KR20200122140A - 착탈식 전기 계측 유닛을 갖는 차단기 - Google Patents

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KR20200122140A
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Abstract

본 발명은 착탈식 전기 계측 유닛을 갖는 차단기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모듈로 구성되어 탈착 가능한 전기 계측 유닛을 갖는 차단기에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 착탈식 전기 계측 장치를 갖는 회로 차단기는 단자부에 제1 결합부를 갖는 배선용 차단기; 및 상기 제1 결합부에 착탈 가능하게 결합되는 제2 결합부를 갖는 전기 계측 유닛;을 포함한다.

Description

착탈식 전기 계측 유닛을 갖는 차단기{Circuit Breaker having detachable Electricity Measuring Device}
본 발명은 착탈식 전기 계측 유닛을 갖는 차단기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모듈로 구성되어 탈착 가능한 전기 계측 유닛을 갖는 차단기에 관한 것이다.
일반적으로 차단기(Circuit Breaker)는 전기적으로 과부하 상태 또는 단락 사고시 자동으로 회로를 차단하여 회로 및 부하를 보호하는 전기기기이다. 이러한 차단기는 누전 차단기, 배선용 차단기, 기중 차단기, 고압 차단기, 저압 차단기, 진공 차단기, 가스 절연 차단기 들을 포함한다.
이러한 차단기의 구성으로 예를 들면 배선용 차단기는 전원측과 전면측과의 연결을 이룰 수 있는 단자부, 고정단자와 가동단자가 기구적으로 접촉할 수 있도록 개폐를 시켜주는 기구부, 및 전원측에서 과전류 또는 단락전류를 감지하여 기구부의 트립동작을 유도하는 트립부, 이상전류 차단시 발생하는 아크(Arc)를 소호하기 위한 소호부를 포함하고 있다.
한편, 전기 선로에는 전기량 정보(전류, 전압, 전력, 역률 등의 정보) 측정을 위해 전기 계측 장치가 설치된다. 이러한 장치들은 전기 선로의 전기 신호를 측정하여 필요한 일을 수행하게 된다.
도 1은 종래 장치의 전기량 정보 계측 방법을 도시한 것으로, 전기량 정보를 계측하기 위해서 차단기(1)의 외부에 계측기(2)가 구비되고, 계측기(2)와 차단기(1)의 입력(또는 출력) 단자를 서로 전기선(5)을 이용하여 연결한다.
도 1과 같이 종래 장치는 외부에 위치한 계측기(2)와 차단기(1)를 별도의 전기선(5)으로 연결하며, 계측기(2)에서 전기량 정보를 계측하여 화면표시기(LCD) 등을 이용하여 소비자에게 알려 준다.
종래 기술에서 전기량 정보를 측정하는 방법은 전원(Source)(3) 지점에서 인출된 전기선을 계측기(2)에 연결하고, 계측기(2)로부터 전기선(5)을 인출하여 차단기(1)에 연결하고, 차단기(1)로부터 인출되는 전기선을 부하(Load)(4)에 연결하는 구조를 갖는다.
이와 같이 연결된 계측기는 전기량 정보를 센싱/계측하는 기능을 수행함으로써, 그 정보를 사용자에게 제공한다.
그런데, 종래 기술에서의 전기 계측 장치는 계측기와 차단기를 전기적으로 연결해주는 전기선이 별도로 필요하고 그 연결 또한 추가적인 작업이 필요하다는 불편함이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 차단기에 착탈식으로 결합되어 전기량 정보를 용이하게 전달할 수 있는 회로 차단기에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 착탈식 전기 계측 장치를 갖는 회로 차단기는 단자부에 제1 결합부를 갖는 배선용 차단기; 및 상기 제1 결합부에 착탈 가능하게 결합되는 제2 결합부를 갖는 전기 계측 유닛;을 포함한다.
여기서, 상기 제1 결합부는 홈 또는 돌기로 형성되고, 상기 제2 결합부는 상기 제1 결합부에 대응하는 돌기 또는 홈으로 형성된다.
또한, 상기 전기 계측 유닛은 수용부를 갖는 케이스; 상기 수용부를 덮도록 상기 케이스에 결합되는 커버; 상기 수용부에 삽입 설치되는 회로기판; 및 상기 수용부에 삽입 설치되고, 상기 회로기판에 병렬로 배치되는 전류 센서;를 포함한다.
