KR102171504B1

KR102171504B1 - 3상 4선식 전력선통신용 무접점스위칭방식의 열폭주 통지가능 서지보호장치

Info

Publication number: KR102171504B1
Application number: KR1020180036669A
Authority: KR
Inventors: 김정수; 한연수
Original assignee: 삼현씨앤에스 주식회사; 신후주식회사
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2020-10-29
Also published as: KR20190114248A

Abstract

본 발명은 3상 4선식 전력선통신을 가능토록 하고, 3상 입력선로와 부하단 사이에서 각 상 마다 입력단(R,S,T)과 부하단 사이에 휴즈(TB), 바리스터(MOV), 무접점듀얼스위치(TH), 가스방전관(GDT)을 통하여 그라운드(N)로 연결되는 서지보호기 회로기판(10)을 구비하고;
서지보호기 회로기판(10)의 바리스터(MOV)와 무접점듀얼스위치(TH)는 일조로 각 상마다 별도의 서지보호기(20)로 서지보호기 회로기판(10)에 분리 가능토록 설치되고, 통신을 수행하는 라인제 접속된 A접점스위치에는 턴온시 무접점으로 그라운드되는 단자에 시스템 엠시유 포트를 연결한 3상 4선식 전력선통신용 무점점스위칭방식의 열폭주 통지가능 서지보호장치 이다.

Description

3상 4선식 전력선통신용 무접점스위칭방식의 열폭주 통지가능 서지보호장치{Surge protect device of three phase power with four lines capable of powerline communications}

본 발명은 3상 4선식 전력선통신용 무접점스위칭방식의 열폭주 통지가능 서지보호장치에 관한 것이다.

서지 보호장치(SPD;Surge Protect Device)와 휴즈를 전원공급용 각 상(Phase) 별로 설치하여 서지를 보호하는 기술이 국내특허등록 제10-0353268호로 개발되었다.

또한 바리스터(MOV;Metal Oxide Varister)를 이용한 서지보호장치가 국내특허등록 제10-0679354호, 및 10-1654570호 로 알려져 있다.

또한 가스방전관(Gas Discharge Tube)타입 피뢰기를 사용하는 기술이 국내특허등록10-1196009호, 및 10-1127032호로 알려져 있다.

그러나 이러한 기술은 단순한 서지보호 기술 자체에 관한 것으로, 이를 통지한다거나 다양한 환경(서지, 열폭주, 메인서버로의 통신 등 복합적인 환경)에서 서지를 보호하고 통지하는 기능이 약한 문제점을 가진다.

본 발명은 이를 해결하기 위한 것으로, 보호하기 위한 장비 전원에 병렬로 설치되고, 외부 직격뢰 혹은 간접뢰(유도뢰)의 외부 이상 전압이 전기 기계 기구에 유입시 대지로 대전류를 신속 정확 확실하게 방출하고, 정격주파수에 따른 속류를 차단하는 능력이 탁월하고 또한 낮은 제한 전압 설정으로 자 기계 제품을 연속 운용 할 수 있도록 하는 반영구적인 3상 4선식 전력선통신용 무접점스위칭방식의 열폭주 통지가능 서지보호장치를 제공한다.

본 발명의 다른 목적은 열 폭주시 바리스터의 작동시 연동하는 듀얼스위치 접점이 A접점에서 B접점으로 변할 때 스위칭되는 무접점스위치 소자를 연계하여 시스템에서 인식 가능토록 하는 3상 4선식 전력선통신용 무접점스위칭방식의 열폭주 통지가능 서지보호장치를 제공하려는 것이다.

이를 위하여 본원발명은 3상 4선식 전력선통신을 가능토록 하고, 3상 입력선로와 부하단 사이에서 각 상 마다 입력단(R,S,T)과 부하단 사이에 각 상마다 휴즈(TB), 바리스터(MOV), 무접점듀얼스위치(TH), 가스방전관(GDT)을 통하여 그라운드(N)로 연결되는 서지보호기 회로기판(10)을 구비하고;

서지보호기 회로기판(10)의 바리스터와 무접점듀얼스위치(TH)는 일조로 각 상마다 별도의 서지보호기(20)로 서지보호기 회로기판(10)에 분리 가능토록 설치된 것을 특징으로 하는 3상 4선식 전력선통신용 무접점스위칭방식의 열폭주 통지가능 서지보호장치를 제공한다.

