KR100974782B1 - 누전 차단기 - Google Patents

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후지 덴키 기기세이교 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은, 누전 차단기에 있어서의 테스트 회로의 구성을 간단하며, 소형으로 하여 정확한 누전 테스트를 행할 수 있는 것으로서, 이를 위한 수단으로서는, 누전 차단기에 있어서 누전 검출 회로에 급전하는 전원 회로를 주회로의 전상( all the phases)의 교류 전압으로부터 소정의 직류 전압으로 형성하는 직류 전원 회로에 의해 구성되고, 직류 전압의 인가에 의해 교류의 누전 모의 신호를 발생하여 영상(zero phase)변류기의 테스트 권선 또는 누전 검출 권선에 모의 누전 전류로서 공급되는 모의 신호 발생 회로와, 누전 테스트시에 온 되어 모의 신호 발생 회로에 상기 직류 전원 회로의 출력을 가하는 제 1의 테스트 스위치를 마련한다.
누전 차단기, 주회로, 전원측 접속 단자, 부하측 접속 단자

Description

누전 차단기{EARTH LEAKAGE BREAKER}
도 1은 본 발명의 누전 차단기를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 사용되는 테스트 스위치의 조작 바의 예를 도시한 종단면도.
도 3은 본 발명에 사용되는 테스트 스위치의 조작 바의 다른 예를 도시한 종단면도.
도 4는 종래의 누전 차단기를 도시한 구성도.
도 5는 종래의 다른 누전 차단기를 도시한 구성도.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1 : 누전 차단기 2 : 주회로
3A : 전원측 접속 단자 3B : 부하측 접속 단자
4 : 직류 전원 회로 5 : 영상 변류기
51 : 검출 권선 52 : 테스트 권선
6 : 누전 검출 회로 7 : 분리 장치(trip gear)
8 : 개폐부 10 : 테스트 회로
11a : 제 1의 테스트 스위치 11b : 제 2의 테스트 스위치
12 : 모의 신호 발생 회로
본 발명은, 전동기, 기타 각종의 부하가 접속된 배전 계통에 발생하는 누전을 검출하여 파급 사고를 미연에 방지하기 위한 누전 차단기에 관한 것으로서, 특히 그 테스트 회로의 개량에 관한 것이다.
(종래기술)
누전 차단기에 있어서의 동작 테스트를 정확하게 행하기 위해, 종래부터 누전 차단기의 누전 테스트 회로는 다양하게 궁리되고 있다. 그 하나의 예가, 특허 문헌 1에 나타나 있다. 이 특허 문헌 1에 나타난 누전 차단기의 구성을 도 4에 도시한다.
도 4의 누전 차단기(100)는, 복수의 정격 전압, 예를 들면, 100, 200 및 400V의 3개의 정격 전압을 갖는 것이다. 도시된 누전 차단기(100)는 전원측 접속 단자(3A) 및 부하측 접속 단자(3B)를 가지며, 이 접속 단자(3A, 3B) 사이를 접속하는 다상의 주회로 내에 부하 전류를 개폐하는 복수극의 개폐부(8)가 마련되어 있다. 개폐부(8)와 부하측 단자(3B)를 연결하는 주회로의 전상(全相)의 도체(2)가 삽통된 영상 변류기(5)에는 부하측 단자(3B)에 접속된 부하 회로에 있어서의 누전 전류를 검출하기 위한 누전 검출 권선(51)이 감겨져 있다.(또한, 이하의 기재에 있 어서, 주회로를 부호 2로 나타내는 것도 있다) 누전 검출 회로(6)는 누전 검출 권선(51)의 출력 전류로부터 누전의 유무를 판정한다. 누전 검출 회로(6)의 입력측에는 검출 저항(R1)이 접속되어 있다. 누전 검출 회로(6)의 출력은 사이리스터(71)와 분리 권선(72)의 직렬 회로로 이루어지는 분리 장치(7)에 접속되어 있다. 전원 회로(4)는 주회로(2)로부터 누전 검출 회로(6)에 전력을 공급한다.
