KR101396945B1 - 누전 차단기 - Google Patents

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KR101396945B1
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Abstract

본 발명은 선로 전원이 기설정된 사용 가능 전원 이하로 떨어져 누전 차단기의 기능을 상실할 때 또는 정전이 발생할 때, 누전 차단기를 트립시키는 누전 차단기에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명에 따른 누전 차단기는, 전원부로부터 출력된 전압을 감지하고, 상기 감지된 전압이 기설정된 임계값 이하일 때, 트립 신호를 포함하는 제어 신호를 생성하여 출력하는 전원 이상 감지부; 상기 전원 이상 감지부로부터 출력된 제어 신호를 근거로 도통하는 트립 코일; 및 상기 트립 코일의 도통 여부를 근거로 전원을 인가 또는 차단하는 전원부를 포함하여 구성된다.

Description

누전 차단기{EARTH LEAKAGE CURRENT BREAKER}
본 발명은 누전 차단기에 관한 것으로서, 특히 선로 전원의 이상 또는 정전시 누전 차단기를 트립(trip)시키는 누전 차단기에 관한 것이다.
누전 차단기는, 누전 발생 시 누전 전류에 의한 인체의 감전 사고를 방지하고, 부하 및 선로를 보호하고, 화재를 방지하는 장치이다.
본 발명의 목적은, 선로 전원이 기설정된 사용 가능 전원 이하로 떨어질 때, 누전 차단기를 트립시키는 누전 차단기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 정전이 될 때, 누전 차단기를 트립시키는 누전 차단기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 정전 상태에서 정상 전원으로 복귀 시, 부하들의 과도한 순간 전류에 의한 누전 차단기의 트립을 방지하는 누전 차단기를 제공하는 데 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 누전 차단기는, 전원부로부터 출력된 전압을 감지하고, 상기 감지된 전압이 기설정된 임계값 이하일 때, 트립 신호를 포함하는 제어 신호를 생성하여 출력하는 전원 이상 감지부; 상기 전원 이상 감지부로부터 출력된 제어 신호를 근거로 도통하는 트립 코일; 및 상기 트립 코일의 도통 여부를 근거로 전원을 인가 또는 차단하는 전원부를 포함하여 구성된다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 누전 차단기는, 정전 발생 시, 트립 신호를 포함하는 제어 신호를 생성하여 출력하는 전원 이상 감지부; 상기 전원 이상 감지부로부터 출력된 제어 신호를 근거로 도통하는 트립 코일; 및 상기 트립 코일의 도통 여부를 근거로 전원을 인가 또는 차단하는 전원부를 포함하여 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 전원 이상 감지부는, 연산 증폭기로 구성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 연산 증폭기는, 상기 전원부의 전압값이 인가되는 네거티브측 입력 단자; 기설정된 저항값을 가지는 저항이 연결되는 포지티브측 입력 단자; 및 상기 트립 코일을 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 출력 단자를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 전원을 인가받아 누전 전류를 검출하는 영상 변류기; 상기 영상 변류기에서 검출된 검출 신호에서 감도 전류를 선택하는 감도 전류 선택부; 및 상기 감도 전류 선택부에서 선택된 감도 전류를 증폭시키고, 상기 증폭된 감도 전류와 기설정된 감도 선택 기준값을 비교하고, 상기 비교 결과를 근거로 상기 트립 코일을 제어하기 위한 제1 제어 신호를 생성하여 출력하는 전용 IC를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 전원을 인가받아 누전 전류를 검출하는 영상 변류기; 상기 영상 변류기에서 검출된 검출 신호에서 감도 전류를 선택하는 감도 전류 선택부; 상기 감도 전류 선택부에서 선택된 감도 전류를 증폭 및 평활하는 증폭 평활부; 상기 증폭 평활부에서 출력된 전류를 근거로 누전 전류 여부를 판단하는 누전 전류 판단부; 상기 누전 전류 판단부의 판단 결과에 대한 정보를 표시하는 표시부; 및 상기 누전 전류 판단부의 출력 전류와 기설정된 감도 선택 기준값을 비교하고, 상기 비교 결과를 근거로 상기 트립 코일을 제어하기 위한 제1 제어 신호를 생성하여 출력하는 전용 IC를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 누전 차단기는, 선로 전원이 기설정된 사용 가능 전원 이하로 떨어져 누전 차단기의 기능을 상실할 때, 누전 차단기를 트립시킴으로써, 누전에 의한 인명, 선로 및, 부하를 보호하고 화재를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 누전 차단기는, 정전이 될 때, 누전 차단기를 트립시킴으로써, 누전에 의한 인명, 선로 및, 부하를 보호하고 화재를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 누전 차단기는, 정전 상태에서 정상 전원으로 복귀 시, 부하들의 과도한 순간 전류에 의한 누전 차단기의 트립을 방지함으로써, 부하 소손을 방지하고 선로의 안정적인 전원 공급을 보장할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 누전 차단기의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 누전 차단기에 포함된 전원 이상 감지부의 구성을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 누전 차단기의 구성을 나타낸 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 누전 차단기(100)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 누전 차단기(100)는, 영상 변류기(110), 감도 전류 선택부(120), 전용 IC(130), 사이리스터(thyristor)(140), 트립 코일(trip coil)(150), 전원부(160) 및, 전원 이상 감지부(170)를 포함하여 구성된다. 도 1에 도시된 누전 차단기(100)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 1에 도시된 구성요소보다 많은 구성 요소에 의해 누전 차단기(100)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 누전 차단기(100)가 구현될 수도 있다.
