KR20110101497A - 누전차단기의 누전 검출 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 누전차단기의 누전 검출 회로에 있어서 2차 권선에 유도되는 고전압에 의해서 누전 검출 회로가 손상되는 것을 방지할 수 있는 누전 검출 회로를 제공하려는 것으로서, 본 발명에 따라서 3상 회로선로가 내부를 관통하게 설치되는 영상변류기 코어(CORE); 상기 코어에 감져지는 부분과 출력단을 가지고, 누전에 따른 3상 불평형 발생시 상기 영상변류기 코어의 자계형성에 의해 유도되는 전류를 출력하는 2차 권선; 상기 2차 권선에 접속되어 상기 2차 권선의 출력단을 통해 흐르는 전류에 상응한 입력 전압신호를 만드는 감도 저항; 및 상기 2차 권선의 출력단 양단과 상기 감도 저항 사이에, 상기 2차 권선의 출력단 양단과 병렬로 접속되어, 상기 2차 권선에 의해 유도되는 전압의 크기를 미리 결정된 순방향 전압을 초과하지 않도록 제한하는 다이오드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 누전차단기의 누전 검출 회로가 개시된다.

Description

누전차단기의 누전 검출 회로{GROUND FAULT DETECTING CIRCUIT FOR ELECTRIC LEAKAGE CIRCUIT BREAKER}
본 발명은 누전차단기에 관한 것으로서, 특히 상간 전류 불평형 현상 발생시 영상변류기 2차권선에 발생하는 고전압을 제한하여 누전차단기의 누전검출부 회로를 보호할 수 있는 누전차단기의 누전 검출 회로에 관한 것이다.
누전차단기는 잘 알려져있는 바와 같이 회로상의 과전류나 단락전류와 같은 사고전류 발생시 이를 감지하여 회로를 자동으로 차단하는 배선용차단기의 기능에 부가하여 3상 회로상의 상 전류에서 누전이 발생시 이를 감지하여 회로를 차단하는 기능을 가진 회로차단기이다.
이와 같은 누전 발생의 검출을 위해서, 누전 발생시 3상 전류간의 불평형이 발생하는 것을 검출함으로써 누전 발생을 검출하는 원리가 누전차단기에 이용된다. 이를 위해서 3상 회로 선로의 주위에 설치되는 코어와 상 전류의 상간 불평형 현상(누전)발생시 이를 검출하기 위해서 코어에 감겨져서 유기전압을 출력하는 2차 권선으로 구성되는 영상변류기와, 해당 영상변류기에 있어서 2차 권선의 양 출력단에 접속되어 지락전류에 대한 전압신호를 발생시키는 감도저항과, 해당 감도저항의 양단 전압을 근거로 누전발생을 결정하고 누전발생시 회로를 차단하도록 배선용차단기를 제어하는 제어부를 포함하여 누전검출부가 누전차단기에 구성된다.
이러한 누전차단기의 누전검출부에 있어서 상기 감도저항의 양단에 인가되는 유도전압은 다음 식과 같이 값이 된다.
Figure pat00001
여기서, 상기 식(1)에 지락전류값으로 10킬로암페어(kA), 2차권선 권회수(일명 턴수)로 1000회(턴), 감도저항값으로 100오옴(Ω)의 예를 가정하면, 상기 감도저항에 인가되는 유도전압은 (10000/1000)×100=1000볼트(V)가 된다. 누전차단기의 동작시간이 100밀리초(ms)이내인 점을 감안하더라도 누전차단기의 누전 검출부 회로에 충분히 손상을 줄 수 있는 전압이 발생한다는 것이다.
따라서, 본 발명은 누전차단기에 있어서, 임의 상의 누전(지락)발생으로 상간 전류 불평형 현상 발생시, 영상변류기 2차권선에 발생하는 고전압을 제한하여 누전차단기의 누전검출부 회로를 보호할 수 있는 누전차단기의 누전 검출 회로를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은, 누전차단기의 누전 검출 회로에 있어서,
3상 회로선로가 내부를 관통하게 설치되는 영상변류기 코어(CORE);
상기 코어에 감져지는 부분과 출력단을 가지고, 누전에 따른 3상 불평형 발생시 상기 영상변류기 코어의 자계형성에 의해 유도되는 전류를 출력하는 2차 권선;
상기 2차 권선에 접속되어 상기 2차 권선의 출력단을 통해 흐르는 전류에 상응한 입력 전압신호를 만드는 감도 저항; 및
상기 2차 권선의 출력단 양단과 상기 감도 저항 사이에, 상기 2차 권선의 출력단 양단과 병렬로 접속되어, 상기 2차 권선에 의해 유도되는 전압의 크기를 미리 결정된 순방향 전압을 초과하지 않도록 제한하는 다이오드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 누전차단기의 누전 검출 회로를 제공함으로써 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 누전차단기의 누전 검출 회로는, 2차 권선의 출력단 양단과 감도 저항 사이에 2차 권선의 출력단 양단과 병렬로 접속되는 다이오드를 포함하므로, 2차 권선에 의해 유도되어 제어부측으로 인가되는 전압의 크기를 미리 결정된 다이오드의 순방향 전압을 초과하지 않도록 제한할 수 있어, 누전발생시 2차 권선에 유도되는 고전압에 의해 누전 차단기 누전 검출 회로부가 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 누전차단기의 누전 검출 회로는, 상기 다이오드로서 양방향 다이오드를 구성함으로써, 누전발생시 2차 권선에 유도되는 양의 고전압과 음의 고전압에 의해서 누전 차단기 누전 검출 회로부가 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 누전차단기의 누전 검출 회로의 전체 구성을 보여주는 구성도이고,
도 2는 어느 한 상(b상) 전류에서 누전(지락) 발생시 영상변류기의 2차 권선에 상간 전류불평형에 의해 유도 전류가 유기되어 흐르는 것을 보여주는 설명도이고,
도 3은 본 발명에 따른 누전차단기의 누전 검출 회로에 의해서 2차 권선에 유기되는 전압이 다이오드에 의해 다이오드의 순방향전압이하로 제한되는 것을 보여주는 파형도이다.
