KR20210119637A - Multi-tap Concent having leakage and/or electric shock protection - Google Patents

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KR20210119637A
KR20210119637A KR1020200035963A KR20200035963A KR20210119637A KR 20210119637 A KR20210119637 A KR 20210119637A KR 1020200035963 A KR1020200035963 A KR 1020200035963A KR 20200035963 A KR20200035963 A KR 20200035963A KR 20210119637 A KR20210119637 A KR 20210119637A
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송종환
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송종환
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Abstract

The present invention is an outlet designed for a purpose of limiting and blocking leakage current and electric shock current within a safe current when the leakage current and the electric shock current exceed a fault current range. The present invention relates to the outlet having a safe and reliable leakage and electric shock protection function by having different switch operations according to a difference in features of leakage current and electric shock current. The outlet comprises: a leakage current detection unit (200); a leakage current blocking unit (400); and a comparison circuit unit (300).

Description

누전 및 감전보호 기능을 구비한 콘센트{Multi-tap Concent having leakage and/or electric shock protection} Socket with leakage and electric shock protection {Multi-tap Concent having leakage and/or electric shock protection}

본 발명은 누전 및 감전보호 기능을 구비한 콘센트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이동식 또는 고정식 콘센트를 장기간 사용시 이물질이나 먼지가 축적되어 절연저하 현상이 발생함에 따라 누설전류가 증가하여 발생되는 화재 또는 감전사고를 사전에 검지하고 차단하는 누전 및 감전보호 기능을 구비한 콘센트에 관한 것이다.The present invention relates to an electrical outlet having an electric leakage and electric shock protection function, and more particularly, when a mobile or fixed outlet is used for a long period of time, foreign substances or dust accumulates and insulation deterioration occurs due to an increase in leakage current, resulting in fire or electric shock. It relates to an outlet having an electric leakage and electric shock protection function that detects and blocks an accident in advance.

우리나라의 가정용 계통전압은 단상 중 하나가 중성선에 연결되어 있으며, 중성선은 또한 접지단자와 동일한 전위를 형성하는 전력 체계를 가지고 있다. In Korea's household voltage, one of the single phases is connected to the neutral line, and the neutral line also has a power system that forms the same potential as the ground terminal.

이러한 방식은 경제성이라는 좋은 장점을 가지기만 접지고장 발생시 이를 인식하기가 난해한 문제점도 가지고 있다.Although this method has a good advantage of economic feasibility, it also has a problem that it is difficult to recognize when a ground fault occurs.

한편 접지고장은 화재와 감전의 위험을 가져와 이를 사전에 인지하고 차단할 필요가 있다. On the other hand, ground faults bring a risk of fire and electric shock, so it is necessary to recognize and block them in advance.

이를 위하여 보통 건물이나 가정의 분전반에는 누설전류 차단기가 설치되어 있어 규정치 이상의 누설전류가 발생하면 전체 시스템을 차단하도록 하고 있다.For this purpose, a leakage current circuit breaker is installed in the distribution panel of a building or home, so that the entire system is cut off when a leakage current exceeding a specified value occurs.

하지만 실제 화재 또는 인체의 감전 쇼크 등은 많은 경우 규정치 이하의 누설전류로 인해 나타나고 있어 대책이 필요하다.However, in many cases, actual fire or human electric shock occurs due to leakage current below the specified value, so countermeasures are required.

또한 전체 전원을 차단하므로 수용가에게 많은 불편을 줄 뿐 아니라, 고장 위치를 파악하기도 어려운 문제점이 있다.In addition, since the entire power is cut off, there is a problem that not only causes a lot of inconvenience to the customer, but also it is difficult to identify the location of the failure.

이에 대해, 본 발명은 정상적으로 흐르는 전류와 누설에 의해 흐르는 전류를 구분하고 이로부터 누설전류를 기준치 이하로 억제하는 방안을 제시한다.In contrast, the present invention proposes a method of distinguishing a normally flowing current from a current flowing due to leakage and suppressing the leakage current to a reference value or less therefrom.

즉 종래 발명의 문제점 및 개선 방안을 요약하면, 일반적으로 콘센트는 외부에 노출되어 있어 먼지나 오물이 유입될 수 있고 이로 인하여 단자간 절연이 나빠지고 누설전류가 증가할 수 있는데 이를 상시로 검출하고 위험 상황 시 능동적으로 대처하는 방안이 요구된다.That is, to summarize the problems and improvement measures of the prior invention, in general, since the outlet is exposed to the outside, dust or dirt may flow in, which may cause poor insulation between terminals and increase leakage current. A proactive approach is required to deal with the situation.

또한 콘센트에 연결된 전기기기 역시 접지 사고가 발생할 수 있는데 보통 전기기기의 불량 또는 노후로 인하여 접지에 문제가 발생하여 화재 또는 감전의 원인이 되므로 이를 사전에 검출하고 조치하므로 중요한 재산과 생명을 보호 할 수 있어야 한다.In addition, electrical equipment connected to the outlet can also have a grounding accident. Usually, a fault in the grounding occurs due to poor or old electrical equipment, which can cause fire or electric shock. there should be

따라서 상기 누설전류와 감전전류에 대한 구분이 가능하도록 하고 각 전류 패턴에 따라 동작의 응답성을 달리하므로 안전성과 효율성을 극대화 하여야 할 필요성이 생기게 되었다.Therefore, it is possible to distinguish the leakage current from the electric shock current and the responsiveness of the operation is different according to each current pattern, so there is a need to maximize safety and efficiency.

한편 정상적인 전기기기에서도 미약한 누설전류는 상시 발생하므로 위험치 이상의 누설전류에 대해서만 동작하도록 검출회로가 작동하여야 한다.On the other hand, since a weak leakage current always occurs even in normal electrical equipment, the detection circuit must be operated to operate only for the leakage current exceeding the dangerous value.

또한 위험치 이상의 누설전류 발생 시 누설전류가 안전치 이하로 흐르도록 보호장치가 동작하여야 한다.In addition, when leakage current exceeding the dangerous value occurs, the protection device must operate so that the leakage current flows below the safety value.

또한 안전동작 후 누설전류가 안전치 이하에서 흐르더라도 회로가 원상으로 회기하지 아니하고 안전 동작을 유지하도록 구성되어야 한다.In addition, even if the leakage current flows below the safe value after safe operation, the circuit should not return to its original state and should be configured to maintain safe operation.

한국등록특허 제1923574호Korean Patent No. 1923574 한국등록특허 제1197414호Korean Patent No. 1197414

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 콘센트에 연결된 전기기기의 불량 또는 노후로 인하여 접지에 문제가 발생하여 생기는 화재 또는 감전의 원인을 사전에 검출하고 조치하므로 중요한 재산과 생명을 보호 할 수 있는 누전 및 감전보호 기능을 구비한 콘센트를 제공하는 데 목적이 있다.The present invention was made to solve the above problems, and it detects and takes action in advance to detect and take measures for the cause of fire or electric shock caused by a grounding problem due to a faulty or old electrical device connected to an outlet, thereby protecting important property and life. An object of the present invention is to provide an outlet equipped with a function to protect against electric leakage and electric shock.

