KR101706330B1 - 홀센서를 이용한 부하선로 과전류 차단 방법 - Google Patents

홀센서를 이용한 부하선로 과전류 차단 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101706330B1
KR101706330B1 KR1020150011194A KR20150011194A KR101706330B1 KR 101706330 B1 KR101706330 B1 KR 101706330B1 KR 1020150011194 A KR1020150011194 A KR 1020150011194A KR 20150011194 A KR20150011194 A KR 20150011194A KR 101706330 B1 KR101706330 B1 KR 101706330B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
hall sensor
current
load line
load
Prior art date
Application number
KR1020150011194A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160091486A (ko
Inventor
황창수
박종관
김홍배
김도형
Original Assignee
(주)다우산업
황창수
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)다우산업, 황창수 filed Critical (주)다우산업
Priority to KR1020150011194A priority Critical patent/KR101706330B1/ko
Publication of KR20160091486A publication Critical patent/KR20160091486A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101706330B1 publication Critical patent/KR101706330B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 가정용 또는 사업장에서 사용되는 220 Vac를 이용한 저전력 가전제품 및 전기장치에 과전류 유입을 차단하기 위한 방법에 관한 것으로, 배전반 누전차단기에 병렬로 연결된 다수의 전기장치들을 가동하는 중 과전류가 30 ms 동안 특정장치에 유입되어 치명적인 손상을 입은 상태에서 누전차단기가 차단되는 문제점을 극복하기 위해 과전류가 부하선로에 유입되는 경우 홀센서와 전자개폐기를 이용하여 2~3 ms 내에 부하선로를 차단하여 전기장치를 보호하고 장애가 발생된 부하선로를 표시하는 방법에 관한 것이다. 세부적으로는 220 Vac에 전원에 연결하여 사용하는 전기장치별 최대허용전류를 기준을 설정하는 단계, 기준을 초과하는 과도전류가 유입된 것으로 판단하는 단계, 과전류가 유입된 특정 부하선로를 독립적으로 차단하는 단계, 상기단계 후 차단된 부하장치의 장애발생 표시를 함으로써 가정주부나 유소년 및 직장에서 전기 비전문가들이 쉽게 인식될 수 있도록하여 전기안전사고를 미연에 방지하기 위한 방법인 점이 특징이다.

Description

홀센서를 이용한 부하선로 과전류 차단 방법{The device to break the loading circuit of an low electric power device by Hall sensor when the over current introduces into the loading circuit}
본 발명은 가정용 또는 사업장에서 사용되는 220 Vac를 이용한 저전력 가전제품 및 전기장치에 과전류 유입을 차단하는 방법에 관한 것으로, 세부적으로는 저전력 전기장치 부하선로에 통전되는 전류가 최대허용전류를 초과하는 경우 홀센서를 통해 과전류를 감지하여 부하선로를 전자식으로 차단하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 가정이나 사업장 등에서는 다수의 저전력용 가전제품 및 전기장치 등을 배전반 누전차단기에 연동된 벽면 콘센트 및 상용 멀티탭 등에 병렬 연결하여 사용하고 있다. 이와같이 다수의 전기장치들을 문어발씩으로 병렬연결하여 사용하는 경우 전체 유효저항이 감소하여 누전차단기 선로에 통전하는 전류는 최대허용전류를 상회하게 되며 30 ms 이내에 누전차단기가 차단되도록 규정하고 있지만, 차단기에 과전류를 발생시키는 원인을 알 수 없는 등 다음과 같은 문제점이 상존하고 있다.
첫째 누전차단기가 개방되기 전까지는 차단기에 연동되어 있는 병렬연결된 전기장치 들에 의해 부하선로에 흐르는 전류의 세기가 상승하게 되어 전체 전력 사용량을 증가하게 되며, 이로 인한 과부하로 일부 전기장치의 구성소자들의 열화현상에 의한 수명단축과 소자의 탄화현상에 의한 저항감소 등과 같은 육안으로 확인이 거의 불가능한 문제점이 발생된다.
