KR20230114589A - 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로 및 이를 포함한 누전 차단기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부하 특성에 따라 또는 현장 상황에 따라 아크의 감도를 자동으로 조정할 수 있는 아크 펄스 감지 회로 및 이를 포함한 누전 차단기를 제공한다.
본 발명에 따른 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로는, 인가되는 교류전압을 정류하여 소정 레벨의 직류 정전압을 공급하는 정전압 정류부; 상기 직류 정전압을 이용하여 주기적으로 리셋 펄스 신호를 생성하는 리셋 펄스 발생부; 부하측 배선에 발생하는 리플 펄스 신호를 검출하는 고주파 유도부; 상기 고주파 유도부를 통과한 리플 펄스 신호를 증폭하여 고주파 증폭 신호를 출력하는 고주파 증폭 제어부; 상기 리셋 펄스 신호에 리셋되고, 상기 고주파 증폭 신호를 계수하여 아크 감도 학습 신호와 아크 펄스 신호를 출력하는 아크 펄스 계수부; 상기 아크 감도 학습 신호를 계수하여 상이한 레벨의 아크 감도 설정 전압을 출력하는 아크 감도 조정부; 상기 직류 정전압이 공급되면 아크 검출을 개시하도록 아크 검출 개시 신호를 출력하는 검출 개시부; 및 상기 검출 개시부의 출력과 상기 아크 펄스 신호를 이용하여 소정의 출력 제어 신호를 생성하는 출력 제어부를 포함한다.
본 발명에 따른 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로는, 인가되는 교류전압을 정류하여 소정 레벨의 직류 정전압을 공급하는 정전압 정류부; 상기 직류 정전압을 이용하여 주기적으로 리셋 펄스 신호를 생성하는 리셋 펄스 발생부; 부하측 배선에 발생하는 리플 펄스 신호를 검출하는 고주파 유도부; 상기 고주파 유도부를 통과한 리플 펄스 신호를 증폭하여 고주파 증폭 신호를 출력하는 고주파 증폭 제어부; 상기 리셋 펄스 신호에 리셋되고, 상기 고주파 증폭 신호를 계수하여 아크 감도 학습 신호와 아크 펄스 신호를 출력하는 아크 펄스 계수부; 상기 아크 감도 학습 신호를 계수하여 상이한 레벨의 아크 감도 설정 전압을 출력하는 아크 감도 조정부; 상기 직류 정전압이 공급되면 아크 검출을 개시하도록 아크 검출 개시 신호를 출력하는 검출 개시부; 및 상기 검출 개시부의 출력과 상기 아크 펄스 신호를 이용하여 소정의 출력 제어 신호를 생성하는 출력 제어부를 포함한다.
Description
본 발명은 아크 펄스 감지 회로 및 이를 포함한 누전 차단기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배선 계통에 발생하는 아크 감도를 부하 또는 현장 상황에 따라 조정할 수 있는 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로 및 이를 포함한 누전 차단기에 관한 것이다.
전체 화재발생의 약 30%가 전기화재이며, 그 중 60% 이상이 배선계통의 이상으로 인해 발생하는데, 배선계통의 이상으로 인한 화재 중 대다수가 접촉불량으로 인한 과열, 아크 또는 선간 절연불량으로 인한 트래킹/아크 사고이다.
이와 같은 배선계통의 사고는 일반적으로 예방점검이 불가능하다는 문제점이 있으며, 특히 선간 절연물이 오염되거나 탄화되어 발생하는 절연불량은 일종의 부하전류이므로 기존의 접지 간 절연측정기 또는 누전차단기로는 감지가 곤란하다. 더우기 안전 점검을 위한 선간의 절연 측정은 부하를 완전히 개방한 상태에서 측정할 수 있으므로 부하가 접속되어 있는 일반적인 상황에서는 측정이나 진단이 불가능하다.
이러한 선간 절연불량, 즉, 선간 누전의 경우, 미세한 전류의 아크방전이기 때문에 밝은 곳에서는 육안으로 보이지 않고, 어두운 경우에만 미세한 실과 같은 아크방전이 지속되며, 아크열에 의하여 절연물이 탄화되면 부도체가 도체로 변한다. 아크 방전의 특성상 절연불량, 접속불량 등을 이유로 아크가 발생하는 경우 실효 전류값이 증가하지 하지 않으므로 일반적인 전류형 차단기로 아크 방전을 검출하여 차단하는 것이 불가능하다.
