KR20060037757A - 낙뢰 및 서지 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 낙뢰 및 서지 방지장치에 관한 것으로, 특히 전원 또는 통신선로를 통해 유입되는 서지 에너지가 일정전압을 초과할 때 이를 일정전압으로 리미팅시켜 통과시켜 주는 리미트부와; 상기 리미트부를 통해 출력되는 전압을 짧은 시간내에 충전시켜 주는 축전부와; 상기 축전부에 충전된 전압을 긴 시간동안 방전시켜 소멸해 주는 방전부로 구성하되, 상기 방전부는 저항기, 발광다이오드, 부저, 무선 송신기, RS485와 같은 유선 인터페이스 및 광결합기 중 어느 하나로 구성하고, 상기 리미트부의 전단부에는 전원 또는 통신선로를 통해 유입되는 서지 에너지를 정류시켜 주는 서지 에너지 정류부를 선택적으로 부가하고, 상기 축전부와 방전부 사이에는 정전압 회로부를 선택적으로 부가 설치한 것을 특징으로 한다.

따라서, 전원 또는 통신선로를 통해 순간적으로 유입되는 과도 에너지를 짧은 시간내에 충전시켰다가 긴시간 동안 방전, 소멸시킬 수 있어 과도 에너지로 인한 기기 및 낙뢰/서지 방지소자 자체의 손상을 방지할 수 있고, 또 충전된 에너지를 전원으로 활용하여 낙뢰 및 서지유입 표시장치를 구동 시각 또는 청각적으로 알릴 수도 있음은 물론 유무선 중계기 등을 구동하여 원격지로 전송시킬 수 있다.

낙뢰, 서지, 서지 정류, 축전, 방전

Description

낙뢰 및 서지 방지장치{A preventive apparatus against a stroke of lighting and surge}

도 1의 (a)-(c)는 종래 가스 방전관, 제너다이오드 및 전압제한소자 등 단일 수동소자를 이용한 낙뢰방지 회로도.

도 2의 (a)-(e)는 낙뢰방지 원리를 설명하기 위한 기초 낙뢰방지 회로도.

도 3은 본 발명 장치의 일 실시예에 따른 블럭 구성도.

도 4는 본 발명 장치의 다른 실시예에 따른 블럭 구성도.

도 5는 본 발명 장치의 또 다른 실시예에 따른 블럭 구성도.

도 6은 본 발명 장치 중 일 실시예에 대한 상세 회로도.

도 7은 본 발명 장치의 사용상태를 보인 일 실시예시 회로도.

도 8은 본 발명 장치의 사용상태를 보인 다른 실시예시 회로도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 서지 에너지 정류부 2 : 리미트부

3 : 축전부 4 : 방전부

5 : 정전압 회로부

본 발명은 낙뢰 및 서지 방지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전원 또는 통신선로에서 순간적으로 큰 에너지를 갖고 유입되는 낙뢰나 서지와 같은 큰 에너지를 짧은 시간내에 충전시켰다가 이를 비교적 긴시간 동안 작은 전류로 방전, 소멸시키되, 필요에 따라서는 상기에서 충전시킨 에너지를 전원으로 활용하여 낙뢰 및 서지유입 상태를 시각 또는 청각적으로 알 수 있도록 표시하거나 유무선 통신 중계기의 구동을 통해 원격지로 전송시켜 줄 수 있도록 발명한 과도 에너지 제어 및 활용기술에 관한 것이다.

통상 통신선로 또는 전기공급선로 등 동선을 통한 신호 전송 또는 에너지 전송 선로에 있어, 낙뢰 또는 서지의 유입은 상기 선로들에 접속된 기기를 손상 또는 오류를 일으키게 하는 자연 재해 또는 전기 사용에 따른 과도현상이 발생되는 하나의 원인이 된다.

즉, 전원 또는 통신선로에 유기되는 서지성분도 일종의 과도현상이기는 하나, '순간적인 큰 에너지다'라는 시각으로 접근하며, IEE62.41에 규정한 서지전압 즉, 1.25 ~ 50uS에 해당하는 짧은 시간에 수 백 내지 수 천볼트 내지 IEE62.41에 규정한 서지전류 즉, 8 ~ 20uS동안 수 백 내지 수 천 암페어, 경우에 따라서는 수 만 암페어에 해당하는 큰 에너지를 말한다.