또한, 상기 커버에는 상기 단자부에 연통되는 제1 관통홀이 형성되고, 상기 회로기판에는 상기 제1 관통홀에 연통되는 제2 관통홀이 형성되고, 상기 전류 센서에는 상기 제2 관통홀에 연통되는 제3 관통홀이 형성된다.
또한, 상기 케이스에는 단자연결관이 구비되어 상기 제1 관통홀과 제2 관통홀을 통해 삽입되어 상기 제3 관통홀에 일단부가 설치된다.
또한, 상기 회로기판에는 계측 단자가 구비되어, 상기 제1 관통홀을 통해 상기 단자부의 단자에 접속된다.
또한, 상기 케이스의 양측부에는 결합돌기가 형성되고, 상기 커버의 양측면에는 상기 결합돌기가 끼워질 수 있는 결합홈이 형성된다.
또한, 상기 커버에는 상면 및 하면에 후방으로 돌출되어 상기 케이스의 상면 및 하면에 고정되는 고정부가 복수 개 마련된다.
또한, 상기 전기 계측 유닛은, 전원에 연결되는 전원생성부; 상기 전원으로부터 전압신호를 검출하는 전압센싱부; 전류 센서에 흐르는 전류신호를 검출하는 전류센싱부;를 포함한다.
또한, 상기 전기 계측 유닛은, 상기 전압신호와 전류신호를 이용하여 전기량 정보를 산출하는 디지털 신호 처리부; 상기 전기 계측 유닛의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함한다.
또한, 상기 전기 계측 유닛은, 상기 전기량 정보를 외부장치와 인터페이싱하는 무선통신부를 더 포함한다.
그리고, 상기 전기 계측 유닛은, 프로그램 및 데이터를 저장하는 메모리부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 착탈형 계측기를 갖는 회로 차단기에 의하면 계측 유닛이 착탈형으로 구비되어 차단기에 용이하게 설치된다.
따라서, 별도의 전기 배선이 필요하지 않고 별도의 작업이 필요하지 않게 된다.
또한, 전기 계측 유닛에는 관통홀이 형성되어 전기선로와 같은 도체가 관통할 수 있다. 따라서 전류 센싱 작업이 용이하다.
또한, 전기 계측 유닛과 외부장치 사이의 전기량 정보 인터페이싱에 무선통신을 사용함으로써, 현장의 장치 설치 시간이 감소되고 작업 효율성이 증대한다.
또한, 본 발명은 전기 계측 유닛이 착탈식으로 차단기에 취부되므로 전류 계측 유닛이 필요하지 않은 고객에게 있어서는 비용 절감과 공간 감소 효과를 줄 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 계측기와 회로 차단기의 연결도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 착탈형 전기 계측 유닛을 갖는 차단기의 사시도이다.
도 3은 도 2에서 착탈형 전기 계측 유닛이 회로 차단기에서 분리된 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 착탈형 전기 계측 유닛을 갖는 차단기에 적용되는 착탈형 전기 계측 유닛의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 착탈형 전기 계측 유닛을 갖는 차단기에 적용되는 전기 계측 유닛의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 착탈형 전기 계측 유닛을 갖는 차단기와 외부 전기 장치의 연결도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 착탈식 전기 계측 유닛을 갖는 차단기에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 착탈형 전기 계측 유닛을 갖는 차단기의 사시도, 도 3은 도 2에서 착탈형 전기 계측 유닛이 회로 차단기에서 분리된 사시도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 착탈형 전기 계측 유닛을 갖는 차단기에 적용되는 착탈형 전기 계측 유닛의 분해 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 착탈형 전기 계측 유닛을 갖는 회로 차단기는 단자부(13a,13b,13c,13d)에 제1 결합부(15)를 갖는 차단기(10); 및 상기 제1 결합부(15)에 착탈 가능하게 결합되는 제2 결합부(35)를 갖는 전기 계측 유닛(20);을 포함하여 구성된다.
일반적으로 회로 차단기(Circuit Breaker)는 전기적으로 과부하 상태 또는 단락 사고시 자동으로 회로를 차단하여 회로 및 부하를 보호하는 전기기기로서, 크게 전원측과 전면측과의 연결을 이룰 수 있는 단자부, 고정단자와 가동단자가 기구적으로 접촉할 수 있도록 개폐를 시켜주는 기구부, 및 전원측에서 과전류 또는 단락전류를 감지하여 기구부의 트립동작을 유도하는 트립부, 이상전류 차단시 발생하는 아크(Arc)를 소호하기 위한 소호부로 구성되어 있다.
