KR20170009127A - 누전차단기 - Google Patents

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KR20170009127A
KR20170009127A KR1020150100629A KR20150100629A KR20170009127A KR 20170009127 A KR20170009127 A KR 20170009127A KR 1020150100629 A KR1020150100629 A KR 1020150100629A KR 20150100629 A KR20150100629 A KR 20150100629A KR 20170009127 A KR20170009127 A KR 20170009127A
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Abstract

본 발명은 영상변류기를 이용하여 외부전원과 부하를 연결하는 전원선에 누설전류의 생성 여부를 파악하는 누전 차단기에 있어,상기 영상변류기가 출력하는 아날로그 신호를 해당 디지털신호로 변환시켜 출력하는 증폭부, 수신된 상기 출력된 디지털신호에 의해 충전 또는 방전되는 커패시터를 포함하고, 상기 커패시터에 걸리는 전압신호를 출력하는 스위칭부, 상기 스위칭부가 출력한 신호가 기설정된 제1 기준전위 이상인 경우에 제1 하이레벨 신호를 출력하는 비교부, 및 상기 비교부가 출력한 제2 디지털신호가 누적되어 발생하는 입력신호가 기설정된 제2 기준전위 이상인 경우에 제2 하이레벨 신호를 출력하여 상기 누전 차단기를 제어하는 제어부를 포함하는 누전차단기에 관한 것이다.

Description

누전차단기{Leakage current detector}
본 발명은 영상 변류기로부터 측정되는 누설감지신호 누전 차단기에 있어서, 노이즈 전류 및 서지전류(surge current)등을 누설전류로부터 구분하여 전원 차단동작을 실행하는 누전차단기에 관한 것이다.
누전차단기는 각종 전기선로에서 발생하는 누설전류에 의한 전원의 불 평형 전류가 설정된 값을 초과하는 경우 회로내의 해당 전원을 차단하여 화재나 아크에 의한 인체 감전 및 화재를 방지하는 안정장치이다.
도 1은 종래의 누전검출 IC 회로(30)의 기본구성을 나타내고 있다.
우선, 영상변류기(20)는 외부전원(10)과 부하(50)를 연결하는 복수의 라인을 둘러싸고 이들에 흐르는 왕복전류가 생성한 자속정보를 누전검출 IC 회로(30)에 전송한다.
즉, 상기 복수의 라인 중 하나는 상기 부하(50)를 향한 입력전류가 흐르고, 다른 하나는 상기 부하(50)로부터의 출력전류가 흐르는데, 정상상태(누전이 이루어지지 않는 상태)에서는 상기 영상변류기(20)을 거치는 이들 각각의 전류량은 동일하되 방향은 반대가 되므로 그로 인해 각각의 전류에 의해 발생하는 자속은 서로 상쇄되어 상기 누전검출 IC회로(30)에 나타나는 합성자속은 "0"이 된다.
이때, 상기 복수의 라인과 전기적으로 연결된 외부기기에서 누전이 발생하는 경우 누설전류량만큼 라인에 나타나는 합성자계는 편차를 이루게 되어 그 편차만큼 상기 누전검출 IC회로(30)에 나타난다.
