KR20210041299A - 아크 검출기 - Google Patents

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KR20210041299A
KR20210041299A KR1020190123809A KR20190123809A KR20210041299A KR 20210041299 A KR20210041299 A KR 20210041299A KR 1020190123809 A KR1020190123809 A KR 1020190123809A KR 20190123809 A KR20190123809 A KR 20190123809A KR 20210041299 A KR20210041299 A KR 20210041299A
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김효성
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공주대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은, 부하에 전원을 공급하는 전원선에 발생되는 아크를 검출하는 아크 검출기로서, 양단이 전원선 양단에 각각 연결되는 아크 검출선과, 아크 검출선 양단의 전압을 검출하는 전압 센서와, 전압 센서가 검출한 전압을 분석하여 아크의 발생 여부 및 아크의 종류를 판단하는 아크 판단부를 포함하는 아크 검출기를 제공한다.

Description

아크 검출기{ARC DETECTOR}
본 발명은 아크 검출기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오동작 없이 비교적 정확히 아크를 검출할 수 있고 하나의 회로 구성을 통해 직렬 아크 및 병렬 아크를 주기적으로 검출할 수 있는 아크 검출기에 관한 것이다.
신재생 발전과 IT 장비, 고효율 가전 기기 등 DC 부하가 증가함에 따라 DC 배전 시스템의 필요성이 점차 증가하고 있다. AC 배전 시스템과 비교하여, DC 배전 시스템의 가장 차별화된 특징은 전류 제로(Zero)점이 존재하지 않는 것이다. 이러한 이유로 DC 배전 시스템에서 고온의 플라즈마성 아크 방전이 쉽게 발생하며, 이는 인명 및 설비를 위협하는 화재 사고를 야기할 수 있다.
아크 방전은 전류 경로에 따라 병렬 아크와 직렬 아크로 구분된다. 구체적으로, 병렬 아크는 노후된 두 전선의 접촉에 의한 절연 파괴로 촉발된다. 이와 같은 병렬 아크는 Paschen의 법칙을 따르기 때문에 병렬 아크가 시작되는 최소 항복 전압은 기체 종류 및 기체 압력, 전극 간 거리에 의해 결정된다. 그리고, 직렬 아크는 잘못된 전기 시공에 따른 전선의 접속 불량, 느슨한 전기 접속, 차단기 및 커플러 또는 소켓 플러그 등의 분리 시에 발생한다. 즉, 직렬 아크는 두 전극이 느슨해지거나 접촉 불량이 일어나면 두 전극 사이에 아크 전압과 전류가 발생하는데, 아크 사고시 공기 매질의 불안정성 때문에 아크 발생 지점의 전극 양단에는 고주파의 펄스성 아크 전압과 아크 전류가 발생한다.
DC 배전 시스템에서 이러한 아크는 소켓 아웃??-플러그 조작 등 비전문가에 의한 일상적인 전기 사용 환경에서도 빈번하게 발생할 수 있으며, 쉽게 화재 사고로 이어질 수 있기 때문에 인명 및 설비 보호를 위해 아크의 검출이 필수적이다.
도 1은 종래의 전류 센서를 사용한 아크 검출기의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 전원선(10)은 전원부(13)의 양극(+) 단자에 연결되는 양극 전원선(11)과 전원부(13)의 음극(-) 단자에 연결되는 음극 전원선(12)을 포함하며, 양극 전원선(11) 및 음극 전원선(12)에 각각 병렬로 연결된 복수의 부하(1)에 전원을 공급한다.
아크가 발생할 때 발생 지점의 전극 양단에는 고주파의 펄스성 전압과 전류가 발생한다. 이에 따라 전류 센서(20)가 전원선(10)을 통해 흐르는 전류를 검출하고, 아크 판단부(30)가 전류 센서(20)를 통해 검출된 전류에서 고주파 펄스 형태로 나타나는 아크 전류 신호를 분리하여 아크의 발생 유무를 판단한다.
이와 같은 종래의 아크 검출기를 사용함에 있어, 공통 모선을 갖는 부하(1) 측에 고주파 스위칭을 하는 변환기가 있거나 라디오 주파수대의 노이즈 신호가 유입되는 경우, 노이즈 신호에 의하여 아크 검출기가 오동작하는 경우가 발생될 수 있다. 따라서, 기존의 아크 검출기는 설치 환경에 따라 너무 민감하게 동작하여 전원이 자주 차단되거나 반대로 너무 둔감하게 동작하여 아크 사고를 검출하지 못하는 문제가 종종 발생하였다.