상기 영상 변류기(110)는, 3상(R,S,T) 교류 전원을 인가받아 누전 전류를 검출한다. 즉, 상기 영상 변류기(110)는, 입력(또는, 인가)되는 3상의 교류 전원에 대해서 각 상의 전류 균형의 붕괴를 감지하고, 상기 감지된 각 상의 전류 균형의 붕괴를 근거로 2차 권선에 기전력을 발생시킨다.
상기 감도 전류 선택부(120)는, 상기 영상 변류기(110)에서 검출된 검출 신호에서 감도 전류를 선택한다.
상기 전용 IC(130)는, 상기 누전 차단기(100)의 전반적인 동작을 제어한다.
또한, 상기 전용 IC(130)는, 상기 감도 전류 선택부(120)로부터 선택된 감도 전류를 증폭시키고, 상기 증폭된 감도 전류를 기설정된 감도 선택 기준값과 비교한다.
또한, 상기 전용 IC(130)는, 상기 비교 결과, 상기 증폭된 감도 전류가 상기 기설정된 감도 선택 기준값보다 큰 경우, 트립 신호(trip signal)를 포함하는 제어 신호를 생성하여 출력한다.
또한, 상기 전용 IC(130)는, 상기 사이리스터(140)의 동작(온(on) 또는 오프(off))을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 출력한다.
상기 사이리스터(140)는, 상기 전용 IC(130)로부터 출력된 상기 제어 신호를 근거로 동작한다. 일 예로, 상기 사이리스터(140)는, 상기 전용 IC(130)로부터 트립 신호를 포함하는 제어 신호가 출력된 경우, 상기 트립 신호를 포함하는 제어 신호를 근거로 상기 사이리스터(140)의 동작을 온(on)시켜, 상기 사이리스터(140)를 통해 전류를 도통시킨다.
또한, 상기 사이리스터(140)는, 상기 전원 이상 감지부(170)로부터 출력된 제어 신호를 근거로 상기 사이리스터(140)의 동작을 온시켜, 상기 사이리스터(140)를 통해 전류를 도통시킨다.
상기 트립 코일(150)은, 상기 사이리스터(140)가 동작하여 상기 사이리스터(140)를 통해 전류가 도통하면, 상기 트립 코일(150)에도 전류가 흘러 기구부(미도시)를 해제시키고, 그 결과 상기 누전 차단기(100)가 동작하여 전원을 차단한다.
상기 전원부(160)는, 상기 트립 코일(150)의 도통 여부에 따라 전원을 상기 누전 차단기(100)에 포함된 각 구성 요소들에 인가하거나 또는 차단한다.
일 예로, 상기 전원부(160)는, 상기 트립 코일(150)이 도통되는 경우, 상기 누전 차단기(100)에 인가되는 상용 교류 전원(예를 들어, 220V~480V)을 차단한다.
상기 전원 이상 감지부(170)는, 상기 전원부(160)에서 출력되는 전압을 감지한다.
