KR20020012107A - 피뢰기 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피뢰기 장치에 관한 것으로, 하나의 철심코어에 저주파 초크코일(L1,L2)을 함께 같은 방향 및 회수로 권선하여 리액터를 구성하고, 외부 회선측에 연결하는 단자(T1,T3)와 기기측에 연결하는 저주파 초크코일(L1,L2)의 단자(T2,T4)로 구성되어 있으며, 상기 기기측에 연결하는 단자(T2,T4)에는 각기 써어지 압소버인 쌍방향 2단자 사이리스터(A1,A2)를 통해 접지(G)되게 함으로써, 정상적인 전류는 손상없이 흐르고,써어지 고전압에 의해 단자(T2,T4)에 연결된 쌍방향 2단자 사이리스터(A2,A4)를 통해 흐르는 써어지 전류는 초크코일(L1,L2)의 리액턴스의 값에 반비례하므로 써어지 압소버의 손상을 방지하고, 써어지 압소버 양단의 클램핑 전압이 상승하지 않으므로 접속되는 기기를 안전하게 보호할 수 있다.

Description

피뢰기 장치 {Lightning arrester device}

본 발명은 피뢰기 장치에 관한 것으로, 특히 낙뢰나 송배전선의 지락(地絡), 전력선과 통신선의 혼촉(混觸) 또는 유도에 의한 충격전압, 기타 이상 고전압이 걸리는 경우에 선로나 통신기기 및 가전기기 등을 전기적 위험으로부터 보호하기 위한 것이며, 더욱 상세하게는 써어지(Surge)에 약한 통신용 기기를 보호하기 위한 것이다.

종래 피뢰기는 번개에 의한 충격이나 그 밖의 이상 전압을 기기의 내전압 이하로 저감시켜서 기기의 절연파괴를 방지하기 위하여 방전관형, 저항형, 방진관/저항형 등이 사용되었으나, 기기의 보호 및 손실 저감에는 어느 정도 한계가 있었고, 또한 2매의 탄소판 사이에 얇은 운모 등의 절연물을 끼워 넣어서 그 사이에 이상전압을 방전시키는 탄소피뢰기가 있었으나, 탄소판의 표면이 다수의 선단으로 되어서 방전하기 쉬운 결점이 있었다. 그리고 IC와 같은 집적회로를 사용한 기기의 보호를 위한 피뢰관이 알려져 있으나, 이와 같은 피뢰관은 비교적으로 써어지 전압에 약한 통신용 회선에서는 사용될 수 있으나, 용도에 따른 실용성에는 문제가 있다. 또한, 종래의 피뢰기는 큰 용량의 써어지 전류를 접지를 통하여 우회시키는(Bypassing) 병렬 모드 타입의 피뢰기로서, 써어지 전압이 인가된 경우에 접지를 공통으로 사용하는 통신 기기에 상당한 용량의 역전압이 걸리게 되므로, 연결된 통신기기의 오동작 및 손상을 유발시키는 경우가 발생하는 문제를 가지고 있다. 더욱이, 전원장치에는 거의가 써어지 압소버(Absrober)와 퓨즈가 대부분이며, 이 경우 저항이 극히 적으므로 퓨즈의 용단시간 이내에 써어지 전압에 의해 장비가 손상되어서 보호기능이 미약한 상태이다.

전기 및 통신분야는 많은 발전을 하였으나, 전기 및 통신기기에 필수적인 피뢰기의 개발은 상당히 낙후된 실정이다. 따라서 천둥번개에 의해서 발생되는 기기의 고장을 천재지변으로 돌리는 경우가 많았으나, 엄밀히 말해서 인재일 수도 있는 바, 기술적으로 보완만 잘하면 이와 같은 천재는 미리 방지할 수도 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소시키기 위해서 창작된 것으로서, 접지로 흐르는 써어지 피크 전류를 감소시킴으로써 접지로부터의 역전압에 의한 기기의 오동작 및 손상을 방지하기 위한 써어지 보호(Surge Protection) 회로를 제공하는 것이며,

본 발명의 또 다른 목적은, 써어지 전류를 감소시킴으로써 저가이면서 저용량의 써어지 압소버의 사용을 가능하게 하고 또한 사용 수명을 연장할 수 있는 써어지 보호 회로를 제공하는 것이며,

본 발명의 또 다른 목적은, 써어지 압소버의 브랙다운 전압(Breakdown Voltage)에서 접지로 흐르는 써어지 전류를 감소시킴으로써 기기측 양단의 클램핑 전압(Clamping Voltage)을 최소화하는 써어지 보호 회로를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 전기적 회로도이고,

도 2는 본 발명을 설명하기 위한 사시도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

L1, L2 : 저주파 초크코일

A1, A2: 쌍방향 2단자 사이리스터

T1, T3: 저주파 초크코일(L1,L2)의 회선측 입력단자

T2, T4: 저주파 초크코일(L1,L2)의 기기측 출력단자

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 써어지 방지 회로는, 저주파 초크코일을 하나의 철심코어에 함께 같은 방향 및 회수로 권선하여 구성되는 인덕터(inductor) 수단; 및 상기 저주파 초크코일의 기기측에 연결되는 단자와 그라운드사이에 연결되는 써어지 압소버 수단를 포함하여 구성되는 것에 특징이 있다.