부하 회로에 누전 전류가 발생하면 누전 검출 권선(51)의 출력 전류가 증대하고, 저항(R1)의 양단 전압도 높아진다. 누전 검출 회로(6)는 저항(R1)의 양단 전압이 소정치를 초과한 것을 검출하면 구동 신호를 출력하여, 분리 장치(7)의 사이리스터(71)를 온 하고, 개폐부(8)의 도시하지 않은 투입 기구를 분리하고, 폐쇄되어 있던 접점을 개방시켜 부하 회로를 주회로(2)로부터 분리한다.
도 4의 누전 차단기(100)는 그 동작 테스트, 즉 누전 검출 회로(6)의 동작 테스트를 행하기 위한 테스트 회로(9)를 갖는다. 테스트 회로(9)는 동작 테스트시에 테스트 회로를 폐쇄하여 주회로(2)로부터 영상 변류기(5)의 테스트 권선(52)에 테스트 전류를 공급하는 테스트 스위치(91)와 테스트 전류를 제한하는 3개의 제한 저항 소자(921 내지 923)와, 이들의 저항 소자를 선택하는 선택 스위치(93)로 구성된다.
정격 전압이 100V로부터 400V로 변화하여도 테스트 회로(9)에 있어서의 테스트 전류가 일정한 전류가 되도록 하여 두면, 누전 검출 회로(6)의 검출 감도를 일정하게 하여 누전 테스트를 행할 수 있기 때문에 누전 테스트가 정확하게 되고, 그 신뢰성을 높일 수 있다. 이 때문에, 이 누전 차단기에 있어서는 전류 제한 저항 소 자(921, 922 및 923) 각각의 저항치가 정격 전압이 변화되어도 테스트 권선(52)에 공급되는 테스트 전류가 일정하게 되도록 100V, 200V 및 400V의 정격 전압에 대응한 값으로 설정되고, 사용되는 정격 전압에 따라 선택 스위치(93)에 의해 전류 제한 저항 소자(921 내지 923)중 하나를 선택할 수 있도록 하고 있다.
이와 같은 테스트 회로를 구비한 누전 차단기에 있어서는, 사용하는 정격 전압이 100V로부터 400V의 사이에서 변화하여도 그 때의 정격 전압에 따라 선택 스위치(93)를 조작하여 대응하는 저항 소자를 선택함으로서 테스트 회로(9)로부터 영상 변류기(5)의 테스트 권선(52)에 공급되는 테스트 전류를 일정하게 할 수 있기 때문에 테스트를 정확하게 안정적으로 행할 수 있다.
그러나, 이러한 종래 장치에 있어서는, 사용하는 정격 전압의 종류에 대응하는 개수의 전류 제한 저항 소자와 선택 스위치를 마련할 필요가 있기 때문에, 테스트 회로의 설치 공간이 커지는 등 부품 개수의 증가에 의해 제조 코스트가 높아지는 문제 등이 발생한다.
그리고, 특히 정격 전압이 높은 곳에서는 테스트 스위치의 개방시에 접점 사이에 항상 큰 전압이 가해지기 때문에, 이 테스트 스위치의 접점 간격을 크게 하여 내전압을 높게 할 필요가 있기 때문에, 이 스위치가 대형으로 되는 문제도 있다.
이와 같은 문제점을 해소하기 위해 특허 문헌 2에 나타낸 누전 차단기가 제안되고 있다. 도 5에, 이 특허 문헌 2에 나타내는 누전 차단기의 구성을 도시한다.
이 도 5의 누전 차단기(200)는 주회로의 전상의 도체(2)에 삽입된 개폐부(8), 주회로의 전상의 도체(2)가 삽통된 영상 변류기(5), 이 영상 변류기(5)에 감 겨진 누전 검출 권선(51), 이 누전 검출 권선(51)의 출력측에 접속된 누전 검출 회로(6), 3상의 주회로의 2상 사이의 교류 전압을 정류하여 직류 전압을 형성하고, 누전 검출 회로(6)에 공급하는 전원 회로(4), 누전 검출 회로(6)의 출력단에 접속된 사이리스터(71)를 갖는 분리장치(7)를 구비한다. 사이리스터(71)는 누전 검출 회로(6)로부터 출력되는 누전 검출을 나타내는 구동 신호에 의해 도통한다. 분리 장치(7)는 그 사이리스터(71)가 도통하면 개폐부(8)의 도시하지 않은 투입 기구를 분리하고, 폐쇄되어 있던 접점을 개방시켜 주회로(2)를 차단한다.