또한 본 발명은 누설전류와 감전전류에 대한 구분이 가능하도록 하고 각 전류 패턴에 따라 동작의 응답성을 달리하여 안전성과 효율성을 극대화할 수 있는 누전 및 감전보호 기능을 구비한 콘센트를 제공하는 데 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide an outlet having a leakage current and electric shock protection function that can distinguish between leakage current and electric shock current and maximize safety and efficiency by varying the responsiveness of operation according to each current pattern. There is this.

또한 본 발명은 위험치 이상의 누설전류 발생시 누설전류가 안전치 이하로 흐르도록 보호장치가 동작하도록 설계된 누전 및 감전보호 기능을 구비한 콘센트를 제공하는 데 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide an outlet having a leakage current and electric shock protection function designed to operate a protection device so that the leakage current flows below a safe value when a leakage current greater than a dangerous value occurs.

또한 본 발명은 안전동작 후 누설전류가 안전치 이하에서 흐르더라도 회로가 원상으로 회기하지 아니하고 안전동작을 유지하도록 구성된 누전 및 감전보호 기능을 구비한 콘센트를 제공하는 데 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide an outlet having an electric leakage and electric shock protection function configured to maintain a safe operation without a circuit returning to its original state even if a leakage current flows below a safe value after a safe operation.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 누설전류검출부, 비교회로부, 누설전류차단부로 구성된 콘센트로서, 누설전류검출부는 접지으로 흐르는 누설전류를 검출하고, 비교회로부는 검출된 누설전류가 설정된 값 이상일 경우 출력상태신호를 바꾸고, 누설전류차단부는 입력된 출력상태신호에 따라 출력을 유지하던지 변경한다.In order to solve the above problems, the present invention provides an outlet comprising a leakage current detection unit, a comparison circuit unit, and a leakage current blocking unit, wherein the leakage current detection unit detects a leakage current flowing to the ground, and the comparison circuit unit outputs when the detected leakage current is greater than or equal to a set value The status signal is changed, and the leakage current blocker maintains or changes the output according to the inputted output status signal.

상기 누설전류검출부는 정상부하전류에 대해서는 동작하지 아니하며 누설상태부하 전류에 대해서만 동작하는 3권선CT 구성을 가진다.The leakage current detection unit has a three-winding CT configuration that does not operate with respect to the normal load current and operates only with the leakage state load current.

상기 비교회로부는 서서히 이행하는 누설전류와 감전/아크 등과 같이 급하게 변하는 전류를 구분하여 다른 응답특성을 가진다.The comparator circuit unit has different response characteristics by distinguishing between a leakage current that gradually shifts and a current that changes rapidly such as electric shock/arc.

상기 비교회로부는 입력에 대한 히스테리시스 기능을 가진다.The comparison circuit unit has a hysteresis function for the input.

상기 누설전류차단부는 보상스위치 동작에 의해 보상트랜스를 통하여 정상부하에는 상용전원과 동일한 전압이 공급되고, 누설상태부하에는 감소된 전압을 공급하여 누설전류를 감소시킨다.The leakage current blocking unit reduces the leakage current by supplying the same voltage as the commercial power to the normal load and the reduced voltage to the leakage state load through the compensation transformer by the compensation switch operation.

상기 누설전류차단부는 보상스위치의 동작에 의해 콘센트의 멀티탭 출력을 차단한다.The leakage current blocking unit cuts off the multi-tap output of the outlet by the operation of the compensation switch.

상기 비교회로부는 상기 누설전류의 값과, 감전/아크에 따라 검출되는 일정 전류값이 일정 시간 내에 변하는 전류량을 따로 구분하여 계산하고, 상기 전류량의 기울기 계산값(전류 크기의 시간당 변화량)에 따라 각각 다른 응답특성을 가지도록 한다.The comparison circuit unit calculates separately the value of the leakage current and the amount of current in which the constant current value detected according to the electric shock/arc changes within a certain time, and according to the calculated slope of the current amount (the amount of change per hour of the current size), each to have different response characteristics.

상기 누설전류검출부를 통해 검출된 센서전압은 제1검출임피던스과 제2검출저항을 거쳐 연산증폭기의 부입력단에 연결되고, 상기 연산증폭기의 부입력단은 다시 분배저항을 통하여 내부전원의 그라운드에 연결되며, 상기 연산증폭기의 부입력단에 나타나는 전압은 제1임피던스의 내부 저항과 커패시턴스를 각각 R1, C1이라 하였을 때 하기 수학식 1과 같다. The sensor voltage detected through the leakage current detection unit is connected to the negative input terminal of the operational amplifier through a first detection impedance and a second detection resistor, and the negative input terminal of the operational amplifier is again connected to the ground of the internal power source through a distribution resistor, A voltage appearing at the negative input terminal of the operational amplifier is expressed by Equation 1 below when the internal resistance and capacitance of the first impedance are R1 and C1, respectively.

상기 수학식 1에서 얻은 부입력단 전압이 설정치저항에서 세팅되어 나타나는 연산증폭기의 정입력단전압과 비교하여 부입력단 전압이 정입력단 전압 보다 높으면 연산증폭기의 출력상태신호를 '1'상태에서 '0'상태로 출력한다. When the negative input terminal voltage obtained in Equation 1 is higher than the positive input terminal voltage as compared with the positive input terminal voltage of the operational amplifier which is set in the set value resistor, the output state signal of the operational amplifier is changed from the '1' state to the '0' state. output as

예를 들어 상기 비교회로부의 부입력단에 나타나는 전압은 제1검출임피던스의 내부 저항과 커패시턴스를 각각 R1, C1이라 하고, 제2검출저항을 R2, 분배저항을 R3라 하였을 때 상호간 수학식 1과 같이 작동한다.For example, when the internal resistance and capacitance of the first detection impedance are R1 and C1, the second detection resistance is R2, and the division resistance is R3, the voltage appearing at the negative input terminal of the comparison circuit unit is mutually expressed as in Equation 1 It works.

감전 또는 아크 전류에 비례하는 검출전압 역시 동일한 형태로 나타나는데 이때의 부입력단 전압은 수학식 2와 같다. The detection voltage proportional to the electric shock or arc current also appears in the same form.

상기 누설전류에 대한 동작은 수학식 3과 같은 조건으로 발생한다.The operation with respect to the leakage current occurs under the condition shown in Equation (3).