본 발명은, 오동작 없이 비교적 정확히 아크를 검출할 수 있는 아크 검출기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 하나의 회로 구성을 통해 직렬 아크 및 병렬 아크를 주기적으로 검출할 수 있는 아크 검출기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 부하에 전원을 공급하는 전원선에 발생되는 아크를 검출하는 아크 검출기로서, 양단이 전원선 양단에 각각 연결되는 아크 검출선과, 아크 검출선 양단의 전압을 검출하는 전압 센서와, 전압 센서가 검출한 전압을 분석하여 아크의 발생 여부 및 아크의 종류를 판단하는 아크 판단부를 포함하는 아크 검출기를 제공한다.
여기서, 아크 판단부는, 전압 센서가 검출한 전압에서 고전압 펄스 성분을 분리하여 아크의 발생 여부를 판단할 수 있다.
또한, 아크 판단부는, 아크 검출선 양단이 양극 전원선 양단 또는 음극 전원선 양단에 각각 연결되면 직렬 아크를 판단하고, 아크 검출선 양단이 양극 전원선 및 음극 전원선 일단에 각각 연결되면 병렬 아크를 판단할 수 있다.
또한, 아크 검출선은, 일단이 양극 전원선 및 음극 전원선 일단에 선택적으로 연결되고, 타단이 양극 전원선 타단에 연결되는 제1 아크 검출선과, 양단이 음극 전원선 양단에 각각 연결되는 제2 아크 검출선을 포함할 수 있다.
또한, 전압 센서는 제1 아크 검출선 양단의 전압을 검출하는 제1 전압 센서와, 제2 아크 검출선 양단의 전압을 검출하는 제2 전압 센서를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 아크 검출기는, 제1 아크 검출선 일단을 일정 주기로 양극 전원선 및 음극 전원선 일단에 선택적으로 연결하는 선택 스위치를 더 포함할 수 있다.
또한, 아크 검출선은, 일단이 양극 전원선 및 음극 전원선 일단에 선택적으로 연결되고, 타단이 양극 전원선 및 음극 전원선 타단에 선택적으로 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 아크 검출기는, 아크 검출선 일단을 주기적으로 양극 전원선 및 음극 전원선 일단에 선택적으로 연결하는 제1 선택 스위치와, 아크 검출선 타단을 주기적으로 양극 전원선 및 음극 전원선 타단에 선택적으로 연결하는 제2 선택 스위치를 더 포함할 수 있다.
또한, 아크 판단부는, 아크가 발생되면, 전원을 차단하기 위한 차단 신호를 전원 차단부로 송신하고, 아크의 발생 및 종류를 외부로 알리기 위한 알람 신호를 알람부로 송신할 수 있다.
또한, 본 발명의 아크 검출기는, 아크가 발생된 시각 및 상기 아크의 종류를 기록하는 아크 기록부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전압 센서를 이용해 아크를 검출함에 따라 오동작 없이 비교적 정확히 아크를 검출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 하나의 회로 구성을 통해 직렬 아크 및 병렬 아크를 주기적으로 검출할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 전류 센서를 사용한 아크 검출기의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 아크 검출기의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 아크 검출기에 있어서, 양극 전원선에 발생되는 직렬 아크의 검출 동작을 나타낸 등가 회로도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 아크 검출기에 있어서, 음극 전원선에 발생되는 직렬 아크의 검출 동작을 나타낸 등가 회로도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 아크 검출기에 있어서, 전원선에 발생되는 병렬 아크의 검출 동작을 나타낸 등가 회로도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 아크 검출기의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 아크 검출기에 있어서, 양극 전원선에 발생되는 직렬 아크의 검출 동작을 나타낸 등가 회로도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 아크 검출기에 있어서, 음극 전원선에 발생되는 직렬 아크의 검출 동작을 나타낸 등가 회로도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 아크 검출기에 있어서, 전원선에 발생되는 병렬 아크의 검출 동작을 나타낸 등가 회로도이다.
