KR102414095B1 - 3 phase 4 lines type earth leakage breaker having blocking function in case of abnormal connection and distribution board including it - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 비정상 접속시 차단 기능을 갖는 3상 4선식 스마트 누전 차단기는, 3상 교류 전압을 인가받아 정류하여 출력하는 정류부; 상기 3상 라인으로부터 3상 교류 전압을 인가받아 각각 저항을 경유하여 제3 노드에 접속되어 중성전위를 생성하도록 구성된 중성전위생성부; 중성선에 접속되어 상기 중성전위생성부가 생성하는 중성전위와의 차이가 소정 제너전압보다 크면 제너전류를 출력하도록 구성된 중성선단선감지부; 상기 제3 노드와 상기 정류부의 (-)전압단자 사이에 배치되는 제1 및 제2 트랜지스터를 포함하고, 상기 중성선단선감지부로부터 출력되는 제너전류를 이용하여 정상시에는 동작전류가 상기 제2 트랜지스터로부터 출력되지 않는 한편, 비상시에는 동작전류가 상기 제2 트랜지스터로부터 출력되도록 구성된 동작전류생성부; 일단이 상기 정류부의 (+)전압단자와 결합되는 트립 코일; 상기 트립 코일의 타단과 결합되고, 상기 동작전류생성부로부터 출력되는 동작전류에 스위칭하는 제1 스위칭소자를 포함하는 트립코일동작제어부; 영상변류기를 포함하고, 상기 영상변류기로부터 출력되는 누전감지신호에 응답하여 상기 제1 스위칭소자를 턴온시키는 누전검출부; 및 상기 트립 코일과 상기 누전검출부 사이에 배치되고, 상기 제1 스위칭소자의 동작에 종속되어 턴온되고, 상기 제1 스위칭소자의 동작과 독립적으로 턴온상태를 유지할 수 있는 트립전류경로제공부를 포함한다.A three-phase, four-wire type smart earth leakage breaker having a blocking function during abnormal connection according to the present invention includes: a rectifying unit for rectifying and outputting a three-phase AC voltage applied; a neutral potential generator configured to receive a three-phase AC voltage from the three-phase line and be connected to a third node via a resistor to generate a neutral potential; a neutral wire break detection unit connected to a neutral wire and configured to output a Zener current when a difference from the neutral potential generated by the neutral potential generator is greater than a predetermined Zener voltage; and first and second transistors disposed between the third node and the negative voltage terminal of the rectifying unit, and using a Zener current output from the neutral line disconnection detection unit, an operating current is transferred to the second transistor during normal operation. an operating current generating unit configured to output an operating current from the second transistor in case of emergency while not being output from the second transistor; a trip coil having one end coupled to the (+) voltage terminal of the rectifier; a trip coil operation control unit coupled to the other end of the trip coil and including a first switching element for switching to an operating current output from the operating current generating unit; an earth leakage detection unit including a video current transformer and turning on the first switching element in response to a ground leakage detection signal output from the image current transformer; and a trip current path providing unit disposed between the trip coil and the earth leakage detecting unit, turned on depending on the operation of the first switching element, and capable of maintaining a turned-on state independently of the operation of the first switching element.
Description
본 발명은 누전 차단기 및 이를 포함하는 분배전반에 관한 것으로, 상세하게는 결상, 중성선 단선, 3상 라인과 중성선이 뒤바뀐 오결선 등과 같은 비정상 접속시 차단 기능을 갖는 3상 4선식 스마트 누전 차단기 및 이를 포함하는 분배전반에 관한 것이다.The present invention relates to an earth leakage breaker and an overall distribution including the same, and more particularly, a 3-phase 4-wire smart earth leakage breaker having a blocking function in case of abnormal connection such as a phase loss, a neutral wire disconnection, a erroneous connection in which a 3-phase line and a neutral wire are reversed, and the like It relates to the overall distribution, including
일반적으로 저압수용가의 전기시설물에는 배선용차단기(molded case circuit breaker) 또는 과부하보호 겸용 누전차단기를 시설하며, 배선용차단기는 배선에 흐르는 이상전류(전압)에 대하여 동작하도록 과부하를 겸한 단락보호를 하고 누전차단기(earth leakage circuit breaker)는 누전과 과부하 및 단락보호를 겸한 누전차단기로서, 차단기는 몰드 케이스 내에 수용되어 있는 것이 보통이며, 배선용차단기와 누전차단기는 교류 600V 이하, 또는 직류 250V 이하의 저압 옥내전압의 회로에서 배선보호에 사용되는 몰드 케이스(Mold case)차단기를 말하며, 일반적으로 배선용차단기는 MCCB, 누전차단기는 ELCB의 명칭으로 호칭되기도 한다.Generally, a molded case circuit breaker or a circuit breaker for overload protection is installed in electrical facilities for low voltage consumers. (earth leakage circuit breaker) is an earth leakage circuit breaker that combines leakage, overload and short circuit protection, and the circuit breaker is usually housed in a molded case. It refers to a mold case circuit breaker used to protect wiring in a circuit. Generally, a circuit breaker for wiring is called MCCB, and earth leakage breaker is called ELCB.
