KR20090045788A - 3상용 누전 차단기의 구동 회로 - Google Patents

3상용 누전 차단기의 구동 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 트립 원인을 알려줄 수 있는 3상용 누전 차단기의 구동 회로를 제공하려는 것으로서, 전원회로 부, 영상 변류기, 용량이 다른 저항을 가지는 감도 선택 회로 부, 검출 출력 신호를 기준 값과 비교하여 누전 발생 여부를 결정하고 누전 발생 결정시 트립 제어신호를 발출하는 제어 회로 부, 반도체 스위치, 검출한 선간 전압을 미리 설정된 결상 발생의 기준 전압과 비교하여 검출한 선간 전압이 상기 기준 전압보다 같거나 낮으면 결상 발생을 결정하고 상기 반도체 스위치의 게이트에 트립 제어신호를 발출하는 동시에 결상 발생을 전달하는 신호를 발생시키는 결상 검출 회로 부를 포함하여 구성된다.
Figure P1020070111779
누전 차단기, 트립 원인 표시, 결상 발생 표시

Description

3상용 누전 차단기의 구동 회로{DRIVING CIRCUIT FOR 3 POLE EARTH LEAKAGE CIRCUIT BREAKER}
본 발명은 누전차단기에 관한 것으로, 특히 트립 발생시 원인이 누전에 의한 것인지 결상에 의한 것인지를 사용자에게 알려줄 수 있는 3상용 누전 차단기의 구동 회로에 관한 것이다.
트립 즉 누전 차단기가 설치된 회로 상 이상 발생을 누전 차단기가 검출하여 자동으로 회로를 차단하는 동작이 발생한 경우, 종래의 누전 차단기에서는 트립 발생의 원인이 누전에 의한 것인지 또는 3상(3 POLE 또는 3 PHASE)의 회로 중 어느 상에서 결상(PHASE DEFICIENCY)가 발생한 때문인지를 알려주는 수단이 없었기 때문에, 사용자는 그 원인을 알 수 없었고 따라서 사고원인 파악을 위해 누전 차단기 제조 업체나 전기적 설비의 안전진단 전문업체 등에 의뢰하는 등 사고원인에 따른 원인제거의 조치에 장시간이 소요되고 그에 따라 시간, 인적 및 물적 낭비를 초래하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 해소하는 것으로서, 본 발명의 목적은 3상용 누전 차단기에 있어서 트립이 발생했을 때 그의 발생 원인이 결상에 기인한 것인지 누전에 기인한 것인지를 사용자에게 알려줄 수 있는 3상용 누전 차단기의 구동 회로를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은, 3상용 누전 차단기의 구동 회로에 있어서,
3상 교류 선로의 어느 2상의 선로에 접속되고, 상기 2상의 선간 전압을 강압 및 정류하여 직류 전원을 제공하는 전원회로 부;
3상 교류 선로의 주위에 설치되어 누전 전류를 검출하여 검출 출력 신호를 제공하는 영상 변류기;
상기 영상 변류기에 접속되고, 상기 영상 변류기로부터의 상기 검출 출력 신호를 미리 설정된 기준 값과 비교하여 누전 발생 여부를 결정하고 누전 발생 결정시 트립 제어신호를 발출하는 제어 회로 부;
상기 제어 회로 부의 출력 단에 게이트(gate)가 접속되고, 상기 트립 제어신호에 의해 턴온(turn on) 가능한 반도체 스위치;
3상 교류 선로 중 어느 두 선로에 접속되어, 선간 전압을 검출하고, 검출한 선간 전압을 미리 설정된 결상 발생의 기준 전압과 비교하여 검출한 선간 전압이 상기 기준 전압보다 같거나 낮으면 결상 발생을 결정하고 상기 반도체 스위치의 게 이트에 트립 제어신호를 발출하는 동시에 결상 발생을 전달하는 신호를 발생시키는 결상 검출 회로 부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 3상용 누전 차단기의 구동 회로를 제공함으로써 달성될 수 있다.
