KR20110009690U

KR20110009690U - 누전 차단기

Info

Publication number: KR20110009690U
Application number: KR2020100003579U
Authority: KR
Inventors: 정연태; 조민성
Original assignee: 태성전기(주)
Priority date: 2010-04-06
Filing date: 2010-04-06
Publication date: 2011-10-12

Abstract

본 고안은 누전 발생시 매우 짧은 시간안에 마그네트가 기동하여 크로스바가 상승함으로써 신속하게 누전을 차단할 수 있도록 하여서 된 누전 차단기를 개시한다.
본 고안은 누전차단기의 누전 감지 회로 및 마이크로프로세서가 누전 차단기의 접점 상태에 무관하게 항시 전원을 공급받아 작동 대기 상태로 됨으로써 어떤 경우에나 누전 상황 발생시 즉각 차단 동작을 위한 매우 신속한 제어 동작이 실시되도록 한다.
이와 같이 하여 본 고안은 누전 차단기가 누설전류 발생으로 인하여 차단 동작이 실시된 이후 작업자가 누전 차단기의 레버를 조작하여 수동으로 복구시킨 시점에서 여전히 누전 상태가 유지되는 등 누전 상태가 해소되지 않은 경우 즉각 누전차단기의 고정접점과 가동접점이 분리, 차단되도록 함으로써 누전 차단기는 물론 선로 및 각종 설비를 보호할 수 있게 되는 효과가 있다.

Description

누전 차단기 {Leakage Current Breaker}

본 고안은 누전차단기에 관한 것으로, 특히 누전 발생시 매우 짧은 시간안에 마그네트가 기동하여 크로스바가 상승함으로써 신속하게 누전을 차단할 수 있도록 하여서 된 누전 차단기에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 누전차단기는 누전 발생시 매우 짧은 시간 안에 마그네트가 기동하여 크로스바를 신속하게 상승시킴으로써 가동 접점이 고정 접점으로부터 분리되도록 하여 누전을 차단할 수 있어야 한다.

이를 위한 종래의 누전 차단기를 도 1로 도시하였다. 이에서 보인 일반적인 구조의 누전 차단기에서 볼 수 있는 바와 같이, 누전 발생시에 마그네트 코일(101)에 의하여 자계가 형성되고, 이에 따라 코어(103)가 흡인됨에 따라 트립바(104)를 당겨주어 크로스바(105)가 상승하면서 가동접점(106)이 오프 된다. 이러한 동작을 위하여 종래에는 인입측 단자에 인입 전력선을 연결하고, 부하측 단자에 부하와 연결된 실내 급전선을 연결하도록 하며, 부하측 단자에 누전 감지를 위한 누전 감지 회로와 마이크로프로세서로 구성된 제어회로가 연결되도록 함으로써 누전 발생시 영상변류기(ZCT)에 의하여 전력선에 흐르는 전류에 의하여 유기되는 전압의 균형이 깨짐에 따라 발생되는 출력 전압을 감지하여 누전 감지 회로에서 소정을 출력을 발생시키고, 이러한 출력 신호에 따라 마이크로프로세서에 의하여 누전 여부를 판정하고, 누전으로 판정된 경우에는 마그네트에 전류가 흘러 가동 접점을 누르고 있던 크로스바가 상승하도록 함으로써 고정 접점에서 가동 접점이 분리되면서 공급 전력을 차단하도록 하고 있는 것이다. 이러한 일반적인 구조의 누전 차단기에 의하면, 누전 상황이 발생되어 가동접점이 고정점접에서 분리된 후 누전 요소를 제거하고 다시 전력을 투입한 순간 누전의 원인이 제거되지 않았거나 예상치 못한 원인으로 인하여 재차 누전이 발생하는 경우 누전 감지 회로와 마이크로프로세서는 전원이 인가된 시점 이후에 정상 작동을 위한 최소한의 시간인 작동 초기화를 위한 대기 시간이 필요하므로 영상변류기에서 신호가 검출된 후 약 100㎳ 정도의 시간이 경과한 후 마그네트에 전원을 공급하게 되는 것이므로 신속한 누전 차단 동작이 불가능하여 누전으로 인한 선로나 설비 및 인명의 피해를 방지하기에 미흡한 문제점이 있는 것이다.

