저항(R)은 상기 전류 트랜스(200)가 단락전류 이외의 사고전류를 검출하였을 경우에 상기 제 2 트립코일(212)이 동작되지 않도록 한다. 상기 제 2 트립 코일(212)은 상기 전류 트랜스(200)가 단락전류를 검출하였을 경우에 그 단락전류를 상기 저항(R)을 통해 전달받아 동작하고, 전자식 회로 차단기를 트립시킨다.

상기 PTC 소자(220)는 로우 임피던스 상태로 상기 전류 트랜스(200)가 검출한 전류를 상기 마이크로 프로세서(230)로 전달한다. 또한 상기 PTC 소자(220)는 상기 전류 트랜스(200)가 단락전류를 검출하였을 경우에 하이 임피던스 상태로 변환되어 상기 전류 트랜스(200)가 검출한 단락전류가 상기 트립부(210)의 저항(R)을 통해 제 2 트립코일(212)로 전달되어 제 2 트립코일(212)이 동작되게 한다.

상기 마이크로 프로세서(230)는 상기 PTC 소자(220)를 통해 입력되는 전류로 사고전류가 발생하였는지의 여부를 판단하고, 사고전류의 발생이 판단될 경우에 상기 전자식 회로 차단기의 트립을 제어한다.

상기 제 1 트립코일(240)은 상기 마이크로 프로세서(230)의 제어에 따라 구동되어 상기 전자식 회로 차단기를 트립시킨다.

이와 같이 구성된 본 발명의 전자식 회로 차단기는 부하로 소정 레벨의 전력을 공급할 경우에 전류 트랜스(200)가 부하로 공급되는 전류를 검출하여 출력한다.

여기서, PTC 소자(220)는 전력을 공급하는 초기에 열이 발생되지 않아 로우 임피던스 상태를 유지하는 것으로서 상기 전류 트랜스(200)가 출력하는 검출전류는 로우 임피던스 상태의 PTC 소자(220)를 통해 마이크로 프로세서(230)로 입력된다.

이 때, 트립부(210)에 구비된 저항(R)의 값은 상기 PTC 소자(220)의 저항 값보다 높은 값으로 설정하여 제 2 트립코일(212)이 동작하지 않도록 한다.

상기 마이크로 프로세서(230)는 상기 PTC 소자(220)를 통해 입력되는 검출전류로 부하의 전력 공급에 사고가 발생하였는지의 여부를 판단한다. 상기 판단 결과 사고가 발생하지 않았을 경우에 마이크로 프로세서(230)는 제 1 트립코일(240)을 동작시키기 않고, 이에 따라 전자식 회로 차단기는 계속 부하로 전력을 공급하게 된다.

그리고 상기 판단 결과 사고가 발생하였을 경우에 마이크로 프로세서(230)는 제어신호를 발생하여 제 1 트립코일(240)을 동작시키고, 이에 따라 전자식 회로 차단기는 트립되어 부하로 공급하던 전력을 차단하게 된다.

한편, 전류 트랜스(200)가 순시영역 이상의 단락전류를 검출하게 되면, 상기 PTC 소자(220)에서 많은 열이 발생하면서 하이 임피던스 상태로 된다.

여기서, 상기 PTC 소자(220)가 하이 임피던스 상태로 될 경우에 트립부(210)에 구비되어 있는 저항(R)의 값이 PTC 소자(220)의 값보다 낮게 된다.

그러면, 상기 전류 트랜스(200)에서 출력되는 단락전류가 트립부(210)의 저항(R)을 통해 제 2 트립코일(212)로 전달되므로 제 2 트립코일(212)이 구동되어 전자식 회로 차단기를 트립시키고, 부하로 공급되던 전력을 차단시키게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 전류 트랜스가 단락전류를 검출할 경우에 시간이 지연됨이 없이 바로 트립부의 제 2 트립코일이 동작하여 전자식 회로 차단기를 트립시키고, 부하로 전력이 공급되지 않도록 한다.

그러므로 본 발명에 따르면, 단락전류가 발생하였을 경우에 즉시 전력공급을 차단하여 전로의 송산 및 파급을 방지할 수 있는 등의 효과가 있다.

한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

Claims (3)

1. 부하로 공급되는 전류를 검출하는 전류 트랜스;

   상기 전류 트랜스가 단락전류를 검출하였을 경우에 하이 임피던스 상태로 되는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자; 및

   상기 PTC 소자가 하이 임피던스 상태로 될 경우에 부하의 전력 공급을 차단하는 트립부를 포함하여 구성된 전자식 회로 차단기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전류 트랜스가 단락전류를 검출하지 않았을 경우에 로우 임피던스 상태로 되는 상기 PTC 소자를 통해, 상기 전류 트랜스의 검출전류를 입력하여 사고 발생여부를 판단하는 마이크로 프로세서; 및

   상기 마이크로 프로세서가 사고 발생을 판단할 경우에 부하의 전력 공급을 차단하는 제 1 트립코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 회로 차단기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 트립부는;

   상기 전류 트랜스가 단락전류를 검출할 경우에 부하의 전력 공급을 차단하는 제 2 트립코일; 및

   상기 전류 트랜스가 단락전류를 검출하지 않아 상기 PTC 소자가 로우 임피던스 상태로 될 경우에 상기 전류 트랜스의 검출전류에 의해 상기 제 2 트립코일이 동작하지 않도록 하는 저항으로 구성됨을 특징으로 하는 전자식 회로 차단기.

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