본 발명의 상기 목적과 수단 및 그에 따른 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 경우에 따라 복수형도 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", “구비하다”, “마련하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 언급된 구성요소 외의 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서, “또는”, “적어도 하나” 등의 용어는 함께 나열된 단어들 중 하나를 나타내거나, 또는 둘 이상의 조합을 나타낼 수 있다. 예를 들어, “또는 B”“및 B 중 적어도 하나”는 A 또는 B 중 하나만을 포함할 수 있고, A와 B를 모두 포함할 수도 있다.
본 명세서에서, “예를 들어” 등에 따르는 설명은 인용된 특성, 변수, 또는 값과 같이 제시한 정보들이 정확하게 일치하지 않을 수 있고, 허용 오차, 측정 오차, 측정 정확도의 한계와 통상적으로 알려진 기타 요인을 비롯한 변형과 같은 효과로 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 발명의 실시 형태를 한정하지 않아야 할 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어’ 있다거나 '접속되어' 있다고 기재된 경우, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성 요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 '상에' 있다거나 '접하여' 있다고 기재된 경우, 다른 구성요소에 상에 직접 맞닿아 있거나 또는 연결되어 있을 수 있지만, 중간에 또 다른 구성요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 '바로 위에' 있다거나 '직접 접하여' 있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성요소가 존재하지 않은 것으로 이해될 수 있다. 구성요소간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, '～사이에'와 '직접 ～사이에' 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.
본 명세서에서, '제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 또한, 위 용어는 각 구성요소의 순서를 한정하기 위한 것으로 해석되어서는 안되며, 하나의 구성요소와 다른 구성요소를 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
<제 1 실시예>
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 아크 검출기의 회로도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 전원선(10)은 전원부(13)의 양극(+) 단자에 연결되는 양극 전원선(11)과 전원부(13)의 음극(-) 단자에 연결되는 음극 전원선(12)을 포함하며, 양극 전원선(11) 및 음극 전원선(12)에 각각 병렬로 연결된 복수의 부하(1)에 전원을 공급한다. 여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 아크 검출기(100)는 전원선(10)에 발생되는 아크를 검출한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 아크 검출기(100)는, 아크 검출선(110), 전압 센서(120), 아크 판단부(130), 선택 스위치(140) 및 아크 기록부(170)를 포함하여 구성될 수 있다.
아크 검출선(110)은 그 양단이 전원선(10) 양단에 각각 연결된다. 여기서, 아크 검출선(110)은 제1 아크 검출선(111) 및 제2 아크 검출선(112)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 아크 검출선(111)은 일단이 양극 전원선(11) 및 음극 전원선(12) 일단에 선택적으로 연결되고, 타단이 양극 전원선(11) 타단에 연결될 수 있다. 그리고, 제2 아크 검출선(112)은 양단이 음극 전원선(12) 양단에 각각 연결될 수 있다.
전압 센서(120)는 아크 검출선(110) 양단의 전압을 검출한다. 여기서, 전압 센서(120)는 제1 전압 센서(121) 및 제2 전압 센서(122)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 전압 센서(121)는 제1 아크 검출선(111) 양단의 전압을 검출하고, 제2 전압 센서(122)는 제2 아크 검출선(112) 양단의 전압을 검출할 수 있다.
아크 판단부(130)는 전압 센서(120)가 검출한 전압을 분석하여 아크의 발생 여부 및 아크의 종류를 판단한다. 구체적으로, 아크 판단부(130)는 전압 센서(120)가 검출한 전압에서 고전압 펄스 성분을 분리하여 아크의 발생 여부를 판단할 수 있다.
또한, 아크 판단부(130)는 아크 검출선(110) 양단이 양극 전원선(11) 양단 또는 음극 전원선(12) 양단에 각각 연결되면 직렬 아크를 판단하고, 아크 검출선(110) 양단이 양극 전원선(11) 및 음극 전원선(12) 일단에 각각 연결되면 병렬 아크를 판단할 수 있다.
선택 스위치(140)는 제1 아크 검출선(111) 일단을 일정 주기로 양극 전원선(11) 및 음극 전원선(12) 일단에 선택적으로 연결한다.
