KR970003745Y1 - 결상시 보호 가능한 누전 차단기 - Google Patents

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내용없음.

Description

결상시 보호 가능한 누전 차단기

제1도는 본 고안의 누전 차단기의 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

TO : 전원 트랜스 N1, L1 : 전원인입 단자

N2, L2 : 전원출력단자 TE : 전원 접지단자

SS : 개폐기 BD1 : 정류부

C1 : 콘덴서 Q1 : SCR

BLBC : 누전차단기 회로부 TC : 트립 코일

SC : 감지 코일 R1, R2, R3 : 저항

본 고안은 부하에 공급되는 교류 전원이 부하 기기의 절연 열화 및 인체의 감전등으로 인하여 누전이 발생될 경우에 자동적으로 전원을 차단하여 안전사고의 발생을 미연에 방지하는 누전 차단기에 관한 것으로서, 특히 접지측 인입선에 의한 결상시에도 절연파괴 및 감전에 의한 지락(EARTH)사고가 발생했을 때 누전 차단기를 자동적으로 트립(TRIP)시켜 안전 사고가 발생되지 않도록 한 결상시 보호 가능한 누전 차단기에 관한 것이다.

특히, 결상시에는 무조건 트립되게 하는 방법도 있으나 본 고안의 결상시 보호 가능한 누전 차단기는 일반 정전시에는 트립되지 않도록 한 누전 차단기에 관한 것이다.

누전 차단기는 두 선로를 흐르는 교류 전원에 따라 각각 발생하는 자계의 세기를 비교하고, 비교 결과 자계의 세기가 미리 설정된 값 이상일 경우, 예를 들면 두 선로로 흐르는 전류의 차이가 약 30mA 이상으로 되면, 누전을 감지하여 누전 차단기의 트립 코일을 가동시켜 스위치를 오프시킴으로써 누전에 의한 화재의 발생과, 인체의 감전 등의 안전 사고의 발생을 방지하는 기술이다.

상기한 바와같이 누전 차단기는 두 선로에서 각각 발생하는 자계의 세기의 차이를 검출하여 누전을 차단하는 것으로서, 결상시에는 누전 차단기가 동작하지 못하기 때문에 스위치를 계속 온 상태로 접속시키게 된다.

그러므로, 접지측 선로가 단선되어 결상되었을 경우에 단선되지 않은 다른 선로는 계속부하에 연결되어 전압이 인가되어 있게 된다.

이때 이 부분에 지락이 발생하더라도 누전 차단기는 이를 검출하지 못하여 동작하지 않으므로, 누전 발생시 화재가 발생하고, 인체의 접촉시에는 감전사고가 발생되는 등의 안전사고가 발생하는 문제점이 있었다.

여기서, 상기한 기존의 누전 차단기가 갖는 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 기술 배경을 살펴보면 다음과 같다.

한국은 2차 배전 전압을 220V로 승압함에 따라 새로운 방식으로서 고감도 누전 차단기(ELBC ; 30mA, 30msec)를 채택한 바 있는데, 이것이 접지측 인입선에 의한 결상시에는 지락 보호가 불가능한 허점을 안고 있다.

그리고, 고감도 누전 차단기 사용에 따라 배전계통 및 기기의 지락 보호 기능이 정합되지 않고 있어, 이의 정합 조치(전기 설비 기준, KS, 안전 관리법의 개정)가 필요하다.

이의 정비 이전에 현재 누전 차단기의 결상시 보호 기능 추가가 선결되어야 할 필요성을 느끼게 되었다.

따라서, 본 고안을 함에 있어서, 그 목표를 다음과 같이 설정하였다.

1. 접지측 인입선 단선에 의한 결상시 부하가 걸려있을때는 즉각 트립되게 한다.

2. 무부하시 상기 결상에 의해 전력 공급이 중단시에도 지락 보호가 가능하게 한다.

