KR101724645B1

KR101724645B1 - 누설전류 검출용 집적회로 및 누전차단기

Info

Publication number: KR101724645B1
Application number: KR1020150113982A
Authority: KR
Inventors: 김선정
Original assignee: 주식회사 써니아이씨
Priority date: 2015-08-12
Filing date: 2015-08-12
Publication date: 2017-04-10
Also published as: KR20170019751A

Abstract

본 발명의 누전차단기(100)는 전기선로에 설치된 연상변류기(130)로부터의 영상전류의 유무에 따라서 전기선로를 차단하기 위한 신호를 출력하며, 영상변류기로부터의 영상전류의 유무에 따라서 양단에 인가되는 전위차에 대응하는 신호를 증폭하여 출력하는 전류증폭기(112)와, 전류증폭기의 출력신호와 기준전압의 비교결과에 따라서 SCR을 동작시키는 동작신호를 출력하는 비교기(111)를 포함하는 누설전류 검출용 반도체 집적회로(110)와, 전기선로의 지락 발생을 검출하고, 지락이 검출되면 영상전류를 출력하는 영상변류기(130)와, 누설전류 검출용 반도체 집적회로(110)의 출력신호에 따라서 전기선로를 차단하는 SCR(150) 및 트립 코일을 포함하여 구성된다.

Description

누설전류 검출용 집적회로 및 누전차단기{INTEGRATED CIRCUIT FOR LEAKAGE CURRENT DETECTION AND EARTH LEAKAGE CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 누설전류 감지용 반도체 집적회로 및 이를 이용한 누전차단기에 관한 것으로, 특히, 영상변류기의 출력전류를 이용하여 선로의 지락 여부를 감지하는 누설전류 감지용 반도체 집적회로 및 이를 이용한 누전차단기에 관한 것이다.

각종 전기선로나 기기 등의 지락(地絡)을 검출하고, 지락이 검출되면 회로를 차단하여 전기선로나 기기 등에 공급되는 전원의 공급을 중단시키는 장치이다.

도 1은 누설전류 감지용 반도체 집적회로를 포함하는 종래의 누전차단기의 개략적인 구성을 나타내는 회로도이며, 도 1의 종래의 누전차단기(10)는 영상변류기(13)와 누설전류 검출용 집적회로(11)와 SCR(15)을 포함하며, 영상변류기(13)가 전기선로 등에서 지락에 흐르는 누설전류를 검출한 때에 당해 영상변류기(13)의 2차 측에 흐르는 전류는 입력저항(R1)과 피드백 저항(R2)을 통해서 전압신호로 변환되어서 누설전류 검출용 집적회로(11)로 입력된다.

누설전류 검출용 집적회로(11)로 입력되는 전압신호는 누설전류 검출용 집적회로(11)의 전압증폭기(11b)에서 입력저항(R1)과 피드백 저항(R2)의 비율만큼 증폭되고, 이 증폭신호(Vo)는 비교기(11a)에 의해 기준전압(Vr)과 비교되며, 비교결과 증폭신호(Vo)가 기준전압(Vr)보다 크면 SCR(15)을 동작시켜서, SCR(15)이 누전차단기의 트립 코일(미 도시)을 트립시키는 등에 의해서 전기선로를 차단한다.

그러나 이와 같은 종래의 누전차단기(10)에서는 영상변류기(13)의 2차 측에 흐르는 전류를 전압으로 변환하여 누설전류 검출용 집적회로(11)에 입력하는 방식으로 하고 있으므로 전류를 전압으로 변환하기 위한 저항인 입력저항(R1) 및 피드백 저항(R2)을 필요로 하므로 구성 부품의 수가 증가하며, 또, 누설전류 검출용 집적회로(11)의 입력단자의 수도 증가하게 될 뿐 아니라, 누전차단기 모듈 구성 시의 회로기판(PCB)의 구조도 복잡해지며, 이는 비용의 증가로 이어진다는 문제가 있다.

또, 누전차단기에 관한 다른 종래기술로 특허문헌 1에 기재된 기술도 있으나, 특허문헌 1의 누전차단기도 마찬가지로 영상변류기(ZCT)의 출력을 저항(R1, R2)에 의해 전압으로 변환하여 누설전류 검출용 집적회로(11)에 입력하는 방식으로 하고 있으므로 동일한 문제가 있다.