상기 편차에 의한 생성된 AC 패턴을 갖는 전압은 증폭부(31)를 거쳐 설정된 비율로 증폭되어 상기 A/D 컨버터(32)를 거쳐 디지털신호로 전환된다. 상기 누전검출 IC회로(30)내에 위치한 래치부(33)는 상기 전환되어 입력된 디지털신호를 근거하여 전원차단 스위치(40)의 동작을 위한 제어신호를 전송할 수 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 누전검출 IC회로(30)는 외부에서 정격전류의 6-7배 이상의 과전류 순간적으로 유입되거나 강한 전자파 간섭 또는 전자파 장해에 의한 단발성 과전류가 선로에 흐르는 경우, 해당전류를 누전전류로 판단하여 부하(50)에 대한 전원공급을 차단하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 영상변류기를 통해 감지된 부하에 대한 전류량의 변경이 일시적인 써지 전류 또는 노이즈성 전류로 판단되는 경우 전원이 공급되도록 하고 누설전류가 발생한 경우에만 해당 전원을 차단함으로써 오작동을 줄이고 안정적인 전원공급을 구비한 누전차단기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 누설전류로 의심되는 신호에 대한 외부전원 차단동작의 지연시간을 결정하는 커패시터의 정전용량에 따라 기준전압을 다르게 계산하는 제어부를 구비한 누전차단기를 제안하는 목적이 있다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 영상변류기를 이용하여 외부전원과 부하를 연결하는 전원선에 발생하는 누설전류여부를 파악하는 누전 차단기에 있어서, 상기 영상변류기가 출력하는 아날로그 신호를 해당 디지털신호로 변환시켜 출력하는 증폭부, 수신된 상기 출력된 디지털신호에 의해 충전 또는 방전되는 커패시터를 포함하고, 상기 커패시터에 걸리는 전압신호를 출력하는 스위칭부, 상기 스위칭부가 출력한 신호가 기설정된 제1 기준전위 이상인 경우에 제1 하이레벨 신호를 출력하는 비교부, 및 상기 비교부가 출력한 제2 디지털신호가 누적되어 발생하는 입력신호가 기설정된 제2 기준전위 이상인 경우에 제2 하이레벨 신호를 출력하여 상기 누전 차단기를 제어하는 제어부를 포함하는 누전 차단기를 제공한다.
이때, 상기 증폭부, 상기 스위칭 부, 및 상기 비교부는 각각 복수 개로 구성되어, 상기 복수개의 비교부들 중 제1 비교부는 상기 복수개의 증폭부들 중 제 1 증폭부 및 상기 복수개의 스위칭부들 중 제2 스위칭부가 처리한 신호를 입력받아 제1 디지털신호를 출력하고, 상기 복수개의 비교부들 중 제2 비교부는 상기 복수개의 증폭부들 중 제 2 증폭부 및 상기 복수개의 스위칭부들 중 제2 스위칭부가 처리한 신호를 입력받아 제2 디지털신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기 제1 비교부와 상기 제2 비교부는 하나의 외부소자와 연결되어, 상기 제1 및 상기 제2 디지털신호가 하나의 신호로 조합되어 상기 하나의 외부소자에 입력될 수 있다.
또한, 상기 영상변류기 및 상기 증폭부 간을 연결하는 필터부를 더 포함하며, 상기 필터부는 상기 영상변류기가 측정한 전류가 갖는 고주파 성분을 제거하는 저주파 통과필터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 증폭부는 상기 영상변류기로부터 수신한 신호의 양의 반파장 동안의 해당 위상의 절대값이 기설정된 제3 기준전위 이상인 경우에 제3 하이레벨 신호를 출력하고, 상기 제2 증폭부는 상기 영상변류기로부터 수신한 신호의 음의 반파장 동안의 해당 위상의 절대값이 기설정된 제4 기준전위 이상인 경우에 제 4 하이레벨 신호를 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 상기 증폭부 및 상기 비교부 간을 연결하는 스위칭부를 더 포함하며, 상기 스위칭부는 상기 커패시터를 충전 또는 방전 시키는 복수의 스위칭소자를 포함하되, 상기 복수의 스위칭 소자 각각은 상기 증폭부가 출력하는 디지털신호에 의해 턴-온 또는 턴-오프 동작을 할 수 있다.
이때, 상기 비교부는 상기 커패시터의 전압을 수신하고, 상기 커패시터의 전압이 기설정된 기준전위 이상인 경우에 제 5 하이레벨 신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기 비교부는 상기 수신된 신호의 파장에 해당하는 시간이 기설정된 기준시간 미만인 경우에 로우레벨 신호를 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 본 발명에 따른 상기 비교부 및 상기 제어부 간을 연결하는 외부소자를 더 포함하며, 상기 외부소자는 상기 비교기가 출력하는 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호의 고주파 성분을 제거하는 저주파 통과필터를 포함할 수 있다.