예컨대, 비닐하우스 등 특용작물 시설물의 배관에는 정온 열선(동파방지열선, 또는 정온 전선이라고도 일컫는다)을 함께 배열하여 배관의 동파를 방지한다. 즉, 정온 열선은 수십 내지 100 미터 이상 배열되는데 두 전선 사이의 낮은 저항값을 가진 도전체의 발열을 이용하여 배관의 동파 방지 기능을 수행한다. 이때 정온 열선의 온도가 상승하면 두 전선 사이가 팽창하고, 정온 열선의 온도가 하강하면 두 전선 사이가 수축함으로써 발열 온도를 일정하게 유지하게 한다. 그런데 정온 열선이 열화되어 평행하게 배열된 두 전선 사이에 고주파수의 스파크가 지속적으로 발생하고, 심지어 불꽃이 발생하더라도 정온 열선의 특성상 과전류가 흐르지 않아 누전차단기가 작동하지 않는다.
결국, 전력 배선 계통에서 접속점의 접촉 불량, 선간의 절연 불량 등으로 인한 탄화나 트래킹 아크 등의 경우, 사인파가 아닌 구형파 상태의 고조파 노이즈를 발생한다. 그런데 기존의 아크 감지 방법은 일정 시간 내의 펄스 수(주파수), 펄스의 크기, 펄스의 위상 등을 이용하여 판정하지만, 현장에서는 전기 기기의 특성에 따른 부하 전류가 일정하지 않아 판정의 오류가 많아 아크 차단 관련 기술의 신뢰도에 문제점이 많다.
이에 높은 주파수를 가진 아크나 스파크와 낮은 주파수의 사인 파형의 기본파나 낮은 차수의 고조파를 구별함으로써 배선 계통에 발생하는 아크를 감지하는 아크 감지 회로가 개발되었다. 그런데 이러한 종래의 아크 감지 회로는 부하의 특성이나 아크로 인한 고조파 노이즈에 대하여 단위 시간 동안의 펄스 수를 카운트 하여 소정의 크기 이상이면 아크로 판별하는 방식을 이용한다.
즉, 종래의 펄스 카운트 방식의 아크 감지 회로는 부하 특성별로 어느 크기 이상만 인식하지 못하고, 소정 크기 이상이면 모두 카운트 하는 문제점이 있다.
본 발명은 부하 특성에 따라 아크의 감도를 자동으로 조정할 수 있는 아크 펄스 감지 회로 및 이를 포함한 누전 차단기를 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 현장 상황에 따라 아크의 감도를 자동으로 조정할 수 있는 아크 펄스 감지 회로 및 이를 포함한 누전 차단기를 제공함에 다른 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로는, 인가되는 교류전압을 정류하여 소정 레벨의 직류 정전압을 공급하는 정전압 정류부; 상기 직류 정전압을 이용하여 주기적으로 리셋 펄스 신호를 생성하는 리셋 펄스 발생부; 부하측 배선에 발생하는 리플 펄스 신호를 검출하는 고주파 유도부; 상기 고주파 유도부를 통과한 리플 펄스 신호를 증폭하여 고주파 증폭 신호를 출력하는 고주파 증폭 제어부; 상기 리셋 펄스 신호에 리셋되고, 상기 고주파 증폭 신호를 계수하여 아크 감도 학습 신호와 아크 펄스 신호를 출력하는 아크 펄스 계수부; 상기 아크 감도 학습 신호를 계수하여 상이한 레벨의 아크 감도 설정 전압을 출력하는 아크 감도 조정부; 상기 직류 정전압이 공급되면 아크 검출을 개시하도록 아크 검출 개시 신호를 출력하는 검출 개시부; 및 상기 검출 개시부의 출력과 상기 아크 펄스 신호를 이용하여 소정의 출력 제어 신호를 생성하는 출력 제어부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 아크 감도 조정부는, 상기 아크 감도 학습 신호를 계수하여 다수의 출력단자에 "H" 레벨의 아크 감도 조정 신호를 출력하는 리플 카운터; 및 일단부가 상기 다수의 출력단자 각각에 개별적으로 연결된 저항들을 포함하고, 상기 저항들은 저항값이 서로 다른 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 고주파 증폭 제어부는, 상기 리플 펄스 신호에 스위칭하는 제1 트랜지스터; 상기 제1 트랜지스터의 에미터 단자와 상기 정전압 정류부의 출력측 접지 라인 사이에 배치되는 병렬연결의 제5 저항 및 제2 캐패시터를 포함하고, 상기 아크 감도 조정부 내 저항들의 타단부는 상기 제1 트랜지스터의 에미터 단자에 연결되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 