KR20000063684A - 노이즈 및 서지전압 제거장치가 내장된 배전반 - Google Patents

노이즈 및 서지전압 제거장치가 내장된 배전반 Download PDF

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Abstract

본 발명은 노이즈 및 서지전압 제거장치가 내장된 배전반에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 배전반에 인입되는 전원에 포함된 고주파 및 저주파 대역의 노이즈를 제거하고, 스위치 조작시 발생되는 과도전압 또는 낙뢰등으로 인한 순간적인 서지전압을 제거함으로써 안정된 전원을 부하에 공급하여 각종 전기.전자기기의 오동작 및 파손을 예방할 수 있도록 하는 노이즈 및 서지전압 제거장치가 내장된 배전반에 관한 것이다.
본 발명의 노이즈 및 서지전압 제거장치가 내장된 배전반은 케이스 내부에는 인입전선이 연결되어 총괄적인 전력통제 기능을 갖는 메인차단기와, 상기 메인차단기로부터 공급되는 전류를 필요에 따라 각 장소로 배분 송전되도록 한 다수개의 보조차단기가 설치된 배전반에 있어서, 상기 메인차단기와 보조차단기 사이에는 인입되는 전원에 포함된 노이즈를 제거하고, 스위치 조작시 발생되는 과도전압 또는 낙뢰등으로 인한 순간적인 서지전압을 제거하는 노이즈 및 서지전압 제거장치를 설치하여서 된 것에 특징이 있다.

Description

노이즈 및 서지전압 제거장치가 내장된 배전반{A distuributing board installed a removal device of noise and surge voltage}
본 발명은 노이즈 및 서지전압 제거장치가 내장된 배전반에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 배전반에 인입되는 전원에 포함된 고주파 및 저주파 대역의 노이즈를 제거하고, 스위치 조작시 발생되는 과도전압 또는 낙뢰등으로 인한 순간적인 서지전압을 제거함으로써 안정된 전원을 부하에 공급하여 각종 전기.전자기기의 오동작 및 파손을 예방할 수 있도록 하는 노이즈 및 서지전압 제거장치가 내장된 배전반에 관한 것이다.
일반적으로 사용되는 배전반은 도 1에서 도시된 바와 같이 케이스(50)가 구비되고, 이 케이스(50) 내부에는 인입전선(P)이 연결되어 총괄적인 전력통제 기능을 갖는 메인차단기(51)와, 상기 메인차단기(51)로부터 인가되는 전류를 필요에 따라 각 장소로 배분 송전되도록 한 다수개의 보조차단기(52)가 설치되며, 메인차단기(51)와 보조차단기(52)는 주전류선(53)에 의해 연결되고, 다수개의 보조차단기 (52)는 주전류선(53)에 의해 인가된 전류를 필요한 요소로 송전되게 하는 전류배분선(54)과 연결하여 구성되어 있다.
이와 같은 구성으로 이루어진 종래의 배전반은 인입전선(P)을 통해 유입되는 전원을 메인차단기(51)와 주선류선(53)을 거쳐 보조차단기(52)로 공급하게 되고, 상기 보조차단기(52)에서는 전류배분선(54)을 통해 다수의 전기.전자기기인 부하에 공급하도록 되어 있으며, 선로 또는 부하의 누전이나 과전류 발생시 메인차단기 (51) 및 보조차단기(52)의 동작으로 전력공급을 중단되도록 함으로써 부하의 손상이나 화재의 발생을 사전에 예방하도록 되어 있다.
이러한 배전반은 인입전선(P)에서 메인차단기(51)로 전원을 공급하는 과정에서 활성선과 중성선 사이에 진동전류가 흐르게 되고, 이에 전극으로부터 전기적인 성질을 지닌 전기장의 파동과 자기적인 성질을 지닌 자기장의 파동이 공간으로 전파되며, 전자 또는 이온의 불규칙한 전자적 교란작용에 의해 유해 전자파를 발생하게 된다.
