KR102513076B1 - A Surge Protector - Google Patents
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Abstract
본 발명은 서지 보호기에 관한 것이다. 서지 보호기는 적어도 하나의 가변 저항 소자를 포함하는 가변 저항 블록(11); 가변 저항 블록(11)과 연결되면서 적어도 하나의 인덕터를 포함하는 리액턴스 블록(12); 및 리액턴스 블록(12)에 연결된 커패시턴스 블록(13)을 포함한다. The present invention relates to surge protectors. The surge protector includes a variable resistance block 11 including at least one variable resistance element; a reactance block 12 connected to the variable resistance block 11 and including at least one inductor; and a capacitance block 13 connected to the reactance block 12.
Description
본 발명은 서지 보호기에 관한 것이고, 전기 기기에서 발생되는 다양한 형태의 서지 전압(surge voltage)로부터 전기 기기의 보호가 가능한 서지 보호기에 관한 것이다.The present invention relates to a surge protector, and relates to a surge protector capable of protecting electrical devices from various types of surge voltages generated in electrical devices.
서지 전압(Voltage Spike)은 전기 회로에서 전압(voltage spikes), 전류(current spikes) 또는 전달 에너지(energy spikes)가 빠른 속도로 매우 짧은 시간 동안 급격한 파형 변화를 발생시키는 것을 말한다. 이와 같은 서지 전압이 발생되어 전기기기로 유입되면 전기기기 자체를 손상시키거나, 오동작을 발생시킬 수 있으므로 서지 전압으로 전자기기를 보호하는 다양한 형태의 서지 보호기(Surge Protective Device)가 사용되고 있다. SPD는 배리스터(Metal Oxide Varistor), 가스 튜브(Gas Discharge Tubes), 다이오드(Avalanche Breakdown Diode) 또는 사이리스터(Thyristor Surge Suppressor)와 같은 비선형 소자로 이루어질 수 있고, 이와 같은 전기 소자로 이루어진 다양한 형태의 서지 보호기가 이 분야에 공지되어 있다. 특허등록번호 10-2197810은 서지 보호 및 잔광 제거용 회로 모듈 및 이를 가진 조명 장치에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 10-2007-0078465는 서지 보호 회로에 대하여 개시한다. 서지 전압은 외부 또는 내부의 다양한 원인으로부터 발생될 수 있고, 발생 상황에 따라 다양한 지속 시간을 가질 수 있다. 서지 보호기는 이와 같은 다양한 형태의 서지 전압을 억제하면서 이와 동시에 서지 보호기 자체의 보호가 가능한 구조를 가질 필요가 있다. 그러나 선행기술은 이와 같은 구조를 가진 서지 보호기에 대하여 개시하지 않는다.Surge voltage refers to rapid waveform changes in electric circuits in which voltage spikes, current spikes, or energy spikes occur at high speed and for a very short time. When such a surge voltage is generated and flows into an electrical device, it may damage the electrical device itself or cause a malfunction, so various types of surge protectors that protect electronic devices with the surge voltage are used. SPD can be made of non-linear elements such as varistors (Metal Oxide Varistor), gas tubes (Gas Discharge Tubes), diodes (Avalanche Breakdown Diode) or thyristors (Thyristor Surge Suppressor), and various types of surge protectors made of such electrical elements are known in the art. Patent Registration No. 10-2197810 discloses a circuit module for surge protection and afterglow removal and a lighting device having the same. Also, Patent Publication No. 10-2007-0078465 discloses a surge protection circuit. The surge voltage may be generated from various external or internal causes, and may have various durations depending on the occurrence situation. A surge protector needs to have a structure capable of suppressing such various types of surge voltages and at the same time protecting the surge protector itself. However, the prior art does not disclose a surge protector having such a structure.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.The present invention is to solve the problems of the prior art and has the following object.