정전압 정류부의 출력측 핫라인과 상기 검출 개시부의 입력 사이에 배치되는 아크 검출 개시 수동 스위치를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 정전압 정류부의 출력측 핫라인과 상기 검출 개시부의 입력 사이에 배치되고, 소정의 시정수를 갖되, 상기 소정의 시정수는 상기 아크 감도 조정부에 의한 아크 감도 조정을 완료하는 시간보다 긴 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 아크 펄스 계수부의 아크 감지 학습 신호 출력단자와 상기 아크 감도 조정부 내 클럭 펄스 단자 사이에 배치되고, 상기 아크 펄스 계수부로부터 출력되는 아크 감지 학습 신호를 표시하는 제1 LED; 및 상기 검출 개시부의 출력과 상기 아크 감도 조정부 내 클럭 펄스 단자 사이에 배치되고, 아크 검출을 개시하는 아크 검출 개시 신호를 표시하는 제2 LED를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 고주파 유도부는, 변류기(CT) 또는 부하측 두 배선 사이에 배치되는 외부 자계 유도 코일인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 누전 차단기는, 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로를 내장할 수 있다.
본 발명의 아크 펄스 감지 회로 및 이를 포함한 누전 차단기에 따르면, 부하 특성에 따라 아크 감도를 자동으로 조정할 수 있고, 현장 상황에 따라 아크 감도를 자동으로 조정할 수 있는 효과가 있다. 이에 따라 아크 펄스 감지 회로의 오동작을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로를 내장한 누전 차단기 모식도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로도, 및
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로도, 및
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로도이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로를 내장한 누전 차단기 모식도로서, 누전차단기는 수전측 핫 라인과 접지 라인 사이에 배치되는 외부 자계 유도 코일(L1)을 포함하는 아크 펄스 감지 회로를 내장한다. 여기서, 도면부호 103은 재투입 스위치, 도면부호 105는 차단버튼으로 누전차단 기능을 시험하기 위한 버튼이다. 본 발명에서 외부 자계라 함은 아크 전류가 흐르는 도선에서 방사되는 높고 불규칙한 주파수를 가진 자계로 이해되어야 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로는, 입력 전류 제한부(110), 정전압 정류부(115), 리셋 펄스 발생부(120), 고주파 유도부(125), 고주파 증폭 제어부(130), 아크 펄스 계수부(135), 아크 감도 조정부(140), 아크 표시부(145), 아크 검출 개시 수동 스위치(150), 검출 개시부(155), 출력 제어부(160) 및 릴레이부(165)를 포함한다.
입력 전류 제한부(110)는 정전압 정류부(115)에 입력되는 전류를 제한한다. 즉, 핫 라인(T1)과 정전압 정류부(115) 사이에 배치된 제5 캐패시터(C5)는 교류전압 강하용 전류제어 기능을 담당하고, 접지 라인(T2)과 정전압 정류부(115) 사이에 배치된 써미스터(TH)는 배선의 과열을 차단한다.
정전압 정류부(115)는 입력 전류 제한부(110)의 출력측에 병렬연결되어 인가되는 교류전압을 정류하여 소정 레벨의 직류 정전압을 공급한다. 구체적으로, 정전압 정류부(115)는 입력 전류 제한부(110)의 출력측에 병렬연결되는 브릿지 다이오드(D1, D2, D3, D4)와, 브릿지 다이오드의 출력측에 병렬연결되는 제4 캐패시터(C4)를 포함한다. 여기서, 브릿지 다이오드 중 제3 및 제4 다이오드(D3, D4)는 제너다이오드이다.