또한, 이러한 종래의 누전 차단기의 기능에서 누설전류를 구분하여 저항성누설전류(Igr)와 용량성 누설전류(Igc)를 구분하고 저항성 누설전류(Igr)에서 먼저 동작시킬 경우 종래의 부하측 단자에 연결된 시험 부하가 누전되도록 한 상태에서 조작 레버를 조작하여 크로스바가 하강함으로써 가동 접점과 고정 접점이 접촉되도록 하였을 시 전술한 바와 같이 초기 작동 대기 시간이 100㎳ 정도이나, 이러한 작동 지연은 전기용품 안전 규격을 충족시키지 못하게 되는 문제점이 있는 것이다.

본 고안의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 누전차단기의 누전 감지 회로 및 마이크로프로세서가 누전 차단기의 접점 상태에 무관하게 항시 전원을 공급받아 작동 대기 상태로 됨으로써 어떤 경우에나 누전 상황 발생시 즉각 차단 동작을 위한 제어 동작이 실시되도록 하여서 된 누전차단기를 제공함에 있다.

본 고안은 이러한 목적을 달성하기 위하여 마그네트를 구동하기 위한 제어회로의 동작 전원을 인입측 단자에서 직접 공급되도록 함으로써 항시 누전 감지 회로 및 마이크로프로세서에 전원공급상태가 유지되도록 하여서 된 누전 차단기를 제안한다.

이와 같이 하여 본 고안은 누전 차단기가 누전이나 과대 전류 발생으로 인하여 차단 동작이 실시된 이후 작업자가 누전 차단기의 레버를 조작하여 수동으로 복구시킨 시점에서 여전히 누전 상태가 유지되는 등 누전 상태가 해소되지 않은 경우 즉각 누전차단기의 고정접점과 가동접점이 분리, 차단되도록 함으로써 누전 차단기는 물론 선로 및 각종 설비를 보호할 수 있게 되는 효과가 있으며, 전기용품 규격을 충족시킬 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.

더욱이 본 고안은 추가 부품을 최소화할 수 있으므로, 실시에 따른 비용 부담이 거의 없게 되어 더욱 실용적인 유용한 효과가 있다.

도 1은 종래의 누전 차단기 구조를 예시한 설명도.
도 2는 본 고안에 의한 누전 차단기의 구성을 보인 개략도.
도 3은 본 고안에 의한 누전 차단기의 구체적인 구성을 예시한 회로도.
도 4는 본 고안에 의한 누전 차단기의 저면 사시도.

이러한 본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 고안의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안에 의한 실시예의 전체적인 구성을 도 2로 도시하였다.

이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 고안은 입력 전원선이 통과하는 영상 변류기(100)와 영상변류기(100)의 신호를 증폭 처리하는 누전 감지 회로(200)와, 누전 감지 회로(200)의 출력이 연결되는 마이크로프로세서(400)와, 마이크로프로세서(400)의 출력에 연결된 스위칭 소자(500)와, 스위칭 소자(500)에 의하여 전원의 흐름이 단속되는 마그네트(600)로 구성하되, 상기 전원 공급부(900)의 입력측을 인입측 단자(800)에 접속하여서 된 것이다.

이와 같이 된 본 고안은 인입측 단자(800)로 전원이 공급되면서 영상변류기(100)로 전류가 흐르므로, 누전 여부에 따라 영상변류기(100)의 출력이 결정되고, 이러한 영상 변류기(100)의 출력은 누전 감지 회로(200)에서 증폭되어 마이크프로세서(400)에 인가된다. 마이크로프로세서(400)는 미리 탑재된 프로그램에 의하여 공급되는 신호에 따라 누전인지의 여부를 판정하게 되는 것이며, 누전인 것으로 판정된 경우에는 스위칭 소자(500)를 제어하여 이와 직렬 접속된 마그네트(600)에 전류를 흘려줌으로써 크로스바가 상승되도록 하여 가동 접점이 들려 짐에 따라 차단 동작이 실시되도록 하는 것이다.

이러한 본 고안의 더욱 구체적인 실시예를 도 3으로 보였다.

