KR100943510B1

KR100943510B1 - 결상 보호 기능을 가진 배전반

Info

Publication number: KR100943510B1
Application number: KR1020090090782A
Authority: KR
Inventors: 김종찬
Original assignee: 김종찬
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2010-02-22

Abstract

본 발명은, 감시 단자를 이용하여 3상 전원의 결상을 검출함과 동시에 결상 검출 회로용 구동 전원을 확보할 수 있고, 결상 검출 및 결상 검출 회로용 구동 전원을 간단한 회로로 구현함으로써 제조 비용을 저감할 수 있는 결상 보호 기능을 가진 배전반을 제공한다.

본 발명에 따른 결상 보호 기능을 가진 배전반은, 3상 상용전원에서 결상을 검출하여 상기 상용전원과 부하단을 신속하게 차단함에 있어서, 상기 3상 상용전원의 전압을 정류하여 정류전압을 출력하는 정류부(110); 상기 정류 전압을 제1 분압하여 제1 비교전압(Vcomp1)을 생성하도록 상기 정류부(110)와 병렬연결되고, 상호간에는 직렬연결된 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)과, 상기 제2 저항(R2)에 인가되는 전압을 적분하여 제1 기준전압(Vref)을 생성하도록 상기 제2 저항(R2)과 병렬연결된 제3 저항(R3)과 제1 커패시터(C1)를 구비하는 기준전압 및 비교전압 인가부(120); 비반전단자(+)에 상기 제1 기준전압(Vref1)을, 반전단자(-)에 상기 제1 비교전압(Vcomp1)을 각각 인가받아 제1 비교전압(Vcomp1)이 제1 기준전압(Vref1)보다 낮은 경우, 제1 레벨의 신호를 출력하는 제1 비교부(130); 상기 제1 비교부(130)의 출력파형을 적분하여 제2 기준전압(Vref2)을 생성하도록 상기 제1 비교부(130)의 출력단과 접지 간에 직렬연결된 제4 저항(R4) 및 제3 커패시터(C3)를 구비하고, 상기 정류 전압을 제2 분압하여 제2 비교전압(Vcomp2)을 생성하도록 상기 정류부(110)와 병렬연결되고, 상호간에는 직렬연결된 제5 저항(R5) 및 제6 저 항(R6)을 구비하는 결상 검출전압 인가부(140); 비반전단자(+)에 상기 제2 기준전압(Vref2)을, 반전단자(-)에 상기 제2 비교전압(Vcomp2)을 각각 인가받아 상기 제2 비교전압(Vcomp2)이 상기 제2 기준전압(Vref2)보다 낮은 경우, 상기 제1 레벨의 신호를 출력하는 제2 비교부(150); 상기 제2 비교부(150)의 출력신호에 제어되어 스위칭 되도록 구성된 릴레이구동부를 포함한다.

결상, 검출, 보호, 배전반, 비교부

Description

결상 보호 기능을 가진 배전반{DISTRIBUTING BOARD CAPABLE OF PHASE OPEN PROTECTION}

본 발명은 결상 보호 기능을 가진 배전반에 관한 것으로, 구체적으로는 상용 3상 전원 중 한상이 오픈된 경우에 이를 검출하여 인가되는 3상 전원을 차단함으로써 부하를 보호할 수 있는 결상 보호 기능을 가진 배전반에 관한 것이다.

종래 기술에 따르면, 3상 전원 중 1상이 오픈되는 결상시에 이를 검출하기 위하여 사용되는 결상 검출 회로 혹은 결상 보호 회로가 사용된다. 그런데, 결상 검출 회로 또는 결상 보호 회로는 대개 제어회로의 동작 전원으로 별도의 독립 전원을 이용한다.

도 4는 종래기술에 따른 전원 결상 감시 회로도이다.