둘째 성능이 저하된 장치를 병렬연결하여 지속적으로 사용하는 경우 소자 구성품의 단락에 의한 누전 및 스파크 발생 등 내부적으로 발생되는 문제점들을 조기에 그 장애현상을 파악할 수가 없는 실정이다. 셋째 배전반 누전차단기에 연동되어 있는 벽면 콘센트 또는 멀티탭에는 과전류 유입에 대한 경고표시 및 별도의 차단 기능이 포함되어 있지 않아 다수의 전기장치들을 병렬연결하여 사용하는 상황에서 과전류 유입에 치명적인 손상을 입은 특정 전기장치를 조기에 확인할 수 가 없다. 넷째 야간이나 어두운 장소(불이 꺼진 방, 전기가 차단된 상태, 어두운 창고 등)에서 배전반의 누전차단기가 차단된 상태가 된 경우 누전의 원인이 되는 손상을 입은 전기제품을 조기에 확인하여 누전차단기로부터 분리하는 것이 불가능하게 되어 누전차단기를 즉시 복귀할 수 없으며, 운전 중인 전기장치의 운전 중단으로 인한 2차 피해를 조기에 해결할 수가 없는 문제점이 상존하고 있는 실정이다.
아크 발생시점 3 ms 또는 과도전류가 유입되는 시간을 기준으로 30 ms 이후에 차단기가 작동되므로 약 30 ms 시간 간격동안 아크 전류 및 과도전류가 부하로 통전하여 흐르게 되며 이 시간 동안 부하가 받게 되는 총에너지는 아래 식과 같다.
Figure 112015007375417-pat00001
여기서 f(t)는 무차원 전류에 대한 시간 의존성 함수이며, favg는 30ms 시간간격동안 (tf) 무차원 전류함수의 평균값이다.
따라서 부하가 과전류 유입으로부터 받게되는 열에너지는 과전류가 부하에 유입되는 시간부터 누전차단기가 작동되기 전까지 시간간격(tf)에 대하여 비례하게 된다. 따라서, 부하에 전달되는 과전류에 의한 열에너지를 감소하기 위해서는 이 시간 간격을 감소시키는 것이 과부하를 방지하기 위한 가장 효율적인 방법이 된다.
US 5635683 A (MCDERMOTT, R. M.) 1997.06.03. JP 10-105775 A 1998.04.24, 5쪽, 3-15줄, 도면1
WALTON, Herrmann. 초고주파 양자 이론. 런던: Sweet와 Maxwell, 1973, Vol.2, ISBN 5-1234-5678-9, 138-192쪽 고성능 컴퓨터 아키텍처에 대한 제3차 국제심포지움 [on-line], 1997.2.(검색일 : 1998.05.20.)
본 발명의 목적은 220 Vac 상용전원을 전력원으로 사용하는 저전력 가전제품 및 전기장치들의 최대허용전류를 초과하여 부하선로에 유입되는 과전류를 홀센서로 감지하고 부하선로를 차단하는 방법을 제공하려는데 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 부하선로의 과전류를 차단하는 방법에 있어서, 허용전류는 부하에 전달하고, 허용전류가 초과된 과도전류에 대해서는 유도자기장을 발생시키는 제1 단계(S10)와; 상기 제1 단계(S10)에서 유도자기장 발생시 홀센서를 통해 감지하고, 홀센서의 유도자기장 감지에 따라 부하선로의 전류를 차단하는 제2 단계(S20);를 포함하는 홀센서를 이용한 부하선로 과전류 차단 방법에 의해 달성된다.
