KR101737052B1

KR101737052B1 - 디씨기기용 플러그

Info

Publication number: KR101737052B1
Application number: KR1020110011412A
Authority: KR
Inventors: 진현철; 서한솔; 박현수; 이병국; 전준영
Original assignee: 삼성전자주식회사; 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2011-02-09
Filing date: 2011-02-09
Publication date: 2017-05-18
Also published as: US20120200280A1; EP2487760A1; CN102637984A; EP2487760B1; US9419387B2; KR20120091570A

Abstract

DC기기용 플러그가 개시된다. 본 발명에 따른 DC기기용 플러그는 콘센트에 삽입되는 양극단자와 음극단자를 포함하여 DC전류를 입력받는 입력부, 입력부를 통해 입력된 DC전류를 전기기기로 출력하도록 양극단자와 음극단자를 포함하는 출력부, 입력부와 출력부 사이를 연결하기 위해 양극전선과 음극전선을 포함하는 연결부,입력부의 양극단자와 음극단자 사이에 연결되어 입력된 DC전류를 정류하는 정류부,정류부와 직렬 연결되어 입력되는 DC전류의 증가시 플러그 내부전류를 점차 증가시키는 인덕터부; 및 인덕터부와 직렬 연결되어 인덕터부를 통과한 전류에 따라 전압을 충전하고 입력부로부터의 DC전류 입력이 중단되면 충전된 전압을 출력부로 방전하는 콘덴서부를 포함한다.
따라서, 본 발명에 따른 DC기기용 플러그는 간단한 회로의 구성만으로도 전기기기, 플러그 및 도선의 내구성이 증가될 수 있고 사용자측면에서도 안전하게 DC전류를 이용할 수 있게 한다.

Description

디씨기기용 플러그{PLUG FOR DC APPLIANCE}

본 발명은 DC기기용 플러그에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 안전하게 DC전원을 전기기기에 공급할 수 있게 하는 DC기기용 플러그에 관한 것이다.

종래에는 상용전력을 공급하는 교류배전시스템으로 일반 가정의 전기기기에 전력을 공급해왔다. 이 교류배전 시스템은 콘센트, 플러그, 조작스위치 등을 이용하여 전기기기에 전력을 공급한다. 또한, 교류전력을 인가받은 전기기기는 내장된 정류부를 이용하여 교류를 직류로 변환한다. 이러한 교류 배전 시스템에서는 플러그 분리시의 아크(arc)를 방지하는 장치가 따로 구비되어있지 않아도 안정성이 손상되지 않는 이점이 있다.

그러나 향후 일반 가정에서는 태양전지, 연료전지 등을 이용한 직류전원의 이용이 증가될 것이다. 직류전력은 기존의 교류 배전시스템에서의 교류전력을 직류로 변환할 때 발생하는 에너지 손실을 줄일 수 있고 저장이 용이하기 때문에 비상시 대응에도 효과적이기 때문이다. 또한, 교류전력의 경우 소비전력이 동일한 기기일지라도 기기자체의 역률이 나쁠 경우 무효전력량만큼 발전단에서 더 많은 전력을 생산해야 하기 때문에 에너지 효율 면에서 좋지 않다.

실제로 일반 가정에서 인버터를 채용한 가전제품의 비율이 증가하고 있으며, 디지털 기기의 대부분은 DC전원을 사용하고 있다.

따라서 DC전원을 배전받기 적합한 플러그가 필요한데, 종래의 DC전원용 플러그는 AC전원 플러그의 구성과 동일하여 배전 시에 돌입전류가 발생하거나 배전을 차단할 때 아크가 발생하여 안전성 문제가 존재하였다.

본 발명의 일 측면은 정류부와 콘덴서부를 구비하여 배전을 차단할 때 발생하는 아크를 방지하는 DC기기용 플러그를 제공한다. 　

본 발명의 다른 측면은 인덕터부를 구비하여 배전시 돌입전류의 발생을 방지하는 DC기기용 플러그를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른 DC기기용 플러그는　콘센트에 삽입되는 양극단자와 음극단자를 포함하여 DC전류를 입력받는 입력부, 상기 입력부를 통해 입력된 DC전류를 전기기기로 출력하도록 양극단자와 음극단자를 포함하는 출력부, 상기 입력부와 출력부 사이를 연결하기 위해 양극전선과 음극전선을 포함하는 연결부, 상기 입력부의 양극단자와 음극단자 사이에 연결되어 상기 입력된 DC전류를 정류하는 정류부, 상기 정류부와 직렬 연결되어 상기 입력되는 DC전류의 증가시 플러그 내부전류를 점차 증가시키는 인덕터부 및 상기 인덕터부와 직렬 연결되어 상기 인덕터부를 통과한 전류에 따라 전압을 충전하고 상기 입력부로부터의 DC전류 입력이 중단되면 상기 충전된 전압을 상기 출력부로 방전하는 콘덴서부를 포함한다.

