KR20090096844A - 누전차단기의 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 누전의 발생이 판단되었을 경우에 미리 설정된 시간이 정확하게 경과된 후 전력 공급을 차단시키는 누전차단기의 제어장치에 관한 것으로서 누전 검출부가 전기선로에서 발생되는 자기장으로 누전을 검출하여 누전 검출신호를 발생하고, 누전 검출신호가 발생하였을 경우에 누전 판단부가 정전류원의 정전류를 커패시터에 충전시키면서 미리 설정된 시간을 정확하게 지연시킨 후 트립신호를 발생하여 전력공급을 차단한다.

누전차단기, 지연시간, 정전류원, 트립신호, 누전검출,

Description

누전차단기의 제어장치{Apparatus for controlling circuit breaker}

본 발명은 누전차단기의 제어장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 누전의 발생이 판단되었을 경우에 미리 설정된 시간이 정확하게 경과된 후 전력 공급을 차단시키는 누전차단기의 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 누전차단기는 각종 전기선로에서 여러 가지의 이유로 누전이나 과부하가 걸리는 경우에 전력공급을 차단하여 인체에 대한 감전사고와, 누전에 의한 화재 발생 및 아크의 발생으로 인한 전기기계기구의 손상으로부터 보호하고 있다.

이러한 누전차단기의 동작원리는 전기선로로 전류가 흐를 경우에 전기선로의 주변에 자기장이 발생하게 된다. 평상시 및 정상적인 동작을 할 경우에 두 개의 전기선로에 동일한 세기의 전류가 서로 반대방향으로 흐르게 되므로 상기 발생되는 자기장이 서로 상쇄된다.

그러나 누전 등으로 인하여 전류의 일부가 다른 곳으로 흐르게 되면, 두 개 의 전기선로로 흐르는 전류가 상이하게 되고, 그 전류의 불균형에 의하여 자기장이 생성된다.

상기 생성된 자기장을 누전검출부가 전류로 검출하고, 검출한 전류를 전압으로 변환한다. 상기 누전 검출부가 검출한 전압은 매우 낮은 전압으로서 이를 증폭기가 충분한 전압 레벨로 증폭하고, 증폭한 전압이 미리 설정된 기준전압 이상으로 될 경우에 차단기를 동작시켜 전력공급을 차단시키게 된다.

여기서, 누전차단기는 누전 검출부가 누전을 검출하였을 경우에 바로 차단기를 동작시키는 방법과, 누전 검출부가 누전을 검출하였을 경우에 일정한 시간차를 두고, 차단기를 동작시키는 방법이 있다.

누전 검출부가 누전을 검출하였을 경우에 일정한 시간차를 두고, 차단기를 동작시키는 방법은 누전 검출부의 출력신호를 증폭기로 증폭하고, 이를 지연 제어부에서 커패시터에 충전시켜 지연시키며, 커패시터의 충전전압이 기준전압 이상으로 될 경우에 트립신호를 발생하여 차단기가 전력공급을 차단시키게 하고 있다.

그러나 상기 누전 검출부의 출력신호를 증폭기로 증폭하고, 이를 지연 제어부에서 커패시터에 충전시켜 지연시키는 것은 지연 제어부로 입력되는 전류가 일정하지 않으므로 지연 제어부에서의 지연시간이 일정하지 않게 되고 이로 인하여 제품에 대한 신뢰성이 저하되는 요인이 되었다.

그러므로 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서 누전이 검출되었을 경우에 누전 검출부의 출력전류에 관계없이 지연 제어부의 지연시간을 일정하게 하는 누전차단기의 제어장치를 제공한다.

본 발명의 누전차단기의 제어장치에 따르면, 누전 검출부가 누전을 검출하여 누전 검출신호를 발생할 경우에 그 누전 검출신호를 필터부가 필터링하고, 필터링한 누전 검출신호를 래치가 임계전압과 비교하여 누전의 발생을 판단한다.

누전의 발생이 판단될 경우에 정전류원이 공급하는 정전류를 충전신호 발생부가 커패시터에 충전시켜 정확한 시간이 지연되게 하고, 정확한 시간이 지연되었을 경우에 트립신호를 발생하여 전력 공급을 차단하게 한다.

