KR200442470Y1

KR200442470Y1 - 부하단락방지 및 감전보호장치

Info

Publication number: KR200442470Y1
Application number: KR2020070004500U
Authority: KR
Inventors: 이건수
Original assignee: 이건수
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2008-11-12
Also published as: KR20080004067U

Abstract

본 고안은 부하단락방지 및 감전보호장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실시간 회로 내의 입력단자에 입력전원이 인가되어 출력단자에 출력전원이 출력되기 전에 부하출력단자의 단락(쇼트)상태검출 및 접지누설저항을 측정하여 이상이 발생 하였을 때 부하 출력전원을 출력하지 않으므로 출력단자 부하회로의 과전류 및 단락사고를 사전에 방지하며, 접지누설전류에 접촉된 사람의 감전 사고를 사전에 방지함과 동시에, 정상적으로 출력단자에 출력전압이 출력된 동작 상태에도 출력과부하 또는 접지누설전류가 정격이상으로 증가할 때 과부하보호 및 감전 사고를 방지하기위해 출력전압을 차단하는 기능을 가진 보호 장치에 관한 것이다.

부하단락방지,감전보호장치,접지누설저항,단자,과전류

Description

부하단락방지 및 감전보호장치{Short circuit protect and electric shock protect device}

도 1은 종래 감전사고 방지장치의 구성을 도시한 회로도.

도 2는 본 고안의 구성을 간략히 도시한 블럭도.

도 3은 본 고안의 구성을 보다 구체적으로 도시한 회로블럭도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

10 : 전원부 20 : 전류검출부

21 : 영상변류기 22 : 부하 변류기

30 : 부하저항검출부 40 : 접지저항검출부

50 : 릴레이구동부 60 : 릴레이부

본 고안은 부하단락방지 및 감전보호장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입력단을 통해 입력되는 전원을 부하에 공급하여, 부하의 동작을 제어하도록 이루어진 부하구동회로에 대한 부하단락방지 및 감전보호장치에 관한 것이다.

일반적으로 부하 및 부하구동회로 즉, 도로에 설치되는 가로등 및 교통신호 등 등의 전기구조물이나 공장 및 주택 등에 사용되는 각종 산업용장비, 욕실콘센트, 세탁기, 냉장고 등 전기기구 등에 접지누설전류가 외부로 흘렀을 때 설정전류 이상의 누설전류가 발생하여 감전 사고를 방지하기 위해서는 전원을 차단하는 감전사고 방지장치가 요구된다.

이러한 종래 감전사고 방지장치로는 첨부 도면 도 1에 도시된 바와 같이, 입력전원을 안정기를 통해 램프에 공급하여 램프의 점등을 제어하도록 이루어진 점등회로에 있어서, 입력전원 상태를 검출하여 표시하는 입력전원 표시부와; 입력전원과 안정기 사이에 설치되어 누전시 전원 차단을 위한 릴레이 스위치와; 안정기 출력 전압을 검출하여 안정기 동작 상태를 표시하는 안정기 표시부와; 램프에 공급되는 전류를 검출하여 램프 상태를 표시하는 램프 표시부와; 상기 안정기 앞단에서 전류를 검출하여 누전 여부를 판단하는 누전 검출부와; 그 누전 검출부의 누전 검출시의 제어신호에 의거하여 누전차단 신호를 홀드 시킴과 아울러 상기 릴레이 스위치를 제어하는 릴레이를 구동시켜 전원을 차단시키는 릴레이 제어부와; 그 릴레이 제어부의 출력에 의거해서 누전차단을 표시하는 누전 표시부를 포함하여 주된 기술이 소개 되어 있다.