또한, 상기 전원 이상 감지부(170)는, 상기 감지된 전원부(160)의 출력 전압을 기설정된(또는, 기저장된) 임계값(또는, 기설정된 사용 가능 전원)과 비교한다.
또한, 상기 전원 이상 감지부(170)는, 상기 비교 결과, 상기 감지된 전원부(160)의 출력 전압이 상기 기설정된 임계값 이하인 경우, 상기 사이리스터(140)의 동작을 온(on)시키기 위한 트립 신호를 포함하는 제어 신호를 생성하여 출력한다.
일 예로, 상기 전원 이상 감지부(170)는, 상기 감지된 전원부(160)의 출력 전압이 210V이고 상기 기설정된 임계값이 215V인 경우, 상기 사이리스터(140)의 동작을 온(또는, 상기 사이리스터(140)의 게이트(gate)를 턴 온(turn on))시키기 위한 트립 신호를 포함하는 제어 신호를 생성하여 출력한다.
또한, 상기 전원 이상 감지부(170)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 네거티브(negative)(-)측 입력 단자(172)에는 상기 전원부(160)의 전압값이 인가되고, 포지티브(positive)(+)측 입력 단자(173)에는 기설정된 저항값을 가지는 저항이 연결되고, 출력 단자(174)는 상기 사이리스터(140)의 일측과 연결되는 연산 증폭기(171)를 포함하여 구성한다.
또한, 상기 전원 이상 감지부(170)는, 정전 발생 여부를 감지한다.
또한, 상기 전원 이상 감지부(170)는, 정전 발생 시, 상기 사이리스터(140)의 동작을 온시키기 위한 제어 신호를 생성하여 출력한다.
또한, 상기 전원 이상 감지부(170)는, 정전 상태에서 정상 전원으로 복귀할 때, 상기 사이리스터(140)의 동작을 제어하여(예를 들어, 상기 사이리스터(140)의 동작을 기설정된 시간 동안 오프시켜) 부하들의 과도한 순간 전류에 의한 상기 누전 차단기(100)의 트립을 방지한다.
이와 같이, 누전 차단기는, 선로 전원이 기설정된 사용 가능 전원 이하로 떨어지는 경우, 누전 차단기를 트립시켜, 누전에 의한 인명, 선로 및, 부하를 보호하고 화재를 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 누전 차단기(200)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 누전 차단기(200)는, 영상 변류기(210), 감도 전류 선택부(220), 증폭 평활부(230), 누전 전류 판단부(240), 표시부(250), 전용 IC(260), 사이리스터(270), 트립 코일(280), 전원부(290) 및, 전원 이상 감지부(300)를 포함하여 구성된다. 도 3에 도시된 누전 차단기(200)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 3에 도시된 구성요소보다 많은 구성 요소에 의해 누전 차단기(200)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 누전 차단기(200)가 구현될 수도 있다.
상기 영상 변류기(210)는, 3상(R,S,T) 교류 전원을 인가받아 누전 전류를 검출한다. 즉, 상기 영상 변류기(210)는, 입력(또는, 인가)되는 3상의 교류 전원에 대해서 각 상의 전류 균형의 붕괴를 감지하고, 상기 감지된 각 상의 전류 균형의 붕괴를 근거로 2차 권선에 기전력을 발생시킨다.
상기 감도 전류 선택부(220)는, 상기 영상 변류기(210)에서 검출된 검출 신호에서 감도 전류를 선택한다.
상기 증폭 평활부(230)는, 상기 감도 전류 선택부(220)로부터 선택된 감도 전류를 증폭 및 평활한다.
상기 누전 전류 판단부(240)는, 상기 증폭 평활부(230)로부터 출력된 전류를 근거로 누전 전류 여부를 판단한다.
또한, 상기 누전 전류 판단부(240)는, 네거티브(-)측 입력 단자에는 전압값이 인가되고, 포지티브(+)측 입력 단자에는 저항이 연결되는 연산 증폭기(미도시)로 구성된다. 즉, 상기 누전 전류 판단부(240)는, 상기 증폭 평활부(230)로부터 출력된 전류가 상기 연산 증폭기에 인가되는 전압값 이상인지 판단하여, 상기 증폭 평활부(230)로부터 출력된 전류가 상기 연산 증폭기에 인가되는 전압값 이상인 경우, 누전 전류가 발생한 것으로 판단한다.