본 발명은 저전력용 배전반 누전차단기에 병렬연결하여 사용하는 다수의 전기장치에 흐르는 전류를 감지하여 과도전류가 흐르는 전기장치를 자동으로 차단하여 전기장치를 보호함은 물론, 차단상태를 표시하여 누전차단기가 차단된 원인을 조기에 파악하여 해소할 수 있도록 하는 한편, 가정에서나 전기기술자가 배치되지 않은 곳에서 전기장치를 사용하는 경우 장애상태를 쉽게 확인할 수 있도록하여 전기안전 사고를 미연에 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 홀센서를 이용한 부하선로 과전류 차단 방법이 적용된 멀티탭의 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 부하선로에 통전되는 과전류 감지 및 차단 공정도,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 과전류를 감지하기 홀센서의 동작원리 및 동작 특성도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 부하선로에 정상전류 및 과도전류에 대한 단락 및 차단 공정도,
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 과전류 유입 대비 전자개폐기의 차단시간 특성도.
본 발명에 따른 홀센서를 이용한 부하선로 과전류 차단 방법은 부하선로의 과전류를 차단하는 방법에 있어서, 허용전류는 부하에 전달하고, 허용전류가 초과된 과도전류에 대해서는 유도자기장을 발생시키는 제1 단계(S10)와; 상기 제1 단계(S10)에서 유도자기장 발생시 홀센서를 통해 감지하고, 홀센서의 유도자기장 감지에 따라 부하선로의 전류를 차단하는 제2 단계(S20);를 포함한다.
여기서, 상기 제1 단계(S10)는 상기 허용전류를 부하에 전달시에는 가변저항기 Rv(10)를 경유하게 하고, 상기 과도전류 발생시에는 상기 가변저항기 Rv(10)와는 병렬 연결되고 서로간은 직렬 연결된 저항기 Rs(11) 및 유도자기장을 발생시키는 인덕터 L1(13)를 경유하게 하며, 상기 가변저항기 Rv(10) 및 저항기 Rs(11)는 부하의 정격임피던스에 대한 허용 전류와 기준 전압 이상의 서지 및 과도전류를 고려한 저항치가 설정된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 단계(S20)는 상기 인덕터 L1(13)에 비접촉 근접된 홀센서(3)가 유도자기장과 반응하여 홀전압을 생성하는 단계(S21)와; 상기 홀전압을 OP-amp1(4)의 비반전입력단자로 입력하고 반전입력단자는 접지하여 OP-amp1(4)의 출력을 +12 Vdc로 포화되도록 출력하는 단계(S22)와; 상기 OP-amp1(4)의 출력전압을 OP-amp2(5)의 반전입력단자로 입력하고 비반전입력단자의 입력 전압 V+in는 전압분배기(9)를 활용하여 Voffset < V+in < +12 Vdc로 설정하는 단계(S23)와; 상기 설정된 OP-amp2(5)의 비반전입력단자의 입력전압을 기준으로 반전단자의 입력전압이 높은 경우 양의 전압차에 대해 OP-amp2(5)의 출력전압을 +12 Vdc에 포화되도록 출력하고 전자개폐기 SSR(6)를 On 상태로 유지하여 부하선로를 단락상태로 유지하는 단계(S24)와; 상기 설정된 OP-amp2(5)의 비반전입력단자의 입력전압을 기준으로 반전단자의 입력전압이 낮은 경우 음의 전압차에 대해 OP-amp2(5)의 출력전압을 -12 Vdc에 포화되도록 출력하고 전자개폐기 SSR(6)를 개방하여 부하선로를 차단하는 단계(S25);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 홀센서를 이용한 부하선로 과전류 차단 방법은 상기 유도자기장 발생시 홀센서가 이를 감지하고, 감지된 사실을 시청각적으로 식별할 수 있는 표시 단계(S30);를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 양호한 실시예를 도시한 첨부도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 상용전원 220Vac 60Hz 교류전원을 이용하여 가전제품 또는 전기장치 등의 부하단으로 통전되는 전류가 정격최대허용전류를 초과하는 경우 부하단의 선로를 강제로 차단하는 기능을 갖는 멀티탭의 개념도이다. 상용교류전원 접속구(20)는 벽면의 콘센트에 연결하는 접속단자이며, 블록 A는 멀티탭 내부에 설치되는 구성요소를 표시하는 블록으로 교류를 직류로 변환하는 장치(22)는 220Vac를 저전압 직류전원 ±12 Vdc로 변환하여 직류분배기(251 및 261)를 통해 적정 직류전압을 신호증폭기(241), 과전류비교기(271) 및 부하선로차단장치(281) 등을 구동하기 위한 직류전압을 공급하기 위해 사용한다. 이때 교류직류변환장치는 고효율 전력변환이 가능한 플라이백 컨버터 방식을 적용하여 에너지 소비를 최소화하도록 한다. 부하장치에 대한 차단원리는 다음과 같다.