본 발명의 목적은 리액턴스 블록 및 커패시턴스 블록에 의하여 다양한 원인으로부터 발생되는 서지 전압을 효과적으로 억제할 수 있는 서지 보호기를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a surge protector capable of effectively suppressing surge voltages generated from various causes by means of a reactance block and a capacitance block.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 서지 보호기는 적어도 하나의 가변 저항 소자를 포함하는 가변 저항 블록; 가변 저항 블록과 연결되면서 적어도 하나의 인덕터를 포함하는 리액턴스 블록; 및 리액턴스 블록에 연결된 커패시턴스 블록을 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention, a surge protector includes a variable resistance block including at least one variable resistance element; a reactance block connected to the variable resistance block and including at least one inductor; and a capacitance block connected to the reactance block.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 가변 저항 블록은 서로 직렬로 연결된 제1, 2 배리스터 및 제1, 2 배리스터와 병렬로 연결된 제3 배리스터을 포함하고, 제3 배리스터은 두 개의 인덕터와 연결된다.According to another preferred embodiment of the present invention, the variable resistance block includes first and second varistors connected in series with each other and a third varistor connected in parallel with the first and second varistors, and the third varistor is connected to two inductors.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 입력 측에 연결된 제1 애자 소자 및 리액턴스 블록에 연결된 제2, 3 애자 소자를 더 포함한다.According to another preferred embodiment of the present invention, the first insulator element connected to the input side and the second and third insulator elements connected to the reactance block are further included.
본 발명에 따른 서지 보호기는 가변 저항 모듈과 리액턴스 모듈이 병렬로 연결되어 다양한 원인으로부터 발생되는 서지 전압 또는 서지 전류의 유입이 적절하게 시간 지연이 되면서 서지 유입이 효과적으로 억제되도록 한다. 본 발명에 따른 서지 보호기는 산업용 조명 장치 또는 이와 유사한 전기기기에 적용될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.In the surge protector according to the present invention, the variable resistance module and the reactance module are connected in parallel so that the inflow of surge voltage or surge current generated from various causes is appropriately time-delayed so that the inflow of surge is effectively suppressed. The surge protector according to the present invention may be applied to industrial lighting devices or similar electrical devices, but is not limited thereto.
도 1은 본 발명에 따른 서지 보호기의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 서지 보호기를 위한 회로 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 서지 보호기가 적용된 실시 예를 도시한 것이다.1 shows an embodiment of a surge protector according to the present invention.
2 shows an embodiment of a circuit structure for a surge protector according to the present invention.
3 shows an embodiment to which the surge protector according to the present invention is applied.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.Below, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments presented in the accompanying drawings, but the embodiments are for a clear understanding of the present invention, and the present invention is not limited thereto. In the following description, components having the same reference numerals in different drawings have similar functions, so repeated descriptions are not made unless necessary for understanding the invention, and well-known components are briefly described or omitted, but the present invention It should not be understood as being excluded from the embodiment of.