3. 비접지측 일선 단선시에는 지락 재해 발생의 염려가 없으므로 누전 차단기가 트립되지 않게 한다.

4. 일반 전원 정전시에도 지락 발생 염려가 없으므로 트립되지 않게 한다.

따라서, 본 고안은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 고안한 것으로서, 접지측 인입선이 단선되더라도 누전 차단기가 계속 그 기능을 유지하게 함으로써 접지측 인입선의 결상시에도 누전 차단기에 의한 지락 검출과, 이를 통한 스위치 오프 동작 수행을 보장할 수 있도록 하며, 이에 따르는 화재 발생의 방지 및 감전에 의한 인명사고의 발생을 보장할 수 있도록 한 결상시 보호 가능한 누전 차단기를 제공함을 목적으로 한다.

도면 제1도는 상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 누전 차단기 회로 구성을 나타낸 도면으로서, 제1도를 참조하면 본 고안의 구성은,

전원 트랜스(TO)의 접지측 선로와 연결되는 접지 전원 인입단자(N1)와, 전원 트랜스(TO)의 비접지측 선로와 연결되는 비접지 전원 인입단자(T1)와, 상기 전원 인입단자(N1)(T1)를 통해 인입된 전원을 트립코일(TC)의 제어를 받아 온 또는 오프 시켜 주는 개폐기(SS)와. 상기 개폐기(SS)를 통과한 인입 전원 라인의 자계 불평형 상태를 감지하여 지락 여부를 검출한 신호를 누전 차단기 회로부(ELBC)에 공급하는 감지 코일(SC)와, 상기 감지 코일(SC)를 거친 인입 전원을 부하측으로 공급하기 위한 접지 전원 출력단자(N2) 및 비접지 전원 출력단자(L2)와, 상기 감지 코일(SC)를 거친 인입 전원의 접지측 라인을 부하측에서 접지해주기 위한 부하 접지단자(TE)와, 상기 부하 접지단자(TE)로 흐르는 과전류에 의해 오프되는 퓨즈(F1)와, 상기 감지 코일(SC)를 거친 전원을 직류 전원으로 정류하는 정류부(BD1)와, 상기 정류부(BD1)에 의해서 정류된 직류 전원을 평활하는 콘덴서(C1)와, 상기 콘덴서(C1)와 함께 평활회로를 이루며, 상기 개폐기(SS)를 온, 오프 제어하는 트립 코일(TC)과, 지락 발생시에 상기 트립코일(TC)을 동작시키는 SCR(Q1)과, 상기 콘덴서(C1) 및 트립코일(TC)에 의해 평활된 직류 전원을 동작 전원으로 공급받고, 상기 감지 코일(SC)로부터 공급된 불평형 검출에 의해 상기 SCR(Q1)을 온시켜 주는 누전 차단기 회로부(ELBC)와, 상기 SCR(Q1)의 전류 제한을 위한 저항(R3)과, 상기 누전 차단기 회로부(ELBC)의 전류 제한을 위한 저항(R2)으로 구성된다.

도면에서 부호 R1은 누전 차단기 회로부(ELBC)의 내부 저항이다.

상기한 바와같이 구성된 본 고안의 결상시 보호 가능한 누전 차단기의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 전원 트랜스(TO)는 한족 전원 라인이 접지되어 있고, 다른 한쪽 전원 라인은 비접지되어 있으므로, 여기에 맞춰서 본 고안의 전원 인입 단자(N1)(T1)를 정확히 연결해야 한다.

즉, 접지 전원 인입단자(N1)에는 접지단자임을 명시하는 기호를 표기하는 등의 방법으로 접지와 비접지 라인의 결선이 정확하게 이루어질 수 있게 해준다.

따라서, 접지 전원 인입단자(N1)는 인입 전원선로의 접지측 선로를 연결하고, 비접지 전원 인입 단자(T1)는 인입 전원 선로의 비접지 전원 인입단자(T1)에 연결한다.