이러한 큰 에너지는 전기, 통신선로에 직접적인 피해를 야기할 뿐 아니라 선로에 접속된 기기를 손상시키는 피해를 유발하는 주요 요인으로 작용하는 바, 어떤 경우이든 낙뢰 또는 서지가 선로에 유입된 과도현상이라면 그 에너지의 양은 수 us 동안 수 십 KW/us 내지 수 백 MW/us의 막대한 에너지로서, 선로에 접속된 기기를 손상시키는가 하면 인명의 안전을 위협하는 요인이 된다.

그런데 종래 대부분의 낙뢰방지회로는 도 1의 (a)-(c)에 도시된 바와 같이 가스 방전관(G11) 또는 두개의 제너다이오드(ZD11, ZD12)나 TVS류를 사용하거나, 전류제한소자(Z13)로서 MOV류와 같은 수동소자를 사용하여 서지 에너지를 극간 방전 또는 소자내 흡수 방전하는 방식을 통해 직접 열로 변환하여 소멸시키는 구성으로 되어 있다.

그러나, 이러한 수동소자를 이용한 낙뢰방지회로는 소자 자체에서 순간적인 큰 에너지를 흡수해야 하는 부담으로 가스 방전관의 갭이 손상되거나, 또는 MOV류의 특성에 손상을 주는가 하면 자기 용량을 초과하는 에너지가 유입되면 열적 소손 또는 기계적인 파손에 이르게 되는 문제점이 있다.

이에, 도 2의 (a)-(e)에 나타낸 바와 같이 가스 방전관(GDT), 트라이악(T1), MOV(Z1) 및 실리콘제어 정류소자(SCR; S1, S2)에 서로 병렬 연결된 저항(R1, R2) 및 콘덴서(C1 및 C2)를 연결시켜 낙뢰나 서지로 인한 기기의 손상을 방지하기위한방안을 고려할 수 있다.

한편, 서지전류의 극성을 구분할 수 없으므로 도 2의 (a)-(c)의 경우는 고내압의 무극성 축전기를 활용해야 하는 것인데 반해, 도 2의 (d)(e)의 경우는 보다 용이한 유극성 축전기 사용과 방전부에서 저항을 통한 소모가 아닌 전원으로 활용하기 위하여 제어 정류부를 갖추었다.

상기에 있어서 도 2의 (a)는 가스 방전관(GDT)를 리미트소자로 활용한 예로서 이 때, 축전기인 콘덴서(C1)는 무극성이어야 하며, 전력을 수급하는 전력선로에서 양방향성 소자를 활용하는 경우 도 2의 (b)와 같은 구성과, 단방향성 소자인 SCR 등을 활용하는 경우 도 2의 (e)와 같이 역병렬로 리미트부와 충,방전부를 구비한 두개의 모듈을 역병렬로 구현이 가능하므로 필요에 의하여 구비할 수 있다.

여기서, 정류부가 필요하거나 또는 도 2의 (e)와 같이 리미트 및 충방전부를 역병렬로 구비하는 것은 선로에 유입되는 서지성분은 +의 전위를 가진 과도 전위일 수 있지만 -의 전위를 가지는 과도 전위일 경우가 많기 때문이며, 1996년 및 1997년도 기상청 통계 자료에 따르면 82.2%가 부극성 낙뢰였다는 근거에 따른다.

도 2의 (a)-(c)의 경우 무극성 축전기(즉, 콘덴서)에 충전하는 방안이나, 전원이 있는 선로등에 활용할 때에는 소자의 방전, 도통에 따라 전원까지 함께 쇼트되는 현상을 초래할 우려가 있는데, 이 때 전력선의 전력이 직류라면 축전기기 충전함에 따라 자연 방전이 멈추어 질 것이며, 교류 전력이라면 도 2의 (a)에서는 가스 방전관의 특성상 속류현상이 발생하여 극성이 바뀌어도 방전은 멈춰지지 않으나, 도 2의 (d)(e)는 극성이 반전되면 도통이 멈춰지는 특성을 갖는다.

