KR200446847Y1 - 홀 센서를 이용한 전류측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 홀 센서를 이용한 전류측정장치에 관한 것으로서, 홀 센서를 고전류가 흐르는 부스 바에 직접 취부하여 부피와 크기가 작으면서도 전류를 정확하게 측정할 수 있는 홀 센서를 이용한 전류측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 본 발명은, 전류가 흐르는 도체인 부스 바에 부착되어 전류를 측정하는 홀 센서를 이용한 전류측정장치로서, 서로 마주보게 배치된 대칭형 구조로서 중앙에 일정한 갭을 유지하면서 상기 부스 바 위에 설치된 자성체와, 상기 자성체 사이의 갭 내부에 설치된 홀 센서와, 상기 자성체 및 홀 센서를 전류가 흐르는 상기 부스 바와 분리하기 위하여 상기 자성체 및 홀 센서와 상기 부스 바 사이에 설치되는 절연체를 구비한 것을 특징으로 한다.

홀 센서, 자성체

Description

홀 센서를 이용한 전류측정장치{CURRENT MEASURING INSTRUMNET USING HALL EFFECT}

본 발명은 홀 센서를 이용한 전류측정장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전류가 흐르는 부스 바(Bus Bar) 주위에 형성되는 자속을 밀집시켜 홀 센서를 통과하게 함으로써 부스 바에 흐르는 전류를 측정하는 장치에 관한 것이다.

현재 산업계에 폭넓게 사용되고 있는 전류측정 방식은 크게 전류센서를 사용하여 도체에 흐르는 전류를 측정하는 방식과, 전류가 흐르는 도체에 션트 저항(Shunt Resistance)을 직렬로 직접 취부하여 전류를 전압으로 분기시키는 방식이 있다.

최근에는 홀 센서를 이용하여 도체에 흐르는 전류를 측정하는 방식이 많이 사용된다.

이와 같은 종래의 기술에 있어서는 전류센서가 전동차의 추진제어장치와 같이 고압 고전류가 흐르는 도체에 사용되기 위해서는 고압 고전류를 견딜 수 있도록 부피와 중량이 큰 고가의 전류센서가 사용되어야만 하는 단점이 있었다.

또한, 션트 저항은 크기와 부피가 작고 비용이 적게 드는 장점이 있지만, 션 트 저항을 통해 흐르는 에너지의 손실 및 발열의 문제가 있고, 전류의 온/오프 스위칭에 의한 노이즈의 영향을 많이 받는다.

이와 관련하여 션트저항이 전동차의 추진제어장치와 같이 고압 고전류가 흐르는 도체에 사용되기 위해서는 정격전압,전류가 충분히 큰 션트 저항이 사용되어야 한다. 또한, 션트저항은 인버터를 통해 전류가 직류에서 교류로 바뀔때 스위칭에 의해 발생하는 고주파 노이즈인 스위칭 노이즈의 영향을 많이 받기 때문에 검지된 전류값의 정밀도가 떨어진다.

따라서 션트저항은 저압, 저전류를 정밀하게 측정하는 전류계측기와 같은 기기에만 사용되었다.

반면에, 홀 센서를 이용하는 방식은 고전압, 고전류가 직접 흐르는 전원단과 측정을 위한 신호처리부를 전기적으로 연결하지 않아도 되는 장점 때문에 널리 쓰이고 있다.

도 3은 종래의 홀 센서를 이용한 환형 전류측정장치의 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 부스 바에 흐르는 전류에 의해 자속이 코어 내부에 분포한 것을 나타낸 단면도이다.

도 3 및 도 4에 있어서, 전류(341)가 흐르는 부스 바(330) 주변에 자기장이 형성되면 투자율이 높은 환형 자성체(310)를 통해 자속(Magnetic Flux)(350)이 환형 자성체(310) 내부에 집속되고, 집속된 자속(350)이 환형 자성체(310) 안쪽의 회로(321)에 수직으로 위치한 홀 센서(320)를 통과하면서 얻어지는 전압이 회로(321)를 통해 처리되면서 상기 부스 바(330)에 흐르는 전류(341)가 측정되는 구조이다.