이때, 상기 외부소자의 일단은 상기 제어부의 입력단과 연결되어, 상기 저주파 통과필터를 이루는 커패시터의 전압이 상기 제어부에 입력될 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 커패시터의 전압이 기설정된 기준전압 이상이 되는 경우 하이레벨 신호를 출력하는 래치회로를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 본 발명에 따른 누전 차단기는 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 상기 부하로 인가되는 공급전원을 차단하는 트립구동부를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제어부는 상기 제2 하이레벨 신호를 근거하여 상기 트립구동부의 전원 차단동작을 제어하는 신호를 출력하는 사이리스터 회로를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 증폭부, 비교부, 스위칭부, 및 제어부 각각과 연결되어, 상기 외부 전원을 변화시켜 상기 증폭부, 비교부,스위칭부, 및 제어부 각각에 필요한 각기 다른 전원을 공급하는 전원전압 발생부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 누전차단기는 누설전류로 의심될 수 있는 신호들이 반복적이고 지속적으로 측정된 경우에만 누설전류로 판단하여 전원을 차단하기 때문에 노이즈 전류 및 일시적으로 발생하는 서지전류 등에 의한 전원차단을 방지할 수 있다. 그러므로 부하에 안정적으로 전원을 공급할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 누전차단기(30)의 기본구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 누전차단기를 나타낸 블록도 이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 누전차단기의 증폭부의 신호처리동작을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 스위칭 부의 신호처리동작을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 비교부의 신호처리동작을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 제어부의 신호처리동작을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한 본 발명과 관련된 누전차단기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있음을 유념해야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 오작동 방지 기능을 갖는 누전차단기의 기본구성을 나타내고 있다.
즉, 영상변류기(210)를 이용하여 외부전원(200)과 부하(250)를 연결하는 전원 선에 발생하는 누설전류여부를 파악하는 누전차단기로서, 상기 영상변류기(210)가 출력하는 아날로그 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호가 갖는 복수의 주파수 성분들 중, 특정 주파수대역을 제거하는 필터부(221), 상기 특정 주파수가 제거된 아날로그 신호를 해당 디지털신호로 변환시켜 출력하는 증폭부(222), 수신된 상기 해당 디지털신호에 의해 충전 또는 방전되는 커패시터(미도시)를 포함하고, 상기 커패시터에 걸리는 전압신호를 출력하는 스위칭부(223), 상기 스위칭부(223)가 출력한 신호가 기설정된 제1 기준전위 이상인 경우에 제1 하이레벨 신호를 출력하는 비교부(224), 및 상기 비교부(224)가 출력한 제1 하이레벨 신호가 누적되어 발생하는 입력신호가 기설정된 제2 기준전위 이상인 경우에 제2 하이레벨 신호를 출력하여 상기 누전 차단기를 제어하는 제어부(240)를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 누전차단기는 복수 개의 누전검출 IC회로(220)를 포함할 수 있고 각각의 누전검출 IC회로(220)는 동일한 내부 구성요소를 포함할 수 있다. 다만, 이들은 각기 다른 입력전압을 수신할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수개의 누전검출 IC회로(220) 중 제1 누전 검출 IC회로는 상기 영상변류기(210)가 측정한 아날로그 신호의 양의 전압 신호를 수신하는 반면, 상기 복수개의 누전검출 IC회로 중 제2 누전검출 IC회로는 상기 영상변류기(210)가 측정한 아날로그 신호의 음의 전압 신호를 수신할 수 있다.
그렇지만, 상기 제1 누전검출 IC회로 및 상기 제2 누전검출 IC회로 각각은 서로 동일한 방식으로 각기 다른 입력신호를 처리하여 출력할 수 있다.
