KR200188852Y1 - 누전 차단 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전기 기기에 있어서, 특히 변류기(CT : Current Transformer)의 출력 전류를 이용하여 피씨비(Printed Circuit Board ; 이하, PCB 라 약칭함)를 구동시키고, 또한 트립 코일(trip coil)을 동작시키는 누전 차단 장치에 관한 것으로, 변류기의 각 상(R상, S상, T상)에서 검출된 전류를 전파 정류하는 정류 회로부와, 상기 정류 회로부의 출력을 증폭하는 증폭회로부와, 상기 증폭회로부의 출력을 디지털로 변환하는 디지털 변환회로부와, 상기 디지털 변환회로부의 출력을 미리 설정되어 있던 전류 기준치와 비교하여, 그에 따른 결과에 의해 누전 전류가 발생되었다고 판단될 경우 트립신호를 출력하는 마이크로 프로세서와, 상기 마이크로 프로세서로부터 출력된 트립신호에 의해 동작하는 트립 코일로 구성되는 누전 차단 장치에 관한 것이다.

Description

누전 차단 장치{Apparatus for breaking leakage of electricity}

본 고안은 전기 기기에 관한 것으로, 특히 변류기의 출력 전류를 이용하여 PCB를 구동시키고, 또한 트립 코일을 동작시키는 누전 차단 장치에 관한 것이다.

일반적으로 누전(leakage of electricity)이란, 전기가 전선을 따라 흐르지 않고 비정상적인 경로를 통하여 흐르는 것, 즉 전기가 새는 현상이다.

이러한 누전을 방지하기 위해서 보통 누전 차단기(Earth Leakage Circuit Breaker)가 사용된다.

누전 차단기는 누전이 발생할 때 자동으로 전기를 끊어주는 전기 기기로써, 전류가 정해진 암페어(Ampere) 이상으로 흐를 때, 전류의 흐름을 차단하여 누전 전류에 의한 인체, 부하 및 선로를 보호한다.

도 1은 일반적인 누전 차단기의 내부 회로 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 누전 차단기의 내부 회로는 감도선택 회로부(1)와, 전용 집적회로부(전용 IC)(2)와, 사이리스터(Thyristor)(3)와, 트립 코일(4)과, 전원 회로부(5)와, 영상변류기(6)로 구성된다. 여기서 트립 코일(4)의 동작은 누전 차단기의 기구적 동작, 즉 전류 흐름을 차단하는 동작과 직접 관계된다.

누전 발생에 따른 상기 누전 차단기의 회로 동작은 다음과 같다.

누전이 발생하면 영상변류기(6)에서 각 상(R상, S상, T상)의 전류 균형이 붕괴된다.

이렇게 영상변류기(6)에서 각 상의 전류 균형의 붕괴가 감지되어 2차 권선에 기전력이 발생된다.

2차 권선에 발생된 기전력은 감도선택 회로부(1)를 거쳐 전용 집적회로부(2)에 인가된다.

전용 집적회로부(2)는 감도선택 회로부(1)를 통해 인가된 기전력을 증폭한 후 이를 미리 설정되어 있던 감도선택 기준치와 비교한다. 이후 전용 집적회로부(2)는 비교 결과에서 인가된 입력이 설정 기준치를 초과할 경우에, 출력을 발생시켜 사이리스터(Thyristor)(3)를 온(on)시킨다.

사이리스터(3)가 온(on)되면 트립 코일(4)에 전류가 흘러 전류 흐름을 차단하는 기구적 동작이 실행된다.

그러나, 이러한 종래 기술에서는 누전 차단기의 PCB를 구동할 때, 그 구동 전압을 선로에서 직접 연결하여 사용하였다. 이 때문에 누전 차단기의 PCB에서는 열 발생 및 열적 스트레스에 의한 부품의 소손 가능성이 높았다.

결국 누전 차단기의 PCB가 정상적으로 동작하지 못하는 경우가 많아져, 누전에 의한 피해가 자주 발생될 수 있다는 문제가 있었다.

본 고안의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 누전 차단을 위한 PCB가 각 상의 전류 불균형에 의해 발생되는 변류기의 출력을 사용하여 구동되며, 변류기에서 검출되는 전류값을 비교하여 그 비교 결과에 따른 전류 변화만큼을 누전 전류로 인식하여 트립 코일을 동작시키는 누전 차단 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 누전 차단기의 내부 회로 구성을 나타낸 도면.

도 2는 본 고안에 따른 누전 차단기의 장치 구성을 나타낸 블록다이어그램.

도 3은 본 고안에 따른 누전 차단기의 장치 구성을 간략하게 나타낸 블록다이어그램.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 정류회로부 20 : 증폭회로부

30 : 트립 코일 40 : 마이크로 프로세서

50 : 디지털 변환회로부 60 : 특성설정부

70 : 전용 집적회로부 80 : 사이리스터(Thyristor)

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 누전 차단 장치의 특징은, 변류기의 각 상(R상, S상, T상)에서 검출된 전류를 전파 정류하는 정류 회로부와, 상기 정류 회로부의 출력을 증폭하는 증폭회로부와, 상기 증폭회로부의 출력을 디지털로 변환하는 디지털 변환회로부와, 상기 디지털 변환회로부의 출력을 미리 설정되어 있던 전류 기준치와 비교하여, 그에 따른 결과에 의해 누전 전류가 발생되었다고 판단될 경우 트립신호를 출력하는 마이크로 프로세서와, 상기 마이크로 프로세서로부터 출력된 트립신호에 의해 동작하는 트립 코일로 구성된다.