아크 기록부(170)는 아크가 발생된 시각 및 아크의 종류를 기록한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 아크 검출기에 있어서, 양극 전원선에 발생되는 직렬 아크의 검출 동작을 나타낸 등가 회로도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 아크 검출기(100)가 양극 전원선(11)에 발생되는 직렬 아크를 검출하기 위해, 선택 스위치(140)는 제1 아크 검출선(111) 일단을 양극 전원선(11) 일단에 연결한다. 이에 따라, 제1 아크 검출선(111) 양단은 양극 전원선(11) 양단에 각각 연결된다.
제1 전압 센서(121)는 제1 아크 검출선(111) 양단의 전압을 검출하고, 검출한 전압을 아크 판단부(130)로 제공한다.
아크 판단부(130)는 제1 전압 센서(121)가 검출한 전압에서 고전압 펄스 성분을 분리하여 직렬 아크의 발생 여부를 판단한다.
한편, 양극 전원선(11)에 직렬 아크가 발생되지 않으면 제1 아크 검출선(111) 양단의 전압은 0V가 되지만, 양극 전원선(11)에 직렬 아크가 발생되면 제1 아크 검출선(111) 양단의 전압은 고주파 펄스성 전압으로 나타난다.
이와 같이, 아크 판단부(130)는, 제1 전압 센서(121)가 검출한 전압이 0V이면 양극 전원선(11)에 직렬 아크가 발생되지 않은 것으로 판단하고, 제1 전압 센서(121)가 검출한 전압에 고주파 펄스성 성분이 포함되어 있으면 양극 전원선(11)에 직렬 아크가 발생된 것으로 판단할 수 있다.
아크 판단부(130)는, 직렬 아크가 발생한 것으로 판단되면, 전원을 차단하기 위한 차단 신호를 전원 차단부(150)로 송신하고, 직렬 아크의 발생을 외부로 알리기 위한 알람 신호를 알람부(160)로 송신할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 아크 검출기에 있어서, 음극 전원선에 발생되는 직렬 아크의 검출 동작을 나타낸 등가 회로도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제2 아크 검출선(112) 양단은 음극 전원선(12) 양단에 각각 연결됨으로써, 아크 검출기(100)는 상시적으로 음극 전원선(12)에 발생되는 직렬 아크를 검출할 수 있다.
제2 전압 센서(122)는 제2 아크 검출선(112) 양단의 전압을 검출하고, 검출한 전압을 아크 판단부(130)로 제공한다.
아크 판단부(130)는 제2 전압 센서(122)가 검출한 전압에서 고전압 펄스 성분을 분리하여 직렬 아크의 발생 여부를 판단한다.
한편, 음극 전원선(12)에 직렬 아크가 발생되지 않으면 제2 아크 검출선(112) 양단의 전압은 0V가 되지만, 음극 전원선(12)에 직렬 아크가 발생되면 제2 아크 검출선(112) 양단의 전압은 고주파 펄스성 전압으로 나타난다.
이와 같이, 아크 판단부(130)는, 제2 전압 센서(122)가 검출한 전압이 0V이면 음극 전원선(12)에 직렬 아크가 발생되지 않은 것으로 판단하고, 제2 전압 센서(122)가 검출한 전압에 고주파 펄스성 성분이 포함되어 있으면 음극 전원선(12)에 직렬 아크가 발생된 것으로 판단할 수 있다.
아크 판단부(130)는, 직렬 아크가 발생한 것으로 판단되면, 전원을 차단하기 위한 차단 신호를 전원 차단부(150)로 송신하고, 직렬 아크의 발생을 외부로 알리기 위한 알람 신호를 알람부(160)로 송신할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 아크 검출기에 있어서, 전원선에 발생되는 병렬 아크의 검출 동작을 나타낸 등가 회로도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 아크 검출기(100)가 양극 전원선(11) 및 음극 전원선(12) 사이에 발생되는 병렬 아크를 검출하기 위해, 선택 스위치(140)는 제1 아크 검출선(111) 일단을 음극 전원선(12) 일단에 연결한다. 이에 따라, 제1 아크 검출선(111) 일단은 음극 전원선(12) 일단에 연결되고, 제1 아크 검출선(111) 타단은 양극 전원선(11) 타단에 연결된다.
제1 전압 센서(121)는 제1 아크 검출선(111) 양단의 전압을 검출하고, 검출한 전압을 아크 판단부(130)로 제공한다.