상기와 같은 종래 감전사고 방지장치는 출력 릴레이를 사용하여 b 접점(상시도통접점)을 통해 입력전원이 인가됨과 동시에 출력전압이 부하에 인가되기 때문에 부하가 단락(쇼트)된 상태에서는 큰 단락전류에 의해 장치의 파손이 발생하므로 안전퓨즈로 단락사고를 방지 할 수밖에 없으며 안전퓨즈를 교체하지 않고서는 장치의 재 동작이 불가능하며, 전원투입 전에 이미 출력단자가 단락(쇼트)상태 또는 접 지누설저항이 위험 할 정도일 때에도 전원입력과 동시에 출력단에 출력전압이 출력됨으로 출력단락사고 및 감전사고 보호기능이 정상으로 발휘할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 종래 감전사고 방지장치 예컨대, 첨부 도면 도 1에 도시된 고장부위 표시 및 자동 누전 차단 기능을 갖는 조명등의 점등회로는 전원 차단용 릴레이 스위치(111)와 안정기(10) 사이에 설치한 전류 변류기(301)와 제어부(302)에 의해 누전을 검출하여 전원을 차단시키고, 누전 표시부(240)의 제4발광다이오드(LED4)가 점등되어 표시된다. 또한, 누전이 감지됨과 동시에 릴레이제어부(310)가 작동하여 릴레이 스위치(111)를 오프시켜 전원을 차단하고, 누전신호를 계속 홀드 시킨 상태를 유지한다. 이는 제1브릿지 다이오드(DB1)의 출력을 리세트부(320)의 콘덴서(C5)에 충전시켜 홀드상태를 유지하며, 누전이 해소되면 리세트 스위치(SW1)를 누르거나 전원을 온/오프 시킴으로써 전체 회로를 복귀 시키게 되는데, 이와 같이 리세트 스위치를 조작하거나 전원스위치를 조작하여야 하므로 유지 관리가 매우 번거로운 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안은 입력전원투입 후 출력전원이 출력되기 전에 출력부하단자의 단락(쇼트)상태 및 접지누설저항을 검출하여 부하출력단자에서 이상이 검출되면 부하구동출력전원출력을 금지하며, 정상으로 판단되면 부하구동전원을 출력하는 부하단락방지 및 감전 보호장치를 제공함에 기술적 과제를 두고 있다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 고안은 입력단자를 통해 입력되는 전원을 부하에 공급하여, 부하의 동작을 제어하도록 이루어진 부하구동회로에 있어서, 내부 회로의 구동 전원을 공급하는 전원 부; 정상 출력전원으로 부하를 구동 할 때 전원입력영상전류 및 부하전류를 검출하여 전격부하전류이상의 과전류 또는 정격전류이상의 접지누설전류가 검출되면 즉시 출력을 차단하는 전류검출부; 입력전원이 인가되고 출력부하전원이 출력되기 전에 부하저항값을 검출하여 설정된 부하저항값 보다 적을 경우, 릴레이부의 출력금지 신호를 출력시키는 부하저항검출부; 입력전원이 인가되고 출력부하전원이 출력되기 전에 접지저항값을 검출하여 설정된 접지저항값 보다 접지누설저항이 적을 경우, 릴레이부의 출력금지신호를 출력시키는 접지저항검출부; 상기 전류검출부와 부하저항검출부 및 접지저항검출부로부터 입력되는 동작신호에 따라, 릴레이부를 구동시키는 릴레이구동부; 상기 릴레이구동부에서 입력되는 신호에 따라 스위칭 동작하면서 입력전원을 부하 측으로 출력/차단시키는 한편, 상기 부하저항검출부에 부하저항을 검출할 수 있는 경로와 상기 접지저항검출부에 접지저항을 검출할 수 있는 경로를 제공하는 릴레이부;를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성되는 본 고안은 상기 전류검출부가 입력 전원을 부하측으로 입력시키는 선로와 부하를 거친 전원이 출력되는 선로 상에 마련되어, 부하로 입력되었다가 출력되는 전류값이 동일할 경우에는 정상 동작 상태로 간주하고, 누전(지락)시에는 부하로 입력되었다가 출력되는 전류가 차이가 나므로, 이 차이만큼의 전 류를 누설전류(지락전류)로 간주하여, 즉시 부하 출력을 차단함으로써, 누전에 의한 감전 사고를 방지한다.

또한, 상기 부하저항검출부가 입력된 전원이 부하로 공급되기 전에 부하저항 값을 검출하여 설정저항 값보다 적을 경우, 부하 단락으로 간주하여 릴레이부 동작을 금지시켜 부하 측으로 출력되는 전원을 차단함으로써, 과전류 또는 부하단락사고에 의한 더 이상의 부하 측 손상을 사전에 방지하고 회로를 보호한다.

또한, 상기 접지저항검출부가 입력된 전원이 부하로 공급되기 전에 출력부하의 접지저항값을 검출하여 설정저항 값보다 적을 경우, 접지누설전류 위험상태로 간주하여 릴레이 부 동작을 금지시켜 부하 측으로 출력되는 전원을 차단함으로써, 누전에 의한 감전 사고를 사전에 방지한다.