상기 제1 누전검출 IC회로가 출력하는 제1 디지털신호와 상기 제2 누전검출 IC회로가 출력하는 제2 디지털신호는 서로 조합되어 하나의 입력신호로서 상기 외부소자(230)에 입력될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시 예로서, 상기 누전검출 IC회로(220)는 복수개의 동일한 기능을 하는 내부소자로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 증폭부(222), 상기 스위칭부(223), 및 상기 비교부(224)는 각각 복수 개로 구성되어, 상기 복수의 비교부(224) 중 제1 비교부(미도시)는 상기 복수의 증폭부(222) 중 제 1 증폭부(미도시) 및 상기 복수의 스위칭부(223) 중 제1 스위칭부(미도시)가 처리한 신호를 입력받아 제1 디지털신호를 출력하고, 상기 복수의 비교부(224) 중 제2 비교부(미도시)는 상기 복수의 증폭부(222) 중 제 2 증폭부(미도시) 및 상기 복수개의 스위칭부(223) 중 제2 스위칭부(미도시)가 처리한 신호를 입력받아 제2 디지털신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기 제1 비교부(미도시)와 상기 제2 비교부(미도시)는 하나의 외부소자(230)와 연결되어, 상기 제1 비교부(미도시)가 출력하는 제1 디지털신호 및 상기 제2 비교부(미도시)가 출력하는 제2 디지털신호가 하나의 신호로 조합되어 상기 하나의 외부소자(230)에 입력될 수 있다.
우선, 상기 필터부(221)는 전원 공급선을 타고 흐르는 교류 전원신호의 고주파 노이즈 신호를 제거하는 저주파 통과필터를 포함할 수 있다.
따라서, 상기 저주파 통과 필터를 통과한 신호는, 예를 들어, 컷-오프 주파수 이하의 저주파 신호들로서, 누설전류 또는 단발성 임펄스 전류에 의해 생성된 전압신호가 포함될 수 있다.
다음으로, 상기 증폭부(222)는 연산 증폭기(Op-amp)를 포함하고, 상기 필터부(221)가 출력하는 전압신호를 선별하여 증폭시킬 수 있다.
상기 증폭부(222)는 복수개의 증폭부(제1 증폭부, 제 2 증폭부)로 구성되어, 제1 증폭부(미도시)는 상기 영상변류기(210)로부터 입력된 신호의 양의 반파장 동안의 해당 위상의 절대값이 기설정된 제1 기준전위 이상인 경우에 제1 하이레벨 신호를 출력하고, 제2 증폭부(미도시)는 상기 영상변류기(210)로부터 입력된 신호의 음의 반파장 동안의 해당 위상의 절대값이 기설정된 제2 기준전위 이상인 경우에 제2 하이레벨 신호를 출력할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예로서, 상기 증폭부(222) 및 상기 비교부(224) 간을 연결하는 스위칭부(223)는 복수개의 스위칭부(제1 스위칭부, 제2 스위칭부)로 구성되고, 상기 제1 스위칭부(미도시) 및 상기 제2 스위칭부(미도시) 각각은 하나의 커패시터(미도시) 및 상기 커패시터(미도시)를 충전 또는 방전 시키는 복수의 스위칭소자(미도시)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1 스위칭부 및 상기 제2 스위칭부 각각에 포함된 복수의 스위칭 소자는 상기 증폭부(제1 증폭부, 제2 증폭부)로부터 입력된 디지털신호에 의해 턴-온 또는 턴-오프 동작을 개시할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시 예로서, 연산 증폭기(Op-amp)를 포함한 비교부(224)는 복수개의 비교부(제1 비교부, 제2 비교부)로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 제1 비교부(미도시)는 시간에 따라 변화하는 상기 제 1 스위칭부의 커패시터 전압이 기설정된 제3 기준전위이상이 되는 경우 제3 하이레벨 신호를 출력할 수 있다.