또한, 누전 차단기(200)는 그 동작 테스트를 행하기 위한 테스트 회로(90)를 갖는다. 테스트 회로(90)는 전원 회로(4)에 테스트 스위치(91)를 통하여 접속되고, 교류의 모의 누전 신호를 발생하는 모의 신호 발생 회로(92)를 갖는다. 이 모의 신호 발생 회로(92)는 테스트 스위치(91)가 온 함에 의해 전원 회로(4)로부터 직류 전압이 인가되면 교류의 모의 누전 신호를 발생하고, 누전 검출 회로(6)에 모의적으로 누전 검출 신호를 주어 누전 검출의 동작 테스트를 행할 수 있다.
[특허 문헌 1] 특개2002-78187호 공보
[특허 문헌 2] 특개평8-149687호 공보
이 도 5의 종래의 누전 차단기에 있어서는, 테스트 회로(90)를 구성하는 테스트 스위치(91)와 모의 신호 발생 회로(92)가 누전 검출 회로(6)에 급전하는 직류 전원 회로(4)에 접속되기 때문에, 주회로(2)의 전압에 관계없이 소정의 전압으로 되어, 테스트 회로의 제조 코스트가 높아지는 것이나, 테스트 스위치의 내전압을 높게 하는 것을 필요로 하는 도 4의 종래 장치에 있어서의 문제점을 해소할 수 있다. 그러나, 이 도 5의 종래 장치에 있어서는 직류 전원 회로(4)가 다상의 주회로의 2상간의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하도록 하고 있기 때문에, 교류 전압을 취하고 있는 상에 결상이 발생하면 누전 테스트를 실시할 수 없다는 문제가 발생한다.
본 발명은, 이와 같은 문제점을 해소하기 위해 다상의 누전 차단기에 있어서, 주회로의 1상에 결상이 생겨도 누전 테스트를 할 수 있고, 또한 소형으로 설치 공간이 작은 테스트 회로를 구비하며, 또한 정확한 누전 테스트를 행할 수 있는 누전 차단기를 제공하는 것을 과제로 하는 것이다.
(과제를해결하기 위한 수단)
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 다상의 주회로를 개폐하는 개폐부와, 주회로의 누전 전류를 검출하는 영상 변류기와, 이 영상 변류기의 누전 검출 권선의 출력 전류로부터 누전 발생의 유무를 판정하는 누전 검출 회로와, 이 누전 검출 회로의 누전 발생을 나타내는 출력 신호에 의해 상기 개폐부를 분리(trip)하여 주회로를 차단하는 분리 장치(trip gear)와, 상기 누전 검출 회로에 전력을 공급하는 전원 회로를 구비한 누전 차단기에 있어서, 상기 전원 회로를 상기 주회로의 전상의 교류 전압으로부터 소정의 직류 전압으로 형성하는 직류 전원 회로에 의해 구성하고, 직류 전압의 인가에 의해 교류의 누전 모의 신호를 발생하고 상기 영상 변류기의 테스트 권선 또는 누전 검출 권선에 모의 누전 전류로 서 공급하는 모의 신호 발생 회로와, 누전 테스트시에 온 하여 모의 신호 발생 회로를 상기 직류 전원 회로의 출력에 접속하는 제 1의 테스트 스위치를 마련한 것을 특징으로 한다
또한, 상기의 누전 차단기에 있어서, 또한 상기 누전 검출 회로의 입력측에 상기 제 1의 테스트 스위치에 연동하여 상보적으로 동작하는 제 2의 테스트 스위치를 마련하고, 이 제 2의 테스트 스위치를 통하여 감도 설정 회로를 접속하는 것이 좋다.
또한 상기의 누전 차단기에 있어서, 상기 제 1 및 제 2의 테스트 스위치를 동일 구조의 스위치로 하고 공통의 조작 바를 통하여 조작하도록 할 수 있다.