도 1은 본 발명에 따른 서지 보호기의 실시 예를 도시한 것이다.1 shows an embodiment of a surge protector according to the present invention.
도 1을 참조하면, 서지 보호기는 적어도 하나의 가변 저항 소자를 포함하는 가변 저항 블록(11); 가변 저항 블록(11)과 연결되면서 적어도 하나의 인덕터를 포함하는 리액턴스 블록(12); 및 리액턴스 블록(12)에 연결된 커패시턴스 블록(13)을 포함한다.Referring to FIG. 1 , the surge protector includes a
입력 측(IN)으로부터 전력이 공급될 수 있고, 서지 전압이 유입될 수 있다. 서지 전압(Surge Spike)은 허용 범위를 벗어나는 과도 전압, 과도 전류 또는 짧은 시간의 과도한 전기 에너지의 유입이 될 수 있고, 입력 측(IN)으로 서지 전압이 유입될 수 있다. 입력 측(IN)을 통하여 유입된 서지 전압은 가변 저항 블록(11)에 의하여 억제될 수 있다. 가변 저항 블록(11)은 예를 들어 배리스터(Voltage Dependent Resistor Varistor)과 같은 비선형 저항 소자를 포함한다. 가변 저항 블록(11)은 전압 의존 특성을 가질 수 있고, 예를 들어 전압이 낮을 때 저항 값이 커지고, 전압이 높아지면 저항 값이 작아질 수 있다. 가변 저항 블록(11)은 서지 전압에 대하여 빠른 반응을 나타낼 필요가 있고, 이를 위하여 산화아연(ZnO) 저항 소자를 포함할 수 있다. 가변 저항 블록(11)은 간섭 펄스 또는 과전압 펄스를 억제하면서 전압을 안정시키는 기능을 가진다. 가변 저항 블록(11)에 리액턴스 블록(12)이 전기적으로 연결될 수 있다. 리액턴스 블록(12)은 적어도 하나의 코일 형태의 인덕터를 포함할 수 있고, 가변 저항 블록(11)과 직렬로 연결되거나, 병렬로 연결될 수 있다. 리액턴스 블록(12)은 서지 전압의 유입에 따른 과도 전류의 흐름을 억제하는 기능을 가질 수 있다. 또한 리액턴스 블록(12)은 고주파 펄스를 차단하는 기능을 가질 수 있다. 이와 같은 리액턴스 블록(12)에 커패시턴스 블록(13)이 연결될 수 있다. 커패시턴스 블록(13)은 적어도 하나의 커패시터 또는 콘덴서를 포함할 수 있고, 과도 전류의 유입을 지연시키면서 전압을 안정화시키는 기능을 가질 수 있다. 이와 함께 커패시턴스 블록(13)은 저주파 형태의 펄스를 제한하는 기능을 가질 수 있다. 이와 같이 전류 및 저주파 펄스가 제한되어 서지 전압이 효과적으로 억제되어 출력 측(OUT)을 통하여 전기기기로 전달되는 것이 차단되거나 억제될 수 있다. 아래에서 이와 같은 구조를 가지는 각각의 블록에 대하여 아래에서 구체적으로 설명된다.Power may be supplied from the input side (IN), and a surge voltage may be introduced. The surge voltage (Surge Spike) may be an inflow of transient voltage, transient current, or excessive electric energy for a short time out of the permissible range, and the surge voltage may be introduced into the input side (IN). A surge voltage introduced through the input side IN may be suppressed by the
도 2는 본 발명에 따른 서지 보호기를 위한 회로 구조의 실시 예를 도시한 것이다.2 shows an embodiment of a circuit structure for a surge protector according to the present invention.
도 2를 참조하면, 가변 저항 블록(11)은 서로 직렬로 연결된 제1, 2 배리스터(221, 222) 및 제1, 2 배리스터(221, 222)와 병렬로 연결된 제3 배리스터(223)을 포함하고, 제3 배리스터(223)은 두 개의 인덕터(241, 242)와 연결된다.Referring to FIG. 2 , the
입력 단자는 라인 선(L), 접지 선(G) 및 중성 선(N)으로 이루어질 수 있고, 전기기기와 연결되는 출력 단자가 또한 동일하게 라인 선(L1), 접지 선(G1) 및 중성 선(N1)으로 이루어질 수 있다. 제1, 2 배리스터(221, 222)와 제3 배리스터(223)가 서로 병렬로 연결될 수 있다. 제1, 2 또는 제3 배리스터(221, 222 또는 223)는 금속 산화물 배리스터가 될 수 있고, 제한 전압(clamping voltage): 600 내지 800 V, 피크 서지 전류: 4.0 내지 6.0 kA, 서지 에너지: 80 내지 120 및 커패시턴스 450 내지 600 pF이 될 수 있지만 적용 용도에 따라 다양하게 조절될 수 있고 이에 제한되지 않는다. 제1, 2 배리스터(221, 222)가 직렬로 연결되면서 라인 선(L)과 중성 선(N)에 연결될 수 있다. 또한 제1, 2 배리스터(221, 222)의 사이에 접지 선(G)이 연결될 수 있고, 접지 선(G)과 제1, 2 배리스터(221, 222) 사이에 제1 애자 소자(insulator)(21)가 연결될 수 있다. 