상기 누설전류차단에 의해 누설전류 크기가 줄어들 경우에도 동일한 출력상태를 유지하여야 하므로 히스테리시스 저항으로 상태를 안정하게 동작하도록 한다. Even when the leakage current is reduced by the blocking of the leakage current, the same output state must be maintained, so that the state is stably operated by the hysteresis resistance.

상기 누설전류차단부로서 비교회로부에서 얻은 출력상태신호의 신호에 따라 정상부하에는 정상적인 상용전원을 공급하고 누설상태부하에는 누설전류를 저감하는 전압이 공급되도록 콘센트의 출력전압을 보상하는 부분으로 제1보상스위치와 보상트랜스로 구성되어 있다. As the leakage current blocking unit, it is a part that compensates the output voltage of the outlet so that a normal commercial power is supplied to the normal load and a voltage that reduces the leakage current is supplied to the normal load according to the signal of the output state signal obtained from the comparator circuit unit. It consists of a compensation switch and a compensation transformer.

여자권선은 제1보상스위치을 통하여 상전압 및 중성선전압에 연결되며, 제1출력권선은 플러그에 연결된 상전압과 멀티탭 사이에 직렬 연결되고, 제2출력권선은 플러그에 연결된 중성선전압와 멀티탭 사이에 직렬 연결된다. 제1출력권선와 제2출력권선은 동상이며 동일한 권선을 가져야 한다. The excitation winding is connected to the phase voltage and the neutral voltage through the first compensation switch, the first output winding is connected in series between the phase voltage connected to the plug and the multi-tap, and the second output winding is connected in series between the neutral voltage connected to the plug and the multi-tap. do. The first output winding and the second output winding are in phase and must have the same winding.

누설전류가 출력에 나타나지 않을 경우에는 비교회로부에서 출력하는 출력상태신호가 '1'의 상태이므로 제1보상스위치가 동작하여 보상트랜스의 여자권선에는 전압이 공급되지 않는다. When the leakage current does not appear in the output, since the output state signal output from the comparator circuit unit is in a '1' state, the first compensation switch operates and no voltage is supplied to the excitation winding of the compensating transformer.

또한 상전압에서 나타나는 전류와 중성선전압에서 나타나는 전류의 크기가 동일하고 극성만 반대이므로 보상트랜스 내에서는 상쇄되는 기전력이 발생하여 누설인덕턴스에 의한 전기적 효과만 나타난다. Also, since the magnitude of the current appearing at the phase voltage and the current appearing at the neutral voltage are the same and only the polarity is opposite, an electromotive force that cancels out occurs in the compensating transformer, and only the electrical effect due to the leakage inductance appears.

만약 누설상태부하에 흐르는 전류가 설정치를 초과하여 비교회로부에서의 출력상태신호가 '1'에서 '0'으로 상태가 바뀌면 제1보상스위치는 여자권선에 상전압과 중성선전압을 공급하여 보상트랜스를 여자시킨다. If the current flowing to the leakage state load exceeds the set value and the output state signal from the comparison circuit part changes from '1' to '0', the first compensation switch supplies the phase voltage and the neutral voltage to the excitation winding to set the compensation transformer. make a woman

보상트랜스의 여자권선 턴수와 제1 및 제2출력권선 턴수에 따른 전압이 제1출력권선와 제2출력권선에 각각 나타나는데 이때의 전압은 다음과 같다. Voltages according to the number of turns of the excitation winding of the compensating transformer and the number of turns of the first and second output windings appear in the first output winding and the second output winding, respectively, and the voltages at this time are as follows.

제1출력권선 전압과 제2출력권선 전압을 각각 VC1, VC2라 하면, 하기 수학식 4와 같다.Assuming that the first output winding voltage and the second output winding voltage are VC1 and VC2, respectively, the following Equation 4 is obtained.

상기 정상부하에 걸리는 전압은 하기 수학식 5와 같다.The voltage applied to the normal load is as shown in Equation 5 below.

하기 수학식 6에서 정상부하에 나타나는 전압은 변화 없음을 알 수 있다. 이에 반해 누설상태부하에 걸리는 전압은 하기 수학식 7과 같다.From Equation 6 below, it can be seen that there is no change in the voltage appearing at the normal load. On the other hand, the voltage applied to the leakage state load is as shown in Equation 7 below.

하기 수학식 8에서 보면, 누설상태부하에 걸리는 전압은 보상트랜스에서 공급하는 전압만큼 감소된 전압이 나타나므로 누설전류 또는 감전전류의 감소를 가져와 안전영역에서의 전원공급이 이뤄짐을 알 수 있다.From Equation 8 below, it can be seen that the voltage applied to the leakage state load is reduced by the voltage supplied by the compensating transformer, so that the leakage current or the electric shock current is reduced, thereby supplying power in the safe area.

센서CT은 3권선구성으로 제1입력권선은 상전압에 직렬로 연결되고, 다른 제2입력권선은 중성선전압에 직렬연결 되고 세번째 출력권선은 센서출력권선으로 정류부의 교류입력단에 연결된다.The sensor CT has a three-winding configuration, in which the first input winding is connected in series to the phase voltage, the second input winding is connected in series to the neutral voltage, and the third output winding is the sensor output winding and connected to the AC input terminal of the rectifier.

본 발명은 누설전류검출부를 통해 접지로 흐르는 누설전류를 검출하는 단계; 비교회로부를 통해 상기 누설전류검출부에서 검출된 누설전류가 설정된 값 이상일 경우 출력상태신호를 디지털 신호로 변경시키기 위해, 부입력단 전압이 설정치저항에서 세팅되어 나타나는 연산증폭기의 정입력단전압과 비교하여 부입력단 전압이 정입력단 전압 보다 높으면 연산증폭기의 출력상태신호를 디지털 신호로 출력하는 단계; 누설전류차단부를 통해 상기 비교회로부에서 입력된 출력상태신호에 따라 출력을 유지하거나 차단하는 단계;를 포함한다.The present invention comprises the steps of detecting a leakage current flowing to the ground through a leakage current detection unit; In order to change the output state signal to a digital signal when the leakage current detected by the leakage current detection unit through the comparison circuit unit is greater than or equal to a set value, the negative input terminal voltage is set in the set value resistor and compared with the negative input terminal voltage of the operational amplifier. outputting the output state signal of the operational amplifier as a digital signal when the voltage is higher than the voltage of the positive input terminal; and maintaining or blocking the output according to the output state signal input from the comparison circuit unit through the leakage current blocking unit.

상기 누설전류검출부의 센서CT은 3권선구성으로 제1입력권선는 상전압에 직렬로 연결되고, 다른 제2입력권선는 중성선전압에 직렬연결되고 세번째 출력권선은 센서출력권선으로 정류부의 교류입력단에 연결된다.The sensor CT of the leakage current detection unit has a three-winding configuration, a first input winding is connected in series with the phase voltage, the other second input winding is connected in series with a neutral voltage, and a third output winding is a sensor output winding connected to the AC input terminal of the rectifying unit. .