특히 활성선과 중성선의 인입전선(P)을 통해 유입되는 전원에 포함된 전자파는 20MHz~3GHz 대역의 고주파가 많이 포함되어 있는 관계로 이러한 고주파는 각종 전기.전자기기에 노이즈로서 작용하게 되어 기기의 오동작을 발생시키게 될 뿐만 아니라 낙뢰등으로 인한 순간적인 서지(Surge)전압 또는 스위치 조작시 발생되는 과도전압(Burst, EFT)이 인입전선(P)을 통해 유입될 경우 배전반 자체의 파손은 물론, 부하의 손상을 가져올 수 있으므로 고주파 노이즈 및 서지전압을 제거하는 장치가 필수적으로 요구되는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위한 것으로써, 배전반에 인입되는 전원전선과 연결되는 동축케이블을 구비하고, 이 동축케이블의 일측에 관통형 콘덴서를, 그리고 동축케이블의 외주에 튜브형의 페라이트 코어를 소정간격을 두고 각각 설치하여 인입전원에 포함되어 있는 20MHz~3GHz 대역의 노이즈를 감쇠시켜 제거하는 한편, 상기 페라이트 코어 사이의 동축케이블에 방전관을 설치하여 순간적인 서지전압과 과도전압을 빛 에너지로 변환 제거함으로써 안정된 전원을 각종 전기.전자기기 등의 부하에 공급하여 전기.전자기기의 오동작 및 파손을 예방할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명의 노이즈 및 서지전압 제거장치가 내장된 배전반은 케이스 내부에는 인입전선이 연결되어 총괄적인 전력통제 기능을 갖는 메인차단기와, 상기 메인차단기로부터 공급되는 전류를 필요에 따라 각 장소로 배분 송전되도록 한 다수개의 보조차단기가 설치된 배전반에 있어서, 상기 메인차단기와 보조차단기 사이에는 인입되는 전원에 포함된 노이즈를 제거하고, 스위치 조작시 발생되는 과도전압 또는 낙뢰등으로 인한 순간적인 서지전압을 제거하는 노이즈 및 서지전압 제거장치를 설치하여서 된 것에 특징이 있다.
도 1은 일반적인 배전반의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 배전반의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 노이즈 및 서지전압 제거장치가 내장된 배전반의
사시도.
도 4는 도 3의 A-A선 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 노이즈 및 서지전압 제거장치의 등가회로도.
도 6은 본 발명에 따른 노이즈 및 서지전압 제거장치의 다른 실시예를
나타낸 회로도.
도 7은 본 발명에 따른 노이즈 및 서지전압 제거장치가 내장된 배전반에
있어 고주파 영역에서의 노이즈 제거 측정결과를 나타낸 그래프.
도 8은 본 발명에 따른 노이즈 및 서지전압 제거장치가 내장된 배전반에
있어 서지전압 제거의 측정결과를 나타낸 그래프.
도 9는 도 7의 다른 실시예에 있어 저주파 영역에서의 노이즈 제거 측정결과
를 나타낸 그래프.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호 설명〉
4a~4c : 제 1 내지 제 3 동축케이블
6a~6f : 제 1 내지 제 6 페라이트 코어
7a : 제 1 방전관 7b : 제 2 방전관
8 : 도전판 9a : 제 1 관통형 콘덴서
9b : 제 2 관통형 콘덴서 10a : 고주파 노이즈제거부
10b : 잔류 노이즈제거부 20 : 서지전압 제거부
30 : 저주파 노이즈제거부 31 : 필터회로
100 : 노이즈 및 서지전압 제거장치
P1 : 활성선 P2 : 중성선 GND : 그라운드선
이하 본 고안의 구성 및 작용을 첨부된 도 2 내지 도 9에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 배전반의 구성도로서, 케이스(50)가 구비되고, 이 케이스(50) 내부에는 활성선(P1)과 중성선(P2)의 인입전선(P)이 연결되어 총괄적인 전력통제 기능을 갖는 메인차단기(51)와, 상기 메인차단기(51)로부터 인가되는 전류를 필요에 따라 각 장소로 배분 송전되도록 한 다수개의 보조차단기(52)가 설치된다.
