KR100934859B1 - 회로 차단기 일체형 전자식 전력량 계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차단기 일체형 전자식 전력량 계를 제공하려는 것으로서, 가동접촉자를 고정접촉자에 접촉하는 통전 위치와 고정접촉자로부터 분리되는 차단위치로 구동하는 개폐기구와, 회전하여 상기 개폐기구를 상기 차단위치로 구동하도록 트리거(TRIGGER)하는 크로스 바(CROSS BAR)와, 자화되었을 때 상기 크로스 바를 트리거하도록 회전 구동하는 코일 어셈블리(COIL ASSEMBLY)를 구비하는 회로 차단기 부;

회로 상에 흐르는 전류 값을 검출하는 전류 검출 부;

회로 상의 전압 값을 검출하는 전압 검출 부;

상기 회로차단기와 전자식 전력량 계의 공통 제어부로서, 상기 전류 검출 부로부터의 전류 값과 상기 전압 검출 부로부터의 전압 값을 적산하여 사용 전력량을 산출하고, 상기 전류 검출 부로부터의 전류 값을 미리 설정된 정격 전류 값과 비교하여 회로 상 이상 전류 발생시 상기 코일 어셈블리를 자화시키는 차단제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하여 구성된다.

차단기 일체형, 전력량 계

Description

회로 차단기 일체형 전자식 전력량 계{ELECTRIC METER SHARED WITH CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 전자식 전력량 계에 관한 것으로서, 특히 회로 차단기 일체형 전자식 전력량 계에 관한 것이다.

일반적으로 전력 수용가에 전자식 전력량 계와 회로 차단기(일명 배선용 차단기)를 설치하는 작업은, 가장 먼저 세대용 분전함(일명 분전반)을 세대 현관 등 입구 측 벽에 고정 설치하는 작업부터 이루어지고, 다음 상기 분전함 내에 전력량 계를 고정 설치한다. 다음, 분기된 전력선을 전력량 계의 입력단에 연결하고, 회로 차단기를 상기 분전함 내에 고정 설치한다. 다음, 전력량 계의 부하 단과 회로 차단기의 입력단(전원 측 단자)을 전력 선 또는 부스바(busbar)로 연결함으로써 작업이 완료된다.

그러나 상기와 같이 전자식 전력량 계와 회로 차단기를 별도로 분전함 내에 고정 설치하고 이들을 전선으로 연결하는 설치방법은 분전함 내에 2개의 전기장치를 설치하기 위해 분전함 내 공간을 많이 점유하는 문제가 있고, 좁은 분전함 내에서 이들 전기장치들을 전기적으로 배선 접속하는 것도 쉬운 작업이 아닐 뿐 아니라 상당한 시간이 소요되는 문제가 있었다.

한편, 이러한 종래기술의 문제점을 해소하는 것으로서 한국 실용신안 등록번호 20-0354144에 따른 고안의 명칭 "차단기 기능을 갖는 전자식 전력량 계"의 고안이 제안된바 있다. 해당 고안은 노이즈 제거용 실드(shield)판을 기준으로 회로 차단기를 상부에 전자식 전력량 계를 하부에 각각 설치하고, 전력선은 회로 차단기의 입력단(전원 측 단자)과 출력단(부하 측 단자)에 연결하여 제공하는 한편, 하부의 전자식 전력량 계 측으로의 전류 및 전압 계측용 신호는 배선용 차단기의 상기 입력단 또는 출력단에 설치한 변류기 및 그와 연결된 변위기를 통해 얻는 기술을 제시하였다.

그러나 상기 고안은 회로 상 이상 전류 통전 감시 기능을 위한 회로 차단기 동작부분과 전력 사용량을 계량하는 전력량 계의 동작부분이 서로 독립적으로 동작하고 제어되는 구조로서, 전력량 계와 회로 차단기를 하나의 외함 내에 단순히 상하로 배치하였을 뿐, 각기 독립적으로 작동되고 독립적인 설치공간을 점유하여, 이러한 독립적 구성의 효율성에 대한 모색이 없는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 해소하는 것으로서, 차단기 일체형 전자식 전력량 계에 있어서, 제어부를 회로차단기와 전자식 전력량 계의 공통 제어부로 구성하여, 전력량 계와 배선용 차단기의 일체화 구조를 더욱 효율적으로 개선함으로써 점유면적의 최소화와 설치작업의 간편함 및 제조원가의 절감을 극대화할 수 있는 차단기 일체형 전자식 전력량 계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 본 발명의 목적은, 회로차단기 일체형 전자식 전력량 계에 있어서,