이와 같이 전원이 실린 선로상에서 가스 방전관을 사용할 경우 낙뢰 및 서지와 같은 과도전위의 방전시 전원을 아크 방전하는 상태에 이르게 하는 속류현상이 발생되고, SCR 등을 사용할 경우 과도전위 방전시 선로를 쇼트시키게 되는 전격현 상을 유발하는 문제점이 있다.

또한, 상기와 같은 낙뢰방지회로에 이를 알리기 위한 서지 카운터나 서지 경보기 등을 설치하고자 할 경우 서지 카운터나 서지 경보기 등에 별도의 전원을 투입하여 가동하면서 서지가 발생하면 이를 감지하여 상기 기기를 트리거하는 수준일 뿐, 서지 에너지를 직접 전원으로 활용할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전원 또는 통신선로를 통해 순간적으로 유입되는 낙뢰나 서지 에너지와 같은 큰 에너지를 짧은 시간내에 충전시켰다가 이를 비교적 긴시간 동안 작은 전류로 방전, 소멸시켜 과도 에너지로 인한 기기 및 낙뢰/서지 방지소자 자체의 손상을 방지할 수 있고, 또 필요에 따라서는 상기에서 충전시킨 에너지를 전원으로 활용하여 낙뢰 및 서지유입 상태를 시각 또는 청각적으로 알 수 있는 표시장치를 구동시켜 줄 수 있음은 물론 외부 전원의 공급없이 서지 에너지를 활용하여 유무선 통신 중계기 등의 구동을 통해 원격지로 전송시켜 시스템의 운용자가 과도 에너지의 유입을 쉽게 인식할 수 있는 낙뢰 및 서지 방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양은, 전원 또는 통신선로를 통해 유입되는 서지 에너지가 일정전압을 초과할 때 이를 리미팅시켜 통과시켜 주는 리미트부와; 상기 리미트부를 통해 출력되는 전압을 짧은 시간내에 충전시켜 주는 축전부와; 상기 축전부에 충전된 전압을 긴 시간동안 방전시켜 소멸해 주는 방전부로 구성한 것을 기본적인 특징으로 한다.

이 때, 상기 축전부의 입력단에 설치되는 리미트부는 연결하고자 하는 선로의 갯수에 부응하여 적어도 2개 이상을 병렬로 설치할 수 있고, 또 상기 리미트부의 입력단에는 전원 또는 통신선로를 통해 유입되는 서지 에너지를 극성에 관계없이 정류시켜 주는 서지 에너지 정류부를 필요에 따라 부가 설치한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 방전부는 축전부의 전압을 열로 변환하여 소멸시키는 저항기로만 구성하거나, 보호 저항과 함께 발광다이오드 또는 부저를 설치하여 서지 유입상태를 시각 또는 청각을 통해 알려줄 수 있도록 구성한 것을 부가적인 특징으로 한다.

뿐만 아니라, 상기 방전부는 서지 유입상태를 원격지로 무선을 통해 송신할 수 있는 무선 송신기나, 유선을 통해 전송할 수 있는 RS485와 같은 인터페이스 또는 빛으로 전달할 수 있는 광결합기 등으로 구성하는 것을 또 다른 부가적인 특징으로 한다.

상기와 같이 방전부를 무선 송신기나, RS485와 같은 유선 인터페이스 또는 광결합기로 구성할 경우 상기 축전부의 출력전압을 전원으로 사용하기 위해 상기 축전부와 방전부 사이에 정전압 회로부를 부가 설치하는 것이 좋다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명 장치의 일 실시예에 따른 블럭 구성도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명 장치의 다른 실시예에 따른 블럭 구성도를 나타낸 것이며, 도 5는 본 발명 장치의 또 다른 실시예에 따른 블럭 구성도를 나타낸 것이고, 도 6은 본 발명 장치 중 일 실시예에 대한 상세 회로도를 나타낸 것이며, 도 7은 본 발명 장치의 사용상태를 보인 일 실시예시 회로도를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명 장치는, 전원 또는 통신선로를 통해 짧은 시간내에 유입되는 과도한 서지 에너지가 일정전압을 초과할 때 이를 리미팅하여 통과시켜 주는 리미트부(2)와;