리셋 펄스 발생부(120)는 소정 레벨의 직류 정전압을 이용하여 주기적으로 아크 펄스 계수부(135)의 리셋 단자에 리셋 펄스 신호를 인가한다. 구체적으로, 리셋 펄스 발생부(120)는 정전압 정류부(115)의 출력측 두 배선(핫 라인(T5), 접지 라인(T6)) 사이에 배치되는 3단자 발진 소자(PUT 소자, 프로그래머블 단접합 트랜지스터, TR2), 핫 라인(T1)와 3단자 발진 소자(TR2)의 애노드 단자 사이에 배치된 제6 저항(R6), 3단자 발진 소자의 애노드 단자와 접지 라인(T2) 사이에 배치된 제3 캐패시터(C3), 3단자 발진 소자의 캐소드 단자와 접지 라인(T2) 사이에 배치된 제8 저항(R8), 핫 라인(T1)과 3단자 발진 소자의 게이트 단자 사이에 배치된 제7 저항(R7), 접지 라인(T2)과 3단자 발진 소자의 캐소드 단자 사이에 배치된 제9 저항(R9)을 포함하고, 3단자 발진 소자의 캐소드 단자에 아크 펄스 계수부(230)의 리셋 단자(R)가 연결된다.
본 발명에 따른 리셋 펄스 발생부(120)는 다음과 같이 동작한다. 핫 라인(T1)에 인가되는 전원 전압을 이용하여 제3 캐패시터(C3)에 충전되는 충전 전압이 3단자 발진 소자(TR2)의 게이트 전압보다 소정 전위를 초과하면 3단자 발진 소자(TR2)가 턴온되고, 3단자 발진 소자(TR2)의 캐소드 단자에 연결된 아크 펄스 계수부(135)의 리셋 단자(R)에 "H" 레벨 신호가 인가되어 아크 펄스 계수부(135)가 리셋된다.
여기서 핫 라인(T1)와 3단자 발진 소자의 애노드 단자 사이에 배치된 제5 저항(R5), 3단자 발진 소자의 애노드 단자와 접지 라인(T2) 사이에 배치된 제2 캐패시터(C2)의 시정수에 의해 아크 펄스 계수부(135)의 리셋 단자(R)에 인가되는 리셋 펄스 신호의 주기가 결정된다. 한편, 리셋 펄스 발생부(120)는 전기 기기의 정상적인 스위칭시 발생하는 짧은 시간의 아크 노이즈 등으로 인한 펄스 수의 누적을 방지하기 위해 존재한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 핫 라인(T1)와 3단자 발진 소자(TR2)의 애노드 단자 사이에 배치된 제6 저항(R6)을 가변저항으로 대체하여 저항값을 조절함으로써 시정수를 조절할 수 있고, 이에 따라 3단자 발진 소자(TR2)의 캐소드 측으로부터 출력되는 발진주파수를 변경할 수 있다. 예컨대, 3단자 발진소자(TR2)는 가변저항의 저항값을 조절함으로써 1 내지 10헤르쯔(Hz)의 주기를 가진 발진 펄스를 출력할 수 있다.
고주파 유도부(125)는 부하측 두 배선(T3, T4) 사이에 배치되는 외부 자계 유도 코일(L1)과 외부 자계 유도 코일에 직렬연결된 제1 캐패시터(C1)의 공진을 이용하여 부하측 배선에 발생하는 아크를 검출한다. 두 배선 사이에 상용 주파수의 교류 전류가 흐르면, 외부 자계 유도 코일(L1)에 유도 전류가 흐르지 않는다. 그런데, 두 배선 사이에 고주파의 아크가 발생하면, 외부 자계 유도 코일(L1)에 유도 전류의 리플 펄스 신호가 흐른다. 또한, 도시되지는 않았지만, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 외부 자계 유도 코일(L1) 대신 부하측 배선에 흐르는 부하전류를 검출하도록 CT가 사용될 수 있다.