이에서 볼 수 있는 바와 같이 본 고안은 누전 차단기의 인입측 단자(800)에서 공급되는 전력을 정류 및 평활 그리고 정전압화하여서 된 전원으로 변환시키는 상시전원공급부(900)의 상시 전원 공급 단자(902)에서 누전 감지 회로(200) 및 마이크로프로세서(400)로 구성된 제어회로(990)에 전원이 공급되도록 하였다.

이를 위하여 본 고안은 누전 차단기의 인입측 단자(800)와 전원측 사이에 연결선(901)을 연결하였다.

또한, 인입측 단자(800)와 연결되어 유입되는 잡음 차단을 위하여 설치된 필터(700)와, 정류회로(701) 그리고 강압(降壓)을 위한 저항(702)과, 제너다이오드(704) 및 평활콘덴서(703)가 연결되며, 이와 상시 전원 공급 단자(902)를 구비하여서 된 상시전원공급부(900)를 구비하였다.

아울러, 마이크로프로세서(400)의 입력에는 영상변류기(100)의 출력을 기준 신호와 비교, 증폭하여 누전 여부를 판정하기 위한 누전 감지 회로(200)의 출력을 연결하되, 누전 감지 회로(200)의 전원단자(300)에 상시전원공급부(900)의 상시 전원 공급단자가 연결되도록 하여서 된 것이다.

또한, 상시 전원 공급 단자(902)와 마이크로프로세서(400)의 전원 단자(300)를 접속하였으며, 마이크로프로세서(400)의 출력이 스위칭소자(500)의 게이트에 연결되도록 하여 제어회로(990)를 구성하였고, 스위칭소자(500)는 마그네트(600)와 직렬 연결될 수 있도록 하였다.

이와 같이 된 본 고안의 작동을 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 누전 차단기의 조작 레버가 작동되어 크로스바가 하강하면서 가동접점이 고정접점에 밀착되어 인입측과 부하측이 연결됨으로써, 입력되는 전력이 영상변류기(100)를 거쳐서 인입측 단자(800)와 부하측 단자(801)를 경유하여 부하에 공급됨으로써 부하가 정상 동작하게 되는 것이다.

이러한 상태에서 부하에 누전이 발생되는 경우 영상변류기(100)를 흐르는 전류량의 균형이 파괴되면서 출력신호가 발생되고, 이는 누전 감지 회로(200)에서 출력 신호로 증폭되어 마이크로프로세서(400)에 인가된다. 이에 따라, 마이크로프로세서(400)는 스위칭 소자(500)를 구동시키기 위한 소정의 출력신호를 발생시키고, 이에 따라 스위칭 소자(500)는 턴온되면서 마그네트(600)에 전류를 흘려주게 되는 것이어서 마그네트(600)에 의한 흡인력으로 코어가 흡인되면서 트립바를 당겨 주게 되어 크로스바가 상승하면서 가동접점이 상승하므로 고정접점과의 접속 상태가 해제되어 오프 됨에 따라 누전 발생시 신속하게 전원을 차단하게 되는 것이다.

그러므로, 누전으로 인한 인명 피해와 설비 피해의 발생을 최소화하거나 방지할 수 있게 되는 것이다. 또한, 본 고안은 이러한 차단 동작 이후에 선로나 설비를 보수한 후 조작 레버를 조작하여 다시 크로스바가 하강하면서 가동접점이 고정접점에 밀착되어 인입측과 부하측이 연결되도록 하는 것인바, 이때에도 부하측으로 공급되는 전력이 영상변류기(100)를 거쳐서 인입측 단자(800)와 부하측 단자(801)를 경유하여 부하에 공급된다.