또한, 누전 차단기는 5-30mA 정도의 누설전류를 감지하여 감전을 방지하지만 대부분의 퓨즈나 배선용차단기는 수 A 정도의 큰 전류에서 작동하여 작은 누설전류에 의한 감전사고를 방지하기 위해서는 누전차단기를 사용하여야 하며 전기 충격이 심장까지 전해져 감전사하지 않도록 5-30mA 정도의 누설전류를 25-40밀리초 시간 안에 회로를 차단하며 국가 및 지역에 따라서 차단 기준이 되는 누설전류가 다르고 우리나라에서는 정격전류의 2000분의 1로 제한하고 있으며 누전차단기의 정격전류가 100A라면 그 누설전류는 50mA이내이다.In addition, earth leakage breaker detects 5-30mA leakage current to prevent electric shock, but most fuses or circuit breakers operate at large currents of several A, so to prevent electric shock accidents caused by small leakage currents, earth leakage breaker is used. The circuit must be cut off within 25-40 milliseconds of leakage current of 5-30 mA so that the electric shock is transmitted to the heart and not electrocuted. 1, and if the rated current of the earth leakage breaker is 100A, the leakage current is within 50mA.
일반적인 누전 차단기는, 전력선으로 나가는 전류와 중립선으로 들어오는 전류의 차이를 측정하여 나가는 전류와 들어오는 전류의 합이 0이 아니면 어딘가 누전이 되고 있다는 뜻으로 이 때 누전차단기가 작동하여 누설전류를 차단하게 되고 큰 전류를 차단하는 차단기와는 서로 보완 관계이며, 누전전용 차단기만으로는 과부하나 단락을 방지할 수 없어 대부분 과전류(단락) 겸용인 누전차단기를 사용하고 있다.A general earth leakage breaker measures the difference between the current going out to the power line and the current entering the neutral line, and if the sum of the outgoing current and the incoming current is not 0, it means that there is an earth leakage somewhere. It is complementary to a circuit breaker that blocks a large current, and only an earth leakage circuit breaker cannot prevent overload or short circuit, so most of the current leakage circuit breaker is used for overcurrent (short circuit).
또한, 누설차단 전류가 500mA 이상인 누전 차단기는 차단 전류가 낮을 때 사고로 가동될 수 있는 데이터센터 같은 환경에 설치된다. 이러한 누전 차단기는 감전보다는 화재 방지용으로 설치되어 있다.In addition, an earth leakage breaker with a leakage breaking current of 500mA or more is installed in an environment such as a data center that can be accidentally operated when the breaking current is low. These earth leakage circuit breakers are installed for fire protection rather than electric shock.
그러나, 전기화재는 매년 줄어들지 않고 발생하고 있으며 고압수용가보다 저압수용가의 열악한 전기시설 때문에 한전에서 중성선이 단선된 전기를 공급하거나, 결상된 전기를 공급하면 저압수용가는 이상전압 유입에 대한 아무런 대책을 세울 수가 없어 전기기기의 과열소손이나 전기화재가 발생한다.However, electric fires do not decrease every year, and if KEPCO supplies electricity with a disconnected neutral or disconnected electricity due to poor electrical facilities of low-voltage consumers than high-voltage consumers, the low-voltage customers will not take any measures against the influx of abnormal voltage. Failure to do so may result in overheating of electrical equipment or electrical fire.
또한, 계통에서 접촉불량이 발생하거나, 저압수용가 건물의 전기수용 인입구부터 누전차단기가 시설된 분배전반까지는 누전감시의 사각지대로 이곳에서 누전사고가 발생하면 아무런 대책 없이 감전, 전기화재로 이어지고, 이러한 전기화재에는 다양한 원인이 있으며, 그 중 주요 요인을 살펴보면 다음과 같다.In addition, if there is a faulty contact in the system or an electric shock occurs without any measures, it leads to electric shocks and fires without any countermeasures, if an electric leakage accident occurs in this area from the electric reception entrance of the low-voltage consumer building to the overall distribution where the earth leakage breaker is installed. There are various causes of electric fires, and the main ones among them are as follows.
먼저, 합선으로, 전선의 껍질(피복)이 벗겨지거나 전선에 못, 핀 등으로 고정시키거나 움직일 수 있는 전선 위에 무거운 것을 올려놓아 전선의 두 가닥이 직접 또는 간접 저항으로 접촉되어 전류는 쉽게 흐를 수 있는 접촉 부분으로 집중적으로 흘러 합선(단락)현상이 일어나는데 이때 도체 간 접촉에 의한 불꽃이 발생하면서 화재로 이어지게 된다.First, due to a short circuit, the shell (coat) of the wire is peeled off, fixed to the wire with nails, pins, etc., or a heavy object is placed on the movable wire so that the two strands of the wire come into contact with direct or indirect resistance so that the current can flow easily. A short circuit (short-circuit) occurs when it flows intensively to the contact part where there is a contact point, and at this time, a spark is generated due to the conductor-to-conductor contact and it leads to a fire.