상기 비교회로부의 부입력단에 나타나는 전압은 제1검출임피던스의 내부 저항과 커패시턴스를 각각 R1, C1이라 하고, 제2검출저항을 R2, 분배저항을 R3라 하였을 때 상호간 수학식 1과 같이 변하는 단계;를 더 포함한다.changing the voltage appearing at the negative input terminal of the comparison circuit unit as shown in Equation 1 when the internal resistance and capacitance of the first detection impedance are R1 and C1, respectively, the second detection resistance is R2, and the division resistance is R3; further includes

본 발명은 감전 또는 아크 상태에서 발생하는 전류에 비례하는 검출전압과 부입력단전압은 수학식 2와 같이 변하는 단계;를 더 포함한다.The present invention further includes the step of changing the detection voltage and the negative input terminal voltage proportional to the current generated in the electric shock or arc state as shown in Equation (2).

본 발명은 서서히 변화하는 누설전류에 대한 동작은 수학식 3과 같은 조건으로 발생하고, 이에 따라 누설전류와 감전전류에 대한 감응도를 조정하는 단계;를 더 포함한다.The present invention further includes a step of adjusting the sensitivity to the leakage current and the electric shock current, wherein the operation for the slowly changing leakage current occurs under the condition shown in Equation 3, and accordingly, the sensitivity to the leakage current and the electric shock current.

상기 누설상태부하에 걸리는 전압은 보상트랜스에서 공급하는 전압만큼 감소된 전압이 나타나므로 누설전류 또는 감전전류의 감소를 가져와 안전영역에서의 전원공급이 이뤄지는 단계;를 더 포함한다.The voltage applied to the leakage state load is reduced by the voltage supplied by the compensating transformer, so that the leakage current or the electric shock current is reduced, thereby supplying power in the safe area; further includes.

상기 누설전류검출부를 통해 검출된 센서전압은 누설전류 및 감전전류 형태에 따라 각기 다르게 동작하게 하기 위해 제1검출임피던스와 제2검출저항를 거쳐 연산증폭기의 부입력단에 연결되는 단계; 상기 연산증폭기의 부입력단은 다시 분배저항을 통하여 내부전원의 그라운드에 연결되는 단계;를 더 포함한다.connecting the sensor voltage detected through the leakage current detection unit to a negative input terminal of an operational amplifier through a first detection impedance and a second detection resistor to operate differently depending on the type of leakage current and electric shock current; The method further includes a step of connecting the negative input terminal of the operational amplifier to the ground of the internal power supply through a distribution resistor again.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 외부에 노출된 이동형 또는 고정형 콘센트 내에 먼지나 이물질 또는 수분으로 인한 화재 또는 감전 사고를 예방할 수 있다.The present invention made as described above can prevent a fire or electric shock accident due to dust, foreign matter, or moisture in a mobile or fixed outlet exposed to the outside.

또한 본 발명은 콘센트에 연결된 전기기기 내의 절연이 나빠져 누전 또는 감전현상이 발생하여도 동일하게 안전동작이 확보되는 콘센트가 제공된다.In addition, the present invention provides an outlet in which the same safety operation is ensured even if the insulation in the electrical equipment connected to the outlet is deteriorated and a short circuit or electric shock occurs.

또한 본 발명은 누설과 감전 현상을 각각 구별하여 감전 시 낮은 전류에서도 빠른 동작이 일어나도록 하므로 인명 사고에 대한 안전성이 확보된다.In addition, the present invention distinguishes between leakage and electric shock, so that, in case of electric shock, fast operation occurs even at a low current, safety against human accidents is secured.

또한 본 발명은 콘센트에 연결된 전기기기(예로서 세탁기, 냉장고, 청소기 등)의 불량이나 노후로 인한 누전 또는 누설전류에 대한 감시 기능을 가질 수 있다.In addition, the present invention may have a monitoring function for leakage current or leakage current due to defects or aging of electrical devices (eg, washing machines, refrigerators, vacuum cleaners, etc.) connected to the outlet.

도1은 종래 발명의 일실시예에 따른 콘센트 내부 회로 구성으로 전원 공급용 플러그와 콘센트 구성을 보여주는 도면이다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 회로가 적용되는 콘센트의 외형도를 보여주는 도면이다.
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 콘센트의 내부 회로로서 전원에 연결하는 플러그와 전기기기에 연결되는 콘센트 및 누설전류검출부, 비교회로부, 누설전류차단부로 구성되는 것을 보여주는 도면이다.
도4는 본 발명에서 제안하는 콘센트의 누설전류검출부에 대한 도면이다.
도5는 본 발명에서 제안하는 콘센트의 비교회로부에 대한 도면이다.
도6은 본 발명의 제1실시예에 따른 콘센트의 누설전류차단부에 대한 도면이다.
도7은 본 발명의 제2실시예에 따른 콘센트의 누설전류차단부에 대한 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a power supply plug and the electrical outlet as an internal circuit configuration of the electrical outlet according to an embodiment of the prior art.
2 is a view showing an external view of an outlet to which a circuit according to an embodiment of the present invention is applied.
3 is a view showing that the internal circuit of the outlet according to an embodiment of the present invention is composed of a plug connected to a power source, an outlet connected to an electric device, a leakage current detecting unit, a comparison circuit unit, and a leakage current blocking unit.
4 is a view of a leakage current detection unit of an outlet proposed in the present invention.
5 is a diagram of a comparison circuit unit of an outlet proposed in the present invention.
6 is a view of the leakage current blocking unit of the outlet according to the first embodiment of the present invention.
7 is a view of a leakage current blocking unit of an outlet according to a second embodiment of the present invention.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. This example is provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. Accordingly, the shape of elements in the drawings may be exaggerated to emphasize a clearer description. It should be noted that the same members in each drawing are sometimes shown with the same reference numerals. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that are determined to unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명은 콘센트에 흐르는 정상전류와 누설전류를 구분할 수 있어야 하며 여기서 정상전류와 누설전류의 차이는 보통 수십에서 수백배의 차이가 날 수 있다. As shown in Fig. 2, the present invention should be able to distinguish between the normal current and the leakage current flowing through the outlet, and the difference between the normal current and the leakage current may vary from tens to hundreds of times.

즉, 정상전류에 대해서는 동작을 하지 않고 누설전류에 대해서는 높은 민감도를 가지고 동작할 수 있는 회로 구성이 요구된다.That is, a circuit configuration capable of operating with high sensitivity to leakage current without operating for normal current is required.