한편, 정류부는　상기 입력부가 상기 콘센트로부터 분리되어 상기 DC전류 입력이 중단될 때 플러그 내에 존재하는 전류를 상기 출력부로 환류시켜 상기 전류가 상기 플러그 외부로 누설됨으로 인한 아크(Arc)현상을 방지할 수 있다.

또한, 정류부는 상기 입력부의 음극단자와 애노드단이 연결되고, 상기 입력부의 양극단자와 캐소드단이 연결되어 상기 플러그 내의 전류가 상기 입력부에서 상기 출력부로 흐르게 할 수 있다.

또한, 인덕터부는 일단이 상기 정류부의 캐소드단과 연결되고 타단이 상기 콘덴서부와 연결될 수 있다.

또한, 인덕터부는 상기 입력부가 상기 콘센트에 삽입되어 상기 DC전류 입력이 증가할 때 상기 플러그 내부 전류가 급격하게 증가하는 것을 억제하여 돌입전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.

또한, 인덕터부는 상기 플러그 내부의 전류가 적정한 속도로 증가되도록 인덕턴스가 조정될 수 있다.

또한, 콘덴서부는 상기 입력부가　상기 콘센트로부터 분리되어 상기 DC전류 입력이 중단될 때 상기 입력부측의 전압과 상기 출력부측의 전압차를 감소시켜 아크(Arc)현상을 방지할 수 있다.

또한, 콘덴서부는 상기 입력부가 상기 콘센트로부터 분리될 때 상기 충전된 전압을 상기 출력부측으로 방전하도록 상기 출력부의 양극단자와 음극단자 사이에 연결될 수 있다.

또한, 콘덴서부는 상기 입력부가 상기 콘센트로부터 분리된 시점부터 소정의 시간동안 상기 입력부와 출력부의 전압차가 일정범위 내에 유지되도록 상기 콘덴서부의 용량이 조정될 수 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 DC기기용 플러그는　콘센트에 삽입되는 양극단자와 음극단자를 포함하여 DC전류를 입력받는 입력부,상기 입력부를 통해 입력된 DC전류를 전기기기로 출력하도록 양극단자와 음극단자를 포함하는 출력부, 상기 입력부와 출력부 사이를 연결하기 위해 양극전선과 음극전선을 포함하는 연결부, 상기 입력부의 양극단자와 음극단자 사이에 연결되어 상기 입력된 DC전류를 정류하는 정류부, 상기 정류부와 병렬로 연결되어 상기 정류된 전류에 따른 전압을 충전하고, 상기 입력부로부터의 DC전류 입력이 중단되면 상기 충전된 전압을 상기 출력부로 방전하는 콘덴서부 및 상기 병렬로 연결된 정류부 및 콘덴서부와 직렬로 연결되어 상기 입력부에 입력되는 DC전류의 증가시 플러그 내부전류를 점차 증가시키는 인덕터부를 포함한다.

또한, 정류부는 캐소드단이 상기 양극전선과 연결되고, 애노드단이 음극전선과 연결되어 상기 플러그 내의 전류가 상기 입력부에서 상기 출력부로 흐르게 할 수 있다.

또한, 인덕터부는 상기 입력부가 상기 콘센트에 삽입되어 상기 DC전류 입력이 증가할 때 플러그 내부의 전류가 급격하게 증가하는 것을 억제하여 돌입전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.

또한, 인덕터부는 일단이 상기 입력부의 양극단자와 연결되고 타단이 상기 병렬연결된 정류부 및 콘덴서부와 연결될 수 있다.

또한, 인덕터부는 상기 　타단이 상기 정류부의 캐소드단과 연결되고, 상기 양극전선과 연결될 수 있다.

또한, 콘덴서부는 상기 입력부가 상기 콘센트로부터 분리되어 상기 DC전류 입력이 중단될 때 상기 충전된 전압을 상기 출력부측으로 방전하도록 상기 출력부의 양극단자와 음극단자 사이에 연결될 수 있다.

또한, 인덕터부는 일단이 상기 출력부의 양극단자와 연결되고 타단이 병렬연결된 정류부 및 콘덴서부와 연결될 수 있다.

또한,정류부는 캐소드단이 상기 입력부의 양극단자와 연결되고 애노드단이 상기 입력부의 음극단자와 연결될 수 있다.