과부하는, 정격용량보다 많은 양의 전기를 초과하여 사용할 경우나 불평형전류로, 전선이나 전기기기 자체 또는 배선기구의 접속부에서 열이 과다하게 발생하여 화재로 발전하게 된다.An overload occurs when an amount of electricity greater than the rated capacity is used in excess or an unbalanced current, and excessive heat is generated in the connection part of the electric wire, the electric device itself, or the wiring mechanism, and a fire is generated.
불평형전류는, 평형부하(삼상전동기 등)에서 결상, 단선, 부하기기의 고장과 불평형 단상부하의 중성선이 단선되거나, 부하기기의 고장으로 발생하며 삼상평형부하의 과전류는 전자식 과부하계전기(EOCR)로 어느 정도 계통의 보호가 가능하나 전동기초기 시동 시와 제어전원에 결상이상이 생기거나 중성선이 단선되면 그 보호가 수월하지 않다.Unbalanced current is caused by phase loss, disconnection, failure of load equipment in balanced load (three-phase motor, etc.), neutral wire breakage of unbalanced single-phase load, or failure of load equipment. It is possible to protect the system to some extent, but it is not easy to protect when a phase loss occurs or the neutral wire is disconnected at the initial start of the motor and the control power supply.
누전은, 전기가 통하는 전선 이외의 물체를 통해 전기가 외부로 흐르는 것으로, 누전 화재는 전류가 통로로 설계된 부분을 거치지 않고 건물 및 부대 설비 등으로 흘러 열이 축적되고 이것이 발열하여 화재를 일으킨다.A short circuit is when electricity flows to the outside through an object other than a wire through which electricity flows. In a short circuit fire, the current flows to buildings and ancillary facilities without passing through the designed passageway, and heat accumulates, which generates heat and causes a fire.
본 발명은 누전 차단 기능 이외에 결상, 중성선 단선, 3상 라인과 중성선이 뒤바뀐 오결선 등과 같은 비정상 접속시에도 차단 기능을 가지는 3상 4선식 스마트 누전 차단기 및 이를 포함하는 분배전반을 제공함에 목적이 있다.The present invention aims to provide a three-phase, four-wire smart earth leakage breaker that has a blocking function even when abnormal connections such as phase loss, neutral wire disconnection, misconnection of three-phase line and neutral wire are reversed, etc. .
본 발명에 따른 비정상 접속시 차단 기능을 갖는 3상 4선식 스마트 누전 차단기는, 3상 라인으로부터 3상 교류 전압을 인가받아 정류하여 출력하는 정류부; 상기 3상 라인으로부터 3상 교류 전압을 인가받아 각각 저항을 경유하여 제3 노드에 접속되어 중성전위를 생성하도록 구성된 중성전위생성부; 중성선에 접속되어 상기 중성전위생성부가 생성하는 중성전위와의 차이가 소정 제너전압보다 크면 제너전류를 출력하도록 구성된 중성선단선감지부; 상기 제3 노드와 상기 정류부의 (-)전압단자 사이에 배치되는 제1 및 제2 트랜지스터를 포함하고, 상기 중성선단선감지부로부터 출력되는 제너전류를 이용하여 정상시에는 동작전류가 상기 제2 트랜지스터로부터 출력되지 않는 한편, 비상시에는 동작전류가 상기 제2 트랜지스터로부터 출력되도록 구성된 동작전류생성부; 일단이 상기 정류부의 (+)전압단자와 결합되는 트립 코일; 상기 트립 코일의 타단과 결합되고, 상기 동작전류생성부로부터 출력되는 동작전류에 스위칭하는 제1 스위칭소자를 포함하는 트립코일동작제어부; 영상변류기를 포함하고, 상기 영상변류기로부터 출력되는 누전감지신호에 응답하여 상기 제1 스위칭소자를 턴온시키는 누전검출부; 및 상기 트립 코일과 상기 누전검출부 사이에 배치되고, 상기 제1 스위칭소자의 동작에 종속되어 턴온되고, 상기 제1 스위칭소자의 동작과 독립적으로 턴온상태를 유지할 수 있는 트립전류경로제공부를 포함한다.A three-phase, four-wire type smart earth leakage breaker having a blocking function during abnormal connection according to the present invention includes: a rectifier for receiving a three-phase AC voltage from a three-phase line, rectifying it and outputting it; a neutral potential generator configured to receive a three-phase AC voltage from the three-phase line and be connected to a third node via a resistor to generate a neutral potential; a neutral wire break detection unit connected to a neutral wire and configured to output a Zener current when a difference from the neutral potential generated by the neutral potential generator is greater than a predetermined Zener voltage; and first and second transistors disposed between the third node and the (-) voltage terminal of the rectifying part, and using a Zener current output from the neutral wire break detection part, an operating current is generated by the second transistor in a normal state. an operating current generating unit configured to output an operating current from the second transistor in case of an emergency while not being output from the second transistor; a trip coil having one end coupled to the (+) voltage terminal of the rectifier; a trip coil operation control unit coupled to the other end of the trip coil and including a first switching element for switching to an operating current output from the operating current generating unit; an earth leakage detection unit including a video current transformer and turning on the first switching element in response to a ground leakage detection signal output from the image current transformer; and a trip current path providing unit disposed between the trip coil and the earth leakage detecting unit, turned on depending on the operation of the first switching element, and capable of maintaining a turned-on state independently of the operation of the first switching element.