고주파 증폭 제어부(130)는 고주파 유도부(125)를 통과한 리플 펄스 신호를 증폭하여 고주파 증폭 신호를 출력한다. 구체적으로, 제1 캐패시터(C1)에 직렬연결된 제1 트랜지스터(TR1)는 제1 캐패시터(C1)를 통과한 고주파 신호가 입력되는 동안 턴온되었다가 더 이상 고주파 신호가 입력되지 않으면 제1 트랜지스터(TR1)는 턴오프 된다. 제1 트랜지스터(TR1)가 턴온되는 동안, 제1 트랜지스터(TR1)의 출력측(컬렉터 단자) 전압은 "L"상태로 하강하였다가, 제1 트랜지스터(TR1)가 턴오프 되면, 제1 트랜지스터(TR1)의 출력측 전압은 "H"상태로 천이하여 증폭된다. 즉, 제1 트랜지스터(TR1)는 입력되는 고주파 신호를 증폭하여 고주파 증폭 신호를 출력한다. 한편, 고주파 신호가 입력되더라도 고주파 신호의 레벨이 소정 크기 이하이면 제1 트랜지스터(TR1)를 턴온시키지 못한다.
여기서, 가변저항(R4)은 제1 트랜지스터(TR1)의 베이스측 바이어스 전압을 설정하는 기능을 담당하고, 초기에는 제1 트랜지스터(TR1)의 베이스 전압이 정전압 정류부(115)의 출력측 핫 라인 전압(VT5)의 절반을 유지하도록 설정될 수 있다. 제3 저항(R3)은 제1 트랜지스터(TR1)의 보호용 저항이다. 제1 트랜지스터(TR1)의 이미터 단자와 접지 단자(T6) 사이에서 병렬연결되는 제5 저항(R5) 및 제2 캐패시터(C2)는 제1 트랜지스터(TR1)의 이미터측 기준 전압을 조정할 수 있도록 아크 감도 조정부(140)의 출력부와 병렬연결된다.
아크 펄스 계수부(135)는 고주파 증폭 제어부(130)로부터 출력되는 고주파 증폭 신호를 펄스 카운트 단자(cp)로 입력받아 아크를 계수하고, 아크 감도 학습 신호와 아크 펄스 신호를 출력한다. 구체적으로, 외부 자계 유도 코일(L1) -> 제1 캐패시터(C1) -> 제1 트랜지스터(TR1) 경로를 통해 아크 펄스가 흐를 때마다 펄스 카운트 단자(cp)로 입력받아 아크를 계수한다. 한편, 아크 펄스 계수부(135)는 계수된 아크 펄스가 512개에 도달하면, 출력단자(Q9)를 통해 아크 감도 학습 신호를 출력한다. 그리고, 계수된 아크 펄스가 2048개에 도달하면, 출력단자(Q11)를 통해 "H"레벨의 아크 펄스 신호를 출력한다. 여기서, 아크 펄스 계수부(135)는 리플 카운터로 구현될 수 있다.
아크 감도 조정부(140)는 아크 펄스 계수부(135)로부터 출력되는 아크 감도 학습 신호를 계수하여 제2 내지 제6 출력단자(Q2 ~ Q6)에 "H" 레벨의 아크 감도 조정 신호를 출력하는 제2 리플 카운터(IC2)와, 제2 내지 제6 출력단자(Q2 ~ Q6)에 각각 개별적으로 연결된 제10 내지 제14 저항(R10 ~ R14)을 포함한다. 여기서, 제2 내지 제6 출력단자(Q2 ~ Q6)에 각각 연결된 제10 내지 제14 저항(R10 ~ R14)의 병렬연결에 의한 병렬저항은 제5 저항(R5)과 직렬연결된다.
구체적으로, 아크 감도 조정부(140)는 제2 내지 제6 출력단자(Q2 ~ Q6)에 "H" 레벨의 아크 감도 조정 신호를 출력하고, 제2 내지 제6 출력단자(Q2 ~ Q6)에 각각 연결된 제10 내지 제14 저항(R10 ~ R14)의 병렬연결에 의한 병렬저항값에 따라 상이한 레벨의 아크 감도 설정 전압(Vadj)을 출력한다. 예컨대, 본 발명의 일실시예에 따르면, 제10 저항(R10)을 100킬로오옴, 제11 저항(R11)을 50킬로오옴, 제12 저항(R12)을 25킬로오옴, 제13 저항(R13)을 12킬로오옴, 및 제14 저항(R14)을 6킬로오옴 등으로 각각 설정할 수 있다.