상술한 바와 같은 DC기기용 플러그에 따르면, DC기기용 플러그 내부에 정류부와 콘덴서를 배치함으로써 플러그를 콘센트로부터 분리시 발생할 수 있는 아크현상이 방지될 수 있다.

또한, DC기기용 플러그 내부에 인덕터를 더 배치함으로써 플러그를 콘센트로부터 삽입시 발생할 수 있는 돌입전류의 유입이 방지될 수 있다.

이로써 간단한 회로의 구성만으로도 전기기기, 플러그 및 도선의 내구성이 증가될 수 있고 사용자측면에서도 안전하게 DC전류를 이용할 수 있게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC기기용 플러그와 콘센트의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 DC기기용 플러그의 내부 회로도이다.
도 3은 과전류방지 회로부가 구비된 DC기기용 플러그에서의 시간에 따른 전류의 변화개형을 도시한 도면이다.
도 4a는 플러그 인시 전류누설방지 회로부에서의 전류흐름을 도시한 도면이다.
도 4b는 플러그 아웃시 전류누설방지 회로부에서의 전류흐름을 도시한 도면이다.
도 5는 전류누설방지 회로부가 장착된 플러그와 미장착된 플러그의 플러그 아웃시 시간에 따른 전류변화개형을 도시한 도면이다.
도 6a은 도 2에 도시된 DC기기용 플러그의 플러그 인시 전류흐름을 도시한 도면이다.
도 6b는 도 2에 도시된 DC기기용 플러그의 플러그 아웃시 전류흐름을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC기기용 플러그의 내부 회로도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 DC기기용 플러그의 내부 회로도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 DC기기용 플러그의 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC기기용 플러그와 콘센트의 사시도이다.

본 실시예에 따른 DC기기용 플러그(10)는 플러그 하우징(11)과, 플러그 하우징(11)의 일측에 통공된 한 쌍의 통공부와, 통공부에 설치되어 외부로 돌출된 한 쌍의 접속부(13a,13b)를 포함한다.

상술한 바와 같은 본 실시예에 따른 DC기기용 플러그(10)는 콘센트(20)에 착탈가능하게 구성되며 콘센트(20)에 삽입되어 DC전류를 입력받는다.

콘센트(20)의 콘센트 하우징(21) 일면에는 한 쌍의 단자 삽입구(22a,22b)가 마련되어 있다. 단자 삽입구(22a,22b) 각각에는 양극접점과 음극접점이 각각 마련되어 있고, 이 양극접점과 음극접점에는 양극전선과 음극전선이 각각 연결되어 있다.

콘센트(20)의 단자삽입구(22a,22b)에 플러그(10)의 접속부(13a,13b)를 삽입하여 플러그(10)의 접속부(13a,13b)와 콘센트(20)의 양 접점이 연결되면, 외부로부터 공급된 DC전류가 플러그(10)의 접속부(13a,13b)로 인가된다.

한편, DC기기용 플러그(10)와 콘센트(20)의 양극과 음극이 잘못 연결되는 것을 방지하기 위해 본 실시예의 플러그(10)는 양극단자와 음극단자의 크기를 달리 설계하여 양극과 음극을 구분하였지만 다른 방법으로 양극과 음극을 구분하는 것도 가능하다.

예컨대, 양극단자와 음극단자의 배치를 L형으로 하거나, 양단자의 형상을 다르게 하는 등 사용자가 양극과 음극을 구분할 수 있다면 DC기기용 플러그(10)로서 사용될 수 있다. 또한, 양극단자, 음극단자 및 접지 혹은 가이드단자를 포함하는 3개의 단자로 구성된 DC기기용 플러그(10)도 사용될 수 있다.

DC기기용 플러그(10)를 콘센트(20)에 삽입(이하, 플러그 인(IN))하여 DC전원이 플러그로 입력되면, 전기기기 내에 존재하는 콘덴서 등으로 인하여 정상적으로 흐르는 전류보다 높은 돌입전류가 흐르는 현상이 발생될 수 있다. 이러한 돌입전류는 전기기기에 충격을 가해 고장이나 수명단축의 원인이 된다.

기존의 교류(AC)배전 시스템에서는 릴레이(relay)를 사용하여 이러한 돌입전류를 제한하고 있으나 직류(DC)배전 시스템에서는 소형의 직류 릴레이장치가 존재하지 않기 때문에 과전류를 방지하기 위한 별도의 구성이 요구된다.

