KR20030076792A - 로고스키 코일을 이용한 전류 센서의 유도 전압 보정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피측정 전류가 흐르는 1차 도체의 외곽을 둘러서 형성된 링 구조의 공심 코어와 상기 공심 코어에 권선된 코일로 구성된 로고스키 코일과, 상기 로고스키 코일을 외부와 전자기적으로 차폐하도록 형성된 쉴드 케이스와, 상기 코일에 연결되어 상기 쉴드 케이스의 외측으로 연장된 인출선과, 그 인출선에 연결된 전류 측정 수단을 포함하는 로고스키 코일을 이용한 전류 센서에 있어서, 상기 인출선과 전류 측정 수단 사이에 형성되어 상기 로고스키 코일에 의해 유도된 유도 전압을 보정하는 가변 저항 블록과; 상기 가변 저항 블록과 전류 측정 수단 사이에 형성되어 상기 유도 전압에 의해 형성된 정격전류를 조정하는 정격전류 조정용 저항 블록을; 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 보정 장치를 제시함으로써, 로고스키 코일의 정확한 제조에 따른 부담을 감소시키고, 로고스키 코일 및 출력 저항의 변경없이 1차 도체에 흐르는 전류의 정격에 변경을 가할 수 있는 로고스키 코일을 이용한 전류 센서를 제공한다.

Description

로고스키 코일을 이용한 전류 센서의 유도 전압 보정 장치{APPARATUS FOR CORRECTION OF INDUCTION VOLTAGE IN CURRENT SENSOR USING LOGOWSKI COIL}

본 발명은 전류 센서에 관한 것으로서, 상세하게는, 로고스키 코일을 이용한 전류 센서에 있어서, 로고스키 코일에 의해 유도되어 전류 측정 수단에 작용하는 유도 전압의 값을 보정하기 위한 장치에 관한 것이다.

전류를 측정하는 방법에는 변류기, 션트(shunt), 홀 센서, 로고스키 코일 등 매우 다양한 소자를 이용하는 방식이 개발되어 있다.

종전에 있어서, 배전반 및 각종 고압 스위치 기어 등의 전력기기에서 부하전류 및 사고전류를 측정하기 위해 사용되는 가장 일반적인 전류 센싱 방법은 자성체 코일을 사용하는 전류 변환기(current transformer : CT)를 에폭시 몰딩하여 사용하는 것이었다.

그러나, 이러한 에폭시 몰딩 전류 변환기는 소형화가 어렵다는 점, 저전류 영역의 특성, 포화 문제, 2차측 쇼트 등 여러가지 문제점을 가지고 있었다. 특히, 소형화가 어렵다는 문제점은 결국 배전반과 같은 전력기기 전체의 체적의 소형화를 곤란하게 하므로 가장 큰 문제점으로 지적되었다.

따라서, 이와 같은 에폭시 몰딩 전류 변환기의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것 중의 하나가 로고스키(logowski) 코일을 이용한 전류 센서이다.

로고스키 코일은 일반 전류 변환기와 달리 금속성 코아를 사용하지않고 특수재질의 프라스틱 보빈을 사용하여 여자를 시키며 무한대까지 전류를 관통시켜도 포화가 되지 않는다. 이런 특성상 높은 전류를 소형의 경량화된 구조에서 수용할 수 있으므로 일반적으로 기중 차단기, 로벗 용접기, 가스 절연 부하 개폐기 등 고전류를 필요로 하는 장치에 효과적으로 적용된다.

도 1 및 도 2는 종래의 로고스키 코일을 이용한 전류 센서의 구조를 도시한 것으로서, 도 1은 측단면도, 도 2는 정단면도이다.