제1 애자 소자(21)는 예를 들어 300 내지 1,000 V의 정격 전압(Rated Voltage)을 가질 수 있다. 제3 배리스터(223)가 제1, 2 배리스터(221, 222)와 병렬로 라인 선(L)과 중성 선(N)을 연결시키면서 200 내지 500 V의 정격 전압을 가지는 제2 애자 소자(23)와 직렬로 연결되어 보호될 수 있다. 500 내지 1,500 V의 정격 전압을 가지는 제3 애자 소자(251)에 병렬로 연결되면서 0.5 내지 3 mH의 인덕턴스를 가지는 제1 인덕터(241)가 제3 배리스터(223)에 연결되고, 이와 함께 동일 정격 전압 및 동일 인덕턴스를 가지는 제2 인덕터(242)가 제3 배리스터(223)의 다른 단자 또는 제2 애자 소자(23)에 연결되면서 제4 애자 소자(252)에 의하여 보호될 수 있다. 도 2에 도시된 것처럼, 제3, 4 애자 소자(251, 252)에 의하여 보호되는 제1, 2 인덕터(241, 242)는 병렬로 연결되면서 커패시턴스 블록의 양쪽 단자에 각각 연결될 수 있다. 커패시턴스 블록은 제1, 2 및 3 커패시터(261, 262, 263)를 포함할 수 있고, 제2, 3 커패시터(262, 263)는 서로 직렬로 연결되면서 커패시턴스가 0.001 내지 1.0 ㎌이 되는 Y 커패시터가 될 수 있다. 그리고 제1 커패시터(261)는 0.1 내지 5.0 ㎌의 커패시턴스를 가지는 X 커패시터가 될 수 있고, 제2, 3 커패시터(262, 263)와 직렬로 연결될 수 있다. 제2, 3 커패시터(262, 263)의 양 단자가 각각 출력 라인 선(L1) 및 출력 중성 선(N1)에 연결되고, 출력 접지 선(G1)이 제2, 3 커패시터(262, 263)의 사이에 연결될 수 있다. 이와 같은 구조에서 입력 측 접지 선(G)과 출력 측 접지 선(G1)이 단락이 될 수 있고, 구체적으로 입력 측 접지 선(G)이 제2, 3 커패시터(262, 263)의 사이에 연결될 수 있다. 아래에서 이와 같은 회로 구조를 가지는 서지 보호기가 적용된 실시 예에 대하여 설명된다.The input terminal may consist of a line line (L), a ground line (G), and a neutral line (N), and an output terminal connected to an electric device may also have a line line (L1), a ground line (G1), and a neutral line. (N1). The first and
도 3은 본 발명에 따른 서지 보호기가 적용된 실시 예를 도시한 것이다.3 shows an embodiment to which the surge protector according to the present invention is applied.
도 3을 참조하면, 서지 보호기는 박스 형상의 서지 보호 함(C)의 내부에 설치될 수 있고, 서지 보호 함(C)은 뚜껑의 개폐가 가능한 밀폐 구조가 될 수 있다. 케이블 피복(S1)에 의하여 보호되는 제1 라인 선(L1), 제1 중성 선(N1) 및 제1 접지 선(G1)이 전력 공급원(PS)에 연결되어 제2 라인 선(L2), 제2 중선 선(N2) 및 제2 접지 선(G2)을 통하여 전기기기(ED)에 전력을 공급할 수 있다. 전기기기(ED)는 예를 들어 산업용 조명 등 또는 이와 유사한 다양한 전기 에너지 소비 기기가 될 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다. 서지 전압이 발생되지 않는 정상 상태에서 전기기기(ED)는 다양한 종류의 분배기, 릴레이 또는 스위치에 의하여 전력 공급원(PS)에 직접 연결될 수 있다. 그리고 서지 전압이 발생되면 서지 보호기가 작동되어 전기기기(ED)로 서지 전압이 유입되는 것이 억제 또는 차단이 될 수 있다. 서지 보호기는 서지 보호 소자가 실장이 된 전자기판(31)을 포함할 수 있다. 전자기판(31)에 제1, 2, 3 배리스터(32a, 32b, 32c)가 배치되고, 제1, 2 인덕터(34a, 34b) 및 제1, 2, 3 애자 소자(33a, 33b, 33c)가 배치될 수 있다. 또한 커패시턴스 블록은 커패시터 케이스(35)의 내부에 배치될 수 있고, 커패시터 케이스(35)에 위에서 설명된 제1, 2, 3 커패시터가 배치될 수 있다. 서지 보호 소자가 위에서 설명된 방법에 따라 전자기판(31)에서 서로 연결될 수 있다. 이와 같이 서지 보호기는 독립 모듈 구조로 만들어져 전력 공급원(PS)과 전기기기(ED)를 연결시켜 서지 전압으로부터 전기기기(ED)의 오작동 또는 손상을 방지할 수 있다. 서지 보호기는 다양한 형태로 만들어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.Referring to FIG. 3 , the surge protector may be installed inside a box-shaped surge protection box C, and the surge protection box C may have a closed structure in which a lid can be opened and closed. A first line line (L1), a first neutral line (N1) and a first ground line (G1) protected by the cable sheath (S1) are connected to the power supply source (PS) to form a second line line (L2), Power may be supplied to the electric device ED through the double wire line N2 and the second ground line G2. The electric device ED may be, for example, industrial lighting or similar various electric energy consuming devices, and the present invention is not