본 발명에 따라서, 누전 차단기가 결상이나 누설 전류에 의해 트립 동작하였을 때, 사용자가 그 원인을 명확하게 파악할 수 있어, 사고의 원인에 따른 적합한 대책을 가지고 신속한 원인제거의 조처를 취하고 전원을 재투입함으로써 시간적, 물적 및 인적 낭비를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
상기 본 발명의 목적 및 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 그의 작용효과는 첨부한 도면을 참고한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 이하의 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 3상용 누전 차단기의 구동 회로에 대한 회로도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 3상용 누전 차단기의 구동 회로는 크게 구분하여 전원을 제공하는 전원회로 부(1)와, 영상 변류기(2)와, 제어 회로 부(4)와, 반도체 스위치(5)와, 결상 검출 회로 부(6)를 포함하여 구성된다.
전원회로 부(1)는 입력단이 3상 교류 선로의 어느 2상의 선로에 접속되고,내부에 미 도시하였지만 2상 선로의 선간 교류 전압을 강압하도록 변압기(transformer)를 구비하고, 강압된 교류를 직류로 정류하기 위한 미도시의 다이오드 브릿지(diode bridge)와 같은 정류회로 부를 포함하는 회로 부로서, 상기 2상 의 선간 전압을 강압 및 정류하여 직류 전원을 제공한다.
영상 변류기(2)는 3상 교류 선로가 내부를 통과하게 3상 교류 선로의 주위에 설치되어, 영상 분 전류를 검출함으로써 누전 전류를 검출한다. 즉,3상 교류 선로에 누전이 없는 경우 영상(zero phase) 분 전류는 0(zero)이고, 누전이 발생한 경우 임의 크기의 영상 분 전류가 흐르며, 영상 변류기(2)는 이러한 영상 분 전류 값에 따른 신호(통상 비례하는 전압신호)를 제공한다.
제어 회로 부(4)는 영상 변류기(2)의 출력단에 접속되고, 영상 변류기(2)로부터의 상기 검출 출력 신호를 미리 설정된 기준 값과 비교하여 누전 발생 여부를 결정하고 누전 발생 결정시 트립 제어신호를 발출한다. 따라서, 제어 회로 부(4)는 내부에 미 도시한 비교기 및 신호 발생회로 부를 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 3상용 누전 차단기의 구동 회로는 제어 회로 부(4)의 출력단에 접속되어, 제어 회로 부(4)가 누전 발생을 결정했을 때 이를 나타내는 트립 제어신호에 응답하여 외부로 누전 발생을 음향 경보 신호 또는 시각 경보 신호를 발출하는 누전발생 표시수단(8)을 추가로 포함할 수 있으며, 누전발생 표시수단(8)은 상기 음향 경보 신호를 발출하는 수단으로서 부저(buzzer)로 구성될 수 있고, 상기 시각 경보 신호를 발출하는 수단으로서 램프(LAMP) 또는 발광 표시 소자(Light Emitting Device, LED로 통칭 됨)로 구성될 수 있다.
영상 변류기(2)와 제어 회로 부(4) 사이에는 감도 선택 회로 부(3)가 선택적으로 접속 설치될 수 있으며, 감도 선택 회로 부(3)는 영상 변류기로부터의 상기 검출 출력 신호의 감도를 선택할 수 있도록 용량이 다른 저항(R1, R2, R3)과 저항 선택 스위치(SW)로 구성된다.
반도체 스위치(5)는 게이트를 가지고 게이트에 입력되는 게이트 구동신호의 유무에 따라서 온(ON) 또는 오프(OFF)되는 예컨대 싸이리스터(Thyristor)로 구성될 수 있다. 반도체 스위치(5)는 제어 회로 부(4)의 출력 단에 게이트(gate)가 접속되고, 상기 트립 제어신호에 의해 턴온(turn on) 가능하다. 반도체 스위치(5)에는 트립 코일(Trip Coil)(TC)가 접속되어, 반도체 스위치(5)가 온 되었을 때, 자화(磁化)되어 미 도시한 누전 차단기의 트립 기구 및 개폐기구를 연동시켜 회로를 차단하게 된다.