바람직하게는, 상기 트립코일동작제어부는, 상기 트립 코일의 타단에 일단이 결합되는 제9 저항; 및 상기 제9 저항의 타단과 상기 (-)전압단자 사이에 배치되고, 상기 동작전류생성부로부터 출력되는 동작전류에 제어되는 제1 스위칭소자를 포함한다.Preferably, the trip coil operation control unit comprises: a ninth resistor having one end coupled to the other end of the trip coil; and a first switching element disposed between the other end of the ninth resistor and the negative voltage terminal and controlled by an operating current output from the operating current generator.
바람직하게는, 상기 트립전류경로제공부는, 상기 제9 저항과 병렬결합되는 제2 스위칭소자; 상기 제2 스위칭소자의 캐소드 단자와 게이트 단자에 배치되는 제9 다이오드; 및 상기 제2 스위칭소자의 게이트 단자와 상기 제2 트랜지스터의 에미터 단자에 배치되는 제10 저항을 포함한다.Preferably, the trip current path providing unit includes: a second switching element coupled in parallel with the ninth resistor; a ninth diode disposed on the cathode terminal and the gate terminal of the second switching device; and a tenth resistor disposed at the gate terminal of the second switching element and the emitter terminal of the second transistor.
바람직하게는, 정상시 상기 제3 노드의 전위가 상기 제2 트랜지스터의 에미터 단자의 전위보다 항상 높은 상태를 유지하고, 비상시 상기 제3 노드의 전위가 상기 제2 트랜지스터의 에미터 단자의 전위보다 낮은 상태가 주기적 또는 비주기적으로 발생하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the potential of the third node is always higher than the potential of the emitter terminal of the second transistor during normal operation, and the potential of the third node is higher than the potential of the emitter terminal of the second transistor during emergency. It is characterized in that the low state occurs periodically or aperiodically.
바람직하게는, 상기 누전검출부는, 상기 제2 트랜지스터의 에미터 단자와 상기 정류부의 (-)전압단자 사이에 배치되는 제2 제너다이오드; 및 상기 제2 제너다이오드와 병렬연결되는 캐패시터를 포함한다.Preferably, the leakage detection unit includes: a second Zener diode disposed between an emitter terminal of the second transistor and a negative voltage terminal of the rectifier; and a capacitor connected in parallel with the second Zener diode.
본 발명의 비정상 접속시 차단 기능을 갖는 3상 4선식 스마트 누전 차단기는 통상의 누전 차단 기능 이외에 3상 라인 중 하나가 결상이거나, 중성선이 단선되거나, 3상 라인과 중성선이 뒤바뀐 오결선인 경우와 같이 비정상적으로 접속된 경우에도 신속하게 차단할 수 있다.The three-phase, four-wire smart earth leakage breaker having an abnormal connection interruption function of the present invention is a case in which one of the three-phase lines is phase-opened, the neutral wire is disconnected, or the 3-phase line and the neutral wire are reversed in addition to the normal earth leakage blocking function. In case of abnormal connection, it can be blocked quickly.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3상 4선식 스마트 누전차단기 구체회로도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 누전차단기의 정상동작 파형도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 누전차단기의 결상시 동작 파형도, 및
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 누전차단기의 오결선시 동작 파형도이다. 1 is a detailed circuit diagram of a 3-phase 4-wire smart earth leakage breaker according to an embodiment of the present invention;
2 is a waveform diagram of a normal operation of the earth leakage breaker according to an embodiment of the present invention;
3 is a waveform diagram of an operation during phase loss of an earth leakage breaker according to an embodiment of the present invention; and
