KR20090009591A - 저항성 누전전류 경보장치 - Google Patents

저항성 누전전류 경보장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저항성 누전전류 경보장치에 관한 것으로, 피측정 전선로로부터 전선로 전압을 검출하는 전원전압 검출회로와; 피측정 전선로로부터 합성누전전류(저항성 누전전류와 용량성 누전전류의 합성)를 검출하는 합성누전전류검출회로와; 전압검출회로에서 검출한 전압과 합성누전전류검출회로에서 검출한 합성누전전류를 이용하여 저항성 누전전류를 산출하는 저항성누전전류산출회로와; 저항성누전전류산출회로에서 산출한 저항성 누전전류가 기준치 이상 되면 경보음을 발하는 경보발생부로 구성되는 것을 특징으로 하며, 전선로에 연결된 전기기기에서 누전이 발생하면, 전기화재가 발생하거나 이 기기에 인체가 접속되어 감전사고의 위험이 있기 때문에 전기기기에서 누전이 발생하는지를 검지하여 경보함으로서 전기화재나 감전사고와 같은 전기재해를 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전기 재해를 일으키는 누전전류는 저항성 누전전류이기 때문에 전기기기에 흐르는 누전전류 중 저항성 누전전류만 추출하고, 이것이 일정 수준 이상이면 경보를 발하여 안전하게 전기를 사용할 수 있도록 하는 효과가 있다.
저항성누전전류, 합성누전전류, 경보발생, 오작동방지,