이에 따라 아크 펄스 계수부(135)로부터 출력되는 아크 감도 학습 신호가 증가할 때마다 아크 감도 조정부(140)는 제2 내지 제6 출력단자(Q2 ~ Q6)를 통해 "H" 레벨의 아크 감도 조정 신호를 점진적으로 증가시키게 된다. 그러면 제2 내지 제6 출력단자(Q2 ~ Q6)에 각각 연결된 제10 내지 제14 저항(R10 ~ R14)의 병렬연결에 의한 병렬저항값이 순차적으로 작아지게 되어 고주파 증폭 제어부(130) 내 제1 트랜지스터(TR1)의 에미터 단자로부터 제5 저항(R5)를 거쳐 접지라인(T6)측으로 흐르는 전류가 증가하게 되므로, 아크 감도 조정 전압(Vadj)이 상승하여 고주파 증폭 제어부(130) 내 제1 트랜지스터(TR1)의 턴온을 방해하게 된다. 결국, 부하에 따라 또는 현장 상황에 따라 소정 시간 동안 노이즈를 검출하게 되면, 해당 부하에서 또는 해당 현장 상황에서 발생하는 통상의 노이즈는 아크로 인식하지 않도록 함으로써 아크로 검출하는 레벨을 조정할 수 있다.
아크 표시부(145)는 아크 펄스 계수부(135)로부터 아크 감지 학습 신호가 출력되는 것을 표시하는 제1 LED(LED1)와, 아크 감도 조정을 완료하고 아크 검출을 개시하는 것을 표시하는 제2 LED(LED2)를 포함한다.
구체적으로, 제1 LED(LED1)는, 아크 펄스 계수부(135)의 제9 출력단자(Q9)로부터 아크 감도 조정부(140) 내 클럭 펄스 단자(cp)측으로 순방향 결합되고, 아크 펄스 계수부(135)로부터 아크 감지 학습 신호가 출력될 때마다 깜빡이면서 스위칭을 반복한다. 소정 시간이 경과한 후, 아크 감지 학습 신호가 더 이상 출력되지 않으면, 사용자는 아크 검출 개시 수동 스위치(150, SW1)를 폐로하여 아크 감지 조정을 완료하고, 아크 검출을 개시할 수 있다.
제2 LED(LED2)는 검출 개시부(155)의 출력단으로부터 아크 감도 조정부(140) 내 클럭 펄스 단자(cp)측으로 순방향 결합되고, 검출 개시부(155)가 "H" 레벨 신호를 출력하면 턴온되어 점등 상태를 유지한다.
한편, 제6 캐패시터(C6)는 정전압 정류부(115)의 핫라인측 출력부와 리셋 단자(R) 사이에 배치되고, 전원 투입 초기에는 방전 상태이므로 리셋 단자(R)에 "L" 레벨 상태 신호를 인가하다가 소정 시간이 경과하여 충전되면 리셋 단자(R)에 "H" 레벨 상태 신호를 인가하여 아크 감도 조정부(140) 내 제2 리플 카운터(IC2)를 리셋시킨다.
검출 개시부(155)는 아크 검출 개시 수동 스위치(150)가 폐로되면 아크 검출을 개시하는 아크 검출 개시 신호를 출력한다. 구체적으로, 검출 개시부(155)는 아크 검출 개시 수동 스위치(150)와 정전압 정류부(115)의 접지라인측 출력부 사이에 배치되는 제7 캐패시터(C7)와, 제7 캐패시터(C7)에 인가되는 제7 캐패시터 전압(VC7)을 입력받아 논리곱 하는 제1 논리곱 소자(AND1)를 포함한다. 아크 검출 개시 수동 스위치(150)가 폐로되는 초기에는 제7 캐패시터(C7)가 방전 상태이므로 제1 논리곱 소자(AND1)가 "L" 레벨 상태 신호를 출력하다가, 소정 시간이 경과하면 제7 캐패시터(C7)가 충전되어 제1 논리곱 소자(AND1)가 "H" 레벨 상태 신호를 출력한다. 이 때에는 아크 표시부(145) 내 제2 LED(LED2)가 항상 턴온 상태를 유지하기 때문에 아크 감도 조정부(140) 내 제2 리플 카운터(IC2)의 클럭 펄스 단자(cp)에 아크 감도 학습 신호가 입력되더라도 제2 리플 카운터(IC2)는 아크로 계수하지 못한다.