결상 검출 회로 부(6)는 3상 교류 선로 중 어느 두 선로에 접속되어 선간 전압을 검출하고, 검출한 선간 전압을 미리 설정된 결상 발생의 기준 전압과 비교하여 검출한 선간 전압이 상기 기준 전압보다 같거나 낮으면 결상 발생을 결정하고 반도체 스위치(5)의 게이트에 트립 제어신호를 발출하는 동시에 결상 발생을 전달하는 신호를 발생시킨다.
더욱 상세히, 결상 검출 회로 부(6)는 정전압 회로(6a)와, 비교기(6b) 및 트립 신호발생원(6c)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 정전압 회로(6a)는 미 도시하였지만 2상 선로의 선간 교류 전압을 강압하도록 변압기(transformer)를 구비하고 강압된 교류를 직류로 정류하기 위한 미도시의 다이오드 브릿지(diode bridge)와 같은 정류회로 부를 포함하는 회로 부이다. 정전압 회로(6a)는 3상 교류 선로의 어느 2 상 선로에 접속되어, 상기 2상의 선간 전압을 강압 및 정류하여 결상 검출 회로 부(6)에 직류 전원을 제공하며, 전원회로 부(1)가 고장일 때도 반도체 스위치(5)에 직류 전원을 공급할 수 있도록 (궁극적으로 회로 차단동작에 차질이 없도록) 반도체 스위치(5)에 접속되는 출력단을 가진다. 3상 교류 선로 중 정전압 회로(6a)에 접속되는 2 상 선로는 전원회로 부(1)에도 접속된다.
비교기(6b)는 전원을 정전압 회로(6a)로부터 공급받으며, 미리 설정된 기준전압을 직류전원(Vcc)으로부터 저항(R1, R2)에 의해 분압하여 입력받고, 비교대상인 신호전압을 전원회로 부(1)로부터 얻는다. 비교대상인 신호전압을 전원회로 부(1)로부터 얻는 이유는 결상이 발생했을 때 2상 선간 전압의 실효 값이 정상 값보다 작아지므로 2상 선간 전압을 비례하는 직류전압으로 변환한 전원회로 부(1)의 출력전압도 비례하여 작아지므로, 비례하여 작아진 출력전압을 미리 설정한 기준 전압과 비교하여 결상 발생을 검출하기 위함이다. 비교기(6b)의 신호전압 입력단에 접속되는 저항(R3)는 전압 확립용 저항이다.
비교기(6b)는 전원회로 부(1)로부터 신호전압 입력단을 통해 인가된 출력전압을 미리 설정한 기준 전압과 비교하여, 기준 전압보다 작거나 같을 때, 예컨대 이를 표시하는 고 전위 신호(High Level Signal)를 발출하고, 기준 전압보다 클 때, 이를 표시하는 저 전위 신호(Low Level Signal)를 발출한다.
비교기(6b)로부터의 상기 고 전위 신호 또는 저 전위 신호의 출력은 신호의 역류를 방지하는 역전 방지용 다이오드(D)를 통하여 트립 신호발생원(6c)에 전달될 수 있다.
트립 신호발생원(6c)은 비교기(6b)로부터 결상 발생을 나타내는 고 전위 신 호를 수신하면, 이에 응답하여 반도체 스위치(5)의 게이트에 트립 제어신호를 발출하는 동시에 결상 발생을 전달하는 신호를 발생시킨다.
