KR20010027869A - 누설전류 검지 장치 - Google Patents

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KR20010027869A
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김두식
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김형벽
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Abstract

본 발명은 누설전류 검지장치(ELD ; Earth Leakage Detector)에 관한 것으로, 특히 시스템 전력회로부와 프레임 접지(frame ground)간의 절연정도를 판별할 수 있도록 한 누설전류 검지 장치에 관한 것이다.
본 발명에서는 전력회로부와 프레임 접지간의 전압을 검출하고, 검출된 전압을 기준전압과 비교하여 허용 누설전류량을 초과하였는 가를 판단하여 누설사고 여부를 판별할 수 있도록 하는 것이다.

Description

누설전류 검지 장치{Earth leakage detector of inverter}
본 발명은 누설전류 검지장치(ELD ; Earth Leakage Detector)에 관한 것으로, 특히 시스템 전력회로부와 프레임 접지(frame ground)간의 절연정도를 판별할 수 있도록 한 누설전류 검지 장치에 관한 것이다.
본 발명은 특히 인버터 시스템에 있어서, 전력회로부와 SIV(Static Inverter) 프레임상의 절연정도를 판별할 수 있도록 한 누설전류 검지장치에 관한 것이다.
도 1은 인버터 시스템을 개략적으로 나타낸 것으로, 누설전류 검지의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, DC 링크단 '-'측(600A)과 SIV 프레임 그라운드(FG)사이의 절연정도를 판단할 수 있도록 하는 것으로서, 절연정도는 저항(R1,R2)의 저항값이라 볼 수 있으며, 이러한 저항(R1,R2)에 의해 DC 링크단(600A)과 프레임 접지(FG)간의 레벨 검출(Level Detection)을 통해 누설전류를 검지할 수 있는 것이다.
본 발명에서는 시스템의 전력회로부와 SIV 프레임 접지간의 레벨을 검출하고, 검출된 전압 레벨을 기준 레벨 전압과 비교하여, 전력회로부와 프레임 접지간의 절연정도를 판별하여, 누설사고 여부를 판별하도록 하므로써, 누설사고에 의한 시스템의 손상을 방지할 수 있도록 한 것이다.
도 1은 일반적인 인버터 시스템의 개략적인 구성을 보인 것으로서, 누설전류 검지의 원리를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명 누설전류 검지장치의 실시예 구성을 보인 회로도.
본 발명은 전력회로부와 프레임 접지간의 절연정도에 따른 즉, 저항값변동에 따른 전압을 입력받아 설정된 기준전압과 비교하여, 기준전압이하로 판단된 전압이 낮아지게 되면, 전력회로부와 프레임 접지간에 누설전류가 허용 누설전류 이상으로 검출된 것으로 판단하도록 함을 특징으로 하는 것으로,
첨부된 도 2에 도시된 그 실시예를 참조하여 그 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.
입력되는 신호 전압에 대하여 필터링(filtering)하여 시스템의 동작시 발생되는 노이즈(noise)에 의한 오류를 방지하고, 전력회로부(600A)와 프레임 접지(FG) 양단간의 전압을 검출하는 전압검출 및 스위칭 노이즈 필터부(1)와, 전압검출 및 스위칭 노이즈 필터부(1)로 부터 검출된 전압을 차동증폭하는 차동증폭부(2)와, 차동증폭부(2)로 부터 입력되는 전압을 내부의 A/D 컨버터를 통해 디지털 신호 전압으로 변환하여 설정된 기준전압과 비교하여 누설전류량을 판별하고, 이에 따라 누설사고 발생여부를 판단하여 시스템의 동작을 제어하는 제어부(3)로 구성된다.
그리고, 상기 전압검출 및 스위칭 노이즈 필터부(1)로 부터 검출된 전압을 입력받아 내부에 설정된 기준전압과 비교하여 허용 누설전류량보다 초과 발생하였는 가를 판단하는 비교부(4)와, 비교부(4)의 출력에 따라 누설사고발생여부를 표시하여 줌과 동시에 제어부(3)로 알려 시스템의 동작제어가 이루어질 수 있도록 하는 표시부(5)와, 차동증폭부(2) 또는 표시부(5)로 부터의 출력을 사용자가 선택적으로 제어부(3)로 출력할 수 있도록 하여 차동증폭부(2) 또는 비교부(4)에 의한 누설여부 판단동작을 사용자 선택에 의해 이루어질 수 있도록 스위치(SW1)를 더 포함하여 구성된다.
상기 비교부(4)는 기준전압을 설정하기 위한 분압저항(R17,R18) 및 가변저항(VR1)과, 상기 전압검출 및 스위칭 노이즈 필터부(1)를 통해 검출된 전압과 상기 설정된 기준전압과 비교하는 비교기(4a)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
그리고, 상기 표시부(5)는 비교기(4a)의 출력에 따라 동작하여 발광다이오드(LED1)를 점등시켜 사용자에게 누설사고여부를 알려도록하며, 제어부(3)로 이를 알려 시스템을 제어할 수 있도록 하는 광결합기(PC1)를 포함하여 구성된다.