가정용 가전제품 및 저전력 전기장치 등의 부하장치(211 내지 213)에 각각 흐르는 전류가 최대허용전류를 초과하는 경우 과전류를 감지하기 위해 부하선로에 직렬로 연결된 통전전류 감지부(231)에서 감지된 신호를 증폭기(241)를 통해 증폭하고 비교기(271)를 통해 기준전압과 비교하여 부성으로 차이가 발생하는 경우 차단신호를 선로차단장치(281)에 보내어 부하선로가 전자적으로 차단되도록 한다. 도 2를 참고하여 차단 원리에 대한 상세한 설명은 다음과 같다.
도 2의 Vac(1)은 상용교류전압전원 장치로써, 회로도 2 및 5,6에서 사용되는 상용전압은 220 Vac를 기준으로 설계하였다.
+12Vdc(2)는 양의 직류공급전압전원으로 홀센서(3), OP-amp1 증폭기(4), OP-amp2 증폭기(5), 전압분배기(9) 및 SSR 소자(6) 등을 구동하는 직류전압전원으로 사용된다.
EW-710B 홀센서(3)는 자기 양극성 홀센서와 증폭기가 내장된 소자로써 도 2의 인덕터 L1(13)에서 발산되는 유도자기장을 이용하여 홀전압 VH를 생성하는 소자이다. 상기 홀센서(3)를 구동시키기 위해 +12 Vdc 직류전압 및 접지를 공급한다.
OP-amp1(4)은 UA714 증폭기로써 EW-710B 소자로부터 발생된 출력전압 VHout가 40 mV 정도로 작기 때문에 안정적인 직류전압으로 증폭하기 위해 필터기로 사용하는 소자이다. 상기의 OP-amp1을 구동하기 위한 구동전압으로 Vcc는 상기의 +12 Vdc 직류전압전원을 VEE는 -12 Vdc 직류전압전원을 인가하며, 반전단자 V-in는 접지를 하며 비반전단자 V+in에는 홀센서(3)로부터 발생된 출력전압 VHout를 인가한다.
OP-amp2(5)은 UA714 증폭기로써 상기의 OP-amp1(UA714)은 소자로부터 발생된 출력전압 V1out가 기준전압 보다 상회하는 경우 +Vcc를 출력값으로 발생시키기 위한 비교기 소자이다.
SSR(6)은 Solid State Relay로 최대 1 msec 이내에 600 Vrms 까지 부하선로를 개폐가 가능한 PDA1 series 유형의 소자이다. 개폐를 위해 4~32 V의 범위의 직류전압 입력신호에 의해 광발생 및 광감지에 의해 부하선로를 개방하는 역할을 하는 소자이다.
ZL은 부하의 교류전압전원에 대한 임피던스이다.
-12Vdc는 음의 직류공급전압전원으로 OP-amp1(4) 및 OP-amp2(5) 증폭기 소자를 구동하기 위해 사용된다.
R4와 R5(9)는 OP-amp2(5) 소자의 비반전입력단자에 +5V를 인가하기 위한 전압분배기이다.
Rv(10)은 부하 임피던스에 최대허용전류를 설정하고 과도전류를 감지하기 위해 인덕터 L1(13) 소자에 제한된 전류를 공급하고 전류감지부의 소비전력을 최소화하기 위한 가변저항기이다.
Rs(11)은 부하에 과도전류가 흐르는 경우 감지하기 위해 인덕터 L1(13) 소자에 제한된 전류를 공급하기 위한 저항기이다.