도시된 바와 같이, 종래의 로고스키 코일을 이용한 전류 센서는 피측정 전류가 흐르는 1차 도체(13)의 외곽을 둘러서 형성된 링 구조의 공심 코어(31)와 그 공심 코어(31)에 권선된 코일(32)로 구성된 로고스키 코일(30)과, 그 로고스키 코일(30)을 외부와 전자기적으로 차폐하도록 형성된 쉴드 케이스(20)와, 코일(32)에 연결되어 쉴드 케이스(20)의 외측으로 연장된 인출선(6)과, 그 인출선(6)에 연결된 전류 측정 수단(미도시)과, 인출선(6)과 상기 전류 측정 수단의 사이에 형성된 출력 저항(4)을 포함하여 구성된다.

1차 도체(13)와 로고스키 코일(30) 및 쉴드 케이스(20)는 에폭시로 몰딩되어 에폭시 하우징(7)에 함입된 구조를 취한다.

이하, 종래의 로고스키 코일을 이용한 전류 센서의 동작에 관하여 설명하면 다음과 같다.

로고스키 코일(30)을 관통하는 1차 도체(13)에 전류가 흐르게 되면, 그 1차 전류에 의해 발생한 자속이 로고스키 코일(30)에 쇄교하게 되고, 로고스키 코일(30)의 양단에는 1차 전류보다 위상이 90도 앞선 전압이 유도된다.

유도된 전압은 출력 저항(4)의 양단에 걸리게 되고, 상기 전류 측정 수단은이러한 전압을 센싱하여 1차 전류 값을 계산하게 된다.

1차 도체(13)에는 전류 뿐만 아니라 고전압이 실리게 되는데, 이러한 1차 도체의 고전압에 의해 코일(32)에 유도전압이 유도되지 않도록 하기 위해 로고스키 코일(30)은 쉴드 케이스(20)에 의해 전자기적으로 차폐된다.

또한, 로고스키 코일(30)에 의한 전자기 유도에 있어서는, 유도 대상이 전압이기 때문에, 로고스키 코일(30)의 양단에 설치된 출력 저항(4) 및 그 출력 저항(4)으로부터 상기 전류 측정 수단으로 연결되는 인출선(6)도 유도 전압 및 외부 노이즈의 영향을 받지 않도록 쉴딩처리 된다.

그런데, 이와 같은 구조를 취하는 종래의 로고스키 코일을 이용한 전류 센서에 있어서는 다음과 같은 문제점이 지적되어 왔다.

첫째, 출력 저항(4)이 고정되어 있으므로, 로고스키 코일(30)에서 출력된 유도 전압의 값이 허용 범위를 벗어나면, 출력 저항(4)을 교체할 수 밖에 없다.

둘째, 로고스키 코일(30)은 공심 코일(31)에 코일(32)을 권선하는 방식에 따라 출력 값의 차이가 있고, 원하는 출력 값의 범위에 적합하도록 코일(32)을 권선한다는 것은 매우 어려운 일이다. 따라서, 일단 제작된 로고스키 코일(30)의 출력 값의 범위에 대응하는 값으로 출력 저항의 값을 변경해 줄 필요가 있다.

세째, 부하 증설로 인하여 1차 도체(13)에 흐르는 전류의 정격이 변경된 경우, 기존의 로고스키 코일(30) 및 출력 저항(6)은 교체될 수 밖에 없다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여, 로고스키 코일의 정확한 제조에따른 부담을 감소시키고, 로고스키 코일 및 출력 저항의 변경없이 1차 도체에 흐르는 전류의 정격에 변경을 가할 수 있는 로고스키 코일을 이용한 전류 센서를 제공함을 그 목적으로 한다.