또한, 콘센트(20)에 삽입된 DC기기용 플러그(10)를 분리(이하, 플러그 아웃(Out))할 때, 선로의 기생 인덕턴스와 부하기기의 유도성분에 의해서 아크(Arc)가 발생될 수 있다. 즉, 아크현상은 플러그(10) 분리 시 미처 전기기기로 유출되지 못하고 플러그(10) 내부에 잔류된 전류가 외부로 방출되어 야기되는 현상이다.

기존의 교류배전 시스템에서는 주기적으로 전압이 '0'이 되므로 이러한 아크현상이 해소될 수 있었으나, DC전압은 '0'인 점이 존재하지 않아 아크가 지속될 수 밖에 없다. 이러한 아크현상이 지속되면 전기기기에 즉각적인 손상을 유발하고 플러그 및 도선의 내구성에 악영향을 미칠 뿐만 아니라 각종 감전사고와 화재의 원인이 될 수 있다.

이하, 상술한 바와 같은 플러그 인시의 돌입전류 발생현상과 플러그 아웃시의 아크현상을 방지하기 위한 본 발명에 따른 DC기기용 플러그의 내부 회로 구성에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 DC기기용 플러그의 내부 회로도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 DC기기용 플러그(100)는 DC전류를 입력받는 입력부(110)와, 입력된 DC전류를 출력하는 출력부(120)와, 입력부(110)와 출력부(120)를 연결하는 연결부(130)와, 정류부(140)와, 인덕터부(150)와, 콘덴서부(160)를 포함한다.

입력부(110)는 양극단자(T1)와 양극단자(T1)의 아래에 위치하는 음극단자(T2)를 포함하여 콘센트에 삽입가능하게 구성된다. 즉, 입력부(110)는 콘센트에 삽입되어 외부로부터의 DC전류를 입력받는다.

이렇게 입력된 DC전류는 양극단자(T3)와 양극단자(T1)의 아래에 위치하는 음극단자(T4)를 포함하는 출력부(120)를 통해 출력되어 전기기기를 구동하는데 사용된다.

연결부(130)는 입력부(110)와 출력부(120)를 연결하기 위해 양극전선(Line1)과 양극전선(Line1)의 하측에 위치하는 음극전선(Line2)을 포함한다.

이러한 연결부(130)는 정류부(140), 인덕터부(150) 및 콘덴서부(160)와 연결되고 입력 DC전류가 출력부(120)측으로 출력되도록 한다.

정류부(140)는 다이오드로서 입력부(110)의 양극단자(T1)와 음극단자(T2) 사이에 연결된다. 구체적으로, 정류부(140)의 애노드(Anode)단은 입력부(110)의 음극단자(T2)와 연결되고, 캐소드(Cathode)단은 입력부(110)의 양극단자(T1)와 연결된다.

이러한 정류부(140)는 플러그(100) 내부 전류가 일정방향으로 흐를 수 있도록 정류한다. 정류부(140)는 플러그(100) 내부 전류가 항상 입력부(110)측에서 출력부(120)측으로 흐르게 한다. 이로써 플러그 아웃시 플러그(100) 내부에 남아있는 잔류전류가 입력부(110)를 통해 외부로 누설되는 현상이 방지될 수 있다. 정류부(140)에 의한 전류누설방지 효과의 구체적 동작원리는 후술한다.

인덕터부(150)는 정류부(140)와 직렬 연결된 인덕터로 구성된다. 인덕터부(150)는 정류부(140)의 캐소드단과 연결되고, 양극전선(Line1)과 연결된다.

인덕터는 전류의 변화량에 비례해 전압을 유도하는 코일로 구성되어 전류를 충전하는 회로소자로서, 플러그 내부의 전류가 급격하게 변화되는 것을 방지한다.

한편, 본 실시예에서는 인덕터부(150)의 인덕터를 한 개로만 구성하였으나 인덕터부(150)의 인덕턴스(L1)를 적절히 조정하기 위해 복수개의 인덕터가 직렬 또는 병렬 연결되어 인덕터부(150)를 구성하는 것도 본 발명의 범주에 포함된다.

콘덴서부(160)는 인덕터부(150)와 직렬 연결된 콘덴서로 구성된다. 또한, 콘덴서부(160)는 출력부(120)의 제3단자(T3)와 제4단자(T4) 사이에 연결된다.

이러한 콘덴서부(160)는 플러그 인시부터 인덕터부(150)를 통과한 전류에 따른 전압을 충전하고 충전된 전압을 플러그 아웃시부터 일정시간동안 출력부(120) 측으로 방전한다.

본 실시예에서는 콘덴서부(160)의 콘덴서를 한 개로만 구성하였으나 콘덴서부(160)의 용량(C1)을 적절히 조정하기 위해 복수 개의 콘덴서가 직렬 또는 병렬 연결되어 콘덴서부(160)를 구성하는 것도 본 발명의 범주에 포함된다.