본 발명에 따른 상용 누전 차단기의 구동 회로에는 상기 결상 발생을 전달하는 신호를 받아 음향 경보 신호 또는 시각 경보 신호를 발출하는 결상 발생 표시 수단(7)을 추가로 포함할 수 있다. 결상 발생 표시 수단(7)으로서 상기 음향 경보 신호를 발출하는 수단은 부저(buzzer)로 구성될 수 있다. 또한, 결상 발생 표시 수단(7)으로서 상기 시각 경보 신호를 발출하는 수단은 램프(LAMP) 또는 발광 표시 소자(Light Emitting Device, 통상 LED로 약칭됨)로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 3상용 누전 차단기의 구동 회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 누전발생시 동작을 설명한다.
3상 교류 선로에 누전이 없는 경우 영상(zero phase) 분 전류는 0(zero)이고, 누전이 발생한 경우 임의 크기의 영상 분 전류가 흐르는 현상을 이용하여, 영상 변류기(2)는 이러한 영상 분 전류 값에 따른 신호(통상 비례하는 전압신호)를 제공한다.
그러면, 제어 회로 부(4)는 영상 변류기(2)로부터의 상기 검출 출력 신호를 미리 설정된 기준 값과 비교하여 누전 발생 여부를 결정하고 즉, 예컨대 영상 분 전류 값이 기준 값보다 크면 누전 발생으로 결정하고, 트립 제어신호를 발출한다.
이에 따라 누전발생 표시 수단(8)은 상기 트립 제어신호에 응답하여 외부로 누전 발생을 음향 경보 신호 또는 시각 경보 신호로서 발출한다.
또한, 반도체 스위치(5)는 상기 트립 제어신호의 게이트 구동에 의해 턴온(turn on) 되며 따라서 트립 코일(TC)과 전원회로 부(1)와 반도체 스위치(5)의 폐회로가 구성되어, 트립 코일(Trip Coil)(TC)을 자화시킨다. 트립 코일(TC)자화(磁化)되면, 미 도시한 누전 차단기의 트립 기구 및 개폐기구를 연동시켜 회로를 차단하여 누전발생시 회로 및 부하 기기를 보호한다.
다음, 결상 발생시 동작을 설명한다.
비교기(6b)는 전원회로 부(1)로부터 신호전압 입력단을 통해 인가된 출력전압을 미리 설정한 기준 전압과 비교하여, 기준 전압보다 작거나 같을 때, 예컨대 이를 표시하는 고 전위 신호(High Level Signal)를 발출하고, 기준 전압보다 클 때, 이를 표시하는 저 전위 신호(Low Level Signal)를 발출한다.
비교기(6b)로부터의 상기 고 전위 신호 또는 저 전위 신호의 출력은 신호의 역류를 방지하는 역전 방지용 다이오드(D)를 통하여 트립 신호발생원(6c)에 전달될 수 있다.
트립 신호발생원(6c)은 비교기(6b)로부터 결상 발생을 나타내는 고 전위 신호를 수신하면, 이에 응답하여 반도체 스위치(5)의 게이트에 트립 제어신호를 발출하는 동시에 결상 발생을 전달하는 신호를 발생시킨다.
따라서 결상 발생 표시 수단(7)은 상기 결상 발생을 전달하는 신호에 응답하여 음향 경보 신호 또는 시각 경보 신호를 발출함으로써 사용자에게 결상발생을 알려주게 된다. 동시에, 트립 신호발생원(6c)으로부터의 트립 제어신호가 게이트에 입력됨에 따라서 반도체 스위치(5)가 온 되고, 트립 코일(TC)과 전원회로 부(1)와 반도체 스위치(5)의 폐회로가 구성되어, 트립 코일(Trip Coil)(TC)을 자화시킨다. 트립 코일(TC)자화(磁化)되면, 미 도시한 누전 차단기의 트립 기구 및 개폐기구를 연동시켜 회로를 차단하여 결상 발생시 회로 및 부하 기기를 보호한다.
본 발명에 따른 3상용 누전 차단기의 구동 회로를 제공함에 따라서 상술한 바와 같이 누전 및 결상 발생시 회로를 차단함은 물론 회로 차단의 원인을 누전 또는 결상 원인에 대해서 각각 구별하여 사용자에게 알려줄 수 있어, 원인에 따른 조치를 신속히 할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 3상용 누전 차단기의 구동 회로에 대한 회로도이다.