가동접촉자를 고정접촉자에 접촉하는 통전 위치와 고정접촉자로부터 분리되는 차단위치로 구동하는 개폐기구와, 회전하여 상기 개폐기구를 상기 차단위치로 구동하도록 트리거(TRIGGER)하는 크로스 바(CROSS BAR)와, 자화되었을 때 상기 크로스 바를 트리거하도록 회전 구동하는 코일 어셈블리(COIL ASSEMBLY)를 구비하는 회로 차단기 부;

회로 상에 흐르는 전류 값을 검출하는 전류 검출 부;

회로 상의 전압 값을 검출하는 전압 검출 부;

상기 회로차단기와 전자식 전력량 계의 공통 제어부로서, 상기 전류 검출 부로부터의 전류 값과 상기 전압 검출 부로부터의 전압 값을 적산하여 사용 전력량을 산출하고, 상기 전류 검출 부로부터의 전류 값을 미리 설정된 정격 전류 값과 비교하여 회로 상 이상 전류 발생시 상기 코일 어셈블리를 자화시키는 차단제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 회로차단기 일체형 전자식 전력량 계를 제공함으로써 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 회로차단기 일체형 전자식 전력량 계를 제공함에 따라서, 제어부를 회로차단기와 전자식 전력량 계의 공통 제어부로 구성하여, 전력량 계와 배선용 차단기의 일체화 구조를 더욱 효율적으로 개선하여 점유면적의 최소화와 설치작업의 간편함 및 제조원가의 절감을 극대화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

상기 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 수단 및 그로 인한 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 이하의 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.

먼저, 본 발명에 따른 회로차단기 일체형 전자식 전력량 계의 구성을 보여주기 위해서 공통 제어부가 분해된 상태로 보여주는 일부 분해 사시 도인 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 회로차단기 일체형 전자식 전력량 계(1)는 회로 차단기 부(3, 18, 17)와, 공통 제어부(2)를 포함하여 구성된다. 본 발명에 따른 회로차단기 일체형 전자식 전력량 계(1)는 또한 회로 상에 흐르는 전류 값을 검출하는 전류 검출 부(16, 16a 및 도 2의 부호 43 참조)와 회로 상의 전압 값(선간 전압)을 검출하는 전압 검출 부(15 및 도 2의 부호 42 참조)를 포함한다.

전류 검출 부(16, 16a 및 도 2의 부호 43 참조)는 전력선(세대 인입 전선)을 통해 흐르는 전류(사용 전류)에 대해서 비례하는 2차 출력신호를 출력하는 변류기(Current Transformer)(16)와, 변류기(16)로부터의 2차 출력신호를 전달하는 변류기 출력 신호 선(16a) 및 변류기(16)로부터 변류기 출력 신호 선(16a)을 통해 전달되는 2차 출력신호를 중앙 처리 장치가 인식할 수 있도록 디지털 전압신호로 변환하여 제공하는 변환 입력 부(도 2의 부호 43 참조)를 포함하여 구성된다.

전압 검출 부(15 및 도 2의 부호 42 참조)는 회로 상의 전압 값(선간 전압)을 검출하여 전압 값을 나타내는 출력신호를 출력하는 변위기(Potential Transformer)(미 도시)와, 변위기 출력 신호를 전달하는 전압 검출 부 출력 신호 선(15) 및 변위기(미 도시)로부터 전압 검출 부 출력 신호 선(15)을 통해 전달되는 출력신호를 중앙 처리 장치가 인식할 수 있도록 디지털 전압신호로 변환하여 제공하는 변환 입력 부(도 2의 부호 42 참조)를 포함하여 구성된다.

상기 변환 입력 부들(42, 43)은 예컨대 증폭회로 및 아날로그-디지털 변환기 회로로 구성될 수 있다.