특허문헌 1 : 등록특허 10-1214868호 공보(2012. 12. 24. 공고)

본 발명은 종래기술의 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 누설전류 검출용 집적회로의 입력단자의 수를 감소시킬 수 있는 동시에, 누전차단기를 구성하는 부품의 수를 감소시킬 수 있으며, 이에 따른 누전차단기 제조비용의 감소가 가능한 누설전류 검출용 집적회로 및 이를 이용한 누전차단기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 누설전류 검출용 집적회로는, 전기선로에 설치된 영상변류기로부터 입력되는 영상전류에 의해 상기 전기선로를 차단하기 위한 신호를 출력하는 누설전류 검출용 반도체 집적회로로, 상기 영상전류에 의해 발생하는 입력전압과 기준전압 발생기로부터 인가되는 기준전압 사이의 전위차에 대응하는 신호를 증폭하여 출력하는 전류증폭기와, 상기 전류증폭기의 출력신호와 기준전압의 비교결과에 따라서 SCR을 동작시키는 동작신호를 출력하는 비교기를 포함하고, 상기 전류증폭기는 상기 영상변류기로부터 입력되는 전류를 입력저항과 피드백 저항을 이용하여 전압신호로 변경시키지 않고 그대로 입력하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 누전차단기는, 상기 누설전류 검출용 반도체 집적회로와, 상기 전기선로에 설치되어서 상기 전기선로의 지락 발생을 검출하고, 지락이 검출되면 상기 영상전류를 출력하는 상기 영상변류기와, 상기 누설전류 검출용 반도체 집적회로의 출력신호에 따라서 상기 전기선로를 차단하는 트립 수단을 포함한다.

바람직하게는, 상기 트립 수단은, 상기 비교기로부터 출력되는 상기 동작신호에 따라서 동작하는 SCR과, 상기 SCR의 동작에 따라서 동작하여 상기 전기선로를 차단하는 트립 코일을 포함한다.

본 발명의 누설전류 검출용 반도체 집적회로는 영상변류기로부터 입력되는 전류를 입력저항과 피드백 저항을 이용하여 전압신호로 변경시키지 않고 그대로 입력하는 전류 증폭기를 포함하고 있으므로, 종래의 누설전류 검출용 반도체 집적회로와 같이 입력저항과 피드백 저항이 필요하지 않으므로 부품 수를 줄일 수 있는 동시에, 종래의 누설전류 검출용 집적회로에 비해 IC 칩의 단자 수를 줄일 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 누설전류 감지용 반도체 집적회로를 포함하는 종래의 누전차단기의 개략적인 구성을 나타내는 회로도,
도 2는 다른 종래기술의 누전차단기 회로도,
도 3은 누설전류 감지용 반도체 집적회로를 포함하는 본 발명의 누전차단기의 개략적인 구성을 나타내는 회로도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태의 누설전류 감지용 반도체 집적회로 및 이를 이용한 누전차단기에 대해서 상세하게 설명한다. 도 3은 누설전류 감지용 반도체 집적회로를 포함하는 본 발명의 누전차단기의 개략적인 구성을 나타내는 회로도이다.

도 3에 도시하는 것과 같이, 본 실시형태의 누전차단기(100)는 누설전류 검출용 반도체 집적회로(110)와 영상변류기(130) 및 SCR(150)을 포함한다.

누설전류 검출용 반도체 집적회로(110)는 후술하는 영상변류기(130)가 지락 전류를 검출한 때의 당해 영상변류기(130)의 출력 측에 흐르는 전류(이하 이 전류를 「영상전류(ic)」라고 한다)를 입력으로 하여, 지락 사고의 발생 시에 SCR(150)을 동작시켜서 전기선로를 차단하기 위한 SCR(150) 동작신호를 출력하며, 비교기(111)와 전류 증폭기(112) 및 기준전압 발생기(113)를 포함한다.

전류 증폭기(112)는 본 실시형태의 중요한 특징에 해당하는 부분으로, 영상변류기(130)의 출력 측에 흐르는 영상전류(ic)의 유무에 따라서 비교기(111)로 출력신호(Vo)를 출력한다.

기준전압 발생기(113)는 전류 증폭기(112)와 비교기(111)를 동작시키기 위한 기준전압(Vr)을 발생하여 각각 비교기(111) 및 전류 증폭기(112)에 공급한다.

비교기(111)는 전류 증폭기(112)로부터의 출력신호(Vo)를 기준전압(Vr)과 비교하고, 비교 결과에 따라서 SCR(150)을 동작시키는 동작신호(Vscr)를 출력한다.