그런데, 자기장이 형성되는 환형 자성체(310)를 고전류가 흐르는 부스 바(330)가 관통하는 형태의 종래의 환형 전류측정장치는 홀 센서(320)의 배치에 유연성을 발휘할 수가 없고, 구조적으로 환형 자성체(310)의 크기가 상기 부스 바(330)의 크기에 비해 더 큰 부피를 차지하므로 종래의 환형 전류측정장치의 설치를 위해서는 최소한 환형 자성체(310)의 직경 이상되는 공간이 준비되어야만 하는 결점이 있다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 홀 센서를 고전류가 흐르는 부스 바에 직접 취부하여 부피와 크기가 작으면서도 전류를 정확하게 측정할 수 있는 홀 센서를 이용한 전류측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 형태에 따르면, 부스 바에 설치되고, 상기 부스 바에 흐르는 전류를 측정하는 장치로서, 상기 부스 바 위에 형성된 판 형태의 절연체; 상기 절연체 위에 갭을 유지하고 대향된 구조를 갖는 자성체; 상기 갭 영역의 상기 절연체 위에 형성된 홀 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 자성체는 상기 갭 측이 외측보다 좁은 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 홀 센서를 이용한 전류측정장치는 기존방식에 비해 자성체의 부피가 작아서 설치공간이 많이 필요하지 않기 때문에 도체 표면의 임의의 위치에 장착이 가능하므로 설계 유연성이 높을 뿐 아니라 설치가 간편하여 생산 및 설치 원가를 크게 절약할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시 예는 단지 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상 내에서 다양한 변형이 가능하며, 본 발명으로 한정하는 것이 아니다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 홀 센서를 이용한 전류측정장치가 부스 바에 형성된 것을 타나낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 부스 바에 흐르는 전류에 의해 형성된 자속을 도시한 단면도이다.

본 발명에 따른 홀 센서를 이용한 전류측정장치는 상기 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 부스 바(140) 위에 형성된 판 형태의 절연체(130)와, 상기 절연체(130) 위에 갭을 유지하고 대향된 구조를 갖는 자성체(110a,110b)와, 상기 갭 영역의 상기 절연체(130) 위에 형성된 홀 센서(120)로 이루어져 있다.

또한, 상기 자성체(110a,110b)는 상기 갭 측이 외측보다 좁은 구조를 이루고 있어서, 자속(150)을 집중시킬 수 있는 구조로 이루어져 있다.

다음으로 본 발명에 따른 철도차량 전원공급시스템의 동작과정에 대해 구체적으로 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 부스 바(140)에 전류(141)가 흐르게 되면, 부스 바(140)를 통해 흐르는 전류(141)에 의해 부스 바(140)를 중심으로 외부에 만들어진 자속(150)이 자성체(110a,110b)에 의해 집속된다.

집속된 자속은 자기저항이 작은 통로로 이동하려는 특성 때문에 자성체(110a,110b)사이의 갭을 지나면서 홀 센서(120)를 통과하게 되고, 이때 홀 센서(120)로부터 자속에 비례하는 전압이 출력되며, 홀 센서(120)와 연결된 회로(미도시)를 통해서 상기 전압의 크기가 분석됨으로써 상기 부스 바(140)에 흐르는 전류가 측정될 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 홀 센서를 이용한 전류측정장치가 부스 바에 형성된 것을 타나낸 사시도,

도 2는 도 1에 도시된 부스 바에 흐르는 전류에 의해 형성된 자속을 도시한 단면도,

도 3은 종래의 홀 센서를 이용한 환형 전류측정장치의 사시도,

도 4는 도 3에 도시된 부스 바에 흐르는 전류에 의해 자속이 코어 내부에 분포한 것을 나타낸 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

110a,110b:자성체

120:홀 센서

130:절연체

140:부스 바

150:자속

Claims (2)

1. 부스 바에 설치되고, 상기 부스 바에 흐르는 전류를 측정하는 홀 센서를 이용한 전류측정장치로서,

   상기 부스 바 위에 형성된 판 형태의 절연체;

   상기 절연체 위에 갭을 유지하고 대향된 구조를 갖는 자성체;

   상기 갭 영역의 상기 절연체 위에 형성된 홀 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀 센서를 이용한 전류측정장치.
2. 청구항 1 항에 있어서,

   상기 자성체는 상기 갭 측이 외측보다 좁은 것을 특징으로 하는 홀 센서를 이용한 전류측정장치.

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