단로기 기능 내장되어 있 서지 보호 장치 출력 단락으로 인한 피더 전력선을 보호한다.

바리스터가 발열시 접점이 차단되므로 경년 열화에 대해서 열폭주 기능으로 발화, 발열으로 인한 화재로부터 보호 기능이 있고 자기 소화성 유리 섬유 난연성 케이스 적용된다.

서지 보호 기능이 상실될 경우 외부 상위 전력 계통 체계에 유접점 신호 RS-485 통신으로 서지보호 장치 기능 상실 신호를 전송하고 계통에서 분리되어 위치 파악이 용이하다.

휴즈나 피뢰기가 있어 외부 서지 발생시 과전류에 충분한 적응이 가능하다.

전력선 통신을 사용하므로 삽입(0.2dB이하) ,반사(20dB이상) 손실의 우수하고 통신 손실 없는 설계 기술을 제공한다.

기구 제품은 경량화되고 외부 진동,충격에 강하게 설계 되고, 서지 동작 기능시 외부 환경에 신속하게 이상가스를 방출 할 수있도록 상케이스 측면에 벤트홀 기능의 통기공을 두어 안전도를 높여준다.

열 폭주시 바리스터의 작동시 연동하는 듀얼스위치 접점이 A접점에서 B접점으로 변할 때 스위칭되는 무접점스위치 소자를 연계하여 시스템에서 인식 가능토록 한다.

도 1은 본 발명의 회로도,
도 2는 본 발명의 조립상태 사시도,
도 3은 본 발명의 분해사시도,
도 4는 본 발명의 측면케이스를 생략한 상태의 서지보호기 측면도,
도 5는 본 발명의 스위치 접점에 무접점 스위치 소지를 부가한 원리 회로도이다.

이하 본원발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본원발명은 3상 4선식 전력선통신을 가능토록 하고, 3상 입력선로와 부하단 사이에서 각 상 마다 입력단(R,S,T)과 부하단(U,V,W) 사이에 각 상마다 휴즈(TB1~TB3), 바리스터(MOV1~MOV3), 무접점듀얼스위치(29), 가스방전관(GDT1~GDT3)을 통하여 그라운드(N)로 연결되는 서지보호기 회로기판(10)을 구비하고;

서지보호기 회로기판(10)의 바리스터와 무접점듀얼스위치(29)는 일조로 각 상마다 별도의 서지보호기(20)로 서지보호기 회로기판(10)에 분리 가능토록 설치된다.

상기, 한 상에서의 서지보호기(20)는 서지보호기 하우징(21)에 고정되고 끼움단자(24)가 하우징 외부로 노출되도록 고정하는 바리스터기판(22)과,

바리스터기판(22)의 일 접점과 남땜으로 상단이 고정되고 하단에 다른 끼움단자(24')를 가지는 절곡단자(25)와,

남땜(23)과 바리스터기판(22) 사이에 설치되고 하단의 힌지축(26)을 중심으로 납땜(23) 분리시 스프링(27)의 당김력으로 반시계방향으로 회전하는 티형해머(28)와,

티형해머(28) 회전시 두개의 접점이 항상 반대로 작동하는 무접점듀얼스위치(29)를 포함하여 구성한다.

상기, 무접점듀얼스위치(29)는 R상에서 펑소 온(On) 상태를 이루는 B접점의 스위치(TH2)와, 평소 오프(Off) 상태의 A접점을 이루며 상기 스위치(TH2)와 반대 상태로 작동하는 스위치(TH1),

S상에서 펑소 온(On) 상태를 이루는 B접점의 스위치(TH3)와, 평소 오프(Off) 상태의 A접점을 이루며 상기 스위치(TH3)와 반대 상태로 작동하는 스위치(TH5), 및

T상에서 펑소 온(On) 상태를 이루는 B접점의 스위치(TH4)와, 평소 오프(Off) 상태의 A접점을 이루며 상기 스위치(TH4)와 반대 상태로 작동하는 스위치(TH6), 로 이루어진다.