Description

저항성 누전전류 경보장치{Alarm device for resistive leakage current}
본 발명은 저항성 누전전류 경보장치에 관한 것으로, 이 경보장치를 콘센트, 멀티탭 등의 배선기구에 내장시켜 배선기구에 접속된 전기기기에서 발생하는 저항성 누전전류를 검지하거나, 개별 전기기기에 내장시켜 전기기기에서 발생하는 저항성 누전전류를 검지하여 이 누전전류 값이 기준치 이상 되면 경보가 발하도록 한 저항성 누전전류 경보장치에 관한 것이다.
일반적으로 옥내 전선로의 대지절연저항이 열화 되거나, 전선로에 접속된 전기기기의 대지절연저항이 열화 하면, 전원으로부터 대지로 누전전류가 많이 흐르게 되며 이로 인해서 전기화재 또는 감전사고가 발생할 가능성이 증가한다.
따라서 이와 같은 전기재해를 방지하기 위하여 저전압 전기수용가의 분전반에는 차단동작전류가 30㎃의 누전차단기를 설치하고 있다. 그런데 차단동작전류 30㎃는 누전에 의한 전기화재를 방지하기에는 너무 높다. 예를 들어 교류 220V 전선로에 접속된 한 개의 전기기기에서 30㎃의 누전전류가 흐르는 경우 누전전류로 인하여 6.6와트(W)의 열이 발생하며 이로 인하여 전기기기에서 누전화재가 발생할 수 있다.
이와 같은 문제점을 해결하는 한가지 방법으로 전기기기가 접속되는 콘센트마다 또는 전기기기마다 차단동작전류가 아주 낮은, 예를 들어 5㎃급의 누전차단기를 설치하는 방법이 있다.
그러나 콘센트마다 또는 전기기기마다 누전차단기를 설치하는 것은 경제적으로 많은 비용을 수반함으로 콘센트 또는 전기기기에 적용하기에는 곤란한 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 콘센트마다 또는 전기기기마다 누전경보장치를 설치하여 누전에 대한 경보를 행함과 동시에 사용자들이 저렴하게 구입하여 사용할 수 있도록 저렴한 저항성 누전전류 경보장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 간단한 회로구성만으로 대지 저항성 누전전류를 정확하게 측정할 수 있도록 한 저항성 누전전류 경보장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 피측정 전선로로부터 전선로 전압을 검출하는 전원전압 검출회로와;
피측정 전선로로부터 합성누전전류(저항성 누전전류와 용량성 누전전류의합성)를 검출하는 합성누전전류검출회로와;
전압검출회로에서 검출한 전압과 합성누전전류검출회로에서 검출한 합성누전전류를 이용하여 저항성 누전전류를 산출하는 저항성누전전류산출회로;
저항성누전전류산출회로에서 산출한 저항성 누전전류가 기준치 이상 되면 경보음을 발하는 경보발생부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 전선로에 연결된 전기기기에서 누전이 발생하면, 전기화재가 발생하거나 이 기기에 인체가 접속되어 감전사고의 위험이 있기 때문에 전기기기에서 누전이 발생하였는지 검지하여 경보하므로서 전기화재나 감전사고와 같은 전기재해를 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전기 재해를 일으키는 누전전류는 저항성 누전전류이기 때문에 전기기기에 흐르는 누전전류 중 저항성 누전전류만 추출하고, 이것이 일정 수준 이상이면 경보를 발하기 때문에 전기재해와 관련이 없는 용량성누전전류로 인하여 발생되는 불필요한 오동작에 따른 경보를 방지할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 의한 저항성 누전전류 경보장치의 구성을 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 저항성 누전전류 경보장치(30)의 내부 구성과 적용 예를 나타낸다.
즉, 본 발명의 저항성 누전전류 경보장치(30)는 배선기구 또는 전기기기 내부에 설치될 수 있는데, 도 1은 본 발명의 저항성 누전전류 경보장치(30)를 콘센트(20)에 적용한 예이다.
배선기구는 가정용 또는 산업용에서 사용하는 콘센트(매립형, 돌출형), 멀티탭 등으로 이루어진다.
전기기기는 가정용 또는 산업용으로 분류되는데, 가정용은 세탁기, 냉장고, 믹서기, 헤어드라이어, 컴퓨터, 텔레비젼 등이 있고, 산업용에서는 용접기, 선반, 모터가 설치된 절단기, 그라인더, 호이스트(hoist), 밴딩머신, 인쇄기 등이 있다.
전선로(10)의 일측에는 전기기기 등에 전원을 인가할 수 있도록 콘센트(20)가 접속되고, 콘센트(20)에는 다수의 전기기기가 연결되어 전원을 인가받을 수 있도록 소켓(40)이 설치되어 있다.
따라서, 저항성 누전전류 경보장치(30)는 전선로(10)와 소켓(40) 사이에 접속된다.
저항성 누전전류 경보장치(30)에는 전선로(10)에 인가되는 전압을 검출하는 전압검출회로(50)와, 전선로(10)에 흐르는 합성누전전류(저항성 누전전류와 용량성 누전전류의 합)를 측정하기 위한 합성누전전류검출회로(60) 등의 2개 검출회로가 있다.
전압검출회로(50)에서 검출한 전원 전압과 합성누전전류회로(60)에서 검출한 합성누전전류에서 저항성누전전류를 산출할 수 있도록 저항성누전전류산출회로(70)가 전압검츨회로와 합성누전전류검출회로(60)에 연결된다.
전압검출회로는 저항을 이용한 분압기로 구성되며 합성누전전류검출회로(60)는 피측정 전선로를 감싸면서 합성누전전류를 검출하는 영상변류기인 것을 특징으로 한다.
저항성누전전류산출회로(70)에서 산출한 값에 의해 경보등 또는 경보음을 통해 알릴 수 있도록 경보발생부(80)가 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 저항성누전전류 경보장치(30)의 작용을 설명한다.
도면에 도시된 바와 같이 먼저, 콘센트(20)에 전기기기를 연결하고, 연결된 상태에서 전선로(10)로 인가되는 전원에서 전압검출회로(50)를 통해 전압을 측정한다.
전압검출회로(50)를 통해 전압을 측정하는 동시에 합성누전전류검출회로(60)를 통해 합성누전전류를 측정한다.
전압검출회로(50)와 합성누전전류검출회로(60)를 통해 검출된 전압과 합성누전전류를 저항성누전전류산출회로(70)로 인가한다.
저항성전류산출회로(70)에서는 인가된 전압과 합성누전전류를 이용하여 저항성 누전전류 값을 산출한다.
저항성 누전전류를 계산하는 원리는,
전원전압(v)는 v =
Figure 112007052859718-PAT00001
여기서 V는 전원전압(v)의 실효치, ω=2πf, f는 전원주파수이다.
피측정 전선로의 합성누전전류(ig)는
ig =
Figure 112007052859718-PAT00002
여기서 lg는 합성누전전류(lg)의 실효치, θ는 전원전압(v)와 합성누전전류(lg)와의 위상각이다.
저항성누전전류(lgr)는 합성누전전류(ig)를
v의 극성이 정(+)일 때(0 < ωt < π) :
Figure 112007052859718-PAT00003
v의 극성이 정(1)일 때(π < ωt < 2π) :
Figure 112007052859718-PAT00004
를 취하여 이 출력신호(p)의 평균치에 비례하는 값이 된다.
즉, p의 평균치 =
Figure 112007052859718-PAT00005
따라서, 저항성누전전류(lgr)은 p의 평균치에 비례함을 알 수 있다.
상기 수식에서와 같이 정항성누전전류 값을 산출하는 것은 전원전압이 정(+)인 기간에는 측정된 합성누전전류에 +1을 곱한 신호를 취한다.
그리고 전원전압이 부(-)인 기간에는 측정된 합성누전전류에 -1을 곱한 신호를 취하고, 취한 값의 평균을 내면 저항성누전전류가 얻어진다.
산출된 값이 예를 들어, 5㎃를 초과하면, 누전전류 경보발생부(80)가 작동하여 경보를 행한다.
이때 절연저항이 열화한 전기기기를 찾아내어 누전으로 인한 전기재해를 사전에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 저항성 누전전류 경보장치를 나타낸 구성도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 전선로 20: 콘센트
30: 저항성누전전류경보장치 40: 소켓
50: 전압검출회로 60: 합성누전전류검출회로
70: 저항성 누전전류산출회로 80: 경보발생부

Claims (3)

  1. 피측정 전선로(10)로부터 전선로 전압을 검출하는 전압검출회로(50)와;
    피측정 전선로(10)로부터 합성누전전류(저항성 누전전류와 용량성 누전전류의 합성)를 검출하는 합성누전전류검출회로(60)와;
    전압검출회로(50)에서 검출한 전압과 합성누전전류검출회로(60)에서 검출한 합성 누전전류를 이용하여 저항성 누전전류를 산출하는 저항성누전전류산출회로(70)와;
    저항성누전전류산출회로(70)에서 산출한 저항성 누전전류가 기준치 이상 되면 경보음을 발하는 경보발생부(80)로 구성되는 것을 특징으로 하는 저항성 누전전류 경보장치.
  2. 제1항에 있어서,
    저항성 누전전류 경보장치(30)는 배선기기에 설치된 것을 특징으로 하는 저항성 누전전류 경보장치.
  3. 제1항에 있어서,
    저항성 누전전류 경보장치(30)는 전기기기에 내장된 것을 특징으로 하는 저항성 누전전류 경보장치.
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