4 is a waveform diagram of an operation when a ground fault circuit breaker according to an embodiment of the present invention is connected incorrectly.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.Additional objects, features and advantages of the present invention may be more clearly understood from the following detailed description and accompanying drawings.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Prior to the detailed description of the present invention, the present invention can make various changes and can have various embodiments, and the examples described below and shown in the drawings are not intended to limit the present invention to specific embodiments. No, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When an element is referred to as being “connected” or “connected” to another element, it is understood that it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, terms such as "...unit", "...unit", "...module", etc. described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which includes hardware or software or hardware and It can be implemented by a combination of software.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components are given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3상 4선식 스마트 누전차단기 구체회로도이다.1 is a detailed circuit diagram of a 3-phase 4-wire smart earth leakage breaker according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일실시예에 따른 3상 4선식 스마트 누전차단기는 정류부(110), 중성전위생성부(120), 트립 코일(130), 트립전류경로제공부(140), 누전검출부(150), 트립코일동작제어부(160), 동작전류생성부(170), 및 중성선단선감지부(180)를 포함한다.A 3-phase 4-wire smart earth leakage breaker according to an embodiment of the present invention includes a
본 발명의 일실시예에 따른 3상 4선식 스마트 누전차단기의 정류부(110)는 3상 브릿지 다이오드를 포함하고(D1, D2, D3, D4, D5, D6), 입력되는 누전차단기 부하측 3상 라인(R, S, T)으로부터 3상 교류 전압을 인가받아 정류하여 출력한다.The
본 발명의 일실시예에 따른 3상 4선식 스마트 누전차단기의 중성전위생성부(120)는 입력되는 누전차단기 부하측 3상 라인(R, S, T)으로부터 3상 교류 전압을 인가받아 각각 저항을 경유하여 제3 노드(N3)에 접속되어 중성전위를 생성한다.The neutral
본 발명의 일실시예에 따른 3상 4선식 스마트 누전차단기의 동작전류생성부(170)는 중성전위생성부(120)의 출력단자인 중성점(N3)과 정류부(110)의 (-)전압단자(N1) 사이에 배치되고, 중성선단선감지부(180)로부터 출력되는 제너전류를 이용하여 정상시에는 제1 트랜지스터(TR1)가 턴온되고 제2 트랜지스터(TR2)는 턴오프되어 제2 트랜지스터(TR2)로부터 동작전류가 출력되지 않다가 비상시에는 제1 트랜지스터(TR1)가 턴오프되고 제2 트랜지스터(TR2)는 턴온되어 제2 트랜지스터(TR2)로부터 동작전류가 출력되도록 구성된다. 구체적으로, 동작전류생성부(170)는 중성전위생성부(120)의 중성점(N3)에 에미터 단자가, 중성선단선감지부(180)의 제1 제너다이오드(ZD1)의 애노드 단자에 베이스 단자가 연결되는 제1 PNP트랜지스터(TR1), 제1 트랜지스터(TR1)의 에미터 단자와 베이스 단자에 역병렬결합되는 제1 다이오드(D1), 제1 트랜지스터(TR1)의 베이스 단자와 정류부(110)의 (-)전압단자(N1) 사이에 연결되는 제5 저항(R5), 제1 트랜지스터(TR1)의 컬렉터 단자와 정류부(110)의 (-)전압단자(N1) 사이에 배치되는 직렬연결의 제6 및 제7 저항(R6, R7), 제6 저항(R6)의 타단부에 베이스 단자가, 제6 저항(R6)의 타단부와 에미터 단자 사이에 역병렬 결합된 제8 다이오드(D8)를 두고 배치되는 제2 트랜지스터(TR2), 및 제2 트랜지스터(TR2)의 컬렉터 단자에 결합되는 제8 저항(R8)을 포함한다.The operating
본 발명의 일실시예에 따른 트립코일동작제어부(160)는 트립 코일(130)과 정류부(110)의 (-)전압단자(N1) 사이에 배치되는 직렬연결의 제9 저항(R9)과 제1 싸이리스터(TH1)을 포함하고, 제1 싸이리스터(TH1)의 게이트단자는 제8 저항(R8)의 타단부 및 누전검출IC(IC1)의 출력단자와 연결된다. 즉, 누전검출IC(IC1)로부터 누전검출신호가 있거나 제2 트랜지스터(TR2)로부터 동작전류가 출력되면 제1 싸이리스터(TH1)가 턴온되고 제9 저항(R9)을 통해 트립 코일에 전류가 흐르게 된다.The trip coil
본 발명의 일실시예에 따른 3상 4선식 스마트 누전차단기의 트립전류경로제공부(140)는 트립코일동작제어부(160) 내 제9 저항(R9)과 병렬결합되는 제2 싸이리스터(TH2), 제2 싸이리스터(TH2)의 캐소드 단자와 게이트 단자에 배치되는 제9 다이오드(D9), 및 제2 싸이리스터(TH2)의 게이트 단자와 제2 트랜지스터(TR2)의 에미터 단자에 배치되는 제10 저항(R10)을 포함한다.The trip current
본 발명의 일실시예에 따른 3상 4선식 스마트 누전차단기의 누전검출부(150)는 각상의 전원라인을 관통시켜 전원라인을 통해 부하로 들어갔다가 나오는 전류의 미세전류의 차이를 검출하여 누전감지신호를 출력하는 영상변류기(ZCT), 영상변류기(ZCT)로부터 출력되는 누전감지신호에 응답하여 누전동작제어신호를 출력하는 누전검출IC(IC1), 제2 트랜지스터(TR2)의 에미터 단자와 정류부(110)의 (-)전압단자(N1) 사이에 배치되는 제2 제너다이오드(ZD2) 및 제2 제너다이오드(ZD2)와 병렬연결되는 제2 캐패시터(C2)를 포함한다. The earth
본 발명의 일실시예에 따른 3상 4선식 스마트 누전차단기의 중성선단선감지부(180)는 중성선(N)과 동작전류생성부(170) 내 제1 트랜지스터(TR1)의 베이스 단자 사이에 배치되는 직렬연결의 제4 저항(R4)과 제1 제너다이오드(ZD1)를 포함하고, 중성선에 접속되어 중성전위생성부(120)가 생성하는 중성전위와의 차이가 소정 제너전압보다 크면 제너전류를 출력한다.The neutral wire
이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 3상 4선식 스마트 누전차단기는 다음과 같이 동작한다.The 3-phase 4-wire smart earth leakage breaker according to an embodiment of the present invention configured as described above operates as follows.