이하, 입력 DC전류가 급격히 변하는 시점에서 발생할 수 있는 문제점을 방지하여 안전하게 DC전류를 출력하는 본 실시예에 따른 DC기기용 플러그에 대해 상세히 설명한다.

입력 DC전류의 급변시점은 플러그 인과 플러그 아웃시점이다.

우선 플러그 인시 발생할 수 있는 돌입전류현상을 방지하는 본 실시예에 따른 DC기기용 플러그(100)를 설명한다.

본 실시예에 따른 DC기기용 플러그(100)는 인덕터부(150)를 포함하여 돌입전류현상을 방지한다.

구체적으로, 플러그 인시 인덕터부(150)로 유입되는 전류의 양이 급격히 증가한다. 유입전류의 증가는 인덕터부(150) 내부에 유도되는 자속이 증가함을 의미하고, 인덕터부(150)는 상기 자속이 포화될 때까지 자속의 증가를 억제한다. 즉, 인덕터부(150)는 자속이 포화되는 것을 억제하여 인덕터부(150) 내부에 흐르는 전류의 급격한 증가를 방지한다.

도 3은 플러그 인시 DC기기용 플러그에서의 시간에 따른 전류의 변화개형을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 플러그 인시 플러그 내부에 흐르는 전류가 증가하는데, 인덕터부가 마련되지 않은 플러그의 전류(일점쇄선)는 플러그 인시(t1) 급격히 증가하여 정상전류(I1)보다 높은 돌입전류(I2)가 흐르고 시간이 경과함에 따라 정상전류(I1)로 수렴함을 알 수 있다.

반면에 인덕터부가 마련된 플러그의 전류(실선)은 플러그 인(t1)시부터 일정시간(t2-t1)동안 선형적으로 증가함을 알 수 있다. 구체적으로, 인덕터부에 의한 DC기기용 플러그의 전류는 플러그 인(t1)시부터 일정시간(t2-t1)동안 정상전류(I1)까지 서서히 증가하고, 정상전류(I1)에 도달할 때(t2)부터 일정하게 유지된다.

즉, 인덕터부는 충전 가능한 임계치인 포화전류에 도달할 때까지 회로 내의 전류를 선형적으로 증가시키고, 포화전류에 도달하면 단순한 도선역할을 하는 것이다.

이로써, 본 실시예에 따른 DC기기용 플러그는 플러그 인시 발생하는 돌입전류가 방지될 수 있다.

이하, 플러그 아웃시에 발생할 수 있는 아크(Arc)현상을 방지하는 본 실시예에 따른 DC기기용 플러그를 설명한다.

본 실시예에 따른 DC기기용 플러그(100)는 상술한 바와 같은 아크현상을 방지하기 위해 정류부(140)와 콘덴서부(160)를 마련한다.

정류부(140)는 플러그 아웃시 플러그(100)의 잔류전류를 일정방향으로 정류시킴으로써 전류의 누설을 방지한다.

또한, 콘덴서부(160)는 플러그 아웃시 플러그(100)의 입력부(110)측과 출력부(120)측의 전압차를 감소시켜 아크발생방지를 보조할 수 있는 기능을 수행한다.

정류부(140)와 콘덴서부(160)가 마련된 플러그(100) 내부의 전류 흐름과 그에 따른 아크현상 방지 효과에 대해 도 4a 및 도4b를 통해 설명한다.

도 4a를 참조하면, 콘센트(20)에 플러그(100)가 삽입되면 플러그(100)의 양극전선(Line1)과 음극전선(Line1)이 통전되어 DC전압이 플러그(100)의 입력부(110)에서 출력부(120)로 인가된다. 이렇게 인가된 DC전압은 플러그(100)의 출력부(120)를 통해 전기기기(30)로 공급되면서 콘덴서부(160)에 충전된다.

도 4b를 참조하면, 콘센트(20)로부터 플러그(100)가 분리되면, 플러그(100)의 입력부(110)가 오픈되어 DC전압의 인가가 중단된다.

DC전압의 인가가 중단되면, 정류부(140)는 전기기기(30)에 공급되지 못하고 플러그(100) 내부에 잔류한 전류를 일정방향으로 흐르게 한다. 즉, 정류부(140)는 플러그 아웃시의 잔류전류를 플러그(100) 내부로 환류시켜 플러그(100)와 전기기기(30)에서 소모되도록 한다.

이로써, 플러그(100) 내부의 잔류전류가 입력부(110)를 통해 외부로 유출됨으로써 발생하는 아크현상이 방지될 수 있다.