이때, 상기 릴레이부의 동작 제어는 전류검출부와 부하저항검출부 및 접지저항검출부에서 출력되는 검출 신호에 따른 동작 제어신호를 입력받은 릴레이구동부가 릴레이부의 동작 전류를 공급함으로써 접점 동작에 의해 이루어진다.

이러한 본 고안을 구체적으로 설명하기에 앞서 본 고안의 설명에 참고가 되는 도면으로, 도 2를 본 고안의 구성을 도시한 블럭도로, 도3을 본고안의 구성을 도시한 회로블럭도로 제시한다.

이와 같이 제시한 첨부 도면을 참고로 하여 본 고안을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 고안은 첨부 도면 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 입력단을 통해 입력되는 전원을 부하에 공급하여, 부하의 동작을 제어하도록 이루어진 부하구동회로에 있어서, 내부 회로의 구동 전원을 공급하는 전원부(10); 입력전원이 투입되어 정상적인 출력전원이 부하에 출력되어 부하전류가 흐를 때 부하전류를 검출하여 설정부하전류이상의 과부하전류가 흐르거나 접지누설전류를 검출하여 설정접지누설전류 이상으로 접지누설전류가 흐를 때 즉시 릴레이 구동금지신호를 발생하여 출력전원을 차단하는 전류검출부(20); 입력전원투입 후 출력전원이 출력되기 전에 부하저항값을 검출하여 설정된 부하저항값 보다 적을 경우, 릴레이부(60)의 동작 금지 신호를 출력시키는 부하저항검출부(30); 입력전원투입 후 출력전원이 출력되기 전에 접지저항값을 검출하여 설정된 접지저항값 보다 접지누설저항이 적을 경우, 릴레이부(60)의 동작금지신호를 출력시키는 접지저항검출부(40); 상기 전류검출부(20)와 부하저항검출부(30) 및 접지저항검출부(40)로부터 입력되는 동작신호에 따라, 릴레이부(60)를 구동시키는 릴레이구동부(50); 상기 릴레이구동부(50)에서 입력되는 신호에 따라 스위칭 동작하면서 입력전원을 부하 측으로 출력/차단시키는 한편, 상기 부하저항검출부(30)에 부하저항을 검출할 수 있는 경로와 상기 접지저항검출부(40)에 접지저항을 검출할 수 있는 경로를 제공하는 릴레이부(60);를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

여기서, 본 고안 중 상기 전원부(10)는 예컨대, 전원을 안정적으로 공급하는 통상의 전압안정화회로일 수 있다.

한편, 본 고안 중 상기 전류검출부(20)는 예컨대, 전원이 입력되는 선로와 부하를 거쳐 출력되는 선로에 마련되어, 전류의 벡터합이 0이 되는지 여부를 검출하여, 0 이 되지 않았을 경우에는 1선 접지(누전)로 간주하여 부하 측으로의 출력 전원 차단 신호를 발생시키는 영상변류기(21 : ZCT(ZERO CURRENT TRANSFORMER)); 부하를 거쳐 출력되는 선로에 마련되어, 과전류를 검출하는 계기용변류기(22 : CT(CURRENT TRANSFORMER));를 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 영상변류기(21)는 전기 벡터합이 정상 시 0이 되어야 하는데, 1선 지락(누전)시 벡터합이 0이 되지 않은 것을 이용, 이것을 검출하는 장치로서, 선로에 흐르는 전류가 정상 시에는 영상변류기(21)를 거쳐 부하로 들어갔다가 나오는 전류가 같으므로, 아무런 문제가 없으나 지락(누전)시에는 부하로 들어갔다가 나오는 전류가 누전되어 차이가 나므로, 이 차이만큼의 전류가 검출된다.

참고로, 영상변류기(21)는 1,2차권선과 철심으로 구성되며,1차 입력전선의 두선간의 전류벡터의 합이 2차 전류로 변성하는 장치이다.

또한 계기용 변류기(22)는 1,2차권선과 철심으로 구성되며, 철심을 지나는 자속에 의해 전자유도법칙에 의해1차 전류비를 변류비에 비례해서 2차 전류로 변성하는 장치이다.

또한, 상기 전류검출부(20)는 예컨대, 부하 측으로부터 입력되는 전류 값을 비교하여 차이가 발생하면, 해당 제어 신호를 출력하는 비교기를 포함하여 구성될 수 도 있다. 이때, 상기 비교기는 연산증폭기일 수 도 있고, 마이컴일 수 도 있으며, 논리회로일 수 도 있다.

