KR20100057848A - 전력 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전류 캐리 전도체용 전력 센서(20)에 관한 것이다. 상기 센서(20)는 하나 이상의 강자성 코어 (12, 22)와 2차 권선(13, 23) 그리고 부하 용 연결 요소들(14, 24)을 포함하거나 또는 부하(51)를 포함한다. 상기 강자성 코어 (12, 22) 상으로 사출 성형된 절연 층(15) 상 사출 성형된 부분으로서 상기 2차 권선(13, 23)이 만들어진다.

Description

전력 센서{POWER SENSOR}
본 발명은 전력 센서에 관한 것이다.
전력 기술에 있어서 전류들과 전압들을 모니터링하기 위해서는, 그들의 높은 값들 때문에 일반적으로 그들은 매개(intermediary) 유닛에 의해서 비례 비교 값들(proportional comparison values)로 변환되어서, 통상적인 측정 수단들로 그들을 기록하고 분석할 수 있어야 한다.
개폐기(switchgear) 및 스위칭 장치 기술에 있어서 소위 전류 컨버터들이 알려져 있는데, "플러그-인 전류 변압기" 포맷에서 환형 방식으로 전류-캐리 도체를 둘러싸고 이로써 또한 도넛-타입 전류 변압기들로서 만들어진다. 이들의 전자기 기능 원리(electromagnetic functional principle)에 따라서, 이들 변압기들은 또한 변압기의 특별한 타입으로서 만들어진다.
결정될 전류가 흐르는 전도체를 포함하는 1차 권선을 둘러싸는 강자성 물질로 이루어진 코어 주변에 2차 권선이 지나가고(run) 그 끝단들에 저항(소위 부하)가 연결되고 여기서 차례로 1차 전류에 비례하는 전압 값이 측정될 수 있다.
예를 들어 연결된 소비자들(connected consumers)을 위한 과부하 차단(overload protection)과 관련된 전기적으로 모니터링되는 회로 차단기들에서 이 값이 처리된다.
그런데 알려진 도넛-타입 전류 변압기들은 생산 및 조립에 있어서 상대적으로 고가이어서, 그 결과 더 간단하거나 이로써 제조에 있어서 더 저가일 수 있는 전력 센서를 개발하려는 목적이 생겨난다.
상기 목적은 청구항 제1 항에 청구된 바와 같은 전력 센서에 의해서 성취될 수 있다.
종속항들은 본 발명의 이로운 실시예들을 기술한다.
첨부된 도면들에서 나타난 예시들을 참조하여 이하에서 본 발명을 설명하는데;
도 1은 반쪽 셀(half-shell)의 구조를 나타내고;
도 2는 두 개의 반쪽 셀들로 이루어진 전력 센서의 구조를 나타내고;
도 3은 작은 전류와 함께 전류-캐리 도체(current-carrying conductor) 주변의 전력 센서를 나타내고;
도 4는 큰 전류와 함께 전류-캐리 도체 주변의 전력 센서를 나타내고; 그리고
도 5는 가능한 부하의 구조를 나타낸다.
도 1은 반쪽 셀(11)의 구조를 나타낸다. 환형(annular) 또는 파이프-유사 반쪽 셀은 동시 사출 성형(multi-component injection molding) 방법들을 사용하여 제조되고, 강자성(ferromagnetic) 코어(12), 2차 권선(13) 및 부하를 위한 하나의 또는 두 개의 연결 요소들(14)을 포함한다.
강자성 코어(12)는 사출 성형 툴에서 몰딩된 부분으로서 놓여지거나 자성 분말로 채워진 열가소성 물질로 이루어지고 똑같이 사출 성형에 적합하다.
후속 사출 성형 절차 동안 후에 코어 반쪽 셀(11)이 절연 레이어(15)에 의해서 감싸지고-이것은 원하는 권선에 따르는 적절한 외부 윤곽(external contour)을 가진다-, 이제 전기 전도성 플라스틱으로부터 2차 권선(13)이 적용될 수 있고, 이에 의해서 이 단계에서 반쪽 셀들(11, 21)에 대하여 해당 연결 요소들(14) 및 연결 요소들(16)이 적절하다면 금속 부분들로서 일체화될 수 있다. 마지막으로 바깥 슬리브(18)가 후속 사출 성형 절차에서 적용된다.
도 2는 두 개의 반쪽 셀들(11 및 21)로부터의 전력 센서(20)의 구성을 나타낸다. 도면 부호 11, 12, 13, 14, 15 및 18가 표기된 부분들은 도면 부호 21, 33, 23, 24, 25 및 28로 표기된 부분들과 상응한다. 반쪽 셀(21)은 반쪽 셀(11)과 동일할 수 있거나, 스터드들(studs)(16)이 노치(27)로 대체될 수 있다.
도 2로부터 명백하듯이, 반쪽 셀들(11 및 21)은 탄성 힌지(29)에 의해 특히 포일 힌지에 의해 연결될 수 있고, 이로써 잇대어(in one piece) 제조될 수 있다. 권선(13 또는 23)은 적절하다면 각각 힌지(29)를 가로지를(run across) 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 부하는 권선(13, 23)과 잇대어 전도성 플라스틱 스트링으로 구현된다. 전류가 흐르는 경우에 그 체적이 증가하는 전도성 플라스틱들의 특징의 결과로서, 예를 들어 기계적인 장치의 직접 액추에이션(direct actuation)과 같은 추가적인 옵션들이 열린다. 이것은 차단 목적의 트리거 또는 다른 기계적인 액추에이터에 대하여 트리거가 될 수 있다.
부하를 포함하는 영역(32)의 작은 체적 변화에 의해서 상대적으로 큰 기계적인 움직임이 발생하는 것이 가능하도록 기계적인 움직임들을 실현하고자, 변압기의 부분들이 "바이-메탈"(31, 32) 방식으로 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 적절하게(expediently) 구현되고, 이것은 차례로 예를 들어 과부하 차단을 위하여, "쥐덫 원리(mousetrap principle)"에 따라서 예비-인장된(pre-tensioned) 기구를 해제(release)하기에 적절하다. 도 3은 정격 전압(I1)의 경우에 상황을 나타내고 도 4는 과전류(I2, 여기서 I2 > I1)의 경우에 상황을 나타낸다. 도 4에서 정격 전압(I1)의 경우에 부하를 포함하는 영역(32)의 위치가 점선으로 표시된다. 부하를 포함하는 영역(32)의 움직임이 Δ에 의해 표시된다.
여기서 적절한 저항 값을 실현하고 그리고 특히 효율적인 방식으로 변형 경로로 전도성 플라스틱의 체적 증가를 바꾸기 위해, 도 5에 도시된 바와 같은 미앤더-유사 형태(meander-like form)로 부하(51)를 구현하는 것이 이롭다.
전술한 바와 같은 동시 사출 성형 기술과 전도성 플라스틱들의 사용의 본 발명에 따른 조합에 의해서, 기술적 및 경제적인 속성에 있어서 다수의 이점들이 생겨난다.
유닛 형성에 사출 성형을 사용하는 것은, 특히 기계적인 구성요소들을 완전한 제품의 일체화된 설계 내로 편입시키는 것을 통해서, 비용-효율적이고 용이하게-자동화되는 생산 가능성을 연다.