상기, 서지보호기 회로기판(10)은 상케이스(30)와 하케이스(40) 사이에 설치되고,

상케이스(30) 상부 중앙은 서지보호기(20) 삽입용 삽입공간(32)을, 삽입공간(32) 바닥은 끼움단자(24,24') 삽입용 단자공(34)을,

단자공(34) 하부와 서지보호기 회로기판(10) 사이는 단자공(34)과 통하도록 서지보호기 회로기판(10)과 연결하는 가이드공(52)을 가지는 접속판(50)을 설치한 것이 좋다. (42)는 리본홈이고, 리본홈(42)에는 아이디 등을 기재하는 리본(46)를 끼워 고정시킨다. (44)는 상,하케이스(30,40) 조립용 나사공이다.

이와같이 구성한 본원발명은 도 1의 왼쪽 입력단(R,S,T)은 전원공급(예를들어 한전측 입력단)을 하고, 오른쪽 출력단(U,V,W)은 부하와 연결한다. 이 상태에서 부하측이 쇼트가 되면 단로기 기능의 휴즈(TB1,TB2, TB3)가 내장되어 있어 해당되는 상의 선로를 차단하여 전원공급 입력단을 보호한다.

경년 열화에 대해서 열폭주 기능으로 발화, 발열으로 인한 화재로부터 보호하도록, 발열시 녹아내리는 납땜(23)을 서지보호기(20)에 포함시켜, 발열시 납땜(23)이 녹아내리면 도 2 및 도 4 에 보인 서지보호기(20)의 티형해머(28)를 지탱하던 절곡단자(25)와 바리스터기판(22) 사이의 스토퍼가 없어지게 되어 스프링(27)의 탄성력과 힌지축(26)을 중심으로 반시계 방향으로의 회전으로 티형해머(28)가 무접점듀얼스위치(29)의 접점을 반대로 작동시킨다. 이는 무접점듀얼스위치(29)가 R상을 예를 들면, 펑소 온(On) 상태를 이루는 B접점의 스위치(TH2)와, 평소 오프(Off) 상태의 A접점을 이루며 상기 스위치(TH2)와 반대 상태로 작동하는 스위치(TH1)가, 티형해머(28)에 희해 무접점듀얼스위치(29)를 작동시키면 스위치(TH2) 접점은 오프되어 해당 상(R)의 선로를 차단하고, 동시에 스위치(TH1) 접점은 온되어 통신포트(도시하지 않음)를 통한 전원선통신라인으로 선로발화와 같은 이상 상태를 외부 상위 전력 계통 체계에 유접점 신호로 통신(예를들어 RS-485 통신)하여 서지보호 장치 기능 상실 신호를 전송하고 계통에서 분리되도록 한다. 본 발명은 또한 외부 상위 전력 계통 체계에 유접점 신호로 통신(예를들어 RS-485 통신) 하므로 삽입(0.2dB이하),반사(20dB이상) 손실의 우수하고 통신 손실 없는 설계 기술을 제공한다 .

이에 더하여 본원발명은 도 5 와 같이 평소 A접점으로 오프 상태를 이루다가 열폭주로 인하여 서지보호기의 바리스터(TH1, TH5, TH6)가 A접점에서 B접점으로 변하면 트랜지스터(TR)의 베이스단자에는 엠시유에 의하여 포트(GPIO_1)를 통해 바이어스가 공급되어 무점점 상태로 턴온된다. 그러면 엠시유의 포트(GPIO_2)에서는 트랜지스터(TR) 콜렉터 전위가 하이에서 로우레벨로 변하는 것을 열폭주 발생으로 인식하여 열폭주 발생 경보를 출력토록한다.

또한 상하케이스(30,40)를 난연성 재질로 하면 난연성이 부여되어 기능을 안전하게 유지토록 한다.

서지 보호 기능이 상실될 경우에도 외부 서지 대해서 각 상마다 가스방전관(GDT1~GDT3)을 사용하므로 과전류에 충분한 내성이 있다.