그리고 메인차단기(51)와 보조차단기(52) 사이에는 본 발명인 노이즈 및 서지전압 제거장치(100)가 설치되며, 보조차단기(52)는 상기 노이즈 및 서지전압 제거장치(100)를 경유한 주전류선(53)에 의해 연결되고, 다수개의 보조차단기(52)는 주전류선(53)에 의해 공급된 전류를 필요한 요소로 송전되게 하는 전류배분선(54)과 연결되어 있다.
도 3은 본 발명에 따른 노이즈 및 서지전압 제거장치(100)의 사시도로서, 활성선(P1)과 중성선(P2) 및 그라운드(GND)와 연결되는 제 1 내지 제 3 동축케이블 (4a~4c)이 구비되고, 상기 제 1 내지 제 3 동축케이블(4a~4c)의 일측 외주면에는 20MHz~3GHz 고주파 대역의 노이즈를 제거하기 위한 튜브형의 제 1 내지 제 3 페라이트 코어(6a~6c)가 설치된 고주파 노이즈제거부(10a)가 구비되고, 상기 제 1 내지 제 3 동축케이블(4a~4c)의 타측 외주면에는 상기 고주파 노이즈제거부(10a)에서 제거되지 못한 잔류 노이즈를 제거하기 위한 튜브형의 제 4 내지 제 6 페라이트 코어 (6d~6f)로 이루어진 잔류 노이즈제거부(10b)가 설치되어 있다.
그리고 상기 활성선(P1)과 중성선(P2)과 연결되는 부분의 제 1 및 제 3 동축케이블(4a)(4c)에는 그라운드선(GND)과 연결되는 도전판(8)에 일체로 형성된 관통형 콘덴서(9a)(9b)가 삽입 설치되고, 제 2 동축케이블(4b)은 도전판(8)과 연결되어 접지를 이루고 있다.
또한 상기 고주파 노이즈제거부(10a)인 제 1 내지 제 3 페라이트 코어 (6a~6c)와 잔류 노이즈제거부(10b)인 제 4 내지 제 6 페라이트 코어(6d~6f) 사이의 제 1 내지 제 3 동축케이블(4a~4c)에는 스위치 등의 조작시 발생되는 순간적인 과도전압 또는 낙뢰 등으로 발생되는 순간적인 서지전압 등을 빛 에너지로 변환하여 제거하는 제 1, 제 2 방전관(7a)(7b)이 연결 설치된 서지전압 제거부(20)를 포함하여 이루어진 노이즈 및 서지전압 제거장치(100)를 구성하고 있다.
상기의 노이즈 및 서지전압 제거장치(100)는 배전반의 케이스(50) 절연커버에 의해 내장 설치되며, 필요에 따라 배전반 외부에 별도로 설치 가능하다.
도 4는 본 발명에 따른 노이즈 및 서지전압 제거장치(100)의 등가회로도로서, 크게는 인입전선의 활성선(P1)(P2) 및 그라운드선(GND)에 연결되어 20MHz~3GHz 고주파 대역의 노이즈를 제거하기 위한 고주파 노이즈제거부(10a)가 구비되고, 상기 고주파 노이즈제거부(10a)의 출력단에는 스위치 등의 조작시 발생되는 과도전압 또는 낙뢰 등으로 발생되는 순간적인 서지전압 등을 빛 에너지로 변환 제거하는 방전관의 서지전압 제거부(20)가 연결되며, 상기 서지전압 제거부(20)의 출력단과 배전반의 보조차단기(52) 사이에는 고주파 노이즈제거부(10a)에서 제거되지 되지 못한 잔류 노이즈를 제거하는 잔류 노이즈제거부(10b)가 접속된다.
여기서 상기 고주파 노이즈제거부(10a)는 인입전선(P)과 연결되는 한 쌍의 고주파 제거 필터회로로써, 활성선(P1)과 중성선(P2) 및 그라운드선(GND)에는 제 1 내지 제 3 페라이트 코어(6a~6c)의 표면에 유도되는 자계 성분인 제 1 내지 제 3 코일(L1~L3)이 각각 연결됨과 동시에 특정 대역의 주파수 노이즈를 바이패스 시키는 관통형 콘덴서(9a)(9b)가 그라운드선(GND)을 중심으로 병렬 연결되어 구성된다.