종래기술에 따른 전원 결상 감시 회로는, 3상 교류전원을 전파정류하는 정류부(21)와; 정류부(21)의 출력전압을 RC회로를 이용하여 소정의 정격전압으로 안정화하는 전압안정화부(22); OP앰프(23a)의 비반전(+)입력단으로 입력되는 전압안정화부(22)의 출력전압이 OP앰프(23a)의 반전(-)입력단으로 입력되는 기준전압을 초 과하면 OP앰프(23a)의 출력단으로 양의 DC전압을 출력하고, 전압안정화부(22)의 출력전압이 OP앰프(23a)의 반전(-)입력단으로 입력되는 기준전압 이하이면 OP앰프(23a)의 출력단으로 음의 DC전압을 출력하는 비교부(23); 비교부(23)의 출력 DC전압이 스위칭 트랜지스터(TR1)의 베이스로 인가됨에 따라서 스위칭 트랜지스터(TR1)의 컬렉터에 연결된 결상감시용 램프(24a)를 점등 및 소등시키는 결상표시부(24); 및 전원입력단자부를 통해 입력되는 DC전압을 전압 강하시킨 후 정전압IC(25a)를 통하여 비교부(23)의 기준전압 및 구동전원으로 사용하고 결상감시용 램프(24a)의 구동전원으로 사용하기 위한 소정의 정격전압을 공급하는 정전압회로부(25)를 포함한다.

여기서, 도 1의 전원 결상 감시 회로는, OP앰프(23a)의 반전(-)입력단에 기준전압을 인가하기 위하여 DC +15V의 전압을 필요로 하고, 결상표시부(24)의 구동전원을 인가하기 위하여 DC +15V의 전압을 필요로 한다. 이를 위하여 DC 125V를 DC +15V로 강압하기 위한 정전압 회로부(25)가 구비되어야 한다.

즉, 종래기술에 따르면, 배전반에 결상 검출을 위하여 감시 단자 이외에 별도의 구동 전원이 확보되어야 하는데, 별도로 구비되는 구동 전원이 단전되는 경우에 본연의 기능을 수행할 수 없는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 감시 단자를 이용하여 3상 전원의 결상을 검출함과 동시에 결상 검출 회로용 구동 전원을 확보할 수 있는 결상 보호 기능을 가진 배전반을 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 결상 검출 및 결상 검출 회로용 구동 전원을 간단한 회로로 구현함으로써 제조 비용을 저감할 수 있는 결상 보호 기능을 가진 배전반을 제공함에 다른 목적이 있다.

본 발명에 따른 결상 보호 기능을 가진 배전반은, 3상 상용전원에서 결상을 검출하여 상기 상용전원과 부하단을 신속하게 차단함에 있어서, 상기 3상 상용전원의 전압을 정류하여 정류전압을 출력하는 정류부(110); 상기 정류 전압을 제1 분압하여 제1 비교전압(Vcomp1)을 생성하도록 상기 정류부(110)와 병렬연결되고, 상호간에는 직렬연결된 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)과, 상기 제2 저항(R2)에 인가되는 전압을 적분하여 제1 기준전압(Vref)을 생성하도록 상기 제2 저항(R2)과 병렬연결된 제3 저항(R3)과 제1 커패시터(C1)를 구비하는 기준전압 및 비교전압 인가부(120); 비반전단자(+)에 상기 제1 기준전압(Vref1)을, 반전단자(-)에 상기 제1 비교전압(Vcomp1)을 각각 인가받아 제1 비교전압(Vcomp1)이 제1 기준전압(Vref1)보다 낮은 경우, 제1 레벨의 신호를 출력하는 제1 비교부(130); 상기 제1 비교 부(130)의 출력파형을 적분하여 제2 기준전압(Vref2)을 생성하도록 상기 제1 비교부(130)의 출력단과 접지 간에 직렬연결된 제4 저항(R4) 및 제3 커패시터(C3)를 구비하고, 상기 정류 전압을 제2 분압하여 제2 비교전압(Vcomp2)을 생성하도록 상기 정류부(110)와 병렬연결되고, 상호간에는 직렬연결된 제5 저항(R5) 및 제6 저항(R6)을 구비하는 결상 검출전압 인가부(140); 비반전단자(+)에 상기 제2 기준전압(Vref2)을, 반전단자(-)에 상기 제2 비교전압(Vcomp2)을 각각 인가받아 상기 제2 비교전압(Vcomp2)이 상기 제2 기준전압(Vref2)보다 낮은 경우, 상기 제1 레벨의 신호를 출력하는 제2 비교부(150); 상기 제2 비교부(150)의 출력신호에 제어되어 스위칭 되도록 구성된 릴레이구동부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 릴레이구동부는 상기 3상 상용전원을 인가받는 과전류 차단기와 부하단과 접속되는 회로 차단기 사이에 배치된 접점부를 동작시킬 수 있다.