또한, 전압이 충전된 콘덴서부(160)는 플러그 아웃시 방전한다.

구체적으로, 플러그 아웃시의 플러그(100)의 입력부(110)와 출력부(120)의 전압은 콘덴서부(160)의 충전전압에 의해 동일하고, 시간이 지남에 따라 콘덴서부(160)에 의해 방전전류가 전기기기(30)로 유출되어 콘덴서부(160)의 충전전위가 감소한다. 이로써, 플러그 아웃시 플러그(100)의 입출력부의 전위차로 인한 아크현상문제가 해소될 수 있다. 　

정류부와 콘덴서부가 장착된 플러그와 미장착된 플러그의 플러그 아웃시 시간에 따른 전류변화가 도 5에 도시되어 있다.

도 5의 (a)를 참조하면, 정류부와 콘덴서부가 미장착된 플러그는 플러그 아웃시(t2)부터 플러그 내의 전압(일점쇄선)이 감소함에 따라 전류(실선)가 급변하여 아크가 발생함을 알 수 있다.

반면에 도 6의 (b)를 참조하면, 정류부와 콘덴서부가 장착된 플러그는 플러그 아웃시(t2)부터 감소하는 플러그 내의 전압(일점쇄선)과 함께 안정적으로 전류(실선)가 감소하여 아크발생 문제가 해결됨을 알 수 있다.

이하, 도 6a 및 도 6b를 통해 본 실시예에 따른 DC배전 회로의 전류흐름을 설명한다.

도 6a를 참조하면, 플러그(100)의 입력부(110)와 콘센트(20)의 양단자가 접속되어 DC전압이 인가되면 전류가 입력부(110) 측에서 출력부(120) 측으로 흘러 출력부 측(120)에 연결된 전기기기(30)로 이동한다.

이때, 인덕터부(150)에는 전류가 충전되어 선형적으로 플러그(100) 내부 전류가 증가하고, 인덕터부(150)를 통과한 전류에 의해 콘덴서부(160)에 전압이 충전되면서 출력부(120) 측으로 전류가 출력된다.

인덕터부(150)의 전류가 충전되기 시작한 후 일정시간이 흐르면 인덕터부(150) 의 충전전류가 포화되어 인덕터(100)는 단순한 도선역할을 하게 되며, 이로써 플러그 (100)내 도선전체에 일정한 전류가 흐르게 된다.

따라서, 인덕터(150)에 의해 플러그 인시 플러그(100) 내부전류가 급격하게 증가하는 것이 방지될 수 있는데, 인덕터부(150)의 인덕턴스(L1)값이 클수록 이러한 돌입전류방지 효과가 크다.

인덕턴스(L1)는 회로에 흐르는 전류의 변화에 따라 전자기유도로 생기는 역기전력의 비율 또는 권선에 흐르는 시간의 변화량과 권선에 발생하는 기전력이 비로서, 그 값이 커지면 인덕터부(150) 내부의 전류충전속도가 낮아지기 때문이다. 즉, 인덕터(110)를 통과하는 전류가 포화전류에 도달하기까지의 시간이 증가됨을 의미한다.

플러그 인후 일정시간이 경과하여 플러그(100) 내부 전류가 일정한 상태에서 플러그와 콘센트의 접속을 단절하면(플러그 아웃, 도6b참조), 정류부(121)는 플러그 내부전류를 출력부(120) 측으로 환류시킨다.

플러그(100) 내부전류는 플러그 아웃시 플러그(100)에서 전기기기(30)로 공급되지 못한 전류와 플러그 아웃시 전압변화(전압강하)로 인해 인덕터부(150) 내부에 충전된 전류를 포함한다.

구체적으로, 정류부(140)는 플러그(100) 내부전류가 플러그(100)의 입력부(110)를 통해 외부로 누설되는 것을 방지하기 위해 정류부(140)의 애노드단에서 캐소드단으로 전류의 흐름을 정류시킨다. 즉, 정류부(140)는 플러그(100) 내부전류가 플러그(100) 내부에서 흐르다가 전기기기(30)로 출력될 수 있도록 한다.

또한, 콘덴서부(160)는 플러그 아웃시 충전전압을 방전하여 출력부(120) 측으로 전류를 흐르게 한다. 이로써 콘덴서부(160)에서의 충전전압의 강하가 이루어진다.

콘덴서부(160)의 용량값(C1)은 플러그 아웃시 소정의 시간동안 플러그의 입력부(110)와 출력부(120) 사이의 전압이 동일하게 유지시켜 아크를 방지할 수 있도록 조절될 수 있다.