그리고 상기 서지전압 제거부(20)는 상기 제 1 내지 제 3 코일(L1~L3)의 출력단에 병렬 접속되어 스위치 등의 조작시 발생되는 과도전압 또는 낙뢰 등으로 발생되는 순간적인 서지전압 등을 빛 에너지로 변환 제거하는 한 쌍의 제 1, 제 2 방전관(7a)(7b)이 그라운드선(GND)을 중심으로 병렬 접속되어 있다.
또한, 잔류 노이즈제거부(10b)는 상기 서지전압 제거부(20) 출력단에 연결되어 제 4 내지 제 6 페라이트 코어(6d~6f)의 표면에 유도되는 자계 성분인 제 4 내지 제 6 코일(L4~L6)이 접속되며, 이 제 4 내지 제 6 코일(L4~L6)의 출력단은 배전반의 보조차단기(52)의 입력단자에 연결되어 있다.
도 7은 본 발명에 따른 노이즈 및 서지전압 제거장치가 내장된 배전반에 있어 고주파 영역에서의 노이즈 제거 측정결과를 나타낸 그래프이고, 도 8은 서지전압 제거의 측정결과를 나타낸 그래프이다.
상기와 같이 이루어진 본 발명에 따른 노이즈 및 서지전압 제거장치가 내장된 배전반은 먼저, 활성선(P1)과 중성선(P2)을 통해 발생되는 20MHz~ 3GHz 대역의 고주파 노이즈 중에서 특정 대역의 동상모드 노이즈는 고주파 노이즈제거부(10a)인 관통형 콘덴서(9a)(9b)를 통해 그라운드선(GND)으로 흐르게하여 바이패스시키게 된다.
이때 상기 관통형 콘덴서(9a)(9b)를 통해 바이패스되지 않은 고주파 노이즈는 활성선(P1)과 중성선(P2) 및 그라운드선(GND)에 설치된 제 1 내지 제 3 페라이트 코어(6a~6c)의 자계성분인 제 1 내지 제 3 코일(L1~L3)에 의해 자계의 방향을 일정하게 유도하게 된다.
즉, 활성선(P1)에 유도되는 자계의 방향은 제 1 및 제 2 코일(L1)(L2)을 통해 그라운드선(GND)으로 흐르게되며, 중성선(P2)에 유도되는 자계의 방향은 제 3 및 제 2 코일(L3)(L2)을 통해 그라운드선(GND)으로 흐름에 따라 활성선(P1)과 중성선(P2)의 자계를 그라운드로 흡수하게 되는 것이다.
또한, 활성선(P1)과 중성선(P2)으로 스위치 등의 조작시 발생되는 과도전압이나 또는 낙뢰 등으로 발생되는 순간적인 돌발전압 등이 유입될 경우 이 전압은 서지전압 제거부(20)인 제 1, 제 방전관(7a)(7b)에 의해 제거된다.
즉, 활성선(P1)으로 유입되는 서지전압은 제 1 방전관(7a)을 통해 그라운드선(GND)으로 흐르게 되며, 또한 중성선(P2)으로 유입되는 서지전압은 제 2 방전관 (7b)을 통해 그라운드선(GND)으로 흐르는 경로가 형성됨에 따라 상기 제 1, 제 2 방전관(7a)(7b)에서는 서지전압 및 과도전압을 빛 또는 열 에너지로 변환시켜 방전함으로써 서지전압을 제거하게 되는 것이다.
한편, 상기 고주파 노이즈제거부(10a) 및 서지전압 제거부(20)를 경유한 인입전원은 잔류 노이즈제거부(10b)에 의해 미처 제거되지 못한 노이즈를 제거하게 된다.
즉, 고주파 노이즈제거부(10a) 및 서지전압 제거부(20)를 경유한 유입 전원에 포함되어 있는 노이즈는 잔류 노이즈제거부(10b) 통하여 흐르게 되며, 이때 활성선(P1)과 중성선(P2)의 표면에 유도되는 자계가 제 4 내지 제 6 페라이트 코어 (6d~6f)의 자계성분인 제 4 내지 제 6 코일(L4~L6)에 의해 자계의 방향을 일정하게 유도하게 된다.