상기 회로 차단기 부(3, 18, 17)는 가동접촉자(회로를 개폐하는 가동접점부로서 미 도시)를 고정접촉자(가동접점부에 상대되는 접점부로서 회로를 개폐하는 고정접점부이고, 미 도시)에 접촉하는 통전 위치와 고정접촉자로부터 분리되는 차단위치로 구동하는 개폐기구(3)와, 회전하여 상기 개폐기구(3)를 상기 차단위치로 구동하도록 트리거(TRIGGER)하는 크로스 바(CROSS BAR)(18)와, 자화되었을 때 상기 크로스 바를 트리거하도록 회전 구동하는 코일 어셈블리(COIL ASSEMBLY)(17)를 포 함하여 구성된다.

개폐기구(3)는 잘 알려져 있는 바와 같이 상기 차단위치로 가동접촉자를 구동하는 구동력의 구동원인 트립 스프링(trip spring)과, 트립 스프링의 탄성에너지 축세 및 방세를 위한 래치(latch) 기구, 가동접촉자를 지지하는 샤프트(shaft), 링크기구(links) 등으로 구성된다.

크로스 바(18)는 개략 막대형의 부재로서 코일 어셈블리(17)의 구동에 의해 회전하여 상기 개폐기구(3)의 래치 기구를 해방시키는 부재를 의미하며, 크로스 바(18)의 래치 기구 해방에 의해 상기 트립 스프링이 탄성 에너지를 방세하여 개폐기구(3)를 트립 (회로 차단) 위치로 동작시키게 된다.

코일 어셈블리(COIL ASSEMBLY)(17)는 잘 알려진 바와 같이 회로 상의 이상 전류 통전 시 자화되어 흡인력을 발생시키는 코일과, 상기 코일로부터의 흡인력에 의해 회동되어 상기 크로스 바(18)를 회전구동시키는 아마추어(armature)로 구성된다.

제어부(2)는 회로차단기와 전자식 전력량 계의 공통 제어부로서, 상기 전류 검출 부(16 및 도 2의 부호 43 참조)로부터의 전류 값과 상기 전압 검출 부(15 및 도 2의 부호 42 참조)로부터의 전압 값을 적산하여 사용 전력량을 산출한다. 또한, 제어부(2)는 상기 전류 검출 부(16 및 도 2의 부호 43 참조)로부터의 전류 값을 미리 설정된 정격 전류 값과 비교하여 회로 상 이상 전류 발생시 상기 코일 어셈블리(17)를 자화시키는 차단제어 신호를 출력한다.

상기 제어부(2)는 바람직하게 공통적 하나의 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board)으로 구성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따라서, 회로차단기 일체형 전자식 전력량 계(1)의 두께가 최소화될 수 있도록, 상기 회로 차단기 부(3, 18, 17)와 상기 제어부(2) 즉, 인쇄 회로 기판은 층상 즉, 상하 방향 다시 말해 수직방향이 아닌 수평적(수평방향으로) 및 직렬 적으로(연이어) 배치된다.

한편, 도 2는 본 발명에 따른 회로차단기 일체형 전자식 전력량 계에 있어서 전체 제어부의 전기적 구성과 접속을 보여주는 블록 도로서, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 회로차단기 일체형 전자식 전력량 계의 전기적 구성과 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 2에 있어서 제어부(2)는 오차 출력 부(44)와, 화면 표시부(21)와, 중앙처리장치(Central Processing Unit)(41)를 포함하여 구성된다.

오차 출력 부(44)는 중앙처리장치(41)가 연산하여 제공한 사용 전력량의 검침 데이터를 전송하는 수단으로서, 펄스 출력형으로 구성하는 경우 중앙처리장치(41)가 연산하여 제공한 사용 전력량 데이터에 상응한 펄스(pulse) 신호{예컨대 1 펄스가 1킬로 와트(Kilo Watt)의 사용전력량을 나타냄}를 발생시켜 출력하는 펄스 발생 및 출력 회로로 구성될 수 있고, 디지털 통신형으로 구성하는 경우 예컨대 RS-232C 직렬통신 변환기 및 RS-232C 직렬통신 포트(PORT) 등으로 구성될 수 있다.

화면 표시부(21)는 사용 전력량을 표시하는 수단으로서 바람직하게 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display)로 구성될 수 있다.