이하, 본 발명을 도면을 근거하여 실시예를 설명한다.
[실시예 1]
도 1은, 본 발명의 제 1 실시예를 도시한 구성도이다.
도 1에 있어서, 부호 1은 누전 차단기이며, 통상은 구성 요소의 모두가 절연 수지제의 몰드 케이스 내에 수납되고, 콤팩트하게 형성되어 있다. 이 누전 차단기(1)는, 전원측 접속 단자(3A)와 부하측 접속 단자(3B)를 접속하는 주회로(2), 이 주회로(2)를 개폐하는 개폐부(8), 주회로(2)의 전상의 도체가 삽통되고, 주회로에 흐르는 누전 전류를 검출하는 영상 변류기(5), 이 영상 변류기(5)의 누전 검출 권선(51)의 검출 전류를 감시하여 누전의 유무를 판정하는 누전 검출 회로(6), 이 누전 검출 회로(6)의 누전을 나타내는 출력 신호에 의해 상기 개폐부(8)의 투입 기구를 분리하여 개폐부를 차단하는 분리 장치(7) 및 상기 누전 검출 회로(6)에 동작 전력을 공급하는 직류 전원 회로(4)를 구비하고 있다.
전원 회로(4)는, 다상의 주회로(2)의 전상의 교류 전압을 정류하여 직류 전압으로 변환하는 정류 회로(41)와, 정류 회로(41)의 출력 전류를 소정의 일정 전류로 제어하는 정전류 회로(42) 및 정전압 다이오드(ZD)로 구성되고, 전자 회로가 필요로 하는 5V 정도의 소정의 직류 전압을 발생한다. 그리고 이 전원 회로(4)에 누전 테스트시에 조작되어 온으로 되는 제 1의 테스트 스위치(11a)를 통하여 상용 주파수와 같은 주파수 교류의 누전 모의 전류를 발생하는 발진 회로로 구성된 모의 신호 발생 회로(12)가 접속되고, 이 모의 신호 발생 회로(12)의 출력이 영상 변류기(5)에 마련된 테스트 권선(52)에 접속되어, 테스트 회로(10)를 구성한다.
전원 회로(4)에 정전류 회로(42)와 정전압 다이오드를 마련하면, 정격 전압이 변화하여도 큰 손실을 수반하는 강압 소자를 사용하는 일 없이 소정의 직류 전압을 누전 검출 회로(6) 및 모의 신호 발생 회로(12)에 공급할 수 있다.
영상 변류기(5)의 누전 검출 회로(51)의 출력에, 검출 신호를 취출하기 위한 검출 저항(53)과 검출 감도를 조정하는 감도 설정부(54)가 병렬로 되고, 검출 저항의 양단으로부터 누전 검출 회로(6)에 누전 검출 신호가 입력된다.
부하 회로에 누전 전류가 발생하면, 누전 검출 권선(51)의 출력 전류가 증대하고, 검출 저항(53)의 양단 전압도 높아진다. 누전 검출 회로(6)는 저항(53)의 양단 전압이 소정치를 초과한 것을 검출하면, 분리 장치(7)를 구동하여 개폐부(8)의 폐쇄하고 있던 접점을 강제적으로 개방시켜 부하 회로를 주회로(2)로부터 분리한다.
감도 설정기(54)에는 직렬로 제 1의 테스트 스위치(11a)와 연동하여, 이 테스트 스위치(11a)가 온하였을 때 오프, 오프하였을 때 온으로 되는 상보적 동작을 하는 제 2의 테스트 스위치(11b)가 접속된다.
누전 테스트를 위해, 도 1에 있어서의 테스트 회로(10)의 제 1의 테스트 스위치(11a)를 온으로 하면, 전원 회로(4)로부터 모의 신호 발생 회로(12)에 급전되기 때문에, 이것이 발진하여 교류의 상용 주파수와 같은 주파수의 누전 모의 신호를 발생하고, 테스트 권선(52)에 소정의 모의 누전 전류(It)를 흐르게 한다. 영상 변류기(5)의 검출 권선(51)에 이 모의 전류(It)에 따른 누전 검출 전류(Is)가 흐르고, 검출 저항(53)의 양단에 누전 검출 전압이 발생한다. 누전 검출 회로(6)는 이 누전 검출 전압이 소정치 이상이 되면 누전 발생이라고 판정하고, 분리 장치(7)를 구동하여 개폐부(8)를 분리하여 주회로의 차단을 행하고 일련의 테스트 동작을 종료한다.