본 발명은 조립식으로 상케이스(30)와 하케이스(40)와 서지보호기회호기판(10)을 그 사이에 설치하고, 상하케이스는 도시하지 않은 나사를 사용하여 나사공(44)을 통하여 조립하므로 조립이 용이하고 일부 부품 교체시에도 분해하여 교체 가능하고, 측면에 통기공(36)을 두어 서지 동작기능시 외부 환경에 신속하게 이상가스를 방출 할 수있도록 기구 측면에 벤트홀 기능을 수행하므로 발화시 가스 발생을 방지하여 안정사고를 예방토록 한다.

종래의 바리스터(MOV)만을 사용하는 서지보호장치와, 본 발명의 삽입 및 반사 특성 시험결과표는 다음 표1과 같다

상기 표1과 같이 본 발명은 -0.1db(기존은 -5db)의 삽입손실과 -30db(기존은 -20db) 이상의 반사손실로 기존보다 우수함을 확인 할 수 있다.

10;서지보호기 회로기판 20;서지보호기 21;서지보호기 하우징 22;바리스터기판 23;납땜 24;끼움단자 25;절곡단자 26;힌지축 27;스프링 28;티형해머 29;듀얼스위치 30;상케이스 32;삽입공간 34;단자공 36;통기공 40;하케이스 42;리본홈 44;나사공 46;리본 50;접속판 52;가이드공

Claims

3상 4선식 전력선통신을 가능토록 하고, 3상 입력선로와 부하단 사이에서 각 상 마다 입력단(R,S,T)과 부하단(U,V,W) 사이에 각 상마다 휴즈(TB1~TB3), 바리스터(MOV1~MOV3), 무접점듀얼스위치(29), 가스방전관(GDT1~GDT3)을 통하여 그라운드(N)로 연결되는 서지보호기 회로기판(10)을 구비하고;
서지보호기 회로기판(10)의 바리스터와 무접점듀얼스위치(29)는 일조로 각 상마다 별도의 서지보호기(20)로 서지보호기 회로기판(10)에 분리 가능토록 설치되고;
상기, 무접점듀얼스위치(29)는 R상에서 평소 온(On) 상태를 이루는 B접점의 스위치(TH2)와, 평소 오프(Off) 상태의 A접점을 이루며 상기 스위치(TH2)와 반대 상태로 작동하는 스위치(TH1),
S상에서 평소 온(On) 상태를 이루는 B접점의 스위치(TH3)와, 평소 오프(Off) 상태의 A접점을 이루며 상기 스위치(TH3)와 반대 상태로 작동하는 스위치(TH5), 및
T상에서 평소 온(On) 상태를 이루는 B접점의 스위치(TH4)와, 평소 오프(Off) 상태의 A접점을 이루며 상기 스위치(TH4)와 반대 상태로 작동하는 스위치(TH6), 로 이루어지고;
상기 A접점의 스위치(TH1, TH5, TH6)에는 열폭주시 A접점에서 B접점으로 변할 때 바이어스되어 무접점스위칭되는 이미터접지 트랜지스터(TR)를 포함하고,
트랜지스터(TR)의 콜렉터에는 전력통신 시스템의 엠시유(MCU) 포트(GP10_1, GPIO_2)와 연결시켜 B접점 변경 여부를 시스템에서 무접점스위칭 방식으로 확인가능토록하는 3상 4선식 전력선통신용 무접점스위칭방식의 열폭주 통지가능 서지보호장치.
제 1항에 있어서, 서지보호기 회로기판(10)은 상케이스(30)와 하케이스(40) 사이에 설치되고,
상케이스(30) 상부 중앙은 서지보호기(20) 삽입용 삽입공간(32)을, 삽입공간(32) 바닥은 끼움단자(23,24) 삽입용 단자공(34)을,
단자공(34) 하부와 서지보호기 회로기판(10) 사이는 단자공(34)과 통하도록 서지보호기 회로기판(10)과 연결하는 가이드공(52)을 가지는 접속판(50)을 설치한 것을 특징으로 하는 3상 4선식 전력선통신용 무접점스위칭방식의 열폭주 통지가능 서지보호장치.