바람직하게는, 상기 릴레이구동부는 상기 3상 상용전원을 인가받는 마그네틱 컨택트 내에 배치된 여자코일을 소자시킬 수 있다.

바람직하게는, 상기 결상 검출전압 인가부(140)는 상기 제1 비교부(130) 및 상기 제2 비교부(150)의 구동전압에 인가되는 리플전압을 제거하고 정전압을 제공하기 위하여 상기 제1 비교부(130) 및 상기 제2 비교부(150)의 입력단과 병렬연결된 제2 커패시터(C2) 및 제너다이오드(Z1)를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 릴레이 구동부는, 상기 정류부와 병렬연결되고, 상호간에는 직렬연결된 릴레이 코일 및 스위칭 소자; 상기 릴레이 코일 및 스위칭 소자와 병렬연결된 제4 커패시터를 포함하며, 상기 스위칭 소자는 상기 제2 비교부(150)의 출력에 제어된다.

바람직하게는, 상기 스위칭 소자는, 싸이리스터, 바이폴라 정션 트랜지스터(BJT), 전계 효과 트랜지스터(FET), 트라이액(TRIAC), 및 포토 트랜지스터 중 어느 하나이다.

본 발명에 따르면, 감시 단자를 이용하여 3상 전원의 결상을 검출함과 동시에 결상 검출 회로용 구동 전원을 확보할 수 있으며, 또한, 결상 검출 및 결상 검출 회로용 구동 전원을 간단한 회로로 구현함으로써 제조 비용을 저감할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예(들)에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기의 설명에서는 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 결상 보호 기능을 가진 배전반 회로도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 결상 보호 기능을 가진 배전반은 정류부(110), 기준전압 및 비교전압 인가부(120), 제1 비교부(130), 결상 검출전압 인가부(140), 제2 비교부(150), 릴레이 구동부(160), 및 접점부(170)를 포함한다.

정류부(110)는 3상 상용 전압을 정류한다.

기준전압 및 비교전압 인가부(120)는 저항(R2)에 인가되는 전압을 적분하여 제1 기준전압(Vref1)을 생성하도록 저항(R2)과 병렬연결된 저항(R3)과 커패시터(C1)를 구비하고, 정류 전압을 제1 분압하여 제1 비교전압(Vcomp1)을 생성하도록 정류부(110)와 병렬연결되고, 상호간에는 직렬연결된 저항(R1)과 저항(R2)을 구비한다.

제1 비교부(130)는 비반전단자(+)에 제1 기준전압(Vref1)을, 반전단자(-)에 제1 비교전압(Vcomp1)을 각각 인가받아 제1 비교전압(Vcomp1)이 제1 기준전압(Vref1)보다 낮은 경우, "H" 신호를 출력한다.

결상 검출전압 인가부(140)는 제1 비교부(130)의 출력파형을 적분하여 제2 기준전압(Vref2)을 생성하도록 제1 비교부(130)의 출력단과 접지 간에 직렬연결된 저항(R4) 및 커패시터(C3)를 구비하고, 정류전압을 제2 분압하여 제2 비교전 압(Vcomp2)을 생성하도록 정류부(110)와 병렬연결되고, 상호간에는 직렬연결된 저항(R5)과 저항(R6)을 구비한다.

한편, 결상 검출전압 인가부(140)는 제1 비교부(130) 및 제2 비교부(150)의 구동전압에 인가되는 리플전압을 제거하고 정전압을 제공하기 위하여 제1 비교부(130) 및 제2 비교부(150)의 입력단과 병렬연결된 커패시터(C2) 및 제너다이오드(Z1)를 구비할 수 있다.