이때, 상기 해당 제어 신호라 하면, 예컨대, 비교기가 부하전류 또는 영상전류를 검출하여 설정전류 값과 비교하여 설정전류 값보다 적을 경우 정상동작 상태로 간주하여 릴레이구동부(50)에 릴레이부(60)의 동작을 온(On)하는 신호를 입력한 다. 그리고 검출전류 값이 설정전류 값보다 초과 하였을 때 과전류 또는 누전(지락)으로 간주하여, 릴레이구동부(50)에 릴레이부(60)의 동작을 오프(off)시키는 제어 신호를 입력한다.

그러므로, 본 고안은 부하회로에 이상발생이 없으면 별도의 관리자 또는 사용자의 수동 리셋 동작 없이 자동으로 정상 상태로 복구된다.

또 한편, 본 고안 중 상기 부하저항검출부(30)는 예컨대, 비교값과 부하 측으로부터 입력되는 저항 값을 비교하여 차이가 발생하면, 해당 제어 신호를 출력하는 연산증폭기일 수 도 있고, 마이컴일 수 도 있으며, 논리회로일 수 도 있다.

이때, 상기 해당 제어 신호라 하면, 예컨대, 비교값 보다 입력되는 저항 값이 적을 경우, 부하 단락으로 간주하여 릴레이구동부(50)에 릴레이부(60)의 동작을 off시키는 제어 신호를 입력한다.

그러나, 비교값과 입력되는 저항값이 클 경우, 정상 상태로 간주하여 릴레이구동부(50)에 릴레이부(60)의 동작을 on시키는 제어 신호를 입력한다.

또 한편, 본 고안 중 상기 접지저항검출부(40)는 예컨대, 비교값과 입력값을 비교하여 차이가 발생하면 해당 제어 신호를 출력하는 연산증폭기일 수 도 있고, 마이컴을 수 도 있으며, 논리회로일 수 도 있다.

이때, 상기 해당 제어 신호라 하면, 예컨대, 비교값 보다 입력되는 저항값이 적을 경우, 누설전류 초과로 간주하여 릴레이구동부(50)에 릴레이부(60)의 동작을 off시키는 제어 신호를 입력한다.

그러나, 비교값과 입력되는 저항값이 클 경우, 정상 상태로 간주하여 릴레이 구동부(50)에 릴레이부(60)의 동작을 on시키는 제어 신호를 입력한다.

또 한편, 본 고안 중 상기 릴레이구동부(50)는 예컨대, 상기 전류검출부(20)와 부하저항검출부(30) 및 접지저항검출부(40)에서 동작 신호가 입력되면, 즉, Hi 레벨의 신호가 입력될 경우에는 출력이 0이고 O의 신호가 입력될 경우에는 출력이 1이되는 연산증폭기 또는 NOT게이트회로 일 수 있다.

이와 같이 되면, 전류검출부(20)와 부하저항검출부(30) 및 접지저항검출부(40)에서 1의 신호가 입력되면, 즉, 비정상 상태로 간주하는 신호가 입력되면, 릴레이부(60)를 off시키는 신호를 출력한다.

또 한편, 본 고안 중 상기 릴레이부(60)는 예컨대, 한 쌍의 릴레이접점으로 이루어지며, 이 중 릴레이1과 릴레이2의 단자1은 전원이 입력되는 선로와 연결되고, 단자2는 부하저항 검출부 및 접지누설저항검출부에 연결되며, 단자1과 단자2 중 어느 하나와 선택적으로 접속시키는 접점은 부하의 전원 입력 선로에 연결될 수 있다.

이와 같이 되면, 릴레이부(60)의 접점 모두가 부하저항검출부(30)와 접지저항검출부(40) 측의 단자2에 접속되면, 부하저항검출부(30)는 부하 측의 저항값을 검출할 수 있으며, 접지저항검출부(40)는 접지저항값을 검출할 수 있어 향후 릴레이 동작을 제어할 수 있는 신호를 출력할 수 있게 된다.

이때, 만약, 릴레이부(60)의 접점 모두가 단자1에 접속되면, 입력되는 전원이 부하로 공급되어 부하를 거쳐 출력되므로, 부하가 동작하게 된다. 이때, 이상 전류 검출은 전류검출부(20)에서 전술한 바와 같이 동작하여 누설전류의 발생에 따 라 출력되는 전원을 차단한다.