*도면의 주요부에 대한 부호의 설명
1: 전원회로 부 2: 영상 변류기
3: 감도 선택 회로 부 4: 제어 회로 부
5: 반도체 스위치 6: 결상 검출 회로 부
6a: 정전압 회로 6b: 비교기
6c: 트립 신호발생원 7: 결상 발생 표시 수단
8: 누전 발생 표시 수단

Claims (9)

  1. 3상용 누전 차단기의 구동 회로에 있어서,
    3상 교류 선로의 어느 2상의 선로에 접속되고, 상기 2상의 선간 전압을 강압 및 정류하여 직류 전원을 제공하는 전원회로 부;
    3상 교류 선로의 주위에 설치되어 누전 전류를 검출하여 검출 출력 신호를 제공하는 영상 변류기;
    상기 영상 변류기에 접속되고, 상기 영상 변류기로부터의 상기 검출 출력 신호를 미리 설정된 기준 값과 비교하여 누전 발생 여부를 결정하고 누전 발생 결정시 트립 제어신호를 발출하는 제어 회로 부;
    상기 제어 회로 부의 출력 단에 게이트(gate)가 접속되고, 상기 트립 제어신호에 의해 턴온(turn on) 가능한 반도체 스위치;
    3상 교류 선로 중 어느 2상의 선로에 접속되어, 선간 전압을 검출하고, 검출한 선간 전압을 미리 설정된 결상 발생의 기준 전압과 비교하여 검출한 선간 전압이 상기 기준 전압보다 같거나 낮으면 결상 발생을 결정하고 상기 반도체 스위치의 게이트에 트립 제어신호를 발출하는 동시에 결상 발생을 전달하는 신호를 발생시키는 결상 검출 회로 부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 3상용 누전 차단기의 구동 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결상 발생을 전달하는 신호를 받아 음향 경보 신호 또는 시각 경보 신호를 발출하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 3상용 누전 차단기의 구동 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 음향 경보 신호를 발출하는 수단은 부저인 것을 특징으로 하는 3상용 누전 차단기의 구동 회로.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 시각 경보 신호를 발출하는 수단은 램프(LAMP) 또는 발광 표시 소자인 것을 특징으로 하는 3상용 누전 차단기의 구동 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 결상 검출 회로 부는,
    상기 3상 교류 선로의 어느 2 상 선로에 접속되어, 상기 2상의 선간 전압을 강압 및 정류하여 상기 결상 검출 회로 부에 직류 전원을 제공하고, 상기 전원회로 부가 고장일 때도 상기 반도체 스위치에 직류 전원을 공급할 수 있도록 상기 반도체 스위치에 접속되는 출력단을 가지는 정전압 회로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 3상용 누전 차단기의 구동 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로 부의 출력단에 접속되어, 상기 제어 회로 부가 누전 발생을 결정했을 때 이를 나타내는 상기 제어 회로 부로부터의 신호에 응답하여 외부로 누전 발생을 음향 경보 신호 또는 시각 경보 신호를 발출하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 3상용 누전 차단기의 구동 회로.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 음향 경보 신호를 발출하는 수단은 부저인 것을 특징으로 하는 3상용 누전 차단기의 구동 회로.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 시각 경보 신호를 발출하는 수단은 램프(LAMP) 또는 발광 표시 소자(Light Emitting Device)인 것을 특징으로 하는 3상용 누전 차단기의 구동 회로.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 영상 변류기와 상기 제어 회로 부 사이에 접속되고, 상기 영상 변류기로부터의 상기 검출 출력 신호의 감도를 선택할 수 있도록 용량이 다른 저항과, 저항 선택 스위치를 구비하는 감도 선택 회로 부를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 3상용 누전 차단기의 구동 회로.
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