변별된 누설전류는 누전으로 인한 전류인지 감전에 의한 사고전류인지를 구분되어야 하는데 통상 누설전류는 시간에 따른 전류의 변화가 심하지 않은데 반해 감전전류는 빠른 전류의 변화를 보이는 경향이 있고 이로부터 누전전류와 감전전류를 구분하고 또한 구별된 동작이 이뤄지도록 한다.The discriminated leakage current should be divided into whether it is a current caused by a leakage current or a fault current caused by an electric shock. In general, the leakage current does not change significantly with time, whereas the electric shock current tends to show a rapid change in current. Distinguish between electric shock current and electric shock current, and allow a separate operation to be performed.

상기 누전전류와 감전전류에 대해 각각 달리 설정된 제한치(보통 약10mA에서 20mA)를 넘으면 보호회로가 동작하는 신호를 발생하되 동작 중일 경우에는 누설전류가 설정된 제한치보다 작아도 동작 신호를 유지하도록 회로를 구성한다. The protection circuit generates a signal that operates when the limit value (usually about 10mA to 20mA) set differently for the leakage current and the electric shock current is exceeded, but in the case of operation, the circuit is configured to maintain the operation signal even if the leakage current is smaller than the set limit. .

이는 통상 히스테리시스(Hysteresis) 회로를 구성하므로 가능한데 설정치와 유지치 사이의 갭은 궤환저항의 값을 통하여 조절할 수 있다.This is possible because a hysteresis circuit is usually constituted. The gap between the set value and the maintained value can be adjusted through the value of the feedback resistor.

보호회로의 동작신호 발생시 누설전류를 기준치 이하로 유지하는 차단부는 다양한 형태의 구성이 가능할 수 있는데 본 발명에서는 그중 2가지 실시예를 제시한다. The blocking unit for maintaining the leakage current below the reference value when the operation signal of the protection circuit is generated can be configured in various forms, and the present invention proposes two embodiments of them.

하나는 누설전류 또는 감전전류 발생 시 콘센트에 연결된 부하의 전기 연결을 차단하는 방안이 있으며, 또 다른 실시예로는 연결된 전기기기 부하에 영향을 주지않고 누설전류 또는 감전전류만 제한하는 회로이다. One is to block the electrical connection of the load connected to the outlet when leakage current or electric shock current occurs. Another embodiment is a circuit for limiting only the leakage current or electric shock current without affecting the load of the connected electrical equipment.

하지만 본 발명에서 제시한 방법 이외에도 동일한 개념의 동작이 예상되는 다양한 방법이 제안될 수 있으며 이는 당연히 본 발명의 범주 내에서 구현된다고 보아야 한다.However, in addition to the method presented in the present invention, various methods in which an operation of the same concept is expected may be proposed, which should be considered to be implemented within the scope of the present invention.

도1은 본 발명에서 구현할 콘센트(100)의 한 예를 보이는 것으로 외부에서 플러그가 연결될 2개의 멀티탭으로 구성된 콘센트를 보여준다. 1 shows an example of an outlet 100 to be implemented in the present invention, and shows an outlet composed of two multi-taps to which a plug is to be connected from the outside.

본 발명에서 멀티텝의 갯수는 임의로 구성 가능하며 어느 탭에 연결된 부하에서 발생하는 누설전류 또는 감전전류에 대해 본 발명에서 구현코자 하는 보호가 이뤄진다.In the present invention, the number of multi-tap is arbitrarily configurable, and protection to be implemented in the present invention is made against leakage current or electric shock current generated in a load connected to a certain tap.

도2는 본 발명에서 제공할 기능을 블록도로 표현한 그림으로 보호회로는 플러그(101)와 다수의 멀티탭(102)사이에 구비되며 누설전류검출부(200), 비교회로부(300), 누설전류차단부(400)으로 구성된다. 2 is a block diagram showing the functions to be provided by the present invention. The protection circuit is provided between the plug 101 and the plurality of multi-tabs 102, and the leakage current detecting unit 200, the comparing circuit unit 300, and the leakage current blocking unit are provided. (400).

도3은 통상의 콘센트를 보이며 플러그(101)는 상용전원(103)에 연결되며 이때 우리나라의 상용전원은 상전압(VL)(104)와 중성선전압(VN)(105)로부터 전력을 공급받으며 또한 중성선전압(VN)은 접지와 동일 전위를 가지도록 계통이 구성되어 있다. 3 shows a normal outlet, and the plug 101 is connected to the commercial power source 103. At this time, the commercial power source of Korea is supplied with power from the phase voltage (VL) 104 and the neutral line voltage (VN) 105, and also The system is configured such that the neutral voltage (VN) has the same potential as the ground.

도 3에는 콘센트(100)의 탭(102)에 정상부하(107)과 누설 또는 감전전류로 나타나는 누설상태부하(108)을 각각 보이는데 이는 상용전원(103)에서는 감지할 수 없으며 오로지 콘센트(100)에서만 감지 가능하다.3 shows a normal load 107 and a leakage state load 108 appearing as leakage or electric shock current on the tab 102 of the outlet 100, respectively, which cannot be detected by the commercial power supply 103 and only the outlet 100. can only be detected in

도4는 본 발명의 한 구성요소인 누설전류검출부(200)로서 센서CT(전류 센싱 트랜스포머; 201), 정류부(202), 션트저항(203)으로 구성된다.4 is a leakage current detection unit 200, which is a component of the present invention, and is composed of a sensor CT (current sensing transformer) 201, a rectifier unit 202, and a shunt resistor 203. As shown in FIG.

센서CT(201)은 3권선구성으로 제1입력권선(204)는 상전압(104)에 직렬로 연결되고, 다른 제2입력권선(205)는 중성선전압(105)에 직렬연결되고 세번째 출력권선(206)은 센서출력권선으로 정류부(202)의 교류입력단에 연결된다. The sensor CT 201 has a three-winding configuration, a first input winding 204 is connected in series with the phase voltage 104, the other second input winding 205 is connected in series with a neutral voltage 105, and a third output winding 206 is connected to the AC input terminal of the rectifying unit 202 as a sensor output winding.

상전압(104)와 중성선전압(105)에 연결된 제1 및 제2입력권선(204),(205)는 동상이며 동일한 턴수를 가져야 한다. The first and second input windings 204 and 205 connected to the phase voltage 104 and the neutral line voltage 105 are in phase and must have the same number of turns.