상기 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 그의 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 이하의 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 누전차단기의 누전 검출 회로의 전체 구성을 보여주는 구성도인 도 1을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 누전차단기의 누전 검출 회로는 도 1을 참조할 수 있는 바와 같이 영상변류기(2, 3)과, 감도저항(4), 다이오드(5) 및 제어부(6)를 포함하여 구성된다. 도 1에 있어서, 부호 SW는 감도저항(4)이 다수의 저항의 선택적 조합에 의한 합성저항으로 선택될 수 있는 실시예의 경우에 감도저항(4)과 제어부(6) 사이에 접속 설치될 수 있는 선택 스위치이며, 해당 선택 스위치(SW)의 위치 설정을 조작함에 의해서 사용자에 의해 연결되는 감도저항(4)의 저합값이 선택적으로 조정될 수 있다.
영상변류기(2, 3)는 코어(CORE)(3)과 2차 권선(2)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조할 수 있는 바와 같이, 코어(3)는 내부를 통해 3상 회로선로(1)가 통과하도록 설치되는 원주형의 철심으로 구성될 수 있다. 3상 회로선로(1)상에 적어도 어느 한 상에서 누전(지락)이 발생하면, 3상 평형이 파괴되면서 도 2를 참조할 수 있는 바와 같이 코어(3)를 통해 회전하는 자계(자속)가 형성된다. 이와 같이 코어(3)를 통해 회전하는 자계에 의해서 코어(3)의 주위에 감은 2차 권선(2)에는 전류가 유도되어 흐르게 된다.
2차 권선(2)은 코어(3)에 미리 결정된 권회수만큼 감겨져, 상술한 바와 같이 코어(3)의 내부를 관통하는 3상 회로선로의 적어도 어느 한 상에서 누전(지락)이 발생했을 때, 코어(3)를 통해 회전하는 자속에 의해 전류가 유도되고 해당 유도 전류가 2차 권선(2)을 통해 흘러 출력된다.
감도저항(4)은 2차 권선(2)에 접속되어 2차 권선(2)의 출력단을 통해 흐르는 전류에 상응한 입력 전압신호를 형성한다. 여기서, 입력 전압신호는 제어부(6)에 전달된다. 감도저항(4)은 하나의 제 1 감도저항(RZ1)과, 서로 병렬 접속되고 제 1 감도저항(RZ1)과는 직렬로 접속되는 다수의 제 2 감도저항(RZ2, RZ3)을 포함하여 구성될 수 있다. 감도저항(4)은 제 1 감도저항(RZ1)과 다수의 제 2 감도저항(RZ2, RZ3)중 어느 하나의 합성저항으로 저항값이 결정된다. 이러한 다수의 제 2 감도저항(RZ2, RZ3)중 어느 하나의 선택은 누전(지락) 검출의 감도를 위해 사용자에 의한 선택 스위치(SW)의 위치선택에 의해 결정될 수 있다.
다이오드(5)는 2차 권선(2)의 출력단 양단과 감도 저항(4) 사이에, 2차 권선(2)의 출력단 양단과 병렬로 접속되어, 2차 권선(2)에 의해 유도되는 전압의 크기를 미리 결정된 순방향 전압을 초과하지 않도록 제한한다. 다이오드(5)는 도 1을 참조할 수 있는 바와 같이 양방향 다이오드로 구성될 수 있다. 다이오드(5)를 양방향 다이오드로 구성함에 의해서, 누전발생시 2차 권선에 유도되는 양의 고전압과 음의 고전압에 의해서 누전 차단기 누전 검출 회로부(도 1의 부호 4, 6 참조)가 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다. 즉, 도 3의 파형도를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 누전차단기의 누전 검출 회로에 있어서 다이오드(5)에 의해 해서 2차 권선(2)에 유기되는 전압이 다이오드(5)의 순방향전압 즉, +0.7볼트(volt) 또는 -0.7볼트이하로 제한될 수 있다.