중앙처리장치(41)는 상기 오차 출력 부(44), 상기 화면 표시부(21), 상기 전류 검출 부(도 1의 부호 16, 16a 및 도 2의 부호 43 참조), 상기 전압 검출 부 (도 1의 부호 15 및 도 2의 부호 42 참조)및 상기 코일 어셈블리(17)에 전기적으로 접속되어, 상기 전류 검출 부로부터의 전류 값과 상기 전압 검출 부로부터의 전압 값을 적산하여 사용 전력량을 산출하고, 상기 전류 검출 부로부터의 전류 값을 미리 설정된 정격 전류 값과 비교하여 회로 상 이상 전류 발생시 상기 코일 어셈블리(17)를 자화시키는 차단제어 신호를 발출하며, 상기 사용 전력량을 상기 화면 표시부(21)를 통해 표시하도록 제어하는 동시에 상기 사용 전력량의 검침 데이터를 상기 오차 출력 부(44)에 전송하도록 제공한다.

한편, 도 2를 참조하여 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 회로차단기 일체형 전자식 전력량 계의 동작을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 회로차단기 일체형 전자식 전력량 계 중 회로 차단기의 전원 측 단자(12a)와 부하 측 단자(11) 사이에 설치된{도 1에 도시된 바로는 더욱 구체적으로 부하 측 단자(11)를 둘러싸게 설치한} 변류기(16)가 회로 즉 전력선을 통해 흐르는 전류량(세대 내 전력부하로 흐르는 전류량)에 비례한 2차 출력 신호를 검출한다. 그러면 변환 입력 부(43)는 상기 2차 출력 신호를 중앙 처리 장치(41)가 인식할 수 있도록 디지털 전압신호로 변환하여 제공한다.

전압 검출 부(도 1의 부호 15 및 도 2의 부호 42 참조)의 미 도시한 변위기는 회로 상의 전압 값(선간 전압)을 검출하여 전압 값을 나타내는 출력신호를 출력하고, 변환 입력 부(42)는 상기 변위기의 출력신호를 중앙 처리 장치(41)가 인식할 수 있도록 디지털 전압신호로 변환하여 중앙 처리 장치(41)에 제공한다.

중앙처리장치(41)는 상기 전류 검출 부(도 1의 부호 15 및 도 2의 부호 42 참조)로부터의 전류 값과 상기 전압 검출 부로부터의 전압 값을 적산하여 사용 전력량을 산출하고, 상기 전류 검출 부로부터의 전류 값을 미리 설정된 정격 전류 값과 비교하여 회로 상 이상 전류 발생시 상기 코일 어셈블리(17)를 자화시키는 차단제어 신호를 발출하며, 상기 사용 전력량을 상기 화면 표시부(21)를 통해 표시하도록 제어하는 동시에 상기 사용 전력량의 검침 데이터를 상기 오차 출력 부(44)에 전송하도록 제공한다.

따라서, 회로 상 이상 전류 발생시 중앙처리장치(41)로부터의 상기 차단 제어 신호에 의해서 상기 코일 어셈블리(17)가 자화되면, 그에 따라 코일 어셈블리(17) 내의 상기 아마추어가 이동하여 그의 이동경로 상에 설치되는 크로스 바(18)를 회전 구동하고, 따라서 크로스 바(18)의 회전에 의해 상기 개폐기구(도 1의 부호 3)의 래치 기구의 구속이 해제되고 따라서 트립 스프링의 탄성 에너지 방세에 의해 가동접촉자가 고정접촉자로부터 분리되면서 회로가 차단(트립) 된다.

또한, 이때 중앙처리장치(41)가 제공하는 사용 전력량은 화면 표시부(21)를 통해 표시되고, 오차 출력 부(44)에 의해 예컨대 미 도시한 원격 검침 단말기와 전력선 또는 직렬 통신 전용선의 통신매체를 통해 원격 검침 센터(예컨대 아파트의 관리사무소) 내 검침 서버로 전달된다.

도 3은 본 발명에 따른 회로차단기 일체형 전자식 전력량 계에 있어서 일부 부품의 다른 실시 예를 보여주는 사시 도이다.

도 3에 도시한 것은 변류기(16)을 대체하여 설치되어 회로 상의 전류량을 검출하는 수단으로서의 션트(shunt)(16-1) 로서, 션트(16-1)의 양 입력단(16-1a, 16-1b)은 상기 전원 측 단자(12a)와 부하 측 단자(11) 사이에 접속되고, 션트(16-1)의 출력 단(16-1c, 16-1d)는 변환 입력 부(43)에 전기적으로 접속되게 설치한다. 따라서 션트(16-1)는 상기 전원 측 단자(12a)와 부하 측 단자(11) 사이에 흐르는 전류량에 비례한 전압신호를 출력하게 된다. 이후의 동작은 상술한 바와 같다.