먼저 차단기(10)의 구성을 살펴보기로 한다. 차단기(10)는 외함(11)을 갖는다. 외함(11)에는 양단에 단자부(13:13a,13b,13c,13d)가 구비된다. 단자부(13a,13b,13c,13d)는 각 상(Phase)이나 극(Pole)별로 마련될 수 있다. 즉, 4극 차단기의 의 경우 단자부는 4개가 마련될 수 있다. 이러한 4극은 R극, S극, T극, N극으로 구분될 수 있다. 여기서, R극, S극, T극은 서로 위상차를 갖는 전기 단자이고 N극은 중성 단자로 구성될 수 있다.
외함(11)의 상면에는 트립 작동을 위한 핸들(14)이 마련된다. 사용자는 핸들(14)을 수동으로 회전시켜 차단기(10)를 온, 오프, 트립 상태로 조작할 수 있다.
단자부(13a,13b,13c,13d)는 각 상의 단자(12a,12b,12c,12d)가 수용될 수 있는 홈 형태의 수용부로 마련되고, 각 수용부에는 각 상의 단자(12a,12b,12c,12d)가 구비된다.
단자부(13a,13b,13c,13d)에는 전기 계측 유닛(20)이 결합될 수 있는 제1 결합부(15)가 마련된다. 제1 결합부(15)는 홈으로 형성될 수 있다.
다음으로 전기 계측 유닛(20)의 구성을 살펴보기로 한다.
전기 계측 유닛(20)은 단자부(13a,13b,13c,13d)에 착탈식으로 결합된다.
전기 계측 유닛(20)은 케이스(21)와 커버(30), 회로기판(40), 전류 센서(50)를 포함한다.
케이스(21)는 일면이 개방된 상자 형태로 형성될 수 있다. 케이스(21)의 내부에는 수용부(22)가 형성된다. 케이스(21)에는 단자연결관(23)이 마련된다. 단자연결관(23)은 케이스(21)의 폐쇄면으로부터 개방면으로 돌출 형성된다. 단자연결관(23)을 통하여 케이스(21)의 외부에서 차단기(10)의 단자부(13a,13b,13c,13d)에 접근이 가능하다.
케이스(21)의 양측부에는 결합돌기(24)가 마련될 수 있다. 결합돌기(24)를 통해 케이스(21)는 커버(30)와 결합된다.
커버(30)는 케이스(21)에 결합된다. 커버(30)에는 단자연결관(23)의 일단부가 삽입 결합될 수 있는 제1 관통홀(31)이 형성된다.
커버(30)에는 상면 및 하면에 후방으로 돌출되어 케이스(21)의 상면 및 하면에 고정되는 고정부(32)가 복수 개 마련된다.
커버(30)의 양측면에는 케이스(21)의 결합돌기(24)가 끼워질 수 있는 결합홈(33)이 형성된다.
커버(30)에는 단자부(13a,13b,13c,13d)에 결합될 수 있도록 제2 결합부(35)가 마련된다. 제2 결합부(35)는 커버(30)에서 전면으로 돌출되는 돌기부로 구성될 수 있다.
제1 결합부(15)와 제2 결합부(35)의 구성은 예시적인 것이다. 제1 결합부(15)와 제2 결합부(35)는 이외에도 다른 여러 가지의 방식으로 결합되는 구성으로 마련될 수 있다.
회로기판(40)은 전기 계측 유닛(20)의 주요 회로부를 구성한다. 회로기판(40)에는 제2 관통홀(41)이 형성된다.
회로기판(40)의 전면에는 계측 단자(45)가 설치된다. 계측 단자(45)는 각 상별로 마련된다. 계측 단자(45)는 전기 계측 유닛(20)이 차단기(10)에 결합되는 경우 단자(12a,12b,12c,12d)에 접속된다. 계측 단자(45)에 흐르는 전기에서 전압 신호를 검출할 수 있다.
전류 센서(50)가 마련된다. 전류 센서(50)에는 제3 관통홀(51)이 형성된다. 전류 센서(50)는 회로판이 적층된 적층형 구조로 제작될 수 있다. 적층된 회로판들은 서로 전기적으로 연결된다.