만약 누설전류나 감전전류가 없는 정상부하 상태라면 상전압(104)에서 나타나는 전류(IL)과 중성선전압(105)에서 나타나는 전류(IN)은 크기가 동일하며 반대 극성을 가지게 되고 제1 및 제2입력권선(204),(205)에는 크기는 동일하되 극성이 반대인 기자력이 형성되어 센서CT(201) 내의 코아에는 두 입력권선(204), (205)에서 각각 형성된 자속이 서로 상쇄되어 자속이 형성되지 않으며 따라서 출력권선(206)에는 전류가 발생하지 않는다. 즉, 누설전류검출부(200)의 센서전압(207)은 '0'이 된다. If there is no leakage current or electric shock current in a normal load state, the current IL appearing in the phase voltage 104 and the current IN appearing in the neutral line voltage 105 have the same magnitude and opposite polarity, and the first and second Magnetic force of the same size but opposite polarity is formed in the input windings 204 and 205, and the magnetic flux formed in the two input windings 204 and 205, respectively, cancels each other out in the core in the sensor CT 201, so that the magnetic flux is no current is formed in the output winding 206 . That is, the sensor voltage 207 of the leakage current detecting unit 200 becomes '0'.

만약 접지(106)쪽으로 누설전류나 감전전류가 발생하면 상전압(104)에서 나타나는 전류(IL)과 중성선전압(105)에서 나타나는 전류(IN)는 누설전류의 양 만큼 차이가 나타나는데 이러한 차이 전류는 센서CT(201)에서 기전력으로 나타나고 출력권선(206)에 전류가 형성된다. If a leakage current or electric shock current occurs toward the ground 106, the current IL appearing in the phase voltage 104 and the current IN appearing in the neutral line voltage 105 differ by the amount of the leakage current. It appears as an electromotive force in the sensor CT 201 and a current is formed in the output winding 206 .

이 전류는 정류부(202)를 통하여 정류되어 맥류형태의 직류로 바뀌며 션트저항(203)에서 센서전압(207)으로 나타나 비교회로부(300)에 인가된다. This current is rectified through the rectifying unit 202 , and is converted into a pulsating type of direct current , and appears as a sensor voltage 207 in the shunt resistor 203 , and is applied to the comparison circuit unit 300 .

여기서의 정류부(202)는 교류를 직류로 변환하는 기능을 하며 풀브릿지 형태의 단순 정류기일 수도 있고 연산증폭기를 사용한 절대치 회로를 적용하여 구현할 수도 있다.Here, the rectifier 202 functions to convert alternating current to direct current, and may be a simple rectifier of a full-bridge type or may be implemented by applying an absolute value circuit using an operational amplifier.

도5는 본 발명의 구성요소인 비교회로부(300)로서 누설전류가 설정된 한계치를 넘을 경우 동작 유무를 판단하는 회로이다. 5 is a circuit for judging whether to operate when the leakage current exceeds a set limit value as a comparator circuit unit 300, which is a component of the present invention.

검출된 센서전압(207)은 제1검출임피던스(Z1)(301)과 제2검출저항(R2)(302)을 거쳐 연산증폭기(303)의 부입력단(V-)(304)에 연결된다. The detected sensor voltage 207 is connected to the negative input terminal (V-) 304 of the operational amplifier 303 via a first detection impedance (Z1) 301 and a second detection resistor (R2) 302 .

상기 연산증폭기(303)의 부입력단(V-)(304)은 다시 분배저항(R3)(305)을 통하여 내부전원의 그라운드(306)에 연결된다. The negative input terminal (V-) 304 of the operational amplifier 303 is again connected to the ground 306 of the internal power supply through the distribution resistor R3 (305).

이때 연산증폭기의 부입력단(V-)(304)에 나타나는 전압은 제1검출임피던스(Z1)(301)의 내부 저항과 커패시턴스를 각각 R1, C1이라 하고, 제2검출저항(R2)(302), 분배저항(R3)(305)이였을 때 다음과 같다. At this time, the voltage appearing at the negative input terminal (V-) 304 of the operational amplifier has the internal resistance and capacitance of the first detection impedance (Z1) (301) R1 and C1, respectively, and the second detection resistor (R2) (302) , when the distribution resistor (R3) 305 is as follows.

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 수학식 1에서 얻은 부입력단(V-)(304) 전압이 설정치저항(307)에서 세팅되어 나타나는 연산증폭기(303)의 정입력단(V+)(308)전압과 비교하여 부입력단(V-)(304) 전압이 정입력단(V+)(308) 전압 보다 높으면 연산증폭기(303)의 출력상태신호(310)를 '1'상태에서 '0'상태로 출력한다. The negative input terminal (V-) 304 voltage obtained in Equation 1 is compared with the positive input terminal (V+) 308 voltage of the operational amplifier 303 which is set in the set value resistor 307 and the negative input terminal (V-) When the voltage (304) is higher than the voltage of the positive input terminal (V+) 308 , the output state signal 310 of the operational amplifier 303 is output from a '1' state to a '0' state.

한편 누설전류와 감전전류는 나타나는 현상에 차이가 있는데 누설전류가 서서히 값이 변하는데 반해 감전전류나 화재의 원인이 될 수 있는 아크전류는 전류의 변화가 빠르게 일어난다. On the other hand, there is a difference between leakage current and electric shock current. The leakage current gradually changes in value, whereas in arc current that can cause electric shock or fire, the current changes rapidly.

이러한 두 가지 다르게 나타나는 누설전류 및 감전전류 형태에 각기 다르게 동작하게 하기 위해 제1검출임피던스(301)와 제2검출저항(302)을 두었다. A first detection impedance 301 and a second detection resistor 302 are provided in order to operate differently in these two different types of leakage current and electric shock current.

예로서 감전 또는 아크 상태가 발생하며 이는 빠르게 변하는 전류이며 이 전류에 비례하는 검출전압(Vs)(207) 역시 동일한 형태로 나타나는데 이때의 부입력단(V-)(304)전압은 다음과 같다. For example, an electric shock or arc condition occurs, which is a rapidly changing current, and the detection voltage (Vs) 207 proportional to this current also appears in the same form. At this time, the voltage at the negative input terminal (V-) 304 is as follows.

Figure pat00002
Figure pat00002

이와 달리 서서히 변화하는 누설전류에 대한 동작은 다음과 같은 조건으로 발생한다.On the other hand, the operation for the slowly changing leakage current occurs under the following conditions.

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 두 식을 통하여 누설전류와 감전전류에 대한 감응도를 조정할 수 있다.Through the above two equations, the sensitivity to leakage current and electric shock current can be adjusted.

이렇게 나타난 출력상태신호(310)는 센서전압(207)의 미소변화에 과도하게 민감할 필요가 없으며 도6에서 설명할 누설전류차단에 의해 누설전류 크기가 줄어들 경우에도 동일한 출력상태를 유지하여야 하므로 히스테리시스 저항(309)으로 상태를 안정하게 동작하도록 한다. The output state signal 310 shown in this way does not need to be overly sensitive to a minute change in the sensor voltage 207, and the same output state must be maintained even when the leakage current is reduced by blocking the leakage current to be described in FIG. The resistor 309 is used to stably operate the state.