D1(12)은 다이오드 소자로 안정적으로 홀센서(3)를 구동하기 위해 도 2의 R1 소자를 통과한 교류전압을 반파정류하여 양의 교류전압을 인덕터(13)에 공급하기 위한 소자이다.
L1 인덕터(13)는 도 2의 D1을 통과한 양의 교류전압에 의해 내부 철심에 유도자기장이 발생되며 주변 공간으로 자속을 발산시켜 홀센서(3)에 신호를 보내기 위한 소자이다.
D2(14) 및 R6(15)는 발광다이오드 및 전류 제한 저항기로써 SSR 개폐기(6)이 차단되는 경우 부하(7)에 장애가 발생한 것을 표시하는 장치이다.
참조하면, 도 2는 부하선로에 과전류가 유입되는 경우 유도자기장을 공간적으로 발산하기 위해 인덕터 L1(13)을 사용하며, 이때 과전류에 의해 인덕터 L1(13)의 주변공간에 발생되는 유도자기장의 세기가 2.5 mT 이상이 되면 홀센서(3)가 이를 부하선로에 과전류가 유입된 것으로 판단하여 홀전압이 발생되도록 한다. 외부 자기장 2.5 mT에 대하여 홀센서(3)의 반응특성을 측정한 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3의 접지단자(3c)에 대비하여 Vcc 전압 단자(3a)에 +12 Vdc 이상의 전압을 인가하는 경우 도 4에서와 같이 40 mV로 포화되는 홀전압이 도 4의 3에 발생되는 것을 적용하기 위해 인덕터의 용량과 인덕터에 통과시키는 전류의 세기를 다음과 같이 추정한다.
원통형 인덕터(13)에 인가하여야 하는 전류의 세기는 아래 수식에 의거 추정될 수 있다.
Figure 112015007375417-pat00002
상기의 수식에서 α는 열손 및 히스테리스손 등에 대한 손실계수, μ는 투자율, A는 원통형 인덕터의 단면적, ℓ은 원통형 인덕터의 길이이다.
반경이 4 mm이고 길이가 8 mm 인 150 mH 원통형 인덕터에 6.5 mA의 전류를 인가하였을 때 인덕터 표면에 2.5 mT 정도의 자기장이 측정된 결과를 이용하여 인덕터(13)에 주입되는 전류를 10 mA 이하로 제한하기 위해 1 kΩ 저항기(11)를 직렬로 연결하고 홀센서(3)가 한 방향의 자기장에 안정적으로 작동하도록 하기 위해 인덕터(13) 선단에 다이오드(12)를 순방향으로 연결한다. 이때 상기의 인덕터 분기선로에 의한 전력손실을 최소화하기 위해 수십 옴 내의 저항값 조정이 가능한 가변저항기 Rv(10)를 인덕터 분기선로에 대해 병렬로 연결한다. 이로써 부하선로에 흐르는 전류가 부하 최대허용전류를 초과하는 경우 홀센서(3)가 포화반응하는 수준의 유도자기장이 인덕터(13)에 의해 발생되도록 하기 위해 병렬분기회로에서 저항기 Rs(11) 및 가변저항기 Rv(10)의 저항값은 부하선로의 합성 임피던스를 비교하여 다음과 같이 설정한다. 60 Hz 저주파수에 대한 인덕터의 리엑턴스는 직렬 분기선 내의 Rs(11) 저항값에 비해 매우 작아 등가저항에 영향을 주지 않으므로 인덕터 분기선로에 흐르는 전류
Figure 112015007375417-pat00003
는 부하별 임피던스를 고려하여 아래 수식에 의거 Rv를 조절하므로써 일정한 값을 갖도록 설계한다.
Figure 112015007375417-pat00004
상기의 식에서 Rv를 증가시켜 인덕터에 흐르는 전류
Figure 112015007375417-pat00005
<
Figure 112015007375417-pat00006
인 경우 발생되는 유도자기장이 2 mT 이하로 홀센서(3)에 의해 훌전압이 유기되지 않아 부하선로에는 정상적인 전류가 통전되도록 하며, 만약 부하선로에 과도전압 및 과도전류가 유입되어 인덕터에 흐르는 전류가
Figure 112015007375417-pat00007
>
Figure 112015007375417-pat00008
로 되는 경우 2.5 mT 이상의 유도자기장이 형성되어 홀센서(3)에 의해 홀전압이 유기되어 부하선로에 과전류가 흐르는 것으로 판단한다.