다만, 용량(C1)값이 너무 크게 조절되면, 콘덴서부(160)의 전압축적 경향이 강해져 플러그 인시 돌입전류를 유도할 수 있으므로 적정수준으로 조절됨이 바람직하다.

상술한 바와 같은 본 실시예에 따른 DC기기용 플러그(100)에 따르면, DC기기용 플러그(100) 내부에 정류부(140)와 콘덴서부(160)를 배치하여 플러그(100)를 콘센트로부터 분리시 발생할 수 있는 아크현상을 방지할 수 있다.

또한, 인덕터부(150)를 더 배치하여 플러그(100)를 콘센트로부터 삽입시 발생할 수 있는 돌입전류의 유입을 방지할 수 있다.

이로써 간단한 회로의 구성만으로도 전기기기, 플러그 및 도선의 내구성을 증가시킬 수 있고 사용자측면에서도 안전하게 DC전류를 이용할 수 있게 한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 DC기기용 플러그의 내부 회로도이다.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 DC기기용 플러그(200)는 DC전류를 입력받기 위해 양극단자(T1)와 양극단자(T1)의 하측에 위치하는 음극단자(T2)를 포함하는 입력부(210), 입력된 DC전류를 양극단자(T3)와 양극단자(T3)의 하측에 위치하는 음극단자(T4)를 통해 출력하는 출력부(220), 양극전선(Line1)과 음극전선(Line2)을 포함하여 입력부(210)와 출력부(220)를 연결하는 연결부(230), DC배전 회로상의 전류를 일정방향으로 정류시키는 정류부(240), DC배전 회로상의 전류를 선형적으로 증가시켜 전류의 급변을 방지하는 인덕터부(250) 및 인덕터부(250)를 통과한 전류에 따른 전압을 충전하고 충전된 전압을 출력부(220)를 통해 방전하는 콘덴서부(260)를 포함한다.

특히, 본 실시예에 따른 DC기기용 플러그(200)는 정류부(240)와 콘덴서부(26)가 병렬로 연결된다.

구체적으로, 정류부(240)의 캐소드단은 양극전선(Line1)상에 위치하고, 애노드단은 음극전선(Line2)상에 위치한다.

이러한 정류부(240)는 출력부(220)의 제3단자(T3)와 제4단자(T4) 사이에 연결된 콘덴서부(260)와 병렬로 연결된다. 즉, 정류부(240)의 캐소드단은 출력부(220)의 양극단자(T3)와 연결되고 애노드단은 출력부(220)의 음극단자(T4)와 연결된다.

또한, 본 실시에는 이렇게 병렬로 연결된 정류부(240)와 콘덴서부(260)에 인덕터부(250)를 직렬로 연결한다.

인덕터부(250)의 일측단자는 입력부(210)의 양극단자(T1)와 연결되고 타측단자는 병렬로 연결된 정류부(240) 및 콘덴서부(260)와 연결된다. 즉, 인덕터부(250)는 입력측에 연결되고 정류부(240)와 콘덴서부(260)는 출력측에 연결된다.

구체적으로, 인덕터부(250)는 일측단자가 입력부(210)의 양극단자(T1)와 연결되고 타측단자는 정류부(240)의 캐소드단과 연결된다.

그 밖에 본 실시예에 따른 DC기기용 플러그(200)의 돌입전류와 아크발생문제를 방지하는 효과는 앞서 설명한 바와 동일한 바 이에 대한 설명은 생략한다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 DC기기용 플러그의 내부 회로도이다.

도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 DC기기용 플러그(300)는 DC전류를 입력받기 위해 양극단자(T1)와 양극단자(T1)의 하측에 위치하는 음극단자(T2)를 포함하는 입력부(310), 입력된 DC전류를 양극단자(T3)와 양극단자(T3)의 하측에 위치하는 음극단자(T4)를 통해 출력하는 출력부(320), 양극전선(Line1)과 음극전선(Line2)을 포함하여 입력부(310)와 출력부(320)를 연결하는 연결부(330), 플러그(300) 내부 전류를 일정방향으로 정류시키는 정류부(340), 플러그(300) 내부 전류를 선형적으로 증가시켜 전류의 급변을 방지하는 인덕터부(350) 및 인덕터부(350)를 통과한 전류에 따른 전압을 충전하고 충전된 전압을 출력부(320)를 통해 방전하는 콘덴서부(360)를 포함한다.

특히, 본 실시예에 따른 DC기기용 플러그(300)는 정류부(340)와 콘덴서부(360)가 병렬로 연결된다.

구체적으로, 정류부(340)의 캐소드단은 양극전선(Line1)상에 위치하고, 애노드단은 음극전선(Line2)상에 위치한다.