제2 비교부(150)는 비반전단자(+)에 제2 기준전압(Vref2)을, 반전단자(-)에 제2 비교전압(Vcomp2)을 각각 인가받아 제2 비교전압(Vcomp2)이 제2 기준전압(Vref2)보다 낮은 경우, 도2에 도시된 바와 같은, "H" 신호를 출력한다.

릴레이 구동부(160)는 제2 비교부(150)의 출력파형이 "H"신호인 경우 스위칭소자의 제어단자가 턴온되고, 릴레이(RL)에 전류가 흐르게 되어 접점부(170)를 동작시킨다.

본 발명의 실시예에 따르면, 스위칭 소자는, 예컨대, 싸이리스터, 바이폴라 정션 트랜지스터(BJT), 전계 효과 트랜지스터(FET), 트라이액(TRIAC), 포토 트랜지스터 등일 수 있으나, 여기에 열거된 스위칭 소자에 국한되는 것은 아니다.

여기서, MCCB는 과전류 차단기이며, CB1, 및 CB2는 회로 차단기이다.

한편, 본 발명에서 언급하는 배전반은 통상적인 배전반과 분전반을 포함하는 개념으로 이해되어야 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 결상 보호 기능을 가진 배전반 주요부의 파형도로서, 이를 참조하여 본 발명의 결상 보호 기능을 가진 배전반의 동작을 설명하기로 한다.

우선, 상용전원의 정상상태인 경우에는 제1 비교부(130)의 반전단자(-)에는 도 2 좌측 파형의 "IC1 입력"과 같은, 파형이 인가되며, 제1 비교부(130)는 반전단자(-)에 인가되는 제1 비교전압(Vcomp1)이 비반전단자(+)에 인가되는 제1 기준전압(Vref1)보다 낮은 경우, 도2 좌측 파형의 "IC1 출력"과 같은, "H" 신호를 출력한다. 이와 같이, 펄스 형태의 출력 파형이 제2 비교부(150)의 비반전단자(+)에 인가되므로 커패시터(C3)에 충전된 제2 기준전압(Vref2)은 제2 비교전압(Vcomp2)보다 항상 낮다. 따라서, 제2 비교부(150)의 출력은 항상 "L" 신호를 출력하고, 릴레이 구동부(160)의 스위칭 소자가 동작하지 않는다.

반면, 상용전원의 1상이 결상인 경우에는 제1 비교부(130)의 반전단자(-)에는 도 2 우측 파형의 "IC1 입력"과 같은, 파형이 인가되며, 제1 비교부(130)는 반전단자(-)에 인가되는 제1 비교전압(Vcomp1)이 비반전단자(+)에 인가되는 제1 기준전압(Vref1)보다 낮은 경우, 도2 우측 파형의 "IC1 출력"과 같은, "H" 신호를 출력한다. 이와 같이, 결상 구간에서 구형파 형태의 출력 파형이 제2 비교부(150)의 비반전단자(+)에 인가되므로 커패시터(C3)에는 충전되는 제2 기준전압(Vref2)은 소정 레벨을 유지할 수 있다. 따라서, 제2 비교부(150)의 출력은 결상 구간에서 "H" 신호를 소정 시간 동안 유지하므로 릴레이 구동부(160)의 스위칭 소자가 동작하고, 이에 따라 접점부(170)가 분리되어 부하단이 상용전원단으로부터 분리될 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 결상 보호 기능을 가진 배전반 회로도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 결상 보호 기능을 가진 배전반 회로는 도 1의 본 발명의 일실시예의 회로도와 대부분 동일하다. 다만, 도 1의 회로도는 MCCB와 CB(Circuit Breaker) 사이에 적용되는 것이고, 도 3의 회로도는 MC(마그네틱 컨택트)와 CB 사이에 적용되는 것이 다르다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예(들)에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예(들)에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 결상 보호 기능을 가진 배전반 회로도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 결상 보호 기능을 가진 배전반 주요부의 파형도,

도 1은 본 발명의 다른 실시예에 따른 결상 보호 기능을 가진 배전반 회로도, 및

도 4는 종래기술에 따른 전원 결상 감시 회로도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명*