i) 정상시i) normal time
정상시에는 중성전위생성부(120) 내 R S T 3상이 결합되는 중성점(N3)의 중성전위가 (-)전원단보다 항상 높거나 같기 때문에 동작전류생성부(170) 내 제1 트랜지스터(TR1)가 턴온 상태를 유지하여 제5 저항(R5)을 따라 제1 트랜지스터(TR1)의 베이스 단자에 베이스 전류가 흐르므로 제1 트랜지스터(TR1)의 출력전류는 제6 및 제7 저항(R6, R7)을 통해 흐른다. At normal time, since the neutral potential of the neutral point N3 to which the R S T 3 phases in the neutral
이로 인해 제5 노드(N5)의 전위(VN5)가 제4 노드(N4)의 전위(VN4)보다 높은 상태를 유지하여 제8 다이오드(D8)의 순방향 전압 강하가 제2 트랜지스터(TR2)의 에미터단자와 베이스단자 사이에 역방향으로 인가되므로 제2 트랜지스터(TR2)가 턴오프 상태를 유지하고, 제8 저항(R8)을 통해 동작전류가 흐르지 않는다. Due to this, the potential VN5 of the fifth node N5 maintains a state higher than the potential VN4 of the fourth node N4 so that the forward voltage drop of the eighth diode D8 occurs at the EMI of the second transistor TR2. Since it is applied in the reverse direction between the terminal terminal and the base terminal, the second transistor TR2 maintains a turned-off state, and an operating current does not flow through the eighth resistor R8.
따라서, 이 때에는 트립코일동작제어부(160) 내 싸이리스터(TH1)의 게이트단자에 동작전류가 흐르지 않아 턴오프 상태를 유지하고, 트립전류경로제공부(140) 내 제2 싸이리스터(TH2)도 캐소드단자와 게이트단자 사이에 역병렬결합된 제9 다이오드(D9)로 인해 턴오프 상태이므로 트립 코일(130)은 동작하지 않는다.Therefore, at this time, the operating current does not flow in the gate terminal of the thyristor TH1 in the trip coil
ii) 비상시ii) in case of emergency
한편, 중성선이 단선되거나 3상 중 1상이 결상되는 등의 비상시, 중성선단선감지부(180) 내 제1 제너다이오드(ZD1)로부터 동작전류생성부(170) 내 제1 트랜지스터(TR1)의 베이스 단자 방향으로 상용 교류 전압의 하반주기 동안 역방향전류가 흘러 동작전류생성부(170) 내 제1 트랜지스터(TR1)은 턴오프 되고, 제1 트랜지스터(TR1)의 출력전류가 흐르지 않으므로 노드 5(N5)의 전위(VN5)가 낮아지게 된다. 물론 상용 교류 전압의 상반주기 동안에는 제1 트랜지스터(TR1)에 순방향전류가 흐른다. 즉, 비상시에는 제1 트랜지스터(TR1)가 온오프를 반복한다.On the other hand, in an emergency, such as a neutral wire disconnection or a phase loss of one of three phases, the base terminal of the first transistor TR1 in the operating
이때, 노드 4(N4)의 전위(VN4)는 제2 제너다이오드(ZD2)의 제너전압에 의해 일정 전압을 유지한 상태에서 노드 5(N5)의 전위(VN5)가 낮아지므로 제2 트랜지스터(TR2)의 에미터 전위가 베이스 전위보다 높기 때문에 제2 트랜지스터(TR2)가 턴온되고, 제2 트랜지스터(TR2)의 컬렉터 단자에 연결된 제8 저항(R8)에 동작전류가 흐른다.At this time, since the potential VN4 of the node 4 (N4) is lowered by the potential VN5 of the node 5 (N5) in a state where a constant voltage is maintained by the zener voltage of the second zener diode ZD2, the second transistor TR2 ) is higher than the base potential, the second transistor TR2 is turned on, and an operating current flows through the eighth resistor R8 connected to the collector terminal of the second transistor TR2.