그러므로 본 발명의 누전차단기의 제어장치는 전기선로에서 발생되는 자기장으로 누전을 검출하여 누전 검출신호를 발생하는 누전 검출부와, 상기 누전 검출부가 누전 검출신호가 발생할 경우에 정전류를 커패시터에 충전시켜 미리 설정된 시간을 선형적으로 지연시킨 후 트립신호를 발생하는 누전 판단부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 누전 검출부와 상기 누전 판단부의 사이에 상기 누전 검출신호를 증폭하는 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 누전 판단부는 상기 누전 검출부가 발생하는 누전 검출신호가 미리 설 정된 임계전압 이상일 경우에 락되어 계속 누전 판단신호를 발생하는 래치와, 정전류를 공급하는 정전류원과, 상기 래치가 상기 누전 판단신호를 발생할 경우에 상기 정전류원의 정전류를 커패시터에 충전시키고, 커패시터의 충전전압이 미리 설정된 기준전압 이상일 경우에 트립신호를 발생하는 지연 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 지연 제어부는 상기 래치가 상기 누전 판단신호를 발생할 경우에 상기 정전류원의 정전류를 커패시터에 충전시키는 충전신호 발생부와, 상기 커패시터의 충전전압을 미리 설정된 기준전압과 비교하고, 비교 결과 커패시터의 충전전압이 미리 설정된 기준전압 이상일 경우에 트립신호를 발생하는 비교기를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 누전 판단부는 상기 누전 검출부가 발생하는 누전 검출신호를 필터링하여 상기 래치로 출력하는 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 누전 검출기의 제어장치는 상기 누전 판단부가 발생하는 트립신호를 증폭하여 차단기로 출력하는 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이 본 발명은 누전 검출부가 누전을 검출하였을 경우에 정전류원이 지연 제어부로 정전류를 공급하고, 그 공급하는 정전류를 지연 제어부가 커패시터에 충전시켜 지연시킴으로써 지연 제어부의 지연시간이 일정하게 되고, 이로 인하여 제품에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.

따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.

도 1은 일반적인 누전 차단기의 제어장치의 구성을 보인 블록도이다. 여기서, 부호 100은 누전 검출부이다. 상기 누전 검출부(100)는 전기선로를 통해 부하로 흐르는 전류에 의해 전기선로의 주변에 발생되는 자기장을 입력하여 전류로 검출하고, 검출한 전류를 누전 검출신호으로 변환하여 출력한다. 상기 누전 검출부(100)가 출력하는 누전 검출신호는 증폭기(102)로 입력되어 충분한 레벨의 누전 검출신호으로 증폭되고, 그 증폭된 누전 검출신호는 지연 제어부(104)로 입력된다.

상기 지연 제어부(104)는 도 2에 도시된 바와 같이 충전신호 발생부(200), 커패시터(202) 및 비교기(204)를 포함하여 구성되는 것으로서 상기 증폭기(102)로부터 입력되는 누전 검출신호를 지연 제어부(104)의 충전신호 발생부(200)가 커패시터(202)에 충전시키고, 그 커패시터(202)에 충전된 전압을 비교기(204)가 미리 설정된 기준전압과 비교한다.

이와 같은 상태에서 상기 커패시터(202)에 충전된 전압이 미리 설정된 기준전압보다 높을 경우에 비교기(204)가 트립신호를 발생하고, 발생한 트립신호를 출력부(106)가 차단기(도면에 도시되지 않았음)로 출력하여 차단기가 부하로 공급되는 전력을 차단하게 된다.

이러한 구성을 가지는 누전 차단기의 제어장치는 누전 검출부(100)가 출력하는 누전 검출신호는 누전 전류의 크기에 따라 가변되고, 이로 인하여 지연 제어부(104)의 충전신호 발생부(200)가 커패시터(202)에 충전시키는 전류가 일정하지 않고, 발생되는 누전 전류의 크기에 따라 가변된다.

그러므로 누전이 발생되었을 경우에 지연 제어부(104)에서의 지연시간이 일정하지 않게 되고, 약 30％ 정도의 지연시간 변동폭이 발생하였다.

또한 상기 충전전류의 변동으로 인한 잡음신호가 발생하여 누전의 발생을 정확하게 검출하지 못하게 되는 문제점이 있었다.

도 3은 본 발명의 누전차단기의 제어장치의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 블록도이다. 여기서, 부호 300은 누전 검출부이다. 상기 누전 검출부(300)는 전기선로에서 발생되는 자기장을 전류로 검출하여 누전 검출신호으로 변환한다. 상기 누전 검출부(300)가 변환한 누전 검출신호는 증폭기(310)에서 충분한 전압 레벨로 증폭된 후 누전 판단부(320)로 입력된다.

상기 누전 판단부(320)는 필터부(321), 래치(323), 정전류원(325) 및 지연 제어부(327)를 포함하고, 상기 지연 제어부(327)는 충전신호 발생부(327-1), 커패시터(327-3) 및 비교기(327-5)를 포함한다.

상기 증폭기(310)에서 도 4a에 도시된 바와 같이 출력되는 누전 검출신호는 누전 판단부(320)의 필터부(321)에서 도 4b에 도시된 바와 같이 필터링되어 래치(323)로 입력된다.

그러면, 상기 래치(323)는 상기 필터부(321)의 출력전압과 미리 설정된 임계전압을 비교하고, 비교 결과 상기 필터부(321)의 출력전압이 미리 설정된 임계전압보다 낮을 경우에 누전 판단신호를 발생하지 않는다.