제어부(6)는 예컨대 마이크로프로세서로 구성되거나 비교회로로 구성될 수 있다. 제어부(6)는 2차 권선(2)에 유기되고 다이오드(5)에 의해 제한되어 제 1 감도저항(RZ1)과 다수의 제 2 감도저항(RZ2, RZ3)중 어느 하나의 합성저항에 의해 결정되는 누전(지락) 검출 전압을 미리 결정된 기준전압값과 비교하고, 예컨대 기준전압값보다 누전(지락) 검출 전압이 크거나 같으면 누전(지락)을 결정하고, 미도시한 트립기구의 여자코일에 여자전류를 출력하여 트립기구를 구동함으로써 개폐기구를 트립동작하도록 트리거{trigger, 예컨대 미도시의 트립바(trip bar)를 회전시켜 트립스프링(trip spring)에 대한 래치(latch)의 구속을 해제하여 개폐기구를 트립 위치로 동작시킴)하여, 회로를 차단한다.
한편, 상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 누전차단기의 누전 검출 회로의 동작을 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
3상 회로선로(1)에 3상 전류(Ia, Ib, Ic)가 도 2에 도시된 바와 같이 흐르고 있는 상태에서 b상 전류(Ib)에서 지락(누전)이 발생하여 3상 평형상태가 파괴되면, 영상변류기(2, 3)의 코어(3)를 따라 회전하는 도 2에 도시된 바와 같은 자속이 유도된다.
따라서, 코어(3)에 미리 결정된 권회수만큼 권회된 2차 권선(2)에는 감겨져, 코어(3)를 통해 회전하는 자속에 의해 전류가 유도되고 해당 유도 전류가 2차 권선(2)을 통해 흘러 도 1에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 누전 검출 회로로 출력된다.
2차 권선(2)에 유도된 유도전압은 다이오드(5)에 의해 양방향 다이오드(5)의 미리 결정된 순방향 전압인 +0.7 볼트와 -0.7볼트이하로 제한되고, 제 1 감도저항(RZ1)과 다수의 제 2 감도저항(RZ2, RZ3)중 어느 하나의 합성저항에 의해 결정되는 누전(지락) 검출 전압이 된다. 이와 같이 제 1 감도저항(RZ1)과 다수의 제 2 감도저항(RZ2, RZ3)중 선택된 어느 하나의 합성저항에 의해 결정되어 형성되는 누전(지락) 검출 전압은 제어부(6)에 입력되어, 미리 결정된 기준전압값과 비교된다. 제어부(6)는, 예컨대 기준전압값보다 누전(지락) 검출 전압이 크거나 같으면 누전(지락)을 결정하고, 미도시한 트립기구의 여자코일에 여자전류를 출력하여 트립기구를 구동함으로써 개폐기구를 트립동작하도록 트리거{trigger, 예컨대 미도시의 트립바(trip bar)를 회전시켜 트립스프링(trip spring)에 대한 래치(latch)의 구속을 해제하여 개폐기구를 트립 위치로 동작시킴)하여, 회로를 차단한다. 제어부(6)는, 누전(지락) 검출 전압이 기준전압값보다 작은 경우, 누전발생이 없는 것으로 결정하고, 누전차단기를 통한 회로의 통전을 지속하고 후속되는 제어주기에 입력되는 새로운 누전(지락) 검출 전압을 기준전압값과 비교하는 제어처리 동작을 반복 수행한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 누전차단기의 누전 검출 회로는, 2차 권선(2)의 출력단 양단과 감도 저항(4) 사이에 2차 권선(2)의 출력단 양단과 병렬로 접속되는 다이오드(5)를 포함하므로, 2차 권선(2)에 의해 유도되어 제어부(6)측으로 인가되는 전압의 크기를 미리 결정된 다이오드(5)의 순방향 전압(예컨대 0.7볼트)을 초과하지 않도록 제한할 수 있어, 누전발생시 2차 권선에 유도되는 고전압에 의해 누전 차단기 누전 검출 회로부가 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
1: 3상 회로선로 2: 2차 권선
3: 코어 4: 감도저항
5: 다이오드 6: 제어부

Claims (2)

  1. 누전차단기의 누전 검출 회로에 있어서,
    3상 회로선로가 내부를 관통하게 설치되는 영상변류기 코어(CORE);
    상기 코어에 감져지는 부분과 출력단을 가지고, 누전에 따른 3상 불평형 발생시 상기 영상변류기 코어의 자계형성에 의해 유도되는 전류를 출력하는 2차 권선;
    상기 2차 권선에 접속되어 상기 2차 권선의 출력단을 통해 흐르는 전류에 상응한 입력 전압신호를 만드는 감도 저항; 및
    상기 2차 권선의 출력단 양단과 상기 감도 저항 사이에, 상기 2차 권선의 출력단 양단과 병렬로 접속되어, 상기 2차 권선에 의해 유도되는 전압의 크기를 미리 결정된 순방향 전압을 초과하지 않도록 제한하는 다이오드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 누전차단기의 누전 검출 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다이오드는 양방향 다이오드로 구성되는 것을 특징으로 하는 누전차단기의 누전 검출 회로.
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