출력 제어부(160)는 검출 개시부(150)의 출력과 아크 펄스 계수부(135)로부터 출력되는 아크 펄스 신호를 입력받아 논리곱 하는 제2 논리곱 소자(AND2)와, 제2 논리곱 소자(AND2)의 출력에 제어되어 스위칭하는 제3 트랜지스터(TR3)를 포함한다. 구체적으로, 검출 개시부(150)가 "H" 레벨 상태 신호를 출력하고 있는 상태에서 아크 펄스 계수부(135)가 통상의 노이즈 신호보다 큰 다수의 아크 펄스를 검출하여 제11 출력단자(Q11)로부터 "H" 레벨 상태의 아크 펄스 신호를 출력하면 제2 논리곱 소자(AND2)는 "H" 레벨 상태 신호를 출력하게 되고, 제2 논리곱 소자(AND2)로부터 출력되는 "H" 레벨 상태 신호에 제어되어 제3 트랜지스터(TR3)가 턴온된다. 한편 제5 다이오드(D5)는 아크 펄스 계수부(135)의 제11 출력단자(Q11)로부터 제2 논리곱 소자(AND2)의 입력단자 측으로 순방향 배치되어 제11 출력단자(Q11)의 출력이 "L" 레벨 상태인 경우에 역방향으로 전류가 흘러드는 것을 방지한다.
릴레이부(165)는 정전압 정류부(115)의 핫라인측 출력부와 제3 트랜지스터(TR3)의 컬렉터 단자 사이에 배치되는 릴레이 코일(RL1)과 릴레이 코일(RL1)에 응동하는 릴레이스위치(RS1, RS2, RS3)를 포함한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로도로서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로는, 입력 전류 제한부(210), 정전압 정류부(215), 리셋 펄스 발생부(220), 고주파 유도부(225), 고주파 증폭 제어부(230), 아크 펄스 계수부(235), 아크 감도 조정부(240), 아크 표시부(245), 아크 검출 개시 스위치부(250), 검출 개시부(255), 출력 제어부(260) 및 릴레이부(265)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로는, 도 2에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로와 대부분의 구성이 동일하다.
다만, 아크 검출 개시 스위치부(250)가 아크 검출 개시 수동 스위치(SW1)와 병렬로 아크 검출 개시 자동 스위치(SW2)를 추가한다는 점에서 차이가 있다. 즉, 본 발명의 아크 펄스 감지 회로에 전원을 공급하는 초기에, 아크 검출 개시 수동 스위치(SW1)를 폐로하는 대신 대신 아크 검출 개시 자동 스위치(SW2)를 폐로하면, 수학식 1에 따른 소정의 시정수(예: 5초)를 가지고 검출 개시부(255)가 "H" 레벨 상태 신호를 출력하게 되는데, 이 시간 내에 아크 감도 조정부(240)는 아크 감도 조정을 완료할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 입력 전류 제한부
115: 정전압 정류부
120: 리셋 펄스 발생부
125: 고주파 유도부
130: 고주파 증폭 제어부
135: 아크 펄스 계수부
140: 아크 감도 조정부
145: 아크 표시부
150: 아크 검출 개시 수동 스위치
155: 검출 개시부
160: 출력 제어부
165: 릴레이부
115: 정전압 정류부
120: 리셋 펄스 발생부
125: 고주파 유도부
130: 고주파 증폭 제어부
135: 아크 펄스 계수부
140: 아크 감도 조정부
145: 아크 표시부
150: 아크 검출 개시 수동 스위치
155: 검출 개시부
160: 출력 제어부
165: 릴레이부
Claims (8)
- 인가되는 교류전압을 정류하여 소정 레벨의 직류 정전압을 공급하는 정전압 정류부;
상기 직류 정전압을 이용하여 주기적으로 리셋 펄스 신호를 생성하는 리셋 펄스 발생부;
부하측 배선에 발생하는 리플 펄스 신호를 검출하는 고주파 유도부;
상기 고주파 유도부를 통과한 리플 펄스 신호를 증폭하여 고주파 증폭 신호를 출력하는 고주파 증폭 제어부;
상기 리셋 펄스 신호에 리셋되고, 상기 고주파 증폭 신호를 계수하여 아크 감도 학습 신호와 아크 펄스 신호를 출력하는 아크 펄스 계수부;
상기 아크 감도 학습 신호를 계수하여 상이한 레벨의 아크 감도 설정 전압을 출력하는 아크 감도 조정부;
상기 직류 정전압이 공급되면 아크 검출을 개시하도록 아크 검출 개시 신호를 출력하는 검출 개시부; 및
상기 검출 개시부의 출력과 상기 아크 펄스 신호를 이용하여 소정의 출력 제어 신호를 생성하는 출력 제어부
를 포함하는 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로.