아크 판단부(130)는 제1 전압 센서(121)가 검출한 전압에서 고전압 펄스 성분을 분리하여 병렬 아크의 발생 여부를 판단한다.
한편, 양극 전원선(11) 및 음극 전원선(12) 사이에 병렬 아크가 발생되지 않으면 제1 아크 검출선(111) 양단의 전압은 전원 전압이 되지만, 양극 전원선(11) 및 음극 전원선(12) 사이에 병렬 아크가 발생되면 제1 아크 검출선(111) 양단의 전압은 전원 전압에 고주파 펄스 성분이 포함된다.
이와 같이, 아크 판단부(130)는, 제1 전압 센서(121)가 검출한 전압이 전원 전압이면 양극 전원선(11) 및 음극 전원선(12) 사이에 병렬 아크가 발생되지 않은 것으로 판단하고, 제1 전압 센서(121)가 검출한 전압에 고주파 펄스성 성분이 포함되어 있으면 양극 전원선(11) 및 음극 전원선(12) 사이에 병렬 아크가 발생된 것으로 판단할 수 있다.
아크 판단부(130)는, 병렬 아크가 발생한 것으로 판단되면, 전원을 차단하기 위한 차단 신호를 전원 차단부(150)로 송신하고, 병렬 아크의 발생을 외부로 알리기 위한 알람 신호를 알람부(160)로 송신할 수 있다.
<제 2 실시예>
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 아크 검출기의 회로도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 전원선(10)은 전원부(13)의 양극(+) 단자에 연결되는 양극 전원선(11)과 전원부(13)의 음극(-) 단자에 연결되는 음극 전원선(12)을 포함하며, 양극 전원선(11) 및 음극 전원선(12)에 각각 병렬로 연결된 복수의 부하(1)에 전원을 공급한다. 여기서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 아크 검출기(200)는 전원선(10)에 발생되는 아크를 검출한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 아크 검출기(200)는, 아크 검출선(210), 전압 센서(220), 아크 판단부(230), 선택 스위치(240) 및 아크 기록부(270)를 포함하여 구성될 수 있다.
아크 검출선(210)은 그 양단이 전원선(10) 양단에 각각 연결된다. 여기서, 아크 검출선(210)은 일단이 양극 전원선(11) 및 음극 전원선(12) 일단에 선택적으로 연결되고, 타단이 양극 전원선(11) 및 음극 전원선(12) 타단에 선택적으로 연결될 수 있다.
전압 센서(240)는 아크 검출선(210) 양단의 전압을 검출한다.
아크 판단부(230)는 전압 센서(240)가 검출한 전압을 분석하여 아크의 발생 여부 및 아크의 종류를 판단한다. 구체적으로, 아크 판단부(230)는 전압 센서(240)가 검출한 전압에서 고전압 펄스 성분을 분리하여 아크의 발생 여부를 판단할 수 있다.
또한, 아크 판단부(230)는 아크 검출선(210) 양단이 양극 전원선(11) 양단 또는 음극 전원선(12) 양단에 각각 연결되면 직렬 아크를 판단하고, 아크 검출선(210) 양단이 양극 전원선(11) 및 음극 전원선(12) 일단에 각각 연결되면 병렬 아크를 판단할 수 있다.
선택 스위치(240)는 제1 선택 스위치(241) 및 제2 선택 스위치(242)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 선택 스위치(241)는 아크 검출선(210) 일단을 주기적으로 양극 전원선(11) 및 음극 전원선(12) 일단에 선택적으로 연결하고, 제2 선택 스위치(242)는 아크 검출선(210) 타단을 주기적으로 양극 전원선(11) 및 음극 전원선(12) 타단에 선택적으로 연결할 수 있다.
아크 기록부(270)는 아크가 발생된 시각 및 아크의 종류를 기록한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 아크 검출기에 있어서, 양극 전원선에 발생되는 직렬 아크의 검출 동작을 나타낸 등가 회로도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 아크 검출기(200)가 양극 전원선(11)에 발생되는 직렬 아크를 검출하기 위해, 제1 선택 스위치(241)는 아크 검출선(210) 일단을 양극 전원선(11) 일단에 연결하고, 제2 선택 스위치(242)는 아크 검출선(210) 타단을 양극 전원선(11) 타단에 연결한다. 이에 따라, 아크 검출선(210) 양단은 양극 전원선(11) 양단에 각각 연결된다.