또한 상기 제2 비교부(미도시)는 시간에 따라 변화하는 상기 제2 스위칭부의 커패시터 전압이 기설정된 제4 기준전위이상이 되는 경우 제4 하이레벨 신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기 제1 비교부 및 제2 비교부 각각은 상기 수신된 신호의 파장에 해당하는 시간이 기설정된 기준시간(제1 기준시간, 제2 기준시간) 미만인 경우에 로우레벨 신호(제1 로우레벨 신호, 제2 로우레벨 신호)를 출력할 수 있다.
다음으로, 상기 비교부(제1 비교부, 제2 비교부) 및 상기 제어부(240) 간을 연결하는 하나의 외부소자(230)는 상기 제1 비교부 및 상기 제2 비교부가 출력하는 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호의 고주파 성분을 제거하는 저주파 통과필터(미도시)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 저주파 통과필터를 구성하는 커패시터(미도시)는 상기 비교부(제1 비교부, 제2 비교부)가 출력하는 하이레벨 신호에 의해 충전되고 상기 비교부(제1 비교부, 제2 비교부)가 출력하는 로우레벨 신호에 의해 방전될 수 있다.
따라서, 누설전류가 지속적으로 발생하는 경우, 상기 커패시터는 완전히 방전되지 않은 상태에서 충전과 방전이 반복되어 이루어져 상기 커패시터의 전압이 증가되어 기설정된 기준 전위이상이 되는 경우, 상기 커패시터(미도시) 전압을 수신하는 상기 제어부(240)는 외부전원의 차단을 개시하는 하이레벨 신호를 출력할 수 있다.
상기 제어부(240)는 상기 하이레벨 신호를 출력하는 래치회로(미도시), 및 상기 출력된 하이레벨 신호를 근거하여 누설전류의 흐름을 차단하는 트립구동부(미도시)의 동작을 제어하는 사이리스터 회로(미도시)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 제어부(240)로부터의 하이레벨 신호는 상기 래치회로(미도시)와 연결된 사이리스터 회로(미도시)를 턴-온 시키고, 상기 사이리스터 회로(미도시)는 반도체 소자로서, 일반적인 실리콘제어정류기(Silicon Controlled Rectifier, SCR)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 사이리스터 회로(미도시)는 상기 트립구동부(미도시)의 트립코일에 전류의 흐름을 허용하여 상기 선로상의 스위치를 작동시켜 상기 부하(240)로 향하는 누전전류의 흐름을 차단할 수 있다.
상기 제어부(240)는 상기 기설정된 기준 전위(전압) 값을 저장하고, 저장된 기준 전압 값과 상기 외부소자(230)를 통해 입력되는 전압을 비교 분석하기 위해 마이컴(micro computer), 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러 또는 다양한 제어기 형태로 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 누전차단기의 증폭부(222)의 신호처리동작을 나타낸 도면이다.
여기서, 상기 증폭부(제1 증폭부, 제2 증폭부)는 저장된 기준전압(VREF1,VREF2)을 상기 필터부(221)로부터 수신한 아날로그 신호와 비교한 후 선별적으로 디지털신호를 증폭하여 출력할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예로서, 상기 제1 증폭부(미도시)는 상기 영상변류기(210)로부터 수신한 신호의 양의 반파장에 해당하는 위상의 절대값이 기설정된 제1 기준전압(VREF1)이상이 되는 경우 하이레벨 신호를 증폭하여 출력하고, 상기 제2 증폭부(미도시)는 상기 영상변류기(210)로부터 수신한 신호 중 음의 반파장에 해당하는 위상의 절대값이 기설정된 제2 기준전압(VREF2)의 전위차 이상이 되는 경우 하이레벨 신호를 출력할 수 있다.