그림 2도의 부하 ZL(7)에 따라 부하선로에 최대허용전류를 초과하는 경우 인덕터에 흐르는 최대전류기준 설정은 상기의 수식에 근거하여 가변저항기 Rv(10)으로 효과적으로 부하별 맞춤씩으로 조정할 수 있도록 한다. 이때 가변저항기 Rv(10)의 저항값을 부하 임피던스의 약 2.5% 정도가 되도록 하여 인덕터가 전류감지를 하기 위한 소비전력을 최소화 되도록 설계한다.
도 2의 홀센서(3)에 의해 발생된 홀전압을 이용하여 부하선로 차단절차는 다음과 같다.
EW-710B 홀센서(3)로부터 발생된 출력전압 VHout을 OP-amp1(4) 소자의 비반전 입력신호단(4의 +단자)에 입력전압으로 인가하면 접지된 반전 입력신호단(4의 +단자) 대비 양의 입력전압차가 발생되어 OP-amp1(4)에 의해 포화된 증폭신호를 출력으로 하도록 한다. 상기의 EW-710B 홀센서(3)의 출력전압은 홀센서 내부에 잔류하는 히스테리시스 자기장에 의해 불안정한 전압을 형성하므로 OP-amp1(4)에 귀환회로를 구성하지 않으면 +12 Vdc에 포화된 안정된 증폭신호가 출력이 되도록 설계 한다. 상기의 OP-amp1(4) 소자는 비반전단자(4의 +단자)에 입력되는 신호가 없는 경우(0 V) 접지된 반전단자와 전압차가 없어 OP-amp1(4)의 출력 전압은 이상적인 경우 0 V이나 통상 1 V 이하의 offset 값을 출력하도록 설계한다.
상기의 OP-amp1(4)로부터 출력된 신호를 OP-amp2(5) 소자의 반전입력단자(5의 -단자)에 입력 전압으로 인가하며, OP-amp2(5) 소자의 비반전입력단자(5의 +단자) 전압은 OP-amp1(4)의 offset 출력값 보다는 수 volt 높고 포화출력값보다는 수 volt 낮게 되도록 도 2의 전압분배기(9)에 의해 +5 volt 정도의 기준전압 Vref이 인가되도록 한다.
따라서 OP-amp2(5)의 반전단자 입력이 비반전단자 입력보다 낮은 경우 두 단자 사이에는 양의 전압차가 발생되고 귀환회로를 구성하지 않은 OP-amp2(5)의 출력전압은 +12 Vdc에 포화되는 안정된 증폭신호가 출력이 되도록하여 고체상태개폐기 SSR(6)를 도통상태로 유지하여 부하에는 정상적인 전류가 흐를수 있도록 한다. 만약 OP-amp2(5)의 반전단자 입력이 비반전단자 입력보다 높은 경우 두 단자 사이에는 부의 전압차가 발생되고 귀환회로를 구성하지 않은 OP-amp2(5)의 출력전압은 -12 Vdc에 포화되는 안정된 증폭신호가 출력이 되도록하여 고체상태개폐기 SSR(6)의 내부 광다이오드를 off 상태로 변경하여 차단상태가 되도록 한다.
부하선로에 전자개폐기가 차단된 상태를 표시하기 위해 도 2의 OP-amp1(4)의 출력전압 V1out이 +12 Vdc가 되면 발광다이오드 D2(14) 및 전류제한 저항기 R6(15)를 이용하여 장애경고 신호를 발생하도록 한다.