미 설명된 부호 ZD1,ZD2는 검출전압 제너다이오드이고, Rn1,Rn2는 누설여부를 시험하기 위하여 절연정도를 나타내기 위하여 설치한 저항이며, SW2,SW3는 상기 Rn1,Rn2를 선택적으로 연결하여 누설여부를 시험하기 위한 스위치이며,
R1∼R22는 저항, C1∼C5는 콘덴서, L1은 코일이다.
이와 같은 구성을 특징으로 하는 본 발명의 실시예는 차동증폭부(2)에 의한 전압값과 제어부(3) 내부의 설정된 기준전압과의 비교를 통한 누설여부(절연정도)를 판별하는 제 1의 동작과정과, 검출된 전압과 회로상에 설정된 기준전압과의 비교를 통해 누설여부를 판별하고, 이를 시각적으로 표시하도록 하는 동작을 포함하는제 2의 동작과정을 특징으로 하는 것으로,
전압검출 및 스위칭 노이즈 필터부(1)를 통해 전력회로부(600A)와 프레임 접지(FG)간의 레벨 전압을 검출하게 된다.
이때, 전압검출 및 스위칭 노이즈 필터부(1)에서는 인버터 시스템의 스위칭시 발생될 수 있는 노이즈 전압에 의해 전력회로부(600A)의 순간적인 전압변동이 발생하게 됨에 따른 누설여부 판단의 오류를 방지하기 위하여 스위칭 노이즈를 필터링하게 된다.
이와 같이 검출된 전력회로부(600A)와 프레임 접지(FG) 양단간의 전압은 차동증폭부(2)로 입력되어, 차동증폭과정을 거쳐 제어부(3)로 입력된다.
제어부(3)에서는 내부의 A/D 컨버터를 통해, 차동증폭되어 입력되는 아날로그 신호 전압을 디지털 신호 전압으로 변환하고, 내부의 설정된 기준값과 비교하여 누설전류량을 판단하게 된다.
이때, 제어부(3)에서는 기준 전압값과 비교하여 기준 전압값보다 낮은 값일 경우 누설전류량이 허용 누설전류량보다 높다고 보고, 전력회로부(600A)와 프레임 접지(FG)간에 누설사고가 발생하였음으로 판단하여 시스템을 보호 동작시키게 된다.
한편, 상기 전압검출 및 스위칭 노이즈 필터부(1)를 통해 검출된 전압은 비교부(4)로 입력되는 바,
이와 같이 입력되는 전압은 저항(R17,R18) 및 가변저항(VR1)에 의해 설정된 기준전압과 비교기(4a)를 통해 비교되어 허용 누설전류량을 넘어서는 가를 판별하게 된다.
이때의 기준전압은 사용자가 가변저항(VR1)의 저항값을 조정하여 사용자가 가변적으로 조정할 수 있다.
네가티브단(-)으로 입력되는 기준전압이 포지티브단(+)으로 입력되는 검출전압보다 낮을 경우에는 허용 누설전류량내로 보고 광결합기(PC1)가 동작하지 않지만, 검출전압이 기준전압보다 낮아지게 되면, 비교기(4a)의 출력에 의해 광결합기(PC1)가 동작하게 된다.
광결합기(PC1)가 동작하게 됨에 따라서 광결합기(PC1)의 포토 다이오드의 발광에 의해 2차측 포토 트랜지스터의 출력에 변화가 발생되며, 이와 같이 발생되는 출력에 의해 제어부(3)에서는 누설사고여부를 판별하여 시스템을 보호동작시키게 된다.
이때, 광결합기(PC1)가 동작하게 됨에 따라서 발광다이오드(LED1)가 발광하여 사용자에게 누설사고가 발생하였음을 알리게 된다.
이와 같이 사용자에게 발광다이오드(LED1)를 통해 알려주도록 하는 상기 제 2특징에 해당하는 동작과정은 사용자가 스위치(SW1)를 절환제어하므로써, 선택적으로 동작시킬 수 있는 것으로,
사용자는 스위치(SW1)의 접속단을 선택결정하여, 누설사고 여부를 판별하도록 하면 되며, 시각적으로 확인할 필요가 있거나, 시험 등의 목적으로 제 2의 동작과정을 선택하여 사용하게 되는 것이다.
여기서, 상기 저항(Rn1,Rn2)은 시험을 위하여 설치한 것으로, 본 발명의 실시예에 있어서는 허용 기준치에 해당하는 저항값 150㏀과, 누설로 판단될 수 있는 저항값 100㏀으로 설정하였다.
즉, 전력회로부(600A)와 프레임 접지(FG)간의 절연정도가 150㏀일 경우 흐르는 누설전류를 정상상태에서의 허용 기준치로 하는 것이며, 전력회로부(600A)와 프레임 접지(FG)간의 절연정도가 100㏀일 경우의 누설전류를 허용 기준치를 초과한 것으로 간주한 것으로, 누설전류가 허용 기준치를 넘게 된다는 것은 전력회로부(600A)와 프레임 접지(FG)간의 절연정도(저항값)가 낮아졌다는 것을 의미하는 것이다.
따라서, 본 실시예에 있어서는 제어부(3)의 기준전압 및 비교부(4)에 설정된 기준전압은 전력회로부(600A)와 프레임 접지(FG) 양단의 저항이 150㏀일 경우보다 높게, 100㏀일 경우보다 낮게 설정되어 있는 것이다.
사용자는 스위치(SW1,SW2)를 선택적으로 온시켜 전력회로부(600A)와 프레임 접지(FG) 양단간의 절연정도, 즉 저항(Rn,Rn1)을 선택하여, 본 발명이 적용되는 누설전류 검지장치가 올바르게 동작하는 가의 시험 및 시스템의 누설여부 시험을 하게 된다.
이와 같은 본 발명이 적용된 누설전류 검지장치는 상기한 실시예에 있어서와 같이 인버터 시스템이 아니더라도, 누설여부를 판별하기 위한 다양한 시스템에 적용할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 전력회로부와 프레임 접지간의 전압을 검출하여, 누설전류량을 판단하여 누설사고 여부를 판별할 수 있도록 하는 것이며, 이와 동시에 사용자에게 판별결과를 사용자에게 시각적으로 표시할 수 있도록 하므로써, 누설사고의 적응적인 대처는 물론 사용자가 손쉽게 고장원인을 인지할 수 있게 된다.