즉, 활성선(P1)의 표면에 유도되는 자계의 방향은 제 4 및 제 5 코일(L4) (L5)을 통해 그라운드선(GND)으로 흐르게 되며, 중성선(P2)의 표면에 유도되는 자계의 방향은 제 6 및 제 5 코일(L6)(L5)을 통해 그라운드선(GND)으로 흐르게 됨에 따라 활성선(P1)과 중성선(P2)에 유도된 자계방향은 그라은드로 흡수됨으로써 고주파 노이즈제거부(10a)에서 미처 제거하지 못한 고주파 노이즈를 2차적으로 필터링하게 되는 것이다.
따라서 상기와 같이 고주파 노이즈제거부(10a) 및 서지전압 제거부(20), 그리고 잔류 노이즈제거부(10b)를 경유한 안정된 전원은 배전반의 보조차단기(52)를 통해 분배됨으로써 고주파 대역의 노이즈와 서지전압이 제거된 안정적인 전류를 부하에 공급하게 되는 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 노이즈 및 서지전압 제거장치(100)를 고주파 영역에서의 노이즈 측정결과를 나타낸 그래프로서, 본 장치를 사용하지 않은 측청치(A)에 비하여 본 장치를 사용하지 않은 측청치(B)가 20MHz~3GHz 범위의 전대역에서 20~30 데시벨(dB) 감쇠되어 있는 것을 알 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 노이즈 및 서지전압 제거장치(100)에 있어 서지전압 측정결과를 나타낸 그래프로서, 측정장비의 서지 입력전압을 3,500V, 입력전류를 1,000A로 흐르게 하였을 경우 본 발명의 제거장치를 경유하였을 경우 출력전압은 424V로 되어 서지전압의 제거 효과가 매우 높은 것으로 나타났다.
도 6은 본 발명에 따른 노이즈 및 서지전압 제거장치가 내장된 배전반의 다른 실시예를 나타낸 등가회로도로서, 고주파에 비해 상대적으로 낮은 150KHz~ 30MHz 저주파 대역에 포함된 노이즈를 제거하기 위해 저주파 노이즈제거부(30)를 부가한 것이다.
즉, 상기 저주파 노이즈제거부(30)는 노이즈 및 서지전압 제거장치(100)를 경유한 활성선(P1)과 중성선(P2) 사이에 150KHz~30MHz 대역의 저주파중에서 특정 대역의 동상모드 노이즈를 바이패스시켜 제거하는 바이패스 콘덴서(C1)(C2)가 그라운드선을 중심으로 병렬 연결되고, 상기 바이패스 콘덴서(C1)(C2) 후단에 콘덴서 (C3)(C4)와 제 7 및 제 8 코일(L7)(L8)로서 이루어진 필터회로(31)가 접속되며, 상기 필터회로(31)의 출력단에는 손실보상용 저항(R)이 병렬 연결되어 구성된다.
여기서 제 7 및 제 8 코일(L7)(L8)은 링형 페라이트 코어에 권선된 코일로서 저주파 제거에 효과적인 구조로 이루어진다.
상기와 같이 이루어진 저주파 노이즈제거부(30)는 노이즈 및 서지전압 제거장치(100)를 경유한 활성선(P1)과 중성선(P2)을 통해 발생되는 150KHz~30MHz 대역의 저주파 노이즈 중에서 특정 대역의 동상모드 노이즈는 바이패스 콘덴서(C1)(C2)를 통해 그라운드선으로 흐르게하여 제거시키게 된다.
이때 상기 바이패스 콘덴서(C1)(C2)를 통해 제거되지 않은 저주파 노이즈는 활성선(P1)과 중성선(P2)에 연결된 필터회로(31)의 콘덴서(C3)(C4)와 제 7 및 제 8 코일(L7)(L8)에 의해 제거된다.