도 4는 본 발명의 스위칭부(223)의 신호처리 동작을 나타낸 도면이다. 여기서, 상기 스위칭부(제1 스위칭부, 제2 스위칭부)는 상기 증폭부(제1 증폭부, 제2 증폭부)가 출력하는 디지털신호(제1 디지털신호, 제2 디지털신호)를 수신하고 상기 수신된 디지털신호(제1 디지털신호, 제2 디지털 신호)에 의해 충전 또는 방전되는 커패시터의 전압을 출력할 수 있다.
여기서, 상기 스위칭부(제1 스위칭부, 제2 스위칭부)는 입력신호(Vinput)에 따라 작동되는 복수의 스위칭소자들을 이용하여 외부전원을 통해 상기 커패시터를 충전 또는 방전시킬 수 있다.
여기서, 상기 출력신호의 제1 영역(Voutput1)은 상기 커패시터의 충전시간(t1)에 해당하는 신호를 나타내고 상기 출력신호의 제2 영역(Voutput2)은 상기 커패시터의 방전시간(t1)에 해당하는 신호를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 비교부(224)의 신호처리동작을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시 예로서, 상기 비교부(제1 비교부, 제2 비교부)는 수신된 입력신호가 기설정된 기준 전압(VREF3)보다 큰 신호가 되는 경우 해당 하이레벨 신호를 출력할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 비교부 및 제2 비교부 각각은 제1 시간대(t1)에 해당하는 입력신호가 상기 기준 전압(VREF3)보다 작은 위상을 가지므로 로우레벨 신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기 제1 비교부 및 제2 비교부 각각은 제2 시간대(t2) 및 제3 시간대(t3)의 입력신호가 상기 기준 전압(VREF3)보다 큰 위상을 가지므로 (제1 비교부, 제2 비교부)는 하이레벨 신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기 제1 비교부 및 제2 비교부 각각은 제4 시간대(t4)의 입력신호가 상기 기준 전압(VREF3)보다 작은 위상을 갖고 기설정된 시간대(time period)보다 짧은 시간 동안 이루어져 로우레벨 신호를 출력할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 제어부(240)의 신호처리동작을 나타낸 도면이다.
여기서, 제어부(240)는 외부소자(230)로부터의 출력신호가 기설정된 기준전압(VREF4)보다 큰 시점(t1)에서 하이레벨 신호를 출력할 수 있다.
여기서, 상기 외부소자(230)로부터 출력되어 상기 제어부(240)에 입력되는 신호는 상기 외부소자(230)의 변화하는 커패시터(미도시) 전압을 나타낼 수 있다.
상기 제어부(240)가 출력하는 상기 하이레벨 신호는 상기 트립구동부(미도시)의 트립코일에 전류의 흐름을 허용하여 상기 선로상의 스위치(미도시)를 작동시켜 상기 부하(250)로 향하는 누전전류의 흐름을 차단할 수 있다.