limited thereto. In a normal state in which no surge voltage is generated, the electric device ED may be directly connected to the power supply source PS through various types of distributors, relays, or switches. In addition, when a surge voltage is generated, the surge protector is operated to suppress or block the surge voltage from flowing into the electric device ED. The surge protector may include an electronic board 31 on which a surge protection device is mounted. First, second, and
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.Although the present invention has been described in detail with reference to the presented embodiments above, those skilled in the art will be able to make various modifications and variations without departing from the technical spirit of the present invention with reference to the presented embodiments. . The present invention is not limited by these variations and modifications, but is limited only by the claims appended below.
11: 가변 저항 블록 12: 리액턴스 블록
13: 커패시턴스 블록 21, 23: 애자 소자
221, 222, 223: 배리스터 241, 242: 인덕터
251, 252: 애자 소자 11: variable resistance block 12: reactance block
13:
221, 222, 223:
251, 252: insulated element
Claims (3)
가변 저항 블록(11)과 연결되면서 적어도 하나의 인덕터를 포함하는 리액턴스 블록(12); 및
리액턴스 블록(12)에 연결된 커패시턴스 블록(13)을 포함하고,
가변 저항 블록(11)은 서로 직렬로 연결된 제1, 2 배리스터(221, 222) 및 제1, 2 배리스터(221, 222)와 병렬로 연결된 제3 배리스터(223)을 포함하고,
제1, 2 배리스터(221, 222)의 사이에 접지 선(G)이 연결되고, 접지 선(G)과 제1, 2 배리스터(221, 222) 사이에 제1 애자 소자(insulator)(21)가 연결되고,
제3 배리스터(223)는 제1, 2 배리스터(221, 222)와 병렬로 라인 선(L)과 중성 선(N)을 연결시키면서 제2 애자 소자(23)와 직렬로 연결되고,
제3 애자 소자(251)에 병렬로 연결되는 제1 인덕터(241) 및 제4 애자 소자(252)에 병렬로 연결되는 제2 인덕터(242)는 각각 라인 선(L)과 중성 선(N)에 연결되고 커패시턴스 블록의 양쪽 단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 서지 보호기.a variable resistance block 11 including at least one variable resistance element;
a reactance block 12 connected to the variable resistance block 11 and including at least one inductor; and
a capacitance block 13 connected to the reactance block 12;
The variable resistance block 11 includes first and second varistors 221 and 222 connected in series with each other and a third varistor 223 connected in parallel with the first and second varistors 221 and 222,
A ground line G is connected between the first and second varistors 221 and 222, and a first insulator 21 is between the ground line G and the first and second varistors 221 and 222 is connected,
The third varistor 223 is connected in series with the second insulator element 23 while connecting the line line L and the neutral line N in parallel with the first and second varistors 221 and 222,
The first inductor 241 connected in parallel to the third insulator element 251 and the second inductor 242 connected in parallel to the fourth insulator element 252 have a line line L and a neutral line N, respectively. Surge protector, characterized in that connected to and connected to both terminals of the capacitance block.
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