영상변류기(130)는 전기선로에 설치되어서, 전기선로나 기기 등에 지락이 발생한 때에 선로에 포함된 지락 전류를 검출하는 기능을 하며, 영상변류기(130)의 출력 측은 누설전류 검출용 반도체 집적회로(110)의 전류 증폭기(112)와 접속되어 있다.

SCR(150)은 비교기(111)로부터 출력되는 동작신호(Vscr)에 따라서 동작하여 미 도시의 트립 코일을 동작시켜서 전기선로를 차단한다.

다음에, 본 실시형태의 누전차단기(100)의 동작에 대해서 설명한다.

먼저, 영상변류기(130)가 설치된 전기선로에 지락이 발생하지 않아서 영상변류기(130)의 출력 측(2차 측)에 영상전류(ic)가 흐르지 않으면(ic=0) 전류 증폭기(112)의 양단에는 전위차가 발생하지 않으며, 즉, 기준전압(Vr)=입력전압(Vin)이 되며, 이에 따라 전류 증폭기(112)의 출력신호(Vo)는 0이 된다. 따라서 비교기(111)는 SCR(150)에 동작신호(Vscr)를 출력하지 않으며, SCR(150)은 동작하지 않는다.

만일, 전기선로에 지락이 발생하여 영상변류기(130)의 출력 측으로 영상전류(ic)가 흐르게 되면(ic≠0) 기준전압(Vr)과 입력전압(Vin) 사이에 전위차가 발생하고, 전류 증폭기(112)는 이 전위차에 대응하는 신호를 증폭하여 출력신호(Vo)로서 비교기(111)에 출력하고, 비교기(111)는 SCR(150)에 대해 동작신호(Vscr)를 출력함으로써 SCR(150)을 동작시키며, 이에 의해 미 도시의 트립 코일이 동작하여 전기선로를 차단하게 된다.

이와 같이, 본 실시형태의 누설전류 검출용 반도체 집적회로(110)는 영상변류기(130)로부터 입력되는 전류를 입력저항과 피드백 저항을 이용하여 전압신호로 변경시키지 않고 그대로 입력하는 전류 증폭기(112)를 이용하고 있으므로, 종래의 누설전류 검출용 반도체 집적회로와 같이 입력저항과 피드백 저항이 필요하지 않으므로 부품 수를 줄일 수 있는 동시에, 도 1의 누설전류 검출용 집적회로(11)에 비해 단자 수를 줄일 수 있다는 효과가 있다.

또, 도 3에는 구체적으로 도시하고 있지 않으나, 본 실시형태의 누전차단기(100)는 SCR(150)의 동작에 의해 전기선로를 차단하는 트립 코일을 비롯하여 누전차단기로서 필요로 하는 각 부분을 포함하나, 이는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자라면 공지의 기술로부터 용이하게 구현할 수 있으므로 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시형태에 의해 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함은 당연하다.

100 누전차단기
110 누설전류 검출용 반도체 집적회로
111 비교기
112 전류 증폭기
130 영상변류기
150 SCR

Claims

전기선로에 설치된 영상변류기로부터 입력되는 영상전류에 의해 상기 전기선로를 차단하기 위한 신호를 출력하는 누설전류 검출용 반도체 집적회로로,
상기 영상전류에 의해 발생하는 입력전압과 기준전압 발생기로부터 인가되는 기준전압 사이의 전위차에 대응하는 신호를 증폭하여 출력하는 전류증폭기와,
상기 전류증폭기의 출력신호와 기준전압의 비교결과에 따라서 SCR을 동작시키는 동작신호를 출력하는 비교기를 포함하고,
상기 전류증폭기는 상기 영상변류기로부터 입력되는 전류를 입력저항과 피드백 저항을 이용하여 전압신호로 변경시키지 않고 그대로 입력하는 것을 특징으로 하는 누설전류 검출용 반도체 집적회로.
청구항 1에 기재된 누설전류 검출용 반도체 집적회로와,
상기 전기선로에 설치되어서 상기 전기선로의 지락 발생을 검출하고, 지락이 검출되면 상기 영상전류를 출력하는 상기 영상변류기와,
상기 누설전류 검출용 반도체 집적회로의 출력신호에 따라서 상기 전기선로를 차단하는 트립 수단을 포함하는 누전차단기.
청구항 2에 있어서,
상기 트립 수단은,
상기 비교기로부터 출력되는 상기 동작신호에 따라서 동작하는 SCR과,
상기 SCR의 동작에 따라서 동작하여 상기 전기선로를 차단하는 트립 코일을 포함하는 누전차단기.