30: 누전검출 IC회로 (종래) 230: 외부소자
200: 외부전원 240: 제어부
210: 영상변류기 250: 부하
220: 누전검출 IC회로 (본 발명)

Claims (14)

  1. 영상변류기를 이용하여 외부전원과 부하를 연결하는 전원 선에 발생하는 누설전류여부를 파악하는 누전 차단기에 있어서,
    상기 영상변류기가 출력하는 아날로그 신호를 해당 디지털신호로 변환시켜 출력하는 증폭부;
    수신된 상기 출력된 디지털신호에 의해 충전 또는 방전되는 커패시터를 포함하고, 상기 커패시터에 걸리는 전압신호를 출력하는 스위칭부;
    상기 스위칭부가 출력한 신호가 기설정된 제1 기준전위 이상인 경우에 제1 하이레벨 신호를 출력하는 비교부; 및
    상기 비교부가 출력한 제2 디지털신호가 누적되어 발생하는 입력신호가 기설정된 제2 기준전위 이상인 경우에 제2 하이레벨 신호를 출력하여 상기 누전 차단기를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 누전차단기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증폭부, 상기 스위칭 부, 및 상기 비교부는 각각 복수 개로 구성되어, 상기 복수개의 비교부 중 제1 비교부는 상기 복수개의 증폭부 중 제 1 증폭부 및 상기 복수개의 스위칭부 중 제1 스위칭부가 처리한 신호를 입력받아 제1 디지털신호를 출력하고,
    상기 복수개의 비교부 중 제2 비교부는 상기 복수개의 증폭부 중 제 2 증폭부 및 상기 복수개의 스위칭부 중 제2 스위칭부가 처리한 신호를 입력받아 제2 디지털신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 비교부와 상기 제2 비교부는 하나의 외부소자와 연결되어, 상기 제1 및 상기 제2 디지털신호가 하나의 신호로 조합되어 상기 하나의 외부소자에 입력되는 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 영상변류기 및 상기 증폭부 간을 연결하는 필터부를 더 포함하며,
    상기 필터부는 상기 영상변류기가 측정한 전류가 갖는 고주파 성분을 제거하는 저주파 통과필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 누전차단기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 증폭부는 상기 영상변류기로부터 수신한 신호의 양의 반 파장 동안의 해당 위상의 절대값이 기설정된 제3 기준전위 이상인 경우에 제3 하이레벨 신호를 출력하고,
    상기 제2 증폭부는 상기 영상변류기로부터 수신한 신호의 음의 반파장 동안의 해당 위상의 절대값이 기설정된 제4 기준전위 이상인 경우에 제 4 하이레벨 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 누전차단기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 증폭부 및 상기 비교부 간을 연결하는 스위칭부를 더 포함하며,
    상기 스위칭부는 상기 커패시터를 충전 또는 방전시키는 복수의 스위칭소자를 포함하되, 상기 복수의 스위칭 소자 각각은 상기 증폭부가 출력하는 디지털신호에 의해 턴-온 또는 턴-오프 동작을 하는 것을 특징으로 하는 누전차단기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 비교부는,
    상기 커패시터의 전압을 수신하고, 상기 커패시터의 전압이 기설정된 기준전위 이상인 경우에 제 5 하이레벨 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 누전차단기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 비교부는,
    상기 수신된 신호의 파장에 해당하는 시간이 기설정된 기준시간 미만인 경우에 로우레벨 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 누전차단기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 비교부 및 상기 제어부 간을 연결하는 외부소자를 더 포함하며,
    상기 외부소자는 상기 비교기가 출력하는 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호의 고주파 성분을 제거하는 저주파 통과필터를 포함한 것을 특징으로 하는 누전차단기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 외부소자의 일단은,
    상기 제어부의 입력단과 연결되어, 상기 저주파 통과필터를 이루는 커패시터의 전압이 상기 제어부에 입력되는 것을 특징으로 하는 누전차단기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 커패시터의 전압이 기설정된 기준전압 이상이 되는 경우 하이레벨 신호를 출력하는 래치회로를 더 포함한 것을 특징으로 하는 누전차단기.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제어부와 전기적으로 연결되어,
    상기 부하에 공급되는 전원을 차단하는 트립구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 누전차단기.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제2 하이레벨의 신호를 근거하여 상기 트립구동부의 전원 차단동작을 제어하는 신호를 출력하는 사이리스터 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 누전차단기.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 증폭부, 비교부, 스위칭부, 및 제어부 각각과 연결되어,
    상기 외부 전원을 변화시켜 상기 증폭부, 비교부,스위칭부, 및 제어부 각각에 필요한 각기 다른 전원을 공급하는 전원전압 발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 누전차단기.
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KR102270144B1 (ko) * 2020-07-03 2021-06-29 (주)재신정보 순시성 누설전류에서 시간순차 비교 알고리즘을 적용하여 순간 왜곡파형에 의해 불필요하게 차단되는 불편을 방지하는 중감도 3상 누전차단기와 누설경보기

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