즉, 활성선(P1)과 중성선(P2)에 유도되는 자계의 방향은 제 7 및 제 8 코일 (L7)(L8)을 통해 반대 방향으로 유도하여 서로 쇄교시켜 상쇄함으로써 제거하게 되는 것이다.
도 9는 상기의 저주파 노이즈제거부(30)를 경유한 전원의 저주파 영역에서 노이즈 제거 측정결과를 나타낸 그래프로서 측정장비를 통해 3KHz~6GHz의 주파수를 유입하였을 경우 150KHz~30MHz 범위의 전대역에서 20~60 데시벨(dB) 감쇠되어 나타나는 것을 알 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 노이즈 및 서지전압 제거장치가 내장된 배전반은 배전반에 인입되는 전원전선과 연결되는 동축케이블 구비하고, 이 동축케이블의 일측에 관통형 콘덴서를, 그리고 동축케이블의 외주면에는 튜브형의 페라이트 코어를 각각 설치하여 인입전원에 포함되어 있는 고주파 및 저주파 대역의 노이즈를 바이패스 및 흡수하여 제거하는 한편, 상기 페라이트 코어 사이의 동축케이블에 방전관을 설치하여 스위치 등의 조작시 발생되는 과도전압과 낙뢰 등으로 인해 순간적으로 발생되는 서지전압을 빛 에너지로 변환 제거함으로써 안정된 전원을 각종 전기.전자기기 등의 부하에 공급하여 전기.전자기기의 오동작 및 파손을 예방할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

  1. 케이스(50) 내부에는 인입전선(P)이 연결되어 총괄적인 전력통제 기능을 갖는 메인차단기(51)와, 상기 메인차단기(51)로부터 공급되는 전류를 필요에 따라 각 장소로 배분 송전되도록 한 다수개의 보조차단기(52)가 설치된 배전반에 있어서,
    상기 메인차단기(51)와 보조차단기(52) 사이에는 인입되는 전원에 포함된 노이즈를 제거하고, 스위치 조작시 발생되는 과도전압 또는 낙뢰등으로 인한 순간적인 서지전압을 제거하는 노이즈 및 서지전압 제거장치(100)를 설치하여서 된 것을 특징으로 하는 노이즈 및 서지전압 제거장치가 내장된 배전반.
  2. 제 1항에 있어서 상기 노이즈 및 서지전압 제거장치(100)는,
    활성선(P1)과 중성선(P2) 및 그라운드(GND)와 연결되는 제 1 내지 제 3 동축케이블(4a~4c)이 구비되고,
    상기 제 1 내지 제 3 동축케이블(4a~4c)의 일측 외주면에는 고주파 대역의 노이즈를 제거하기 위한 튜브형의 제 1 내지 제 3 페라이트 코어(6a~6c)가 설치되고,
    상기 제 1 내지 제 3 동축케이블(4a~4c)의 타측 외주면에는 상기 제 1 내지 제 3 페라이트 코어(6a~6c)에서 제거되지 않은 노이즈를 제거하기 위한 튜브형의 제 4 내지 제 6 페라이트 코어(6d~6f)가 설치되고,
    상기 활성선(P1) 및 중성선(P2)과 연결되는 부분의 제 1 및 제 3 동축케이블(4a)(4c)에는 그라운드선(GND)과 연결되는 도전판(8)에 일체로 형성된 관통형 콘덴서(9a)(9b)가 삽입 설치되고,
    상기 제 1 내지 제 3 페라이트 코어(6a~6c)와 제 4 내지 제 6 페라이트 코어(6d~6f) 사이의 제 1 내지 제 3 동축케이블(4a~4c)에는 서지전압 또는 돌발전압 등을 빛 에너지로 변환하여 제거하는 방전관(7a)(7b)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 노이즈 및 서지전압 제거장치가 내장된 배전반.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서 상기 노이즈 및 서지전압 제거장치(100)의 출력측에는 인입전원에 포함되어 있는 저주파 대역의 노이즈를 제거하기 위한 저주파 노이즈제거부(30)를 부가한 것을 특징으로 하는 노이즈 및 서지전압 제거장치가 내장된 배전반.
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