전압 센서(220)는 아크 검출선(210) 양단의 전압을 검출하고, 검출한 전압을 아크 판단부(230)로 제공한다.
아크 판단부(230)는 전압 센서(220)가 검출한 전압에서 고전압 펄스 성분을 분리하여 직렬 아크 발생 여부를 판단한다.
한편, 양극 전원선(11)에 직렬 아크가 발생되지 않으면 아크 검출선(210) 양단의 전압은 0V가 되지만, 양극 전원선(11)에 직렬 아크가 발생되면 아크 검출선(210) 양단의 전압은 고주파 펄스성 전압으로 나타난다.
이와 같이, 아크 판단부(230)는, 전압 센서(220)가 검출한 전압이 0V이면 양극 전원선(11)에 직렬 아크가 발생되지 않은 것으로 판단하고, 전압 센서(220)가 검출한 전압에 고주파 펄스성 성분이 포함되어 있으면 양극 전원선(11)에 직렬 아크가 발생된 것으로 판단할 수 있다.
아크 판단부(230)는, 직렬 아크가 발생한 것으로 판단되면, 전원을 차단하기 위한 차단 신호를 전원 차단부(250)로 송신하고, 직렬 아크의 발생을 외부로 알리기 위한 알람 신호를 알람부(260)로 송신할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 아크 검출기에 있어서, 음극 전원선에 발생되는 직렬 아크의 검출 동작을 나타낸 등가 회로도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 아크 검출기(200)가 음극 전원선(12)에 발생되는 직렬 아크를 검출하기 위해, 제1 선택 스위치(241)는 아크 검출선(210) 일단을 음극 전원선(12) 일단에 연결하고, 제2 선택 스위치(242)는 아크 검출선(210) 타단을 음극 전원선(12) 타단에 연결한다. 이에 따라, 아크 검출선(210) 양단은 음극 전원선(12) 양단에 각각 연결된다.
전압 센서(220)는 아크 검출선(210) 양단의 전압을 검출하고, 검출한 전압을 아크 판단부(230)로 제공한다.
아크 판단부(230)는 전압 센서(220)가 검출한 전압에서 고전압 펄스 성분을 분리하여 직렬 아크 발생 여부를 판단한다.
한편, 음극 전원선(12)에 직렬 아크가 발생되지 않으면 아크 검출선(210) 양단의 전압은 0V가 되지만, 음극 전원선(12)에 직렬 아크가 발생되면 아크 검출선(210) 양단의 전압은 고주파 펄스성 전압으로 나타난다.
이와 같이, 아크 판단부(230)는, 전압 센서(220)가 검출한 전압이 0V이면 음극 전원선(12)에 직렬 아크가 발생되지 않은 것으로 판단하고, 전압 센서(220)가 검출한 전압에 고주파 펄스성 성분이 포함되어 있으면 음극 전원선(12)에 직렬 아크가 발생된 것으로 판단할 수 있다.
아크 판단부(230)는, 직렬 아크가 발생한 것으로 판단되면, 전원을 차단하기 위한 차단 신호를 전원 차단부(250)로 송신하고, 직렬 아크의 발생을 외부로 알리기 위한 알람 신호를 알람부(260)로 송신할 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 아크 검출기에 있어서, 전원선에 발생되는 병렬 아크의 검출 동작을 나타낸 등가 회로도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 아크 검출기(200)가 양극 전원선(11) 및 음극 전원선(12) 사이에 발생되는 병렬 아크를 검출하기 위해, 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 선택 스위치(241)는 아크 검출선(210) 일단을 음극 전원선(12) 일단에 연결하고, 제2 선택 스위치(242)는 아크 검출선(210) 타단을 양극 전원선(11) 타단에 연결하거나, 도 10에 도시한 바와 같이, 제1 선택 스위치(241)는 아크 검출선(210) 일단을 양극 전원선(11) 일단에 연결하고, 제2 선택 스위치(242)는 아크 검출선(210) 타단을 음극 전원선(12) 타단에 연결한다.
전압 센서(220)는 아크 검출선(210) 양단의 전압을 검출하고, 검출한 전압을 아크 판단부(230)로 제공한다.
아크 판단부(230)는 전압 센서(220)가 검출한 전압에서 고전압 펄스 성분을 분리하여 병렬 아크 발생 여부를 판단한다.