도6은 본 발명의 구성요소인 누설전류차단부(400)로서 비교회로부(300)에서 얻은 출력상태신호(310)의 신호에 따라 정상부하(107)에는 정상적인 상용전원을 공급하고 누설상태부하(108)에는 누설전류를 저감하는 전압이 공급되도록 콘센트(102)의 출력전압을 보상하는 부분으로 제1보상스위치(401)와 보상트랜스(402)로 구성되어 있다. 6 is a leakage current blocking unit 400, which is a component of the present invention, in accordance with the signal of the output state signal 310 obtained from the comparison circuit unit 300, and supplies normal commercial power to the normal load 107 and the leakage state load ( 108 is a part that compensates the output voltage of the outlet 102 so that a voltage for reducing the leakage current is supplied, and is composed of a first compensation switch 401 and a compensation transformer 402 .

여자권선(403)은 제1보상스위치(401)을 통하여 상전압(104) 및 중성선전압(105)에 연결되며, 제1출력권선(404)은 플러그(101)에 연결된 상전압(104)과 멀티탭(102) 사이에 직렬 연결되고, 제2출력권선(405)는 플러그(101)에 연결된 중성선전압(105)와 멀티탭(102) 사이에 직렬 연결된다. The excitation winding 403 is connected to the phase voltage 104 and the neutral line voltage 105 through the first compensation switch 401 , and the first output winding 404 is connected to the phase voltage 104 connected to the plug 101 and The multi-tap 102 is connected in series, and the second output winding 405 is connected in series between the neutral voltage 105 connected to the plug 101 and the multi-tap 102 .

제1출력권선(404)와 제2출력권선(405)는 동상이며 동일한 권선을 가져야 한다. The first output winding 404 and the second output winding 405 are in phase and must have the same winding.

누설전류가 출력에 나타나지 않을 경우에는 비교회로부(300)에서 출력하는 출력상태신호(310)이 '1'의 상태이므로 제1보상스위치(401)가 동작하여 보상트랜스(402)의 여자권선(403)에는 전압이 공급되지 않는다. When the leakage current does not appear in the output, since the output state signal 310 output from the comparison circuit unit 300 is in a '1' state, the first compensation switch 401 operates to operate the excitation winding 403 of the compensation transformer 402. ) is not supplied with voltage.

또한 상전압(104)에서 나타나는 전류(IL)과 중성선전압(105)에서 나타나는 전류(IN)이 크기가 동일하고 극성만 반대이므로 보상트랜스(402) 내에서는 상쇄되는 기전력이 발생하여 누설인덕턴스에 의한 전기적 효과만 나타난다. Also, since the current IL appearing in the phase voltage 104 and the current IN appearing in the neutral line voltage 105 have the same magnitude and opposite only in polarity, an offset electromotive force is generated in the compensating transformer 402, which is caused by leakage inductance. Only electrical effects are observed.

만약 누설상태부하(108)에 흐르는 전류가 설정치를 초과하여 비교회로부(300)에서의 출력상태신호(310)이 '1'에서 '0'으로 상태가 바뀌면 제1보상스위치(401)는 여자권선(403)에 상전압(104)과 중성선전압(105)을 공급하여 보상트랜스를 여자시킨다. If the current flowing through the leakage state load 108 exceeds the set value and the output state signal 310 in the comparison circuit unit 300 changes from '1' to '0', the first compensation switch 401 is an excitation winding A phase voltage 104 and a neutral line voltage 105 are supplied to 403 to excite the compensating transformer.

보상트랜스(402)의 여자권선(403) 턴수(N1)와 제1 및 제2출력권선(404, 405) 턴수(N2)에 따른 전압이 제1출력권선(404)와 제2출력권선(405)에 각각 나타나는데 이때의 전압은 다음과 같다. The voltage according to the number of turns N1 of the excitation winding 403 of the compensating transformer 402 and the number of turns N2 of the first and second output windings 404 and 405 is the first output winding 404 and the second output winding 405 ), and the voltage at this time is as follows.

제1출력권선(404) 전압과 제2출력권선(405) 전압을 각각 VC1, VC2라 하면,If the voltage of the first output winding 404 and the voltage of the second output winding 405 are VC1 and VC2, respectively,

Figure pat00004
Figure pat00004

정상부하에 걸리는 전압은 아래 수학식 5와 같다. 키르히호프의 전압법칙에 따라, 다음과 같이 연산된다.The voltage applied to the normal load is shown in Equation 5 below. According to Kirchhoff's voltage law, it is calculated as follows.

Figure pat00005
Figure pat00005

따라서,thus,

Figure pat00006
Figure pat00006

즉, 정상부하(107)에 나타나는 전압은 변화없음을 알 수 있다. 이에 반해 누설상태부하(108)에 걸리는 전압은 다음과 같다.That is, it can be seen that the voltage appearing in the normal load 107 does not change. On the other hand, the voltage applied to the leakage state load 108 is as follows.

Figure pat00007
Figure pat00007

이를 정리하면,Summarizing this,

Figure pat00008
Figure pat00008

즉, 누설상태부하(108)에 걸리는 전압은 보상트랜스(402)에서 공급하는 전압만큼 감소된 전압이 나타나므로 누설전류 또는 감전전류의 감소를 가져와 안전영역에서의 전원공급이 이뤄짐을 알 수 있다.That is, the voltage applied to the leakage state load 108 is reduced as much as the voltage supplied by the compensation transformer 402, so it can be seen that the leakage current or the electric shock current is reduced, thereby supplying power in the safe area.

또한 도6의 실시예는 정상부하(107)에 전압공급을 유지하면서 누설상태부하(108)에 흐르는 누설전류 또는 감전전류를 줄이는 구상인데 반해 도7의 실시예는 비교회로부(300)에서 출력되는 출력상태신호(310)에 의해 제2보상스위치(406)에 의해 직접 회로를 차단하므로 가장 안전한 방안을 제공할 수도 있다. In addition, the embodiment of Fig. 6 is a concept of reducing the leakage current or electric shock current flowing in the leakage state load 108 while maintaining the voltage supply to the normal load 107, whereas the embodiment of Fig. 7 is the output from the comparison circuit unit 300 Since the circuit is directly blocked by the second compensation switch 406 by the output status signal 310, the safest method may be provided.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense.

본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The scope of the present invention is indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.