상기 표시부(250)는, 상기 누전 전류 판단부(240)의 판단 결과에 대한 정보를 표시한다. 즉, 상기 표시부(250)는, 상기 누전 전류 판단부(240)의 판단 결과에 따라 누전 상태를 표시한다.
상기 전용 IC(260)는, 상기 누전 차단기(100)의 전반적인 동작을 제어한다.
또한, 상기 전용 IC(260)는, 상기 누전 전류 판단부(240)(또는, 상기 표시부(250))의 출력 전류(또는, 누전 전류)와 기설정된 감도 선택 기준값을 비교한다.
또한, 상기 전용 IC(260)는, 상기 비교 결과, 상기 누전 전류 판단부(240)의 출력 전류가 상기 기설정된 감도 선택 기준값보다 큰 경우, 트립 신호를 포함하는 제어 신호를 생성하여 출력한다.
또한, 상기 전용 IC(260)는, 상기 사이리스터(270)의 동작(온 또는 오프)을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 출력한다.
상기 사이리스터(270)는, 상기 전용 IC(260)로부터 출력된 상기 제어 신호를 근거로 동작한다. 일 예로, 상기 사이리스터(270)는, 상기 전용 IC(260)로부터 트립 신호를 포함하는 제어 신호가 출력된 경우, 상기 트립 신호를 포함하는 제어 신호를 근거로 상기 사이리스터(270)의 동작을 온(on)시켜, 상기 사이리스터(270)를 통해 전류를 도통시킨다.
또한, 상기 사이리스터(270)는, 상기 전원 이상 감지부(300)로부터 출력된 제어 신호를 근거로 상기 사이리스터(270)의 동작을 온시켜, 상기 사이리스터(270)를 통해 전류를 도통시킨다.
상기 트립 코일(280)은, 상기 사이리스터(270)가 동작하여 상기 사이리스터(270)를 통해 전류가 도통하면, 상기 트립 코일(280)에도 전류가 흘러 기구부(미도시)를 해제시키고, 그 결과 상기 누전 차단기(200)가 동작하여 전원을 차단한다.
상기 전원부(290)는, 상기 트립 코일(280)의 도통 여부에 따라 전원을 상기 누전 차단기(200)에 포함된 각 구성 요소들에 인가하거나 또는 차단한다.
일 예로, 상기 전원부(290)는, 상기 트립 코일(280)이 도통되는 경우, 상기 누전 차단기(200)에 인가되는 상용 교류 전원(예를 들어, 220V~480V)을 차단한다.
상기 전원 이상 감지부(300)는, 상기 전원부(290)에서 출력되는 전압을 감지한다.
또한, 상기 전원 이상 감지부(300)는, 상기 감지된 전원부(290)의 출력 전압을 기설정된(또는, 기저장된) 임계값과 비교한다.
또한, 상기 전원 이상 감지부(300)는, 상기 비교 결과, 상기 감지된 전원부(290)의 출력 전압이 상기 기설정된 임계값 이하인 경우, 상기 사이리스터(270)의 동작을 온(on)시키기 위한 트립 신호를 포함하는 제어 신호를 생성하여 출력한다.
일 예로, 상기 전원 이상 감지부(300)는, 상기 감지된 전원부(290)의 출력 전압이 210V이고 상기 기설정된 임계값이 215V인 경우, 상기 사이리스터(270)의 동작을 온(또는, 상기 사이리스터(140)의 게이트(gate)를 턴 온(turn on))시키기 위한 트립 신호를 포함하는 제어 신호를 생성하여 출력한다.
또한, 상기 전원 이상 감지부(300)(도 1의 전원 이상 감지부(170)에 대응)는, 상기 도 2에 도시된 바와 같이, 네거티브(-)측 입력 단자(172)에는 상기 전원부(290)(도 1의 전원부(160)에 대응)의 전압값이 인가되고, 포지티브(+)측 입력 단자(173)에는 기설정된 저항값을 가지는 저항이 연결되고, 출력 단자(174)는 상기 사이리스터(270)(도 1의 사이리스터(140)에 대응)의 일측과 연결되는 연산 증폭기(171)를 포함하여 구성한다.
또한, 상기 전원 이상 감지부(300)는, 정전 발생 여부를 감지한다.