이상, 본 고안을 본 고안의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 고안은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 고안에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 고안의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

이와 같이 되는 본 고안은 실시간 회로 내의 부하단락검출 및 접지누설저항을 측정 비교하여 전원 출력부하에 이상이 검출되면, 부하 구동 전원의 출력을 금지함으로써, 인접한 자의 감전을 사전에 방지함과 동시에 내부회로 및 부하회로를 과전류 및 부하단락사고를 사전에 방지하는 안전성 향상 효과를 얻는다.

또한, 본 고안은 전원의 이상 흐름이 정상 상태로 전환되어 검출되면 자동으로 부하 구동을 위한 전원을 출력시킴으로써, 유지 관리가 용이하게 이루어지도록 하는 효과를 얻는다.

Claims

입력단을 통해 입력되는 전원을 부하에 공급하여, 부하의 동작을 제어하도록 이루어진 부하구동회로에 있어서, 내부 회로의 구동 전원을 공급하는 전원부(10); 입력되는 전원에서 출력되는 부하에 흐르는 전류를 부하변류기(22)로 설정정격부하전류 이상의 부하전류가 흐르거나, 영상변류기(21)로 접지누설전류(누전전류)가 설정정격접지누설 이상의 접지누설전류가 검출되면 릴레이부(60)의 차단(off)동작신호를 출력시키는 전류검출부(20); 부하저항값을 검출하여 설정된 부하저항값 보다 적을 경우, 릴레이부(60)의 동작 금지 신호를 출력시키는 부하저항검출부(30); 접지저항값을 검출하여 설정된 접지저항값 보다 접지누설저항이 적을 경우, 릴레이부(60)의 동작금지신호를 출력시키는 접지저항검출부(40); 상기 전류검출부(20)와 부하저항검출부(30) 및 접지저항검출부(40)로부터 입력되는 동작신호에 따라, 릴레이부(60)를 구동시키는 릴레이구동부(50); 상기 릴레이구동부(50)에서 입력되는 신호에 따라 스위칭 동작하면서 입력전원을 부하 측으로 출력/차단시키는 한편, 상기 부하저항검출부(30)에 부하저항을 검출할 수 있는 경로와 상기 접지저항검출부(40)에 접지저항을 검출할 수 있는 경로를 제공하는 릴레이부(60);를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 부하단락방지 및 감전보호장치.
제 1항에 있어서, 상기 전류검출부(20)는 전원이 입력되는 선로와 부하를 거쳐 출력되는 선로에 마련되어, 전기의 벡터합이 0이 되는지 여부를 검출하여, 0 이 되지 않았을 경우에는 1선 지락(누전)로 간주하여 부하 측으로의 출력 전원 차단 신호를 발생시키는 영상변류기(21)와 부하를 거쳐 출력되는 선로에 마련되어, 과전류를 검출하는 계기용변류기(22)로 이루어지며, 영상변류기(21)에 의해 검출된 1선 지락전류(누전전류) 검출 값 또는 계기용 변류기(22)에 의해 검출된 부하전류 검출 값을 안전기준에 따라 내부적으로 설정된 누전전류차단설정 값 또는 부하전류차단 설정 값과 비교 연산하여 설정 값보다 초과하면 릴레이 구동부(50)에 부하출력을 금지하는 신호를 출력하는 비교기를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 부하단락방지 및 감전보호장치.
제 1항에 있어서, 상기 부하저항검출부(30)와 접지저항검출부(40)는 부하출력이 인가되기 전에 릴레이부(60)의 단자2회로로 구성된 부하 저항검출 값 또는 접지저항 검출 값을 안전기준에 따라 내부적으로 설정된 부하저항 차단설정 값 또는 접지저항 차단설정 값과 비교 연산하여 설정 값을 초과하면 릴레이구동부(50)에 부하출력을 금지하는 신호를 출력하는 비교 연산을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 부하단락방지 및 감전보호장치.
제 1항에 있어서, 상기 릴레이부(60)는 한 쌍의 릴레이접점으로 이루어지며, 이 중 릴레이1과 릴레이2의 단자1은 전원이 입력되는 선로와 연결되고, 단자2는 부하저항 검출부 및 접지누설저항검출부에 연결되며, 단자1과 단자2 중 어느 하나와 선택적으로 접속시키는 접점은 부하의 전원 입력 선로에 연결됨을 특징으로 하는 부하단락방지 및 감전보호장치.