상기 리미트부(2)를 통해 출력되는 전압을 짧은 시간내에 충전시켜 주는 축전부(3)와;

상기 축전부(3)에 충전된 전압을 긴 시간동안 방전시켜 소멸해 주는 방전부(4)로 구성한 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 리미트부(2)는 본 발명 장치를 설치하고자 하는 전원 또는 통신선로의 갯수에 부응하는 갯수로 도 4와 같이 축전부(3)의 입력단에 병렬로 부가 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 리미트부(1)의 입력단자에는 필요에 따라 도 5 및 도 6과 같이 전원 또는 통신선로를 통해 짧은 시간내에 유입되는 과도한 서지 에너지를 정류시켜 주는 서지 에너지 정류부(1)를 부가 설치하되, 상기 서지 에너지 정류부(1)는 전원 또는 통신선로의 갯수에 대응하는 입력단자를 포함하여 정류 다이오드를 구비한 브릿지 정류 다이오드로 구성한 것을 특징으로 하고, 상기 리미트부(2)는 SCR이 나, 트라이악, GTO, SSS 등과 같은 트리거 소자로 구성하며, 축전부(3)는 콘덴서(C)로 구성한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 방전부(4)는 저항기(R), 발광다이오드(LED), 부저, 무선 송신기(Tx), RS485와 같은 유선 인터페이스 및 광결합기 중 어느 한 소자 또는 기기로 구성한 것을 특징으로 하되, 상기 방전부(4)를 발광다이오드(LED)나 부저로 구성한 경우 이들에는 보호 저항(R)을 설치해 주는 것이 좋다.

또한, 상기 축전부(3)와 방전부(4) 사이에는 서지전압이 충전된 축전부(3)의 출력전압을 정전압으로 변환시켜 주는 정전압 회로부(5)를 선택적으로 부가 설치하여 상기 방전부(4)를 무선 송신기(Tx)나 RS485와 같은 유선 인터페이스 또는 광결합기 중 어느 하나로 구성한 경우 이들의 구동전압을 상기 정전압 회로부(5)에서 공급시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이와 같이 같이 구성된 본 발명 장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 입력단자를 통해 짧은 시간내에 유입되는 과도한 낙뢰 및 서지 에너지가 일정전압을 초과할 때 이를 리미팅하여 통과시켜 주는 리미트부(2)는 SCR이나, 트라이악 등과 같은 트리거 소자로 구성한다.

이 때, 상기 리미트부(2)는 그의 입력단자에 연결해야 할 전원 또는 통신선로의 갯수에 부응하는 도 3과 같이 하나를 설치할 수도 있고, 도 4와 같이 2개 이상 다수개를 설치하여 사용할 수 있다.

이와 같은 방식은 상기 리미트부(2)의 입력단자에 전원 또는 통신선로를 직접 연결하여 전원 또는 통신선로를 통해 짧은 시간내에 과도한 서지 또는 낙뢰 에 너지가 일정전압을 초과할 때 이를 일정전압으로 리미팅시켜 축전부(3)를 충전시킬 수 있도록 한 실시예이다.

그러나, 상기와 달리 도 5와 같이 하나의 리미트부(2)의 입력단자에 서지 에너지 정류부(1)를 부가 설치하여 전원 또는 통신선로를 통해 짧은 시간내에 과도한 서지 및 낙뢰 에너지(이하 서지 에너지로 총칭 함)가 입력되면 이를 정류시켜 리미트부(2)로 공급시켜 줄 수 있도록 할 수도 있다.

이 때, 상기 서지 에너지 정류부(1)는 전원 또는 통신선로의 갯수에 부응하는 갯수의 입력단자 및 정류 다이오드를 구비한 브릿지 정류 다이오드로 구성시킨 것으로, 상기 서지 에너지 정류부(1)에서는 통상시 전원 또는 통신선로를 통해 순간적으로 유입되는 과도한 서지 에너지를 포함한 각종 교류전압 성분을 정류하여 리미트부(2)로 출력시켜 준다.