도 1은 본 발명에 따른 회로차단기 일체형 전자식 전력량 계의 구성을 보여주기 위해서 공통 제어부가 분해된 상태로 보여주는 일부 분해 사시 도이고,

도 2는 본 발명에 따른 회로차단기 일체형 전자식 전력량 계에 있어서 전체 제어부의 전기적 구성과 접속을 보여주는 블록 도이며,

도 3은 본 발명에 따른 회로차단기 일체형 전자식 전력량 계에 있어서 일부 부품의 다른 실시 예를 보여주는 사시 도이다.

*도면의 주요부에 대한 부호의 설명

1: 회로차단기 일체형 전자식 전력량 계

2: 공통 제어부 3: 개폐기구

11: 부하 측 단자 12: 전원 측 단자대

12a: 전원 측 단자

13: 개폐 핸들 15: 전압 검출 부 출력 신호 선

16: 변류기 16a: 변류기 출력 신호 선

17: 코일 어셈블리 17a: 코일 어셈블리 출력 신호 선

18: 크로스 바 19: 외함

21: 디스플레이 22: 변류기 출력 접속자

23: 전원 접속자 24: 코일 어셈블리 출력 접속자

42: 변환 입력 부 43: 변환 입력 부

41: 중앙 처리 장치 44: 오차 출력 부

Claims (6)

1. 회로차단기 일체형 전자식 전력량 계에 있어서,

   가동접촉자를 고정접촉자에 접촉하는 통전 위치와 고정접촉자로부터 분리되는 차단위치로 구동하는 개폐기구와, 회전하여 상기 개폐기구를 상기 차단위치로 구동하도록 트리거(TRIGGER)하는 크로스 바(CROSS BAR)와, 자화되었을 때 상기 크로스 바를 트리거하도록 회전 구동하는 코일 어셈블리(COIL ASSEMBLY)를 구비하는 회로 차단기 부;

   회로 상에 흐르는 전류 값을 검출하고, 회로 상에 흐르는 전류 값을 전압 값으로서 검출하는 션트(SHUNT)로 구성되는 전류 검출 부;

   회로 상의 전압 값을 검출하는 전압 검출 부;

   상기 회로차단기와 전자식 전력량 계의 공통 제어부로서, 상기 전류 검출 부로부터의 전류 값과 상기 전압 검출 부로부터의 전압 값을 적산하여 사용 전력량을 산출하고, 상기 전류 검출 부로부터의 전류 값을 미리 설정된 정격 전류 값과 비교하여 회로 상 이상 전류 발생시 상기 코일 어셈블리를 자화시키는 차단제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 회로차단기 일체형 전자식 전력량 계.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는,

   사용 전력량의 검침 데이터를 전송하는 오차 출력 부;

   사용 전력량을 표시하는 화면 표시부; 및

   상기 오차 출력 부, 상기 화면 표시부, 상기 전류 검출 부, 상기 전압 검출 부 및 상기 코일 어셈블리에 전기적으로 접속되어, 상기 전류 검출 부로부터의 전류 값과 상기 전압 검출 부로부터의 전압 값을 적산하여 사용 전력량을 산출하고, 상기 전류 검출 부로부터의 전류 값을 미리 설정된 정격 전류 값과 비교하여 회로 상 이상 전류 발생시 상기 코일 어셈블리를 자화시키는 차단제어 신호를 발출하며, 상기 사용 전력량을 상기 화면 표시부를 통해 표시하도록 제어하는 동시에 상기 사용 전력량의 검침 데이터를 상기 오차 출력 부에 전송하도록 제공하는 중앙 처리 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 회로차단기 일체형 전자식 전력량 계.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제어부는 하나의 인쇄 회로 기판상에 설치되는 것을 특징으로 하는 회로차단기 일체형 전자식 전력량 계.
4. 제3항에 있어서,

   두께가 최소화될 수 있도록, 상기 회로 차단기 부와 상기 인쇄 회로 기판은 층상이 아닌 수평적 및 직렬적으로 배치된 것을 특징으로 하는 회로차단기 일체형 전자식 전력량 계.
5. 삭제
6. 삭제

Images