그러므로 순간적인 누전이 발생하였을 경우에는 누전차단기가 동작하지 않아 계속 부하로 전력을 공급할 수 있다.

그리고 상기 비교 결과 상기 필터부(321)의 출력전압이 미리 설정된 임계전압보다 높아질 경우에 래치(323)가 락(lock)되어 도 4c에 도시된 바와 같이 계속 누전 판단신호를 발생하고, 발생한 누전 검출신호는 지연 제어부(327)의 충전신호 발생부(327-1)로 출력된다.

그러면, 상기 충전신호 발생부(327-1)는 정전류원(325)이 공급하는 정전류를 커패시터(327-3)에 충전시키고, 커패시터(327-3)의 충전전압을 비교기(327-5)가 입력하여 미리 설정된 기준전압과 비교한다.

상기 커패시터(327-3)에 정전류를 충전하는 초기에는 상기 커패시터(327-3)의 충전전압이 미리 설정된 기준전압보다 낮으므로 비교기(327-5)는 트립신호를 발생하지 않고, 이로 인하여 누전 차단기는 부하로 계속 전력을 공급하게 된다.

이와 같은 상태에서 미리 설정된 소정의 시간이 경과되어 커패시터(327-3)의 충전전압이 미리 설정된 기준전압보다 높게 되면, 상기 비교기(327-5)는 트립신호를 발생하게 되고, 발생한 트립신호를 출력부(330)가 충분한 전압 크기로 증폭한 후 차단기로 출력하여 차단기가 전력공급을 차단시키게 한다.

이러한 본 발명은 증폭기(310)의 출력신호를 충전신호 발생부(327-1)가 커패시터(327-3)에 충전시키지 않고, 래치(323)가 누전의 발생을 판단하였을 경우에 정전류원(325)이 출력하는 정전류를 충전신호 발생부(327-1)가 커패시터(327-3)에 충전시킴으로써 커패시터(327-3)의 용량에 따라 설정되는 지연시간을 선형적으로 정확히 지연시킨 후 트립신호를 발생시켜 전력공급을 차단시킬 수 있다.

이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명은 부하로 전력을 공급하는 누전차단기에 있어서, 누전 검출부가 누전의 발생을 검출하였을 경우에 일정시간 지연 후 트립신호를 발생하는 지연 제어부가 정전류원이 제공하는 정전류를 커패시터에 충전시키면서 지연시킴으로써 누전이 발생된 후 정확한 시간이 경과되었을 경우에 트립신호를 발생하여 전력공급을 차단시킨다.

도 1은 일반적인 누전 차단기의 제어장치의 구성을 보인 블록도,

도 2는 도 1의 지연 제어부의 상세 구성을 보인 블록도,

도 3은 본 발명의 누전 차단기의 제어장치의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 블록도, 및

도 4a 내지 도 4c는 도 3의 각부의 동작 파형도이다.

Claims (6)

1. 전기선로에서 발생되는 자기장으로 누전을 검출하여 누전 검출신호를 발생하는 누전 검출부; 및

   상기 누전 검출부가 누전 검출신호가 발생할 경우에 정전류를 커패시터에 충전시켜 미리 설정된 시간을 선형적으로 지연시킨 후 트립신호를 발생하는 누전 판단부를 포함하여 구성된 누전 검출기의 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 누전 검출부와 상기 누전 판단부의 사이에;

   상기 누전 검출신호를 증폭하는 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 누전 검출기의 제어장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 누전 판단부는;

   상기 누전 검출부가 발생하는 누전 검출신호가 미리 설정된 임계전압 이상일 경우에 락되어 계속 누전 판단신호를 발생하는 래치;

   정전류를 공급하는 정전류원; 및

   상기 래치가 상기 누전 판단신호를 발생할 경우에 상기 정전류원의 정전류를 커패시터에 충전시키고, 커패시터의 충전전압이 미리 설정된 기준전압 이상일 경우 에 트립신호를 발생하는 지연 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 누전 검출기의 제어장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 지연 제어부는;

   상기 래치가 상기 누전 판단신호를 발생할 경우에 상기 정전류원의 정전류를 커패시터에 충전시키는 충전신호 발생부; 및

   상기 커패시터의 충전전압을 미리 설정된 기준전압과 비교하고, 비교 결과 커패시터의 충전전압이 미리 설정된 기준전압 이상일 경우에 트립신호를 발생하는 비교기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 누전 검출기의 제어장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 누전 판단부는;

   상기 누전 검출부가 발생하는 누전 검출신호를 필터링하여 상기 래치로 출력하는 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 누전 검출기의 제어장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 누전 판단부가 발생하는 트립신호를 증폭하여 차단기로 출력하는 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 누전 검출기의 제어장치.

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