도 7 및 도 8은 전술한 내용을 토대로 시제품을 제작하여 실험한 결과이다. 도 2의 인덕터 L1(13)에 과전류 유입되는 기준시간은 도 7의 동작곡선(1)에서와 같이 인덕터의 전위가 높은 상태로 포화되는 시점으로 설정하고, 이를 기준으로 도 2의 부하선로 개폐기(2)가 차단되는 시간은 도 7의 동작곡선(2)에서와 같이 개폐기의 전위가 0 Volt로 완전히 접근하는 시점으로 정하였다. 부하에 직류전압을 인가하고 실험한 도 7에서 나타내는 바와 같이 인덕터로 과전류 유입시간부터 차단기가 작동완료하는 시간까지는 약 2 ms 으로 추정된다. 이는 누전차단기의 차단 시간 30 ms 대비 1/15로 축소된 시간이다.
또한 도 8은 시제품에 대해 한국기계전기전자시험연구원에서 시험한 결과(시험번호 : T2014-09046)로 부하에 교류전원을 인가하고 도 2의 인덕터(3)에서 도 2의 SSR 개폐기(6)가 차단되는 동작곡선을 나타내고 있으며 차단소요 시간은 2.1 ms으로 획득되었다.
이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
3: 홀센서
10: 가변저항기
11: 저항기
13: 인덕터

Claims (4)

  1. 부하선로의 과전류를 차단하는 방법에 있어서,
    허용전류는 부하에 전달하고, 허용전류가 초과된 과도전류에 대해서는 유도자기장을 발생시키는 제1 단계(S10)와;
    상기 제1 단계(S10)에서 유도자기장 발생시 홀센서를 통해 감지하고, 홀센서의 유도자기장 감지에 따라 부하선로의 전류를 차단하는 제2 단계(S20);를 포함하고,
    상기 제1 단계(S10)는
    상기 허용전류를 부하에 전달시에는 가변저항기 Rv(10)를 경유하게 하고,
    상기 과도전류 발생시에는 상기 가변저항기 Rv(10)와는 병렬 연결되고 서로간은 직렬 연결된 저항기 Rs(11) 및 유도자기장을 발생시키는 인덕터 L1(13)를 경유하게 하며,
    상기 가변저항기 Rv(10) 및 저항기 Rs(11)는 부하의 정격임피던스에 대한 허용 전류와 기준 전압 이상의 서지 및 과도전류를 고려한 저항치가 설정된 것을 특징으로 하는 홀센서를 이용한 부하선로 과전류 차단 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단계(S20)는
    상기 인덕터 L1(13)에 비접촉 근접된 홀센서(3)가 유도자기장과 반응하여 홀전압을 생성하는 단계(S21)와;
    상기 홀전압을 OP-amp1(4)의 비반전입력단자로 입력하고 반전입력단자는 접지하여 OP-amp1(4)의 출력을 +12 Vdc로 포화되도록 출력하는 단계(S22)와;
    상기 OP-amp1(4)의 출력전압을 OP-amp2(5)의 반전입력단자로 입력하고 비반전입력단자의 입력 전압 V+in는 전압분배기(9)를 활용하여 Voffset < V+in < +12 Vdc로 설정하는 단계(S23)와;
    상기 설정된 OP-amp2(5)의 비반전입력단자의 입력전압을 기준으로 반전단자의 입력전압이 높은 경우 양의 전압차에 대해 OP-amp2(5)의 출력전압을 +12 Vdc에 포화되도록 출력하고 전자개폐기 SSR(6)를 On 상태로 유지하여 부하선로를 단락상태로 유지하는 단계(S24)와;
    상기 설정된 OP-amp2(5)의 비반전입력단자의 입력전압을 기준으로 반전단자의 입력전압이 낮은 경우 음의 전압차에 대해 OP-amp2(5)의 출력전압을 -12 Vdc에 포화되도록 출력하고 전자개폐기 SSR(6)를 개방하여 부하선로를 차단하는 단계(S25);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀센서를 이용한 부하선로 과전류 차단 방법.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 유도자기장 발생시 홀센서가 이를 감지하고, 감지된 사실을 시청각적으로 식별할 수 있는 표시 단계(S30);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀센서를 이용한 부하선로 과전류 차단 방법.