동작전류생성부(170) 내 제2 트랜지스터(TR2)로부터 출력되는 동작전류가 트립코일동작제어부(160) 내 제1 싸이리스터(TH1)의 게이트 단자에 흐르게 되므로 제1 싸이리스터(TH1)가 턴온된다. 트립코일동작제어부(160) 내 제1 싸이리스터(TH1)가 턴온되면, 노드 9(VN9)의 전위는 (-)전원 레벨까지 낮아지는 한편, 노드 10(N10)의 전위(VN10)는 누전검출부(150) 내 제2 제너다이오드(ZD2)의 제너전압으로 인해 소정 레벨을 유지하므로, 트립전류경로제공부(140) 내 제2 싸이리스터(TH2)가 턴온되고 턴온 상태를 유지하여 트립 코일(130)을 동작시킨다. Since the operating current output from the second transistor TR2 in the operating
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 누전차단기의 정상동작 파형도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 누전차단기의 결상시 동작 파형도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 누전차단기의 오결선시 동작 파형도이다.2 is a waveform diagram of a normal operation of the earth leakage breaker according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a waveform diagram of the phase loss operation of the earth leakage breaker according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an embodiment of the present invention It is a waveform diagram of the operation in case of incorrect wiring of the earth leakage breaker according to
도 2에 도시된 바와 같이, 정상적인 경우에는 노드 3의 전위(VN3)가 기준레벨인 노드 4의 전위(VN4)보다 항상 높은 상태를 유지하기 때문에 동작전류생성부(170) 내 제2 트랜지스터(TR2)가 턴오프 상태를 유지한다.As shown in FIG. 2 , in the normal case, since the potential VN3 of the node 3 is always higher than the potential VN4 of the node 4 which is the reference level, the second transistor TR2 in the operating
한편, 도 3의 결상시나 도 4의 오결선시와 같이 비상시에는 노드 3의 전위(VN3)가 기준레벨인 노드 4의 전위(VN4)보다 낮은 상태가 주기적으로 발생하기 때문에 동작전류생성부(170) 내 제2 트랜지스터(TR2)가 턴온 되어 동작전류를 출력하고, 이에 따라 제1 및 제2 싸이리스터(TH1, TH2)가 턴온 되어 트립 코일(130)이 동작하게 된다.On the other hand, in an emergency, such as a phase loss in FIG. 3 or a misconnection in FIG. 4 , a state in which the potential (VN3) of the node 3 is lower than the potential (VN4) of the node 4, which is the reference level, periodically occurs, so the operating current generating unit 170 ) in the second transistor TR2 is turned on to output an operating current, and accordingly, the first and second thyristors TH1 and TH2 are turned on to operate the
본 발명의 다른 태양에 따른 분배전반은, 비정상 접속시 차단 기능을 갖는 3상 4선식 스마트 누전 차단기를 포함할 수 있다. 여기서, 분배전반이라 함은 분전반 또는 배전반을 의미한다.The overall distribution according to another aspect of the present invention may include a 3-phase 4-wire smart earth leakage circuit breaker having a blocking function during abnormal connection. Here, the term "distribution panel" means a distribution panel or a distribution panel.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments described in this specification and the accompanying drawings are merely illustrative of some of the technical ideas included in the present invention. Accordingly, since the embodiments disclosed in the present specification are for explanation rather than limitation of the technical spirit of the present invention, it is obvious that the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. Modifications and specific embodiments that can be easily inferred by those skilled in the art within the scope of the technical spirit included in the specification and drawings of the present invention should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
110: 정류부
120: 중성 전위 생성부
130: 트립 코일
140: 트립 전류 경로 제공부
150: 누전 검출부
160: 트립 코일 동작 제어부
170: 동작 전류 생성부
180: 중성선 단선 감지부110: rectifying unit
120: neutral potential generator
130: trip coil
140: trip current path providing unit
150: leakage detection unit
160: trip coil operation control unit
170: operating current generating unit
180: neutral wire disconnection detection unit
Claims (6)
상기 3상 라인으로부터 3상 교류 전압을 인가받아 각각 저항을 경유하여 제3 노드에 접속되어 중성전위를 생성하도록 구성된 중성전위생성부;
중성선에 접속되어 상기 중성전위생성부가 생성하는 중성전위와의 차이가 소정 제너전압보다 크면 제너전류를 출력하도록 구성된 중성선단선감지부;
상기 제3 노드와 상기 정류부의 (-)전압단자 사이에 배치되는 제1 및 제2 트랜지스터를 포함하고, 상기 중성선단선감지부로부터 출력되는 제너전류를 이용하여 정상시에는 동작전류가 상기 제2 트랜지스터로부터 출력되지 않는 한편, 비상시에는 동작전류가 상기 제2 트랜지스터로부터 출력되도록 구성된 동작전류생성부;
일단이 상기 정류부의 (+)전압단자와 결합되는 트립 코일;
상기 트립 코일의 타단과 결합되고, 상기 동작전류생성부로부터 출력되는 동작전류에 스위칭하는 제1 스위칭소자를 포함하는 트립코일동작제어부;
영상변류기를 포함하고, 상기 영상변류기로부터 출력되는 누전감지신호에 응답하여 상기 제1 스위칭소자를 턴온시키는 누전검출부; 및
상기 트립 코일과 상기 누전검출부 사이에 배치되고, 상기 제1 스위칭소자의 동작에 종속되어 턴온되고, 상기 제1 스위칭소자의 동작과 독립적으로 턴온상태를 유지할 수 있는 트립전류경로제공부
를 포함하는 비정상 접속시 차단 기능을 갖는 3상 4선식 스마트 누전 차단기.