또한, 상기 전원 이상 감지부(300)는, 정전 발생 시, 상기 사이리스터(270)의 동작을 온시키기 위한 제어 신호를 생성하여 출력한다.
또한, 상기 전원 이상 감지부(300)는, 정전 상태에서 정상 전원으로 복귀할 때, 상기 사이리스터(270)의 동작을 제어하여(예를 들어, 상기 사이리스터(270)의 동작을 기설정된 시간 동안 오프시켜) 부하들의 과도한 순간 전류에 의한 상기 누전 차단기(200)의 트립을 방지한다.
이와 같이, 누전 차단기는, 정전이 발생할 때, 누전 차단기를 트립시켜, 누전에 의한 인명, 선로 및, 부하를 보호하고 화재를 방지할 수 있다.
또한, 이와 같이, 누전 차단기는, 정전 상태에서 정상 전원으로 복귀 시, 부하들의 과도한 순간 전류에 의한 누전 차단기의 트립을 방지하여, 부하 소손을 방지하고 선로의 안정적인 전원 공급을 보장할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200 : 누전 차단기 110, 210 : 영상 변류기
120, 220 : 감도 전류 선택부 130, 260 : 전용 IC
140, 270 : 사이리스터 150, 280 : 트립 코일
160, 290 : 전원부 170, 300 : 전원 이상 감지부
230 : 증폭 평활부 240 : 누전 전류 판단부
250 : 표시부

Claims (6)

  1. 누전차단기에 있어서,
    상기 누전차단기에 전원을 인가하는 전원부;
    누전 차단 동작을 제어하는 제어 신호에 근거하여 트립되는 트립 코일; 및
    상기 인가된 전원을 감지하여, 상기 인가된 전원이 기 설정된 기준에 해당하는 경우, 트립 신호를 포함한 상기 제어 신호를 생성하여 출력하는 전원 이상 감지부;를 포함하되,
    상기 전원 이상 감지부는,
    상기 인가된 전원이 정상 전원으로 복귀되는 경우,
    상기 누전차단기에 흐르는 순간전류에 의해 상기 트립 코일이 재트립되는 것을 방지하기 위해, 기 설정된 시간 동안 상기 순간전류가 제한되도록 하는 것을 특징으로 하는 누전차단기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전원부는,
    상기 트립 코일이 트립된 경우,
    상기 누전차단기에 인가되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 누전차단기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기 설정된 기준은,
    상기 인가된 전원이 기 설정된 임계값 이하로 된 경우 및 정전 발생 중 적어도 한 경우인 것을 특징으로 하는 누전차단기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전원 이상 감지부는,
    연산 증폭기를 포함하되,
    상기 연산 증폭기는,
    상기 전원부의 전압값이 인가되는 네거티브측 입력 단자;
    기설정된 저항값을 가지는 저항이 연결되는 포지티브측 입력 단자; 및
    상기 트립 코일을 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 출력 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 누전차단기.
  5. 제4항에 있어서,
    전원을 인가받아 누전 전류를 검출하는 영상 변류기;
    상기 영상 변류기에서 검출된 검출 신호에서 감도 전류를 선택하는 감도 전류 선택부; 및
    상기 감도 전류 선택부에서 선택된 감도 전류를 증폭시키고, 상기 증폭된 감도 전류와 기설정된 감도 선택 기준값을 비교하고, 상기 비교 결과를 근거로 상기 트립 코일을 제어하기 위한 제1 제어 신호를 생성하여 출력하는 전용 IC를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
  6. 제4항에 있어서,
    전원을 인가받아 누전 전류를 검출하는 영상 변류기;
    상기 영상 변류기에서 검출된 검출 신호에서 감도 전류를 선택하는 감도 전류 선택부;
    상기 감도 전류 선택부에서 선택된 감도 전류를 증폭 및 평활하는 증폭 평활부;
    상기 증폭 평활부에서 출력된 전류를 근거로 누전 전류 여부를 판단하는 누전 전류 판단부;
    상기 누전 전류 판단부의 판단 결과에 대한 정보를 표시하는 표시부; 및
    상기 누전 전류 판단부의 출력 전류와 기설정된 감도 선택 기준값을 비교하고, 상기 비교 결과를 근거로 상기 트립 코일을 제어하기 위한 제1 제어 신호를 생성하여 출력하는 전용 IC를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 누전차단기.
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