전류 센서(50)의 일부에는 회로부(52)가 마련된다.
케이스(21)이 단자연결관(23)은 전류 센서(50)의 제3 관통홀(51), 회로기판(40)의 제2 관통홀(41), 커버(30)의 제1 관통홀(31)을 통해 삽입 설치된다.
회로 측면 또는 기능 측면에서 본 전기 계측 유닛(20)의 구성도가 도 5에 도시되어 있다. 이러한 구성은 회로기판(40)과 전류 센서(50)의 구성 부품 또는 구성 부분으로 구분될 수 있다.
전기적 관점에서 본 전기 계측 유닛(20)의 구성은 전원생성부(50A), 전압센싱부(50B), 전류센싱부(50C), 디지털 신호 처리부(40A), 제어부(40B), 무선통신부(40C), 메모리부(40D)를 포함한다.
전원생성부(50A) 전원에 연결되어 전류신호 및 전압신호를 받게 된다. 전원생성부(50A)는 계측 단자(45)를 통해 전기 계측 유닛(20)을 동작시키는 동작전원을 발생시킨다.
전압센싱부(50B)는 계측 단자(45)의 전압신호를 검출한다.
전류센싱부(50C)는 전류 센서(50)에 흐르는 전류신호를 검출한다.
디지털 신호 처리부(40A)는 전압센싱부(50B)의 전압신호와 전류센싱부(50C)의 전류신호를 이용하여 전기량 정보를 산출한다.
제어부(40B)는 본 발명의 전기 계측 유닛(20)의 동작 및 무선통신부를 제어하는 역할을 수행한다.
무선통신부(40C)는 전기량 정보를 외부장치(70)와 인터페이스한다. 여기서, 전기량 정보는 상기의 전압신호 및 전류신호를 포함한다.
메모리부(40D)는 본 발명의 전기 계측 유닛(20)의 프로그램 및 데이터(전기량 정보에 관한 데이터를 포함한다)를 관리하고 저장하는 기능을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 계측 유닛(20)의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
전기 계측 유닛(20)은 차단기(10)의 단자부(13a,13b,13c,13d)에 착탈식으로 결합 또는 분리된다. 전기 계측 유닛(20)이 계측 단자(45)는 차단기(10)의 단자(12a,12b,12c,12d)에 전기적으로 접속된다.
전원은 전기 계측 유닛(20)의 단자연결관(23)을 통해 계측 단자(45) 또는 단자(12a,12b,12c,12d)에 연결되어 전기 공급이 가능하다.
본 발명의 전기 계측 유닛(20)은 계측 단자(45)로부터 전압신호를 검출/센싱하고, 전원으로부터 전기 계측 유닛(20)을 관통하여 연결된 전기선로에 흐르는 전류신호를 전류 센서(50)(전류센싱부(50C))에서 검출/센싱하며, 상기 전압신호 및 전류신호를 이용하여 전기량 정보를 디지털 신호 처리부(40A)에서 산출한다.
여기서, 전압정보는 전압신호를 이용하여 연산하고, 전류정보는 전류신호를 이용하여 연산하고, 전력정보는 전압 및 전류신호를 기반으로 연산하여 산출한다. 상기 산출된 전기량 정보는 무선통신부(40C)를 통하여 외부장치(70)로 전송된다.
도 6은 본 발명의 전기 계측 유닛(20)과 외부장치(70)의 전기량 정보 인터페이스의 예를 도시한 것이다. 전기 계측 유닛(20)은 산출한 전기량 정보(전압, 전류, 전력, 역률 등)를 통신 기반으로 외부장치와 인터페이스한다. 이러한 인터페이싱은 무선통신으로 전기 계측 유닛(20)와 외부장치(70)가 전기량 정보 및 제반 정보를 주기적(1초, 5초, 10초, 1분 등)으로 인터페이스하는 방식으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 착탈식 전기 계측 유닛을 갖는 차단기에 의하면, 전기 계측 유닛(20)과 차단기(10)를 전기적으로 연결하는 별도 전기선이 없다. 따라서, 작업이 용이하다.
또한, 전기 계측 유닛(20)에는 관통홀(31,41,51)이 형성되어 전기선로와 같은 도체가 관통할 수 있다. 따라서 전류 센싱 작업이 용이하다.