Claims (3)

  1. 입력되는 신호 전압에 대하여 필터링하여 시스템의 동작시 발생되는 노이즈에 의한 오류를 방지하고, 전력회로부와 프레임 접지 양단간의 전압을 검출하는 전압검출 및 스위칭 노이즈 필터링 수단과, 전압검출 및 스위칭 노이즈 필터링 수단으로 부터 검출된 전압을 차동증폭하는 차동증폭수단과, 차동증폭수단으로 부터 입력되는 전압을 디지털 신호 전압으로 변환하여 설정된 기준전압과 비교하여 누설전류량을 판별하고, 이에 따라 누설사고 발생여부를 판단하여 시스템의 동작을 제어하는 제어수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 누설전류 검지 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전압검출 및 스위칭 노이즈 필터링 수단으로 부터 검출된 전압을 입력받아 내부에 설정된 기준전압과 비교하여 허용 누설전류량보다 초과 발생하였는 가를 판단하는 비교수단과, 비교수단의 출력에 따라 누설사고발생여부를 표시하여 줌과 동시에 제어수단으로 알려 시스템의 동작제어가 이루어질 수 있도록 하는 표시수단과, 차동증폭수단 또는 표시수단으로 부터의 출력을 사용자가 선택적으로 제어수단으로 출력할 수 있도록 하여 차동증폭수단 또는 비교수단에 의한 누설여부 판단동작을 사용자 선택에 의해 이루어질 수 있 스위칭 수단을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 누설전류 검지 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 비교수단은 기준전압을 설정하기 위한 분압저항 및 가변저항과, 상기 전압검출 및 스위칭 노이즈 필터수단을 통해 검출된 전압과 상기 설정된 기준전압과 비교하는 비교기를 포함하여 구성되어, 상기 가변저항의 저항값을 조절하여 기준전압을 사용자가 용이하게 설정할 수 있음을 특징으로 하는 누설전류 검지 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20030062951A (ko) * 2002-01-21 2003-07-28 네오피스 주식회사 전자식계량기의 선로고장 진단장치
KR100455033B1 (ko) * 2002-04-30 2004-11-06 한국산업안전공단 접지상태 표시장치
KR100757309B1 (ko) * 2006-05-09 2007-09-13 (주)서광안전컨설팅 전력계통의 경보 및 차단 회로

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