- 청구항 1에 있어서, 상기 아크 감도 조정부는,
상기 아크 감도 학습 신호를 계수하여 다수의 출력단자에 "H" 레벨의 아크 감도 조정 신호를 출력하는 리플 카운터; 및
일단부가 상기 다수의 출력단자 각각에 개별적으로 연결된 저항들을 포함하고,
상기 저항들은 저항값이 서로 다른 것을 특징으로 하는 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로.
- 청구항 2에 있어서, 상기 고주파 증폭 제어부는,
상기 리플 펄스 신호에 스위칭하는 제1 트랜지스터;
상기 제1 트랜지스터의 에미터 단자와 상기 정전압 정류부의 출력측 접지 라인 사이에 배치되는 병렬연결의 제5 저항 및 제2 캐패시터를 포함하고,
상기 아크 감도 조정부 내 저항들의 타단부는 상기 제1 트랜지스터의 에미터 단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로.
- 청구항 3에 있어서,
상기 정전압 정류부의 출력측 핫라인과 상기 검출 개시부의 입력 사이에 배치되는 아크 검출 개시 수동 스위치를 더 포함하는 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로.
- 청구항 3에 있어서,
상기 정전압 정류부의 출력측 핫라인과 상기 검출 개시부의 입력 사이에 배치되고, 소정의 시정수를 갖되, 상기 소정의 시정수는 상기 아크 감도 조정부에 의한 아크 감도 조정을 완료하는 시간보다 긴 것을 특징으로 하는 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로.
- 청구항 1에 있어서,
상기 아크 펄스 계수부의 아크 감지 학습 신호 출력단자와 상기 아크 감도 조정부 내 클럭 펄스 단자 사이에 배치되고, 상기 아크 펄스 계수부로부터 출력되는 아크 감지 학습 신호를 표시하는 제1 LED; 및
상기 검출 개시부의 출력과 상기 아크 감도 조정부 내 클럭 펄스 단자 사이에 배치되고, 아크 검출을 개시하는 아크 검출 개시 신호를 표시하는 제2 LED
를 더 포함하는 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로.
- 청구항 1에 있어서,
상기 고주파 유도부는, 변류기(CT) 또는 부하측 두 배선 사이에 배치되는 외부 자계 유도 코일인 것을 특징으로 하는 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로.
- 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 따른 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로를 내장한 누전 차단기.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020220010949A KR20230114589A (ko) | 2022-01-25 | 2022-01-25 | 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로 및 이를 포함한 누전 차단기 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020220010949A KR20230114589A (ko) | 2022-01-25 | 2022-01-25 | 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로 및 이를 포함한 누전 차단기 |
Publications (1)
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| KR20230114589A true KR20230114589A (ko) | 2023-08-01 |
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| KR1020220010949A KR20230114589A (ko) | 2022-01-25 | 2022-01-25 | 감도 조정이 가능한 아크 펄스 감지 회로 및 이를 포함한 누전 차단기 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101535950B1 (ko) | 2014-04-07 | 2015-07-10 | 김동균 | 펄스 카운트를 이용한 접촉 불량 검출 장치 |
| KR101820162B1 (ko) | 2016-10-06 | 2018-01-18 | 이엠아이솔루션즈(주) | 직렬아크의 고정도 검출시스템 |
| KR102299444B1 (ko) | 2020-03-18 | 2021-09-07 | 김동균 | 외부 자계 유도를 이용한 아크 감지 회로 |
-
2022
- 2022-01-25 KR KR1020220010949A patent/KR20230114589A/ko not_active Application Discontinuation
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