한편, 양극 전원선(11) 및 음극 전원선(12) 사이에 병렬 아크가 발생되지 않으면 아크 검출선(210) 양단의 전압은 전원 전압이 되지만, 양극 전원선(11) 및 음극 전원선(12) 사이에 병렬 아크가 발생되면 아크 검출선(210) 양단의 전압은 전원 전압에 고주파 펄스 성분이 포함된다.
이와 같이, 아크 판단부(230)는, 전압 센서(220)가 검출한 전압이 전원 전압이면 양극 전원선(11) 및 음극 전원선(12) 사이에 병렬 아크가 발생되지 않은 것으로 판단하고, 전압 센서(220)가 검출한 전압에 고주파 펄스성 성분이 포함되어 있으면 양극 전원선(11) 및 음극 전원선(12) 사이에 병렬 아크가 발생된 것으로 판단할 수 있다.
아크 판단부(230)는, 병렬 아크가 발생한 것으로 판단되면, 전원을 차단하기 위한 차단 신호를 전원 차단부(250)로 송신하고, 병렬 아크의 발생을 외부로 알리기 위한 알람 신호를 알람부(260)로 송신할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 청구범위 및 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100, 200: 아크 검출기
110, 210: 아크 검출선
120, 220: 전압 센서
130, 230: 아크 판단부
140, 240: 선택 스위치
150, 250: 아크 차단부
160, 260: 알람부
170, 270: 기록부

Claims (10)

  1. 부하에 전원을 공급하는 전원선에 발생되는 아크를 검출하는 아크 검출기로서,
    양단이 상기 전원선 양단에 각각 연결되는 아크 검출선;
    상기 아크 검출선 양단의 전압을 검출하는 전압 센서; 및
    상기 전압 센서가 검출한 전압을 분석하여 상기 아크의 발생 여부 및 상기 아크의 종류를 판단하는 아크 판단부
    를 포함하는 아크 검출기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아크 판단부는
    상기 전압 센서가 검출한 전압에서 고전압 펄스 성분을 분리하여 상기 아크의 발생 여부를 판단하는
    아크 검출기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 아크 판단부는
    상기 아크 검출선 양단이 양극 전원선 양단 또는 음극 전원선 양단에 각각 연결되면 직렬 아크를 판단하고,
    상기 아크 검출선 양단이 양극 전원선 및 음극 전원선 일단에 각각 연결되면 병렬 아크를 판단하는
    아크 검출기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 아크 검출선은
    일단이 양극 전원선 및 음극 전원선 일단에 선택적으로 연결되고, 타단이 상기 양극 전원선 타단에 연결되는 제1 아크 검출선; 및
    양단이 상기 음극 전원선 양단에 각각 연결되는 제2 아크 검출선을 포함하는
    아크 검출기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전압 센서는
    상기 제1 아크 검출선 양단의 전압을 검출하는 제1 전압 센서; 및
    상기 제2 아크 검출선 양단의 전압을 검출하는 제2 전압 센서를 포함하는
    아크 검출기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 아크 검출선 일단을 일정 주기로 상기 양극 전원선 및 음극 전원선 일단에 선택적으로 연결하는 선택 스위치
    를 더 포함하는 아크 검출기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 아크 검출선은
    일단이 양극 전원선 및 음극 전원선 일단에 선택적으로 연결되고, 타단이 상기 양극 전원선 및 음극 전원선 타단에 선택적으로 연결되는
    아크 검출기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 아크 검출선 일단을 주기적으로 상기 양극 전원선 및 음극 전원선 일단에 선택적으로 연결하는 제1 선택 스위치; 및
    상기 아크 검출선 타단을 주기적으로 상기 양극 전원선 및 음극 전원선 타단에 선택적으로 연결하는 제2 선택 스위치
    를 더 포함하는 아크 검출기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 아크 판단부는
    상기 아크가 발생되면, 상기 전원을 차단하기 위한 차단 신호를 전원 차단부로 송신하고, 상기 아크의 발생 및 종류를 외부로 알리기 위한 알람 신호를 알람부로 송신하는
    아크 검출기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 아크가 발생된 시각 및 상기 아크의 종류를 기록하는 아크 기록부
    를 더 포함하는 아크 검출기.
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