이 과정에서, 제 2의 테스트 스위치(11b)가 제 1의 테스트 스위치(11a)의 온과 연동하여 오프로 되고, 감도 설정기(54)를 검출 권선(51)로부터 분리한다. 이 때문에, 테스트시에는 감도 설정기의 설정 상태가 관계없게 되기 때문에, 사용하는 정격 전압이 변하여도 검출 저항(53)으로부터는 항상 소정의 검출 전압을 얻을 수 있기 때문에, 사용하는 정격 전압에 관계없이 누전 검출 회로(6)의 동작 테스트를 정확하게 행할 수 있고, 누전 테스트의 신뢰성을 높일 수 있다.
이와 같이, 실시예 1에서는, 직류 전원 회로(4)가 다상의 주회로의 전상의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하도록 하고, 모의 신호 발생 회로(12)에 의해 주회로의 교류 전압의 크기에 관계없이 소정의 누전 모의 전류를 발생시켜 검출 감도도 일정하게 하여 누전 테스트를 행하기 때문에, 주회로의 1상에 결상이 생겨도 누전 차단기 테스트를 정확하게 행할 수 있다.
[실시예 2]
다음에, 도 2에 본 발명의 제 2 실시예의 구성을 도시한다.
이 실시예 2는, 실시예 1에 있어서의 테스트 스위치(11a 및 11b)의 구체적 구성을 나타내는 것이다.
상기 직류 전원 회로(4) 및 누전 검출 회로(6)를 탑재하는 회로 기판(20)의 표리 양면에 동일 구조의 푸시형 스위치(가압되었을 때 온으로 되고, 가압이 해제되면 오프로 되돌아오는 형식의 스위치)로 이루어지는 2개의 테스트 스위치(11a, 11b)가 고정적으로 장착된다. 회로 기판(20)에 마련된 관통구멍(21)에 크랭크 형태의 테스트 스위치 조작 바(22)를 삽통하고, 복귀 스프링(23)을 통하여 회로 기판(20)에 의해 밀려내려가도록 지지한다. 스위치 조작 바(22)의 상부 가압부(22a)상에 테스트시에 가압 조작하는 조작 버튼(24)이 마련된다.
누전 테스트를 행하지 않는 대기 상태에서는, 조작 바(22)는 복귀 스프링(23)에 의해 도 2의(a)에 도시한 바와 같이 밀어 올린 상태로 된다. 이 때문에, 조작 바(22)의 상부 가압부(22a)는 테스트 스위치(11a)로부터 이간되고, 하부 가압부(22b)가 테스트 스위치(11b)를 가압하는 상태로 되기 때문에, 스위치(11a)가 오프, 스위치(11b)가 온으로 된다. 이로써, 도 1에 있어서의 감도 설정 회로(54)가 영상 변류기(5)의 검출 권선(51)에 접속되어 모의 신호 발생 회로(12)의 전원이 차단된다.
누전 테스트일 때는, 테스트 버튼부(24)를 가압하여 조작 바(22)를 도 2(b)에 도시한 바와 같이 밀어 내림으로서, 상부 가압부(22a)가 제 1의 테스트 스위치(11a)를 가압하여 이것을 온으로 하고, 하부 가압부(22b)가 제 2의 테스트 스위치(11b)로부터 이간하여 이것을 오프로 한다. 이로써 모의 신호 회로(12)가 전원 회로에 접속되어 발진하고 누전 모의 신호가 테스트 권선(52)에 가해져 누전 동작 테스트가 실행된다.