MCCB: 과전류 차단기 CB: 회로 차단기

110: 정류부 120: 기준전압 및 비교전압 인가부

130: 제1 비교부 140: 결상 검출전압 인가부

150: 제2 비교부 160: 릴레이 구동부

170: 접점부

Claims

3상 상용전원에서 결상을 검출하여 상기 상용전원과 부하단을 신속하게 차단함에 있어서,

상기 3상 상용전원의 전압을 정류하여 정류전압을 출력하는 정류부(110);

상기 정류 전압을 제1 분압하여 제1 비교전압(Vcomp1)을 생성하도록 상기 정류부(110)와 병렬연결되고, 상호간에는 직렬연결된 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)과, 상기 제2 저항(R2)에 인가되는 전압을 적분하여 제1 기준전압(Vref)을 생성하도록 상기 제2 저항(R2)과 병렬연결된 제3 저항(R3)과 제1 커패시터(C1)를 구비하는 기준전압 및 비교전압 인가부(120);

비반전단자(+)에 상기 제1 기준전압(Vref1)을, 반전단자(-)에 상기 제1 비교전압(Vcomp1)을 각각 인가받아 제1 비교전압(Vcomp1)이 제1 기준전압(Vref1)보다 낮은 경우, 제1 레벨의 신호를 출력하는 제1 비교부(130);

상기 제1 비교부(130)의 출력파형을 적분하여 제2 기준전압(Vref2)을 생성하도록 상기 제1 비교부(130)의 출력단과 접지 간에 직렬연결된 제4 저항(R4) 및 제3 커패시터(C3)를 구비하고, 상기 정류 전압을 제2 분압하여 제2 비교전압(Vcomp2)을 생성하도록 상기 정류부(110)와 병렬연결되고, 상호간에는 직렬연결된 제5 저항(R5) 및 제6 저항(R6)을 구비하는 결상 검출전압 인가부(140);

비반전단자(+)에 상기 제2 기준전압(Vref2)을, 반전단자(-)에 상기 제2 비교전압(Vcomp2)을 각각 인가받아 상기 제2 비교전압(Vcomp2)이 상기 제2 기준전 압(Vref2)보다 낮은 경우, 상기 제1 레벨의 신호를 출력하는 제2 비교부(150);

상기 제2 비교부(150)의 출력신호에 제어되어 스위칭 되도록 구성된 릴레이구동부

를 포함하는 결상 보호 기능을 가진 배전반.
제1항에 있어서,

상기 릴레이구동부는 상기 3상 상용전원을 인가받는 과전류 차단기와 부하단과 접속되는 회로 차단기 사이에 배치된 접점부를 동작시키는 것을 특징으로 하는 결상 보호 기능을 가진 배전반.
제1항에 있어서,

상기 릴레이구동부는 상기 3상 상용전원을 인가받는 마그네틱 컨택트 내에 배치된 여자코일을 소자시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 결상 보호 기능을 가진 배전반.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 결상 검출전압 인가부(140)는 상기 제1 비교부(130) 및 상기 제2 비교 부(150)의 구동전압에 인가되는 리플전압을 제거하고 정전압을 제공하기 위하여 상기 제1 비교부(130) 및 상기 제2 비교부(150)의 입력단과 병렬연결된 제2 커패시터(C2) 및 제너다이오드(Z1)를 더 포함하는 결상 보호 기능을 가진 배전반.
제4항에 있어서, 상기 릴레이 구동부는,

상기 정류부와 병렬연결되고, 상호간에는 직렬연결된 릴레이 코일 및 스위칭 소자;

상기 릴레이 코일 및 스위칭 소자와 병렬연결된 제4 커패시터를 포함하며,

상기 스위칭 소자는 상기 제2 비교부(150)의 출력에 제어되는 것을 특징으로 하는 결상 보호 기능을 가진 배전반.
제5항에 있어서, 상기 스위칭 소자는,

싸이리스터, 바이폴라 정션 트랜지스터(BJT), 전계 효과 트랜지스터(FET), 트라이액(TRIAC), 및 포토 트랜지스터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 결상 보호 기능을 가진 배전반.