추가로, 사용자가 상기 마이크로 프로세서에 적용될 정격감도전류 및 시간지연을 미리 설정해 두기 위한 특성설정부가 더 구비된다.

이하 본 고안에 따른 누전 차단 장치에 대한 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

상기한 목적에서 언급했듯이, 본 고안의 누전 차단 장치의 PCB가 각 상에서 발생되는 변류기(특히 영상변류기)의 출력을 사용하여 구동된다.

또한 트립 코일이 변류기에서 검출되는 전류 변화만큼을 누전 전류로 인식하여 동작한다.

도 2는 본 고안에 따른 누전 차단기의 장치 구성을 나타낸 블록다이어그램이다.

도 2에 도시된 누전 차단기의 장치 구성은, 각 상(R상, S상, T상)에서 발생되는 변류기(특히 영상변류기)의 출력을 정류하는 정류회로부(10)와, 정류된 출력을 증폭하는 증폭회로부(20)와, 증폭된 아날로그 출력을 디지털로 변환하는 디지털 변환회로부(50)와, 디지털 변환된 출력을 입력받아 자신에게 설정되어 있던 전류값과 비교하여 누전 전류가 발생되었다고 판단될 경우 트립 신호를 출력하는 마이크로 프로세서(micro-processor)(40)와, 마이크로 프로세서(40)에서 출력된 트립 신호에 의해 동작하는 트립 코일(30)과, 사용자 조작에 의해 정격감도전류 및 시간지연을 설정하는 특성설정부(60)로 구성된다.

정류회로부(10)는 변류기의 각 상(R상, S상, T상)에서 검출된 전류를 전파 정류한다.

이후 증폭회로부(20)는 전파 정류된 출력을 증폭하며, 디지털 변환회로부(50)는 증폭회로부(20)에 의해 증폭된 아날로그 출력을 디지털로 변환하여 마이크로 프로세서(40)에 제공한다.

마이크로 프로세서(40)는 디지털 입력을 자신에게 설정되어 있던 전류 기준치와 비교한다. 이 때 마이크로 프로세서(40)는 디지털 입력이 전류 기준치를 초과할 경우에는 누전 전류가 발생되었다고 판단하며, 이에 따라 트립 코일(30)의 동작을 위한 트립 신호를 출력한다.

트립 코일(30)은 마이크로 프로세서(40)로부터 트립 신호가 출력됨에 따라, 트립 코일(30)에 전류가 흘러 전류 흐름을 차단하는 기구적 동작이 실행된다.

이와 같은 본 고안에 따른 누전 차단기의 장치 구성은 도 3과 같이 보다 간단히 구성할 수 있다.

도 3은 본 고안에 따른 누전 차단기의 장치 구성을 간략하게 나타낸 블록다이어그램으로, 도 3의 구성은 각 상(R상, S상, T상)에서 발생되는 변류기(특히 영상변류기)의 출력을 정류하는 정류회로부(10)와, 정류된 출력을 증폭하여 그 증폭된 값을 자신에게 설정되어 있던 전류값과 비교하여 누전 전류가 발생되었다고 판단될 경우 트립 신호를 출력하는 전용 집적회로부(70)와, 전용 집적회로부(70)의 출력에 따라 온/오프(on/off) 제어되는 사이리스터(Thyristor)(80)와, 사이리스터(80)가 온(on)되어 전류가 흐를 경우, 이 전류 흐름을 차단하기 위한 기구적 동작을 실행하는 트립 코일(30)로 구성된다.

정류회로부(10)는 변류기의 각 상(R상, S상, T상)에서 검출된 전류를 전파 정류한다.

이후 전용 집적회로부(70)는 상기한 도 2의 증폭회로부(20)와 디지털 변환회로부(50)와 마이크로 프로세서(40)의 동작을 포함하기 때문에, 먼저 전파 정류된 출력을 증폭하여 이를 디지털로 변환한 후 자신에게 설정되어 있던 전류 기준치와 비교한다.

전용 집적회로부(70)는 비교 결과에서 입력값이 기준치를 초과할 경우에는 누전 전류가 발생되었다고 판단하며, 이에 따라 사이리스터(80)를 온(on)시킨다.

사이리스터(80)가 온(on)되면 트립 코일(30)에 전류가 흘러 전류 흐름을 차단하는 기구적 동작이 실행된다.

이상에서 설명된 본 고안의 누전 차단 장치에 따르면, 누전 차단을 위한 PCB가 변류기의 출력을 사용하여 구동되기 때문에, PCB의 열적 안정화를 이룰 수 있다. 결국 PCB의 열적 안정화를 통해 누전 차단의 신뢰성 및 안정성을 향상시켜, 누전 전류에 의한 화재 피해, 인명 피해 및 기타 여러 피해들을 최소화 할 수 있다.

Claims (2)

1. 변류기의 각 상(R상, S상, T상)에서 검출된 전류를 전파 정류하는 정류 회로부와;

   상기 정류 회로부의 출력을 증폭하는 증폭회로부와;

   상기 증폭회로부의 출력을 디지털로 변환하는 디지털 변환회로부와;

   상기 디지털 변환회로부의 출력을 미리 설정되어 있던 전류 기준치와 비교하여, 그에 따른 결과에 의해 누전 전류가 발생되었다고 판단될 경우 트립신호를 출력하는 마이크로 프로세서와;

   상기 마이크로 프로세서로부터 출력된 트립신호에 의해 동작하는 트립 코일로 구성되는 것을 특징으로 하는 누전 차단 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 사용자가 상기 마이크로 프로세서에 적용될 정격감도전류 및 시간지연을 미리 설정해 두기 위한 특성설정부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 누전 차단 장치.