따라서, 상기 리미트부(2)에서는 전원 또는 통신선로를 통해 직접적으로 유입되는 전압 또는 상기 서지 에너지 정류부(1)를 통해 정류된 후 출력되는 전압을 입력받아 그 전압이 자체의 트리거 전압인 일정전압을 초과하는지를 검출하여 트리거 소자의 트리거 전압에 미치지 않는 전압이 전원 또는 통신선로를 통해 직접 입력되거나 또는 상기 서지 에너지 정류부(1)로부터 출력되는 상태이면 과도 전위가 아니므로 작동되지 않게 된다.

그러나, 전원 또는 통신선로를 통해 직접적으로 유입되는 전압 또는 상기와 같이 전원 또는 통신선로를 통해 유입되어 상기 서지 에너지 정류부(1)에서 정류된 후 출력되는 전압의 전위가 트리거 전압을 초과하면(즉, 전원 또는 통신선로를 통 해 과도한 서지 및 낙뢰 에너지가 유입되면) 상기 리미트부(2)내의 트리거 소자가 트리거되어 "턴온"되므로 콘덴서(C)로 구성되는 축전부(3)로 짧은 시간내에 전류(I1)가 흐르면서 빠르게 충전된다.

이와 같이 상기 축전부(3)에 충전된 에너지는 곧 바로 I2와 같은 경로를 통하여 방전부(4)측으로 천천히 방전이 이루어지는데, 본 발명에서는 충전시의 속도와 방전시의 속도 차이가 크도록 설계되었다.

예를 들어 SCR을 이용하여 리미트부(2)를 구성하여 시험한 경우 규격표상 10A급 소자로서 방열판 없이 20초 간격 200A의 전류로 500회를 충격하여도 발열 현상이 미미하였고 특성에 이상이 없었다.

이는 서지에너지 대부분이 리미트부(2)에서 소모되는 것이 아닌, 축전부(3)에 충전되었다가 방전부(4)를 구성하는 저항기 등에 의해 천천히 소모되는 것을 증명하는 것이다.

즉, 서지는 축전부(3)에 에너지로 충전되었다가 소멸되었고 축전부(3)에는 서지 에너지가 충전되었다 할 때, 충전된 서지 에너지는 I2와 같은 경로를 통하여 방전부(4)에서 천천히 방전되므로서 소멸되는 경로를 갖는다.

여기서 상기 방전부(4)에는 저항기(R)를 설치하여 충전된 에너지를 단순히 열로서 소멸시키는 방법을 채택할 수도 있고, 과도 에너지를 충전시킨 축전부(3)의 에너지를 별도의 급전 없이 과도 에너지 유입 상태 표시장치를 구동시키며 소멸시킬 수 있는 방법으로 채택할 수도 있다.

상기에 있어서 후자의 경우 상기 방전부(4)를 보호 저항(R)과 발광다이오드 (LED) 또는 부저(BZ)에 연결시켜 구성하거나, 이밖의 표시부재로써 인디게이터 또는 서지 유입 경보기 등을 연결시켜 구성하게 되면 별도의 급전없이 과도 에너지 유입시 짧은 시간내 충전된 축전부(3)의 에너지를 이용하여 충전시간에 비해 매우 긴 시간동안 이들을 구동시킬 수 있다.

따라서, 통상시 시스템의 구동에 피해만 주던 과도 에너지를 보다 효율적으로 활용할 수 있음은 물론 시스템의 운영자는 서지 유입에 대한 정보를 시각 및 청각을 통해 정확히 인식할 수 있는 것이다.

한편, 상기 서지 에너지를 활용하는 또 다른 방법으로 상기 방전부(4)를 무선 송신기나, RS485와 같은 유선 인터페이스 또는 광결합기 등으로 구성하고 상기 축전부(3)와 방전부(4) 사이에 저항(R)과 제너다이오드(ZD)로 구성되어 축전부의 출력전압을 정전압으로 변환시켜 주는 정전압 회로부(5)를 부가 설치하여 별도의 급전없이 과도 에너지 유입시 짧은 시간내 충전된 축전부(3)의 에너지를 상기한 무선 송신기나, RS485와 같은 유선 인터페이스 또는 광결합기 등의 구동 전압으로 이용할 수도 있다.