도 1 및 도 2는 종래의 로고스키 코일을 이용한 전류 센서의 구조를 도시한 것으로서,

도 1은 측단면도

도 2는 정단면도

도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시례의 구성을 도시한 것으로서,

도 3은 로고스키 코일을 이용한 전류 센서의 사시도

도 4는 로고스키 코일을 이용한 전류 센서의 횡단면도

도 5는 쉴드 케이스와 인출선 보호관의 구조를 도시한 사시도

도 6은 도 5의 횡단면도

도 7은 저항 블록의 회로도

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

6 : 인출선 보호관7 : 에폭시 하우징

8 : 금속함9 : 베이스 플레이트

10 : 가변 저항 블록11 : 정격전류 조정용 저항 블록

14 : 가변 저항15 : 직렬 저항

16 : 병렬 저항17 : 써지 흡수 수단

20 : 쉴드 케이스30 : 로고스키 코일

31 : 공심 코어32 : 코일

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 피측정 전류가 흐르는 1차 도체의 외곽을 둘러서 형성된 링 구조의 공심 코어와 상기 공심 코어에 권선된 코일로 구성된 로고스키 코일과, 상기 로고스키 코일을 외부와 전자기적으로 차폐하도록 형성된 쉴드 케이스와, 상기 코일에 연결되어 상기 쉴드 케이스의 외측으로 연장된 인출선과, 그 인출선에 연결된 전류 측정 수단을 포함하는 로고스키 코일을 이용한 전류 센서에 있어서, 상기 인출선과 전류 측정 수단 사이에 형성되어 상기 로고스키 코일에 의해 유도된 유도 전압을 보정하는 가변 저항 블록과; 상기 가변 저항 블록과 전류 측정 수단 사이에 형성되어 상기 유도 전압에 의해 형성된 정격전류를 조정하는 정격전류 조정용 저항 블록을; 포함하는 것을 특징으로 하는 로고스키 코일을 이용한 전류 센서의 유도 전압 보정 장치를 제시한다.

또한, 상기 가변 저항 블록은 가변 저항과, 그 가변 저항을 보호하기 위한 직렬 저항 및 병렬 저항을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가변 저항 블록은 가변 저항과, 그 가변 저항을 보호하기 위해 병렬로 연결된 써지 흡수 수단을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

나아가, 상기 인출선은 상기 쉴드 케이스의 외측으로 연장된 인출선 보호관 내에 삽입된 구조를 취하는 것이 효과적이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시례에 관하여 상세히 설명한다.

도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시례의 구성을 도시한 것으로서, 도 3은 로고스키 코일을 이용한 전류 센서의 사시도, 도 4는 로고스키 코일을 이용한 전류 센서의 횡단면도, 도 5는 쉴드 케이스와 인출선 보호관의 구조를 도시한 사시도, 도 6은 도 5의 횡단면도, 도 7은 저항 블록의 회로도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 유도 전압 보정 장치는 피측정 전류가 흐르는 1차 도체(13)의 외곽을 둘러서 형성된 링 구조의 공심 코어(31)와 그 공심 코어(31)에 권선된 코일(32)로 구성된 로고스키 코일(30)과, 그 로고스키 코일(30)을 외부와 전자기적으로 차폐하도록 형성된 쉴드 케이스(20)와, 상기 코일(32)에 연결되어 상기 쉴드 케이스(20)의 외측으로 연장된 인출선(18)과, 그 인출선에 연결된 전류 측정 수단(미도시)을 포함하는 로고스키 코일을 이용한 전류 센서에 적용되는 것으로서, 상기 인출선(18)과 전류 측정 수단 사이에 형성되어 로고스키 코일(30)에 의해 유도된 유도 전압을 보정하는 가변 저항 블록(10)과; 그 가변 저항 블록(10)과 전류 측정 수단 사이에 형성되어 상기 유도 전압에 의해 형성된 정격전류를 조정하는 정격전류 조정용 저항 블록(11)을; 포함하여 구성된다.

본 실시례에 있어서, 가변 저항 블록(10)은 에폭시 하우징(7)의 전단 상부에 위치한 금속함(8) 내에 장착되어 있으며, 정격전류 조정용 저항 블록(11)은 에폭시 하우징(7)의 전단 하부의 베이스 플레이트(9) 위에 위치한 PCB 기판(12)에 형성되어 있다.