또한, 전기 계측 유닛(20)과 외부장치(70) 사이의 전기량 정보 인터페이싱에 무선통신을 사용함으로써, 현장의 장치 설치 시간이 감소되고 작업 효율성이 증대한다.
또한, 본 발명은 전기 계측 유닛(20)이 착탈식으로 차단기에 취부되므로 전류 계측 유닛(20)이 필요하지 않은 고객에게 있어서는 비용 절감과 공간 감소 효과를 줄 수 있다.
이상에서 설명한 실시예들은 본 발명을 구현하는 실시예들로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 차단기 11 외함
12a,12b,12c,12d 단자 13a,13b,13c,13d 단자부
14 핸들 15 제1 결합부
20 전기 계측 유닛 21 케이스
22 수용부 23 단자연결관
24 결합돌기 30 커버
31 제1 관통홀 32 고정부
33 결합홈 35 제2 결합부
40 회로기판 40A 디지털 신호 처리부
40B 제어부 40C 무선통신부
40D 메모리부 41 제2 관통홀
45 계측 단자 50 전류 센서
50A 전원생성부 50B 전압센싱부
50C 전류센싱부 51 제3 관통홀
52 회로부 70 외부장치

Claims (12)

  1. 단자부에 제1 결합부를 갖는 배선용 차단기;
    상기 제1 결합부에 착탈 가능하게 결합되는 제2 결합부를 갖는 전기 계측 유닛;을 포함하는 착탈식 전기 계측 장치를 갖는 회로 차단기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 결합부는 홈 또는 돌기로 형성되고, 상기 제2 결합부는 상기 제1 결합부에 대응하는 돌기 또는 홈으로 형성되는 착탈식 전기 계측 장치를 갖는 회로 차단기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전기 계측 유닛은
    수용부를 갖는 케이스;
    상기 수용부를 덮도록 상기 케이스에 결합되는 커버;
    상기 수용부에 삽입 설치되는 회로기판; 및
    상기 수용부에 삽입 설치되고, 상기 회로기판에 병렬로 배치되는 전류 센서;를 포함하는 착탈식 전기 계측 장치를 갖는 회로 차단기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 커버에는 상기 단자부에 연통되는 제1 관통홀이 형성되고, 상기 회로기판에는 상기 제1 관통홀에 연통되는 제2 관통홀이 형성되고, 상기 전류 센서에는 상기 제2 관통홀에 연통되는 제3 관통홀이 형성되는 착탈식 전기 계측 장치를 갖는 회로 차단기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 케이스에는 단자연결관이 구비되어 상기 제1 관통홀과 제2 관통홀을 통해 삽입되어 상기 제3 관통홀에 일단부가 설치되는 착탈식 전기 계측 장치를 갖는 회로 차단기.
  6. 제4항에 있어서, 상기 회로기판에는 계측 단자가 구비되어, 상기 제1 관통홀을 통해 상기 단자부의 단자에 접속되는 착탈식 전기 계측 장치를 갖는 회로 차단기.
  7. 제3항에 있어서, 상기 케이스의 양측부에는 결합돌기가 형성되고, 상기 커버의 양측면에는 상기 결합돌기가 끼워질 수 있는 결합홈이 형성되는 착탈식 전기 계측 장치를 갖는 회로 차단기.
  8. 제3항에 있어서, 상기 커버에는 상면 및 하면에 후방으로 돌출되어 상기 케이스의 상면 및 하면에 고정되는 고정부가 복수 개 마련되는 착탈식 전기 계측 장치를 갖는 회로 차단기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 전기 계측 유닛은,
    전원에 연결되는 전원생성부;
    상기 전원으로부터 전압신호를 검출하는 전압센싱부;
    전류 센서에 흐르는 전류신호를 검출하는 전류센싱부;를 포함하는 착탈식 전기 계측 장치를 갖는 회로 차단기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전기 계측 유닛은,
    상기 전압신호와 전류신호를 이용하여 전기량 정보를 산출하는 디지털 신호 처리부;
    상기 전기 계측 유닛의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 착탈식 전기 계측 장치를 갖는 회로 차단기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 전기 계측 유닛은,
    상기 전기량 정보를 외부장치와 인터페이싱하는 무선통신부를 더 포함하는 착탈식 전기 계측 장치를 갖는 회로 차단기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 전기 계측 유닛은,
    프로그램 및 데이터를 저장하는 메모리부를 포함하는 착탈식 전기 계측 장치를 갖는 회로 차단기.
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