이러한 정류부(340)는 콘덴서부(360)와 병렬로 연결되고, 입력부(310)측에 연결된다. 즉, 정류부(340)의 캐소드단은 입력부(310)의 양극단자(T1)와 연결되고 애노드단은 입력부(310)의 음극단자(T2)와 연결된다.

또한, 본 실시에는 이렇게 병렬로 연결된 정류부(340)와 콘덴서부(360)에 인덕터부(350)를 직렬로 연결한다.

구체적으로, 인덕터부(350)의 일측단자는 출력부(320)의 양극단자(T3)와 연결되고 타측단자는 병렬로 연결된 정류부(340) 및 콘덴서부(360)와 연결된다. 즉, 인덕터부(350)는 양극전선(Line1)상에 위치하여 병렬로 연결된 정류부(340) 및 콘덴서부(360)의 상측단자와 연결된다.

그 밖에 본 실시예에 따른 돌입전류와 아크발생문제를 방지하는 효과는 앞서 설명한 바와 동일한 바 이에 대한 설명은 생략한다.

100: DC기기용 플러그
110: 입력부
120: 출력부
130: 연결부
140: 정류부
150: 인덕터부
160: 콘덴서부

Claims

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콘센트에 삽입되는 양극단자와 음극단자를 포함하여 DC전류를 입력받는 입력부;
상기 입력부를 통해 입력된 DC전류를 전기기기로 출력하도록 양극단자와 음극단자를 포함하는 출력부;
상기 입력부와 출력부 사이를 연결하기 위해 양극전선과 음극전선을 포함하는 연결부;
일단이 상기 입력부의 양극단자와 연결되고, 타단이 상기 출력부의 양극 단자에 연결되고, 상기 입력부가 상기 콘센트에 삽입되어 상기 입력부에 입력되는 DC전류의 증가 시에 플러그 내부전류를 점차 증가시키는 인덕터부;
캐소드단이 상기 입력부의 양극단자 및 상기 인덕터의 일단과 연결되고 애노드단이 상기 입력부의 음극단자와 연결되어 상기 입력된 DC전류를 정류하고, 상기 입력부가 상기 콘센트로부터 분리되어 상기 DC전류 입력이 중단될 때 상기 인덕터부에 의하여 플러그 내에 존재하는 전류를 상기 출력부로 환류시키는 정류부; 및
일단이 상기 입력부의 양극단자 및 상기 인덕터의 일단과 연결되고, 타단이 입력부의 음극단자와 연결되고, 상기 정류부와 병렬로 연결되어 상기 정류된 전류에 따른 전압을 충전하고, 상기 입력부가 상기 콘센트로부터 분리되어 상기 입력부의 DC전류 입력이 중단되면 상기 충전된 전압을 상기 출력부로 방전하는 콘덴서부를 포함하는 DD기기용 플러그.
제10항에 있어서,
상기 정류부는
상기 입력부가 상기 콘센트로부터 분리되어 상기 DC전류 입력이 중단될 때 플러그 내에 존재하는 전류를 상기 출력부로 환류시켜 상기 전류가 상기 플러그 외부로 누설됨으로 인한 아크(Arc)현상을 방지하는 DC기기용 플러그.
제11항에 있어서,
상기 정류부는
상기 캐소드단이 상기 양극전선과 연결되고, 상기 애노드단이 음극전선과 연결되어 상기 플러그 내의 전류가 상기 입력부에서 상기 출력부로 흐르게 하는 DC기기용 플러그.
제10항에 있어서,
상기 콘덴서부는
상기 입력부가　상기 콘센트로부터 분리되어 상기 DC전류 입력이 중단될 때 상기 입력부의 전압과 상기 출력부의 전압차를 감소시켜 아크(Arc)현상을 방지하는 DC기기용 플러그.
제13항에 있어서,
상기 콘덴서부는
상기 입력부가 상기 콘센트로부터 분리된 시점부터 소정의 시간동안 상기 입력부와 출력부의 전압차가 일정범위 내에 유지되도록 상기 콘덴서부의 용량이 조정되는 DC기기용 플러그.
제10항에 있어서,
상기 인덕터부는
상기 입력부가 상기 콘센트에 삽입되어 상기 DC전류 입력이 증가할 때 플러그 내부의 전류가 급격하게 증가하는 것을 억제하여 돌입전류가 흐르는 것을 방지하는 DC기기용 플러그.
제15항에 있어서,
상기 인덕터부는
상기 플러그 내부의 전류가 적정한 속도로 증가되도록 인덕턴스가 조정되는 DC기기용 플러그.
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