이와같이 정확하게 인입선이 결선된 상태에서 정상 동작하는 경우부터 설명하면 다음과 같다.

부하측 전원 출력단자(N2)(T2)간에 접속된 기기들에 이상이 없고 인체나 기타 접촉에 의한 지락이 발생하지 않는 경우에 누전 차단기 회로부(ELBC)에는 그 기능을 유지하기 위한 전원이 공급된다.

즉, 전원 인입단자(T1)(N1)를 통해 입력된 전원이 개폐기(SS)를 통과하여 정류뷰(BD1)에서 직류로 정류된 후, 콘덴서(C1) 및 트립코일(TC)에 의해서 상기 정류된 직류 전원이 평활되며, 이 평활된 전원이 누전 차단기 회로부(ELBC)에 동작 전원으로 공급되는 것이다.

이때, 흐르는 전류의 루프를 살펴보면, 누전 차단기 내부 회로와 접지측 전원 단자(N1-N2)를 통과하여 트랜스(TO)로 귀환하는 전류와, 정류부(BD1)를 통과하여 퓨즈(F1)를 통해 대지를 거쳐 전원 트랜스(TO)의 접지측으로 흘러들어가는 전류가 있다.

후자의 전류는 누전 차단기의 감도 전류에 영향을 줄 것이나, 이 전류량은 거의 '0'에 가깝기 때문에 누전 차단기는 정상적으로 부하 기기에 전력을 공급해 줄 수 있게 된다.

그러나, 일단 L2라인의 지락이 발생하여 15mA이상의 지락 전류가 흐르면 감지 코일(SC)를 통과하는 두전원라인의 자계 불평형이 초래되고, 이를 검출한 누전 차단기 회로부(ELBC)는 SCR(Q1)의 게이트에 트리거 신호를 공급하여 SCR(Q1)을 온시키며, SCR(Q1)이 온되면 트립 코일(TO)에 전류가 흘러 트립코일(TC)이 동작하므로 트립 코일(TC)이 개폐기(SS)를 차단시켜줌으로써, 안전 사고의 발생을 방지해 주는 차단기의 본래 기능을 정상적으로 실행할 수 있게 되는 것이다.

한편, 접지선 1선의 단선에 의한 결상시의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

접지선 1선이 단선되면 접지측 전원 인입단자(N1)를 통해 공급되는 누전 차단기의 동작 전류는 차단될 것이다.

그러나, 접지단자(TE)를 통해 트랜스(TO)의 접지축으로 연결되는 대지 회로를 통하는 전류는 여전히 흐르게 되므로, L2라인의 지락이 발생하면 감지 코일(SC)를 통과하는 두 전원라인 사이의 자계 불평형이 초래되고, 따라서 이러한 자계 불평형 상태를 감지하여 누전 차단기 회로부(ELBC)가 SCR(Q1)을 동작시켜 준다.

SCR(Q1)이 온되면 트립 코일(TC)에 전류가 흘러 트립코일(TC)이 동작하므로 트립 코일(TC)이 개폐기(SS)를 차단시켜줌으로써, 안전 사고의 발생을 방지해 주는 누전 차단기의 본래 기능을 정상적으로 실행할 수 있게 되는 것이다.

한편, 접지선 1선의 단선에 의한 결상시의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

접지선 1선이 단선되면 접지측 전원 인입단자(N1)를 통해 공급되는 누전 차단기의 동작전류는 차단될 것이다.

그러나, 접지단자(TE)를 통해 트랜스(TO)의 접지측으로 연결되는 대지 회로를 통하는 전류는 여전히 흐르게 되므로, L2라인의 지락이 발생하면 감지 코일(SC)를 통과하는 두 전원라인 사이의 자계 불평형이 초래되고, 따라서 이러한 자계 불평형 상태를 감지하여 누전차단기 회로부(ELBC)가 SCR(Q1)을 동작시켜 준다.