Claims (12)

  1. 전류-캐리 도체(current-carrying conductor)용 전력 센서(20)로서,
    상기 센서(20)는 하나 이상의 강자성 코어 (12, 22)와 하나의 2차 권선(13, 23) 그리고 부하 용 연결 요소들(14, 24)을 포함하거나 또는 부하(51)를 포함하고,
    상기 강자성 코어 (12, 22) 상으로 사출 성형된 절연 층(15) 상 사출 성형된 부분으로서 상기 2차 권선(13, 23)이 구현된 것을 특징으로 하는,
    전력 센서(20).
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 2차 권선(13, 23)용 커버로서 사출 성형된 부분으로 구현된 절연 층(18)을 포함하는,
    전력 센서(20).
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 센서(20)는 두 개의 반쪽 셀들(11, 21)을 포함하고,
    각각이 하나 이상의 강자성 코어(12, 22)를 포함하는,
    전력 센서(20).
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 2차 권선들(13, 23) 또는 상기 두 개의 반쪽 셀들(11, 21)은 사출 성형된 부분으로서 구현된 연결 부분(29)을 통해 서로 기계적으로 연결되는,
    전력 센서(20).
  5. 제3 항 또는 제4 항에 있어서,
    상기 반쪽 셀들(11, 21)은 사출 성형된 부분으로서 구현된 연결 부분(29)을 통해 서로 전기적으로 연결되는,
    전력 센서(20).
  6. 제4 항 또는 제5 항에 있어서,
    상기 연결 부분(29)은 필름 힌지(film hinge)로서 구현된,
    전력 센서(20).
  7. 제1 항 내지 제6 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 강자성 코어 (12, 22)는 몰딩된 부분으로서 구현된,
    전력 센서(20).
  8. 제1 항 내지 제6 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 강자성 코어(12)는 사출 성형된 부분으로서 구현되거나 바람직하게는 자성 분말로 채워진 열가소성 물질로 구현된,
    전력 센서(20).
  9. 제1 항 내지 제8 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 센서(20)는
    적절하다면 금속 부분들의 형태로, 상기 반쪽 셀 또는 반쪽 셀들(11, 21)에 대하여 일체화된 연결 요소들(14, 24) 및/또는 연결 요소들(16, 27)을 포함하는,
    전력 센서(20).
  10. 제1 항 내지 제9 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    바람직하게는 접촉가능한/접촉된 방식으로 상기 2차 권선(13, 23)과 또는 일체화된 상기 연결 요소들(14, 24)과 잇댄(in one piece), 전도성 플라스틱 스트링으로서 상기 부하(51)가 구현된,
    전력 센서(20).
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 센서(20)는 상기 부하(51)를 둘러싸거나 포함하는 하나 이상의 영역(31, 32)을 포함하고,
    상기 센서의 전기 전도성 부분의 체적의 전류-의존 변화에 의해서, 상기 하나 이상의 영역(31, 32)을 움직이도록 상기 전력 센서(20)가 구현된,
    전력 센서(20).
  12. 제11 항에 있어서,
    예를 들어 과부하 차단(overload cutoff)을 위하여 예비-인장된(pre-tensioned) 기구를 해제하도록(release) 상기 움직임이 구현된,
    전력 센서(20).
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