인출선(18)은 쉴드 케이스(20)의 외측으로 연장된 인출선 보호관(6) 내에 삽입되어 보호된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 가변 저항 블록(10)은 가변 저항(14)과, 그 가변 저항(14)을 보호하기 위한 직렬 저항(15) 및 병렬 저항(16)과, 병렬로 연결된 써지(surge) 흡수 수단(17)을 포함하여 구성되고, 정격전류 조정용 저항 블록(11)은 각 저항들의 분압비의 조정에 의해 모든 정격전류에서 일정한 출력 전압이 얻어질 수 있도록, 복수개의 저항으로 구성된다.

이하, 본 발명에 의한 유도 전압 보정 장치의 동작에 관하여 설명한다,

로고스키 코일(30)을 관통하는 1차 도체(13)에 전류가 흐르면, 그 전류에 의해 발생한 자속이 코일(32)에 쇄교되어 소정의 출력 전압이 로고스키 코일(30)에 유도된다.

이러한 유도 전압은 1차 도체(13)에 흐르는 1차 전류의 크기에 비례하고 위상은 90도 앞서는 것으로서, 인출선(18)을 통해 가변 저항 블록(10) 및 정격전류 조정용 저항 블록(11)으로 인입된다.

가변 저항 블록(10)의 가변 저항(14)은 그 양단에 걸리는 상기 유도 전압을 상기 전류 측정 수단에 적절한 값으로 보정하며, 직렬 저항(15), 병렬 저항(16) 및 써지 흡수 수단(17)은 예측하지 못한 고부하 등으로부터 상기 가변 저항(14)을 보호한다.

정격전류 조정용 저항 블록(11)은 각 저항의 분압비를 조정할 수 있도록 복수개의 저항으로 구성되어 있으므로, 정격전류가 변경된 경우, 모든 정격전류에 대해 일정한 출력 전압이 발생하도록 저항 값을 분배한다.

본 발명은 로고스키 코일의 정확한 제조에 따른 부담을 감소시키고, 로고스키 코일 및 출력 저항의 변경없이 1차 도체에 흐르는 전류의 정격에 변경을 가할 수 있는 로고스키 코일을 이용한 전류 센서를 제공한다.

Claims (4)

1. 피측정 전류가 흐르는 1차 도체의 외곽을 둘러서 형성된 링 구조의 공심 코어와 상기 공심 코어에 권선된 코일로 구성된 로고스키 코일과, 상기 로고스키 코일을 외부와 전자기적으로 차폐하도록 형성된 쉴드 케이스와, 상기 코일에 연결되어 상기 쉴드 케이스의 외측으로 연장된 인출선과, 그 인출선에 연결된 전류 측정 수단을 포함하는 로고스키 코일을 이용한 전류 센서에 있어서,

   상기 인출선과 전류 측정 수단 사이에 형성되어 상기 로고스키 코일에 의해 유도된 유도 전압을 보정하는 가변 저항 블록과;

   상기 가변 저항 블록과 전류 측정 수단 사이에 형성되어 상기 유도 전압에 의해 형성된 정격전류를 조정하는 정격전류 조정용 저항 블록을; 포함하는 것을 특징으로 하는 로고스키 코일을 이용한 전류 센서의 유도 전압 보정 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가변 저항 블록은

   가변 저항과, 그 가변 저항을 보호하기 위한 직렬 저항 및 병렬 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 로고스키 코일을 이용한 전류 센서의 유도 전압 보정 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 가변 저항 블록은

   가변 저항과, 그 가변 저항을 보호하기 위해 병렬로 연결된 써지 흡수 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 로고스키 코일을 이용한 전류 센서의 유도 전압 보정 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 인출선은

   상기 쉴드 케이스의 외측으로 연장된 인출선 보호관 내에 삽입된 것을 특징으로 하는 로고스키 코일을 이용한 전류 센서의 유도 전압 보정 장치.