이러한 순간에 선로나 설비의 이상으로 인하여 누전 상태인 경우 영상 변류기(100)에서 검출되는 신호에 따라 누전 감지 회로(200)는 저항성 누설 전류(IGR)와 용량성 누설 전류(IGC)를 분별하여 소정의 신호를 출력시키게 되고, 이는 마이크로프로세서(400)의 프로그램에 의하여 설정된 조건이 충족되는 경우 누전으로 판정하고 스위칭 소자(500)에 출력을 인가하여 스위칭 소자(500)에 의하여 마그네트(600)에 전류를 공급함에 따라 전술한 바와 같은 크로스바의 상승으로 가동접점이 상승하면서 전류를 차단하게 되는 것인바, 본 고안에서는 이러한 경우 특히 필터(700)를 거쳐 정류회로(701), 저항(702), 평활콘덴서(703), 제너다이오드(704)에 의하여 항시 상시 전원 공급 단자(902)에 전원이 공급되고 있는 것이어서 누전 감지 회로(200)와 마이크로프로세서(400)는 지속적으로 전원을 공급받고 있게 되어, 누전 발생시 즉각 전술한 바와 같이 영상변류기(100)에 의한 출력으로 누전 감지 회로(200)가 작동하고, 마이크로프로세서(400)가 누전 여부를 판정하여 스위칭 소자(500)를 구동시킴으로써 마그네트(600)에 의한 트립바의 즉각 구동으로 선로와 설비의 누전 발생과 거의 동시에 전력 차단이 이루어지는 것이다. 이에 따라, 본 고안은 짧은 시간이지만 누전 상태에서 전류가 흐름으로 인한 피해를 최소화하고 인명과 설비를 보호할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안은 인입측 단자(800)에 전원이 공급되고 있는 상태에서는 상시 전원 공급 단자(902)에서 전원 공급이 이루어지고 있는 것이므로, 특히, 사용자가 조작 레버를 조작하여 누전 차단기의 상태를 인위적으로 복구시켰을 경우에 누전 상태인 경우에는 전원 투입 초기의 대기 시간 없이 즉각 영상 변류기(100)의 출력에 의한 스위칭 소자(500)의 구동이 실시되므로 마그네트(600)가 즉각 작동하여 누전 및 과전류 등에 의한 누전 차단기의 차단 동작 이후 누전의 원인이 해소되지 않은 경우 본 고안은 즉각 차단 동작을 실시하여 인명과 설비를 보호할 수 있게 되는 것이다.

이러한 본 고안에 의한 누전 발생시 마그네트(600)를 구동시켜 가동 접점이 상승하여 전원을 차단하는 데 소요되는 시간은 평균 30㎳이하이며, 이는 종전의 부하측 단자(801)에서 전원을 공급받아 누전 감지 회로(200) 및 마이크로프로세서(400)에 의하여 마그네트(600)를 구동시켜 가동 접점이 상승하여 전원을 차단하는 데 소요되는 시간인 100㎳에 비하여 월등히 감소한 것이며, 각종 전기기구 규격에서 요구하는 시간 이내로 누전 차단 동작을 실시할 수 있는 것임이 확인되었다.

또한, 본 고안에 의한 누전 차단기의 저면 사시도를 도 4로 보였다. 이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 고안은 저면에서 인입측 단자(800)와 상시전원공급부(900) 사이를 연결선(901)으로 연결한 예를 보이고 있으며, 기타 다양한 형태로 배선을 실시할 수 있음은 물론이다.

이상과 같이, 본 고안은 전술한 실시예에 한정되지 않고, 본 고안이 의도하는 요지 및 개념 내에서 다양하게 변화시켜 실시하는 것이 가능하다.

100:영상 변류기 200:누전 감지 회로
300:전원단자 400:마이크로프로세서
500:스위칭 소자 600:마그네트
700:필터 701:정류회로
702:저항 703:평활콘덴서
704:제너다이오드 800:인입측 단자
801:부하측 단자 900:상시 전원 공급부
901:연결선 902:상시 전원 공급 단자
990:제어회로

Claims

입력 전원선이 통과하는 영상 변류기와, 영상변류기의 신호를 증폭 처리하는 누전 감지 회로와, 누전 감지 회로의 출력이 연결되는 마이크로프로세서와, 마이크로프로세서의 출력에 연결된 스위칭 소자와, 스위칭 소자에 의하여 전원의 흐름이 단속되는 마그네트로 구성된 공지의 누전 차단기에 있어서, 필터 및 정류회로 그리고 저항 및 평활콘덴서, 제너다이오드로 구성된 상시전원공급부의 입력측을 인입측 단자에 접속함과 아울러, 상시 전원공급부의 상시 전원 공급 단자와 누전 감지회로 및 마이크로프로세서의 전원단자를 연결하여서 됨을 특징으로 하는 누전 차단기.