이와 같이 과도 에너지 유입시 충전된 축전부(3)의 에너지를 방전부(4)에 설치한 무선 송신기나, RS485와 같은 유선 인터페이스 또는 광결합기 등의 구동전원으로 이용하게 되면 원격지에 과도 에너지 유입 상태를 자동으로 전송시킬 수 있어 시스템 운용자가 원격지에서도 해당 기기로의 과도 에너지 유입 상태를 그때 그때 곧 바로 인식하고 필요한 조치를 취할 수 있다.

이 때, 상기 정전압 회로부(5)는 DC-DC 또는 DC-AC 변환등 원하는 전원 형태 로 다양한 변환 방법을 걸쳐 채택할 수 있다.

여기서, 선로에 유기된 서지가 IEE62.41에 규정한 1.25us ~ 50us 사이에 발생하였다가 소멸하는 6000V의 첨두전압을 갖는 성분이라고 가정하고 본 발명 장치를 실험할 때, 축전부(3)의 콘덴서에 충전된 전압을 저항기로 구성된 방전부(4)로 방전시켰을시 방전시간은 약 16초가 되도록 설정하였다.

이 때, 서지의 가해 전력은 다음과 같은 계산식으로 약식 환산할 수 있다.

ㅇ 방전전력 P1은 약 16초간 방전된 전력은 약 200W/16S이었다.

ㅇ 방전전력 P1을 1uS를 기준으로 환산전력 : P2

P2(W/1us) = 200 * 1,000,000 = 200,000,000W/us

ㅇ 충전전력 P를 12uS를 기준으로 환산전력 : P3

P3(W/12us) = P2 / 12 = 200,000,000 /12 = 16,666,667 W/12us

즉, 8 ~ 20us 사이(12uS)에 가해 전력이 16.667MW라 하면 이를 충전하였다가 약 200W/16S로 방전한다는 이론이 성립된다.

한편, 본 발명 장치는 L1-L2 또는 L1-L2-G 모드를 기본적인 구성으로 갖는 통신선로와, P-N, P-N-G를 기본적인 구성으로 갖는 단상전원, P1-P2-P3-G를 기본으로하는 3상 전원 등에 적용할 수 있으며, 서지 에너지 정류부(1) 역시 선로의 숫자에 부응하여 2개의 선로인 경우 4개의 정류 다이오드(D1~D4)로 구성하고, 선로의 숫자가 더 있을 경우 그에 부응하는 정류 다이오드(Dm, Dn)을 더 추가하여 형성시키면 되며, 어느 단자든 선로를 입력으로 할 수 있고 접지단자가 될 수 있는 특징을 갖는다.

즉, 전원 또는 통신선로 L1-L2간에 접속하면 횡전류에 대응할 수 있고, L1-G간에 접속하면 종전류에 대응할 수 있다.

물론, 선로가 L1,L2,G로 이루어져 상기 서지 에너지 정류부(1)가 6개의 정류 다이오드(D1-D6)로 구성한 경우 선로 L1-L2, L1-G, L2-G에 대응하는 횡전류 및 종전류의 피해 방지에 활용할 수 있는 특징을 갖는다.

또한, 상기 서지 에너지 정류부(1)를 8개의 정류 다이오드(D1-D8)로 구성한다면 삼상 3선식 전원의 R, S, T와 G에 대응할 수 있고, 10개의 정류 다이오드(D1-D10)로 구성한 경우 삼상 4선식에 대응할 수 있는 특징을 가진다.

또, 본 발명 장치는 상기 리미트부(2)에 활용하는 소자의 리미트 전압에 따라 전체 보호레벨을 변경할 수 있는 특징도 있다.

뿐만 아니라, 리미트부(2)에 SCR을 적용할 경우 과도 전압에 의거 SCR의 트리거에 따라 전력선로의 에너지가 함께 쇼트되는 현상에 대하여 축전기에 축전전압이 높아짐에 따라 과전류를 방지하는 과도전류에 대한 제한을 가하여 전격현상을 방지할 수 있다.

또한 상기한 바와 같이 과도에너지를 축전부(3)에 충전하였다가 저항기 등으로 구성된 방전부(4)로 천천히 방전하는 원리에 의거, 리미트부(2)에 적용하는 소자 즉, 가스 방전관이나 SCR 등의 열적 소모가 적어 수명의 연장에 획기적인 개선효과를 가진다.