또한, 상기 조작 바(22)는, 도 2에 도시한 크랭크 형태뿐만 아니라, 도 3에 도시한 바와 같이 ㄷ자형의 조작 바(22)를 사용하도록 하여도 좋다. 이 경우는, 2개의 테스트 스위치(11a와 11b)를, 회로 기판(20)의 표리 양면의 같은 위치에 고착한다.
제 1 및 제 2의 테스트 스위치를 연동 조작하는 기구로서 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같은 조작 바를 사용하면, 상보적으로 동작하는 2개의 스위치에 동일 구조의 스위치를 사용할 수 있기 때문에, 구성이 간단하게 되고, 테스트 스위치를 소형이고 염가로 할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 누전 검출 회로 및 모의 신호 발생 회로에 급전하는 직 류 전원 회로를 다상의 주회로의 전상의 교류 전압으로부터 직류 전압으로 변환하는 구성으로 하였기 때문에 주회로의 1상에 결상이 생겨도 누전 테스트를 실시할 수 있음과 함께, 모의 누전 전류를 발생하는 회로를 직류 전원 회로에 의해 구동하도록 하였으므로 주회로의 정격 전압의 크기에 관계없이 테스트시에는 일정한 테스트 전류가 공급되게 된다. 이 때문에, 본 발명에 의하면, 정격 전압의 크기에 관계없이 항상 일정한 테스트 전류를 공급할 수 있기 때문에, 누전 테스트를 정확하고 안정되게 행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 테스트 스위치의 개방시의 접점간 전압을 직류 전원 회로의 낮은 출력 전압으로 되고, 접점 간격을 작게 할 수 있기 때문에 테스트 스위치를 소형으로 할 수 있는 효과도 얻어진다.
그리고, 누전 검출 회로에 그 검출 감도를 설정하는 감도 설정 회로가 부설되어 있는 경우에는, 제 1의 테스트 스위치와 연동하여 상기 감도 설정 회로를 분리함에 의해 누전 테스트시, 누전 검출 회로의 검출 감도를 항상 일정하게 할 수 있기 때문에 동작 테스트를 정확하고 안정적으로 행할 수 있는 효과가 있다.
이와 같이 본 발명은, 누전 차단기의 테스트 회로를 다상의 주회로의 전상의 교류 전압을 변환하여 정전압의 직류 전압을 발생하는 직류 전원 회로가 급전하는 모의 신호 발생 회로에서 누전 모의 신호를 형성하고 있기 때문에, 교류 주회로의 1상에 결상이 생겨도 누전 테스트를 실시할 수 있기 때문에, 누전 차단기의 누전 테스트의 신뢰성을 높일 수 있어 유익하다.

Claims (3)

  1. 다상(multiphase)의 주회로를 개폐하는 개폐부와, 주회로의 누전 전류를 검출하는 영상(zero phase)변류기와, 이 영상 변류기의 누전 검출 권선의 출력 전류로부터 누전의 발생 유무를 판정하는 누전 검출 회로와, 이 누전 검출 회로의 누전 발생을 나타내는 출력 신호에 의해 상기 개폐부를 분리(trip)하여 주회로를 차단하는 분리 장치(trip gear)와, 상기 누전 검출 회로에 전력을 공급하는 전원 회로를 구비한 누전 차단기에 있어서,
    상기 전원 회로를 상기 주회로의 전상(all the phases)의 교류 전압으로부터 소정의 직류 전압으로 형성하는 직류 전원 회로에 의해 구성하고, 직류 전압의 인가에 의해 교류의 누전 모의 신호를 발생하여 상기 영상 변류기의 테스트 권선 또는 누전 검출 권선에 모의 누전 전류로서 공급하는 모의 신호 발생 회로와, 누전 테스트시에 온 하여 모의 신호 발생 회로를 상기 직류 전원 회로의 출력에 접속하는 제 1의 테스트 스위치를 마련하고,
    상기 누전 검출 회로의 입력측에 상기 제 1의 테스트 스위치에 연동하여 상보적으로 동작하는 제 2의 테스트 스위치를 더 마련하고, 이 제 2의 테스트 스위치를 통하여 감도 설정 회로를 접속한 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2의 테스트 스위치를 동일 구조의 스위치로 하고 공통의 조작 바를 통하여 조작하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
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