a rectifier for receiving a three-phase AC voltage from a three-phase line, rectifying it and outputting it;
a neutral potential generator configured to receive a three-phase AC voltage from the three-phase line and be connected to a third node via a resistor to generate a neutral potential;
a neutral wire break detection unit connected to a neutral wire and configured to output a Zener current when a difference from the neutral potential generated by the neutral potential generator is greater than a predetermined Zener voltage;
and first and second transistors disposed between the third node and the (-) voltage terminal of the rectifying part, and using a Zener current output from the neutral wire break detection part, an operating current is generated by the second transistor in a normal state. an operating current generating unit configured to output an operating current from the second transistor in case of an emergency while not being output from the second transistor;
a trip coil having one end coupled to the (+) voltage terminal of the rectifier;
a trip coil operation control unit coupled to the other end of the trip coil and including a first switching element for switching to an operating current output from the operating current generating unit;
an earth leakage detection unit including a video current transformer and turning on the first switching element in response to a ground leakage detection signal output from the image current transformer; and
A trip current path providing unit that is disposed between the trip coil and the earth leakage detecting unit, is turned on depending on the operation of the first switching element, and can maintain a turned-on state independently of the operation of the first switching element
A 3-phase 4-wire smart earth leakage breaker with a blocking function in case of abnormal connection, including
상기 트립 코일의 타단에 일단이 결합되는 제9 저항; 및
상기 제9 저항의 타단과 상기 (-)전압단자 사이에 배치되고, 상기 동작전류생성부로부터 출력되는 동작전류에 제어되는 제1 스위칭소자
를 포함하는 비정상 접속시 차단 기능을 갖는 3상 4선식 스마트 누전 차단기.
The method according to claim 1, wherein the trip coil operation control unit,
a ninth resistor having one end coupled to the other end of the trip coil; and
A first switching device disposed between the other end of the ninth resistor and the negative voltage terminal and controlled by the operating current output from the operating current generator
A 3-phase 4-wire smart earth leakage breaker with a blocking function in case of abnormal connection, including
상기 제9 저항과 병렬결합되는 제2 스위칭소자;
상기 제2 스위칭소자의 캐소드 단자와 게이트 단자에 배치되는 제9 다이오드; 및
상기 제2 스위칭소자의 게이트 단자와 상기 제2 트랜지스터의 에미터 단자에 배치되는 제10 저항
을 포함하는 비정상 접속시 차단 기능을 갖는 3상 4선식 스마트 누전 차단기.
The method according to claim 2, wherein the trip current path providing unit,
a second switching element coupled in parallel with the ninth resistor;
a ninth diode disposed on the cathode terminal and the gate terminal of the second switching element; and
a tenth resistor disposed at the gate terminal of the second switching element and the emitter terminal of the second transistor
A 3-phase 4-wire smart earth leakage breaker with a blocking function in case of abnormal connection, including
정상시 상기 제3 노드의 전위가 상기 제2 트랜지스터의 에미터 단자의 전위보다 항상 높은 상태를 유지하고, 비상시 상기 제3 노드의 전위가 상기 제2 트랜지스터의 에미터 단자의 전위보다 낮은 상태가 주기적 또는 비주기적으로 발생하는 것을 특징으로 하는 비정상 접속시 차단 기능을 갖는 3상 4선식 스마트 누전 차단기.
The method according to claim 1,
In normal state, the potential of the third node is always higher than the potential of the emitter terminal of the second transistor, and in an emergency, the potential of the third node is lower than the potential of the emitter terminal of the second transistor. Or a 3-phase 4-wire smart earth leakage breaker having a blocking function when abnormal connection, characterized in that it occurs aperiodically.
상기 제2 트랜지스터의 에미터 단자와 상기 정류부의 (-)전압단자 사이에 배치되는 제2 제너다이오드; 및
상기 제2 제너다이오드와 병렬연결되는 캐패시터
를 포함하는 비정상 접속시 차단 기능을 갖는 3상 4선식 스마트 누전 차단기.
The method according to claim 1, The earth leakage detection unit,
a second Zener diode disposed between the emitter terminal of the second transistor and the (-) voltage terminal of the rectifier; and
A capacitor connected in parallel with the second Zener diode
A 3-phase 4-wire smart earth leakage breaker with a blocking function in case of abnormal connection, including
A distribution board comprising a 3-phase 4-wire smart earth leakage circuit breaker having a blocking function in case of abnormal connection according to any one of claims 1 to 5.
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2021
- 2021-08-26 KR KR1020210113450A patent/KR102414095B1/en active IP Right Grant
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GRNT | Written decision to grant |