다만, MOV류를 활용하는 경우 정격전압 만큼의 서지전압 * 서지전류를 해당소자에서 흡수하고 그를 초과하는 만큼의 에너지가 축전부에 충전되어 MOV류의 자 기전압 특성 만큼 분압된 상태로 전력 에너지가 분배되므로서 수명 연장에 이르는 특징을 가진다.

상술한 실시예는 본 고안의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 고안의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 전원 또는 통신선로를 통해 순간적으로 유입되는 낙뢰나 서지 에너지와 같은 과도 에너지를 정류하여 짧은 시간내에 충전시켰다가 이를 비교적 긴시간 동안 작은 전류로 방전, 소멸시켜 과도 에너지로 인한 기기의 보호는 물론 낙뢰/서지 방지소자 자체의 손상을 방지할 수 있어 적용되는 소자의 수명을 획기적으로 연장할 수 있고, 또 필요에 따라서는 상기에서 충전시킨 에너지를 전원으로 활용하여 낙뢰 및 서지유입 상태를 시각 또는 청각적으로 알 수 있는 표시장치를 구동시켜 줄 수 있으며, 유무선 통신 중계기 등의 구동을 통해 원격지로 전송시켜 줄 수 있어 시스템의 운용자가 과도 에너지의 유입 상태를 쉽게 인식하고 필요한 조치를 취할 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (11)

1. 전원 또는 통신선로를 통해 유입되는 과도한 서지 에너지가 일정전압을 초과할 때 이를 축전부로 리미팅시켜 주는 리미트부와;

   상기 리미트부를 통해 출력되는 전압을 짧은 시간내에 충전시켜 주는 축전부와;

   상기 축전부에 충전된 전압을 긴 시간동안 방전시켜 소멸해 주는 방전부로 구성한 것을 특징으로 하는 낙뢰 및 서지 방지장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 리미트부는 그의 입력단자에 연결하고자 하는 전원 또는 통신선로의 숫자에 부응하여 적어도 2개 이상을 병렬로 부가 설치한 것을 특징으로 하는 낙뢰 및 서지 방지장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 전원 또는 통신선로와 리미트부의 입력단자 사이에는 전원 또는 통신선로를 통해 유입되는 서지 에너지를 극성에 무관하게 정류시켜 주는 서지 에너지 정류부를 부가 설치한 것을 특징으로 하는 낙뢰 및 서지 방지장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 축전부와 방전부 사이에 서지전압이 충전된 축전부의 출력전압을 정전압으로 변환시켜 주는 정전압 회로부를 부가 설치한 것을 특징으로 하는 낙뢰 및 서지 방지장치.
5. 청구항 3에 있어서,

   상기 서지 에너지 정류부는 전원 또는 통신선로의 갯수에 대응하는 입력단자를 포함하여 정류 다이오드를 구비한 브릿지 정류 다이오드로 구성한 것을 특징으로 하는 낙뢰 및 서지 방지장치.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 리미트부는 SCR이나, GTO, SSS 또는 트라이악과 같은 트리거 소자 중 어느 한 소자로 구성한 것을 특징으로 하는 낙뢰 및 서지 방지장치.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 방전부는 축전부의 전압을 열로 변환하여 소멸시켜 주는 저항기로 구성한 것을 특징으로 하는 낙뢰 및 서지 방지장치.
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 방전부는 보호 저항과 발광다이오드로 구성하여 서지 유입상태를 시각적으로 표시할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 낙뢰 및 서지 방지장치.
9. 청구항 1에 있어서,

   상기 방전부는 보호 저항과 부저로 구성하여 서지 유입상태를 청각적으로 표시할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 낙뢰 및 서지 방지장치.
10. 청구항 1에 있어서,

    상기 축전부는 리미트부의 작동시 급속 충전이 이루어지는 콘덴서로 구성한 것을 특징으로 하는 낙뢰 및 서지 방지장치.
11. 청구한 1 또는 청구항 4 중 어느 한항에 있어서,

    상기 방전부는 무선 송신기나 유선 인터페이스 또는 광결합기 중 어느 하나로 구성하여 이들의 구동전압을 서지 유입시 상기 정전압 회로부에서 공급시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 낙뢰 및 서지 방지장치.

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