100: 콘센트 101: 플러그
102: 멀티탭 103: 상용전원
104: 상전압(VL) 105: 중성선전압(VN)
106: 접지 107: 정상부하
108: 누설상태부하 200: 누설전류검출부
201: 센서CT 202: 정류부
203: 션트저항 204: 제1입력권선
205: 제2입력권선 206: 출력권선
207: 센서전압 300: 비교회로부
301: 제1검출임피던스(Z1) 302: 제2검출저항(R2)
303: 연산증폭기 304: 연산증폭기 부입력단(V-)
305: 분배저항(R3) 306: 그라운드
307: 설정치저항 308: 연산증폭기 정입력단(V+)
309: 히스테리시스저항 310: 출력상태신호
400: 누설전류차단부 401: 제1보상스위치
402: 보상트랜스 403: 여자권선
404: 제1출력권선 405: 제2출력권선
406: 제2보상스위치100: outlet 101: plug
102: multi-tap 103: commercial power
104: phase voltage (VL) 105: neutral line voltage (VN)
106: ground 107: normal load
108: leakage state load 200: leakage current detection unit
201: sensor CT 202: rectification unit
203: shunt resistor 204: first input winding
205: second input winding 206: output winding
207: sensor voltage 300: comparison circuit unit
301: first detection impedance (Z1) 302: second detection resistance (R2)
303: operational amplifier 304: operational amplifier negative input terminal (V-)
305: distribution resistor (R3) 306: ground
307: set value resistance 308: operational amplifier positive input terminal (V+)
309: hysteresis resistance 310: output status signal
400: leakage current blocking unit 401: first compensation switch
402: compensation transformer 403: female winding
404: first output winding 405: second output winding
406: second compensation switch

Claims (8)

누전 및 감전보호 기능을 구비한 콘센트에 있어서,
접지(106)으로 흐르는 누설전류를 검출하는 누설전류검출부(200);
하기 비교회로부(300)에서 입력된 출력상태신호(310)에 따라 출력을 유지하거나 차단하는 누설전류차단부(400);
상기 누설전류검출부(200)에서 검출된 누설전류가 설정된 값 이상일 경우 출력상태신호(310)를 디지털 신호로 변경시키기 위해, 부입력단(V-)(304) 전압이 설정치저항(307)에서 세팅되어 나타나는 연산증폭기(303)의 정입력단(V+)(308)전압과 비교하여 부입력단(V-)(304) 전압이 정입력단(V+)(308) 전압 보다 높으면 연산증폭기(303)의 출력상태신호(310)를 디지털 신호로 출력하는 비교회로부(300);를 포함하는 누전 및 감전보호 기능을 구비한 콘센트. In an outlet equipped with an electric leakage and electric shock protection function,
a leakage current detection unit 200 for detecting a leakage current flowing to the ground 106;
a leakage current blocking unit 400 for maintaining or blocking the output according to the output state signal 310 input from the comparison circuit unit 300;
In order to change the output state signal 310 to a digital signal when the leakage current detected by the leakage current detection unit 200 is greater than or equal to a set value, the negative input terminal (V-) 304 voltage is set in the set value resistor 307, If the negative input terminal (V-) 304 voltage is higher than the positive input terminal (V+) 308 voltage compared to the positive input terminal (V+) 308 voltage of the operational amplifier 303, the output state signal of the operational amplifier 303 is higher. (310) a comparison circuit unit (300) for outputting a digital signal; outlet having a short circuit and electric shock protection function comprising a. 제1항에 있어서,
상기 누설전류검출부(200)는 정상부하(107)전류에 대해서는 동작하지 아니하며 누설상태부하(108) 전류에 대해서만 동작하는 3권선 CT센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 누전 및 감전보호 기능을 구비한 콘센트.According to claim 1,
The leakage current detection unit 200 does not operate with respect to the normal load 107 current, but operates only with the leakage state load 108 current. Power socket. 제1항에 있어서,
상기 비교회로부(300)는 상기 누설전류의 값과, 감전/아크에 따라 검출되는 일정 전류값이 일정 시간 내에 변하는 전류량을 따로 구분하여 계산하고, 상기 전류량의 기울기 계산값(전류 크기의 시간당 변화량)에 따라 각각 다른 응답특성을 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 누전 및 감전보호 기능을 구비한 콘센트.According to claim 1,
The comparison circuit unit 300 separates and calculates the value of the leakage current and the amount of current in which a constant current value detected according to electric shock/arc changes within a certain time, and the calculated slope value of the current amount (the amount of change per time in the magnitude of the current) An outlet having a leakage and electric shock protection function, characterized in that it has different response characteristics depending on the 제1항에 있어서,
상기 비교회로부(300)는 누설전류차단에 의해 누설전류 크기가 줄어들 경우에도 동일한 출력상태를 유지하도록, 입력에 대한 히스테리시스 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 누전 및 감전보호 기능을 구비한 콘센트. According to claim 1,
The comparator circuit unit 300 has a hysteresis function for the input so as to maintain the same output state even when the leakage current is reduced by blocking the leakage current. 제1항에 있어서,
상기 누설전류차단부(400)는 보상스위치(401) 동작에 의해 보상트랜스(402)를 통하여 정상부하(107)에는 상용전원(103)과 동일한 전압이 공급되고, 누설상태부하(108)에는 감소된 전압을 공급하여 누설전류를 감소시키는 것을 특징으로 하는 누전 및 감전보호 기능을 구비한 콘센트. According to claim 1,
The leakage current blocking unit 400 supplies the same voltage as that of the commercial power supply 103 to the normal load 107 through the compensation transformer 402 by the operation of the compensation switch 401, and reduces the leakage state load 108. An electrical outlet with a short circuit and electric shock protection function, characterized in that it reduces leakage current by supplying the specified voltage. 제1항에 있어서,
상기 누설전류차단부(400)는 보상스위치(406)의 동작에 의해 콘센트(100)의 멀티탭(102) 출력을 차단하는 것을 특징으로 하는 누전 및 감전보호 기능을 구비한 콘센트.According to claim 1,
The leakage current blocking unit 400 cuts off the output of the multi-tap 102 of the outlet 100 by the operation of the compensation switch 406. An outlet with a short circuit and electric shock protection function. 제2항에 있어서,
상기 누설상태부하(108)에 걸리는 전압은 보상트랜스(402)에서 공급하는 전압만큼 감소된 전압이 나타나고, 누설전류 또는 감전전류의 감소를 가져와 안전영역에서의 전원공급이 이뤄지는 것을 특징으로 하는 누전 및 감전보호 기능을 구비한 콘센트.3. The method of claim 2,
The voltage applied to the leakage state load 108 appears reduced by the voltage supplied by the compensation transformer 402, and the leakage current or electric shock current is reduced, so that the power supply in the safe area is achieved. Socket with electric shock protection. 제1항에 있어서,
상기 정상부하(107)에 전압공급을 유지하면서 누설상태부하(108)에 흐르는 누설전류 또는 감전전류를 줄이거나, 비교회로부(300)에서 출력되는 출력상태신호(310)에 의해 제2보상스위치(406)에 의해 직접 회로를 차단하는 것을 특징으로 하는 누전 및 감전보호 기능을 구비한 콘센트.According to claim 1,
The second compensation switch ( 406), an outlet with a short circuit and electric shock protection function, characterized in that the circuit is blocked directly.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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