KR1020150011194A 2015-01-23 2015-01-23 홀센서를 이용한 부하선로 과전류 차단 방법 KR101706330B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150011194A KR101706330B1 (ko) 2015-01-23 2015-01-23 홀센서를 이용한 부하선로 과전류 차단 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150011194A KR101706330B1 (ko) 2015-01-23 2015-01-23 홀센서를 이용한 부하선로 과전류 차단 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160091486A KR20160091486A (ko) 2016-08-03
KR101706330B1 true KR101706330B1 (ko) 2017-02-28

Family

ID=56708439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150011194A KR101706330B1 (ko) 2015-01-23 2015-01-23 홀센서를 이용한 부하선로 과전류 차단 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101706330B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101972304B1 (ko) * 2018-04-19 2019-04-25 엘에스산전 주식회사 배전 시스템
KR102382153B1 (ko) * 2021-10-19 2022-04-01 주성민 아크를 포함하는 이상 발생시 전자접촉기를 이용한 전원 차단 유닛

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008109832A (ja) 2006-10-25 2008-05-08 Ls Industrial Systems Co Ltd 一体型高速スイッチモジュールを備えた半波非限流型超電導限流器

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5635683A (en) 1995-01-04 1997-06-03 Calcomp Technology, Inc. Dynamic pressure adjustment of a pressure-sensitive pointing device for a digitizer
GB9618068D0 (en) 1996-08-29 1996-10-09 Ncr Int Inc Improved security container
KR100773769B1 (ko) * 2006-05-03 2007-11-08 진종화 누전 조기경보 기능을 갖는 전원 공급기

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008109832A (ja) 2006-10-25 2008-05-08 Ls Industrial Systems Co Ltd 一体型高速スイッチモジュールを備えた半波非限流型超電導限流器

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160091486A (ko) 2016-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102504997B1 (ko) 고체 상태의 라인 장애 회로 차단기
US6128169A (en) Arc fault detector with circuit interrupter and early arc fault detection
US11050236B2 (en) Solid-state line disturbance circuit interrupter
KR100512194B1 (ko) 아크고장검출시스템
US6639769B2 (en) Arc fault detector with circuit interrupter
KR100900089B1 (ko) 전기 선로에 스파크 발생시 자동 작동하는 전원 차단 장치
KR102492612B1 (ko) Dc-ac 전력 변환 시스템을 사용하는 에너지 저장 및/또는 발생 시스템에서의 지락을 검출하는 시스템
KR100861229B1 (ko) 전기 선로의 스파크 발생시에 자동 작동하는 전원 차단장치
US11342735B2 (en) Solid-state line disturbance circuit interrupter
WO2018177028A1 (zh) 基于自由电子热运动的热信号检测系统
KR101706330B1 (ko) 홀센서를 이용한 부하선로 과전류 차단 방법
CN205883038U (zh) 过流保护电路及带有该电路的显示屏
KR101840288B1 (ko) 누전차단기
CN211508604U (zh) 一种接入变压器型设备短路预检保护装置
KR101527366B1 (ko) 접촉 불량에 의한 아크 검출 회로
CN108400571B (zh) 一种漏电报警的漏电保护器
CN111030050A (zh) 一种接入变压器型设备短路预检保护装置及其工作方法
CN212183104U (zh) 一种电源无电跳闸开关
US11031772B2 (en) Protection earth connection detector
CN210167806U (zh) 具有电容式电源装置电路的接地故障电路中断器
CN109842096B (zh) 电子保护电路
KR101948834B1 (ko) 돌입 전류 차단 기능 및 과부하 차단 기능을 갖는 순간정전 보상 장치 및 순간정전 보상 모듈
KR20170135265A (ko) 과전류/과전압 보호 기능을 구비한 직류-직류 컨버터
CN212183105U (zh) 一种无电、漏电跳闸开关
CN217882816U (zh) 电源线漏电检测保护装置、电连接设备和用电器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200204

Year of fee payment: 4