이하 본 발명에 따른 써어지 방지 회로의 일 실시예의 구성 및 작용에 대해 첨부된 도명에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 써어지 방지 회로의 일 실시예를 도시한 것으로서, 저주파 초크코일(L1,L2)을 하나의 철심코어에 함께 같은 방향(시계 방향 혹은 반시계 방향)으로 같은 권수를 가지도록 권선하여 구성되고, 입출력 단자가 각기 회선측과 기기측에 연결되는 인덕터와, 초크코일(L1,L2)의 기기측 단자(T2,T4)와 그라운드(G)사이를 연결하는 바랙터(MOV; metal oxide variator)로 구성되어 있다. 도 2는 그림 1의 회로를 구현한 써어지 방지 피뢰기의 사시도이다.

정상적인 신호가 회선측에서 기기로 전달되는 경우에는 초크코일(L1,L2)에는 같은 양의 전류가 흐른다. 즉, L1과 L2에 흐르는 전류는 양은 같으나 전류 방향이 반대이다. 두 회선을 같은 방향으로 같은 회수만큼 권선하였으므로, 각 초크코일의 인덕턴스(Inductance)는 동일하고, 상호 인덕턴스(Mutual Inductance) 또한 초크코일의 인덕턴스와 거의 동일하다. 따라서, 정상적인 동작시의 두 전류에 의해 철심코어에 유도되는 자기 에너지(Magnetic Field)는 서로 상쇄되게 된다. 그러므로 정상 동작시의 신호입력에 대해서는, 초크코일(L1,L2)에 의한 리액턴스 값이 거의 없고 순수 직류저항 성분에 의한 손실만이 이루어진다.

한편, 써어지 전압이 회선측 단자 중의 어느 한 단자를 통해서 입력되는 경우에는, 예를 들어, T3 단자를 통해서 써어지 전압이 입력되는 경우에는, T4단자에 연결되어 있는 바랙터(A1) 양단에 브랙다운 전압이상의 고전압이 인가되면서 바랙터(A1)은 도통되게 되며, 써어지 전류는 바랙터(A1)을 통해서 그라운드로 흐르게 된다. 이때, 도통되는 바랙터의 내부저항은 기기측의 입력저항에 비해 매우 작기 때문에 기기로 입력되는 전류의 양은 극히 적다. 또한, 써어지 전압이 인가된 초크코일(L2)에 의한 리액턴스는 써어지 주파수와 철심코어에 감긴 권선수와 철심코어의 단면적에 비례하여 상당히 큰 값을 가지므로, 바랙터(A1)을 통해서 흐르는 써어지 전류는 완만히 증가하게 되어고, 따라서 써어지 전류의 피크값이 감소하게 된다. 또한 써어지 전류의 완만한 증가 속도(slope)는 바랙터(A1)의 응답 속도를 보상하는 효과를 가진다. 따라서, 그라운드(G)로 흐르는 써어지 전류의 감소로 인해 클램핑 전압도 함께 낮아지게 되고, 그라운드(G)에 공통으로 연결되어 있는 기기측에 역으로 인가되는 전압도 낮아지게 된다.

상기와 같이 구성되어 작용하는 본 발명에 따른 써어지 보호 회로는, 정상적인 전류는 손실없이 흐르고, 써어지 전압에 의하여 써어지 압소버를 통해 흐르는 전류는 초크코일의 리액턴스에 반비례하므로 써어지 압소버의 손상을 방지 할 수 있을 뿐만 아니라, 써어지 압소버 양단의 클램핑 전압이 상승 및 그라운드를 통한 역전압으로 부터 기기를 안전하게 보호할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Claims (2)

1. 저주파 초크코일 (L1,L2)를 철심코어에 함께 같은 방향 및 회수로 권선하여 리액터를 구성하고, 상기 저주파 초크코일(L1,L2)의 기기측 단자(T2,T4)에는 쌍방향 2단자 사이리스터(A1,A2)를 통해 각기 접지되게 한 것을 특징으로 하는 써어지 보호 회로.
2. 제 1항에 있어서, 기기측 단자(T2,T4)와 접지사이에 써어지 압소버를 통해 써어지 전압을 제어하도록 된 것을 특징으로 하는 써어지 보호 회로.