SCR(Q1)이 온되면 트립 코일(TC)에 전류가 흘러 트립코일(TC)이 동작하므로 트립코일(TC)이 개폐기(SS)를 차단시켜줌으로써, 안전 사고의 발생을 방지해 주는 누전 차단기의 본래 기능을 정상적으로 실행할 수 있게 되는 것이다.

이때, 저항(R2)의 값을 조절하여 누전차단기의 동작에 차질을 주지 않도록 적절한 저항값을 설정해 주어 누전 차단기 회로부(ELBC)의 정확한 동작을 보장해 준다.

다음 정전시의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

정전으로 인한 결상이 발생되면, 누전 차단기의 동작 전원도 차단되고, 감지 코일(SC)에도 전혀 감지되는 신호가 없게 되므로 누전 차단기는 동작하지 않으며, 정전이 복구되면 상기한 정상 동작의 경우로 회로 상태가 복구되므로 본 고안의 누전 차단기는 정상 동작상태에 놓이게 된다.

한편, 비 접지선(L1 라인)1선의 단선이 발생한 경우를 살펴보면 다음과 같다.

비접지선 1선(L1라인)이 단선되면 누전 차단기에 공급되던 전원도 차단되기 때문에 상기 정전시와 마찬가지로 누전 차단기는 동작하게 않게 된다.

따라서, 본 고안의 누전 차단기는 정전시나 비접지선 1선이 단선되었을 때에는 동작할 수 없게 되며, 이러한 경우에는 부하 회로에 전압이 인가되지 않는 상태이므로 전원 출력단자(N2)(T2)에서 있을 수 있는 부하측의 전기 사고는 발생되지 않으므로, 지락 보호 동작이 요구되지 않고, 따라서 안전성이 확보되어 있게 된다.

그리고, 정상적인 전원 공급의 경우나 접지선 1선의 단선시에는 누전 차단기의 동작 전원이 공급되고 있으므로, 지락이 발생되면 이에 대처하여 상기한 바와같이 개폐기(SS)를 오프시켜 안전 사고를 방지해 줄 수 있게 되는 것이다.

Claims (1)

1. 전원 트랜스(TO)의 접지측 선로와 연결되는 접지 전원 인입단자(N1)와, 전원 트랜스(TO)의 비접지측 선로와 연결되는 비접지 전원 인입단자(T1)와, 상기 전원 인입단자(N1)(T1)를 통해 인입된 전원을 트립코일(TC)의 제어를 받아 온 또는 오프 시켜주는 개폐기(SS)와, 상기 개폐기(SS)를 통과한 인입 전원 라인의 자계 불평형 상태를 감지하여 지락여부를 검출한 신호를 누전 차단기 회로부(ELBC)에 공급하는 감지코일(SC)와, 상기 감지코일(SC)를 거친 인입 전원을 부하측으로 공급하기 위한 접지 전원 출력단자(N2) 및 비접지 전원 출력단자(L2) 와, 상기 감지 코일(SC)를 거친 인입 전원의 접지측 라인을 부하측에서 접지해주기 위한 부하 접지단자(TE)와, 상기 부하 접지단자(TE)로 흐르는 과전류에 의해 오프되는 퓨즈(F1)와, 상기 감지 코일(SC)를 거친 전원을 직류 전원으로 정류하는 정류부(BD1)와, 상기 정류부(BD1)에 의해서 정류된 직류 전원을 평활하는 콘덴서(C1)와, 상기 콘덴서(C1)와 함께 평활회로를 이루며, 상기 개폐기(SS)를 온, 오프 제어하는 트립 코일(TC)과, 지락 발생시에 상기 트립코일(TC)을 동작시키는 SCR(Q1)과, 상기 콘덴서(C1) 및 트립코일(TC)에 의해 평활된 직류 전원을 동작 전원으로 공급받고, 상기 감지 코일(SC)로부터 공급된 불평형 검출에 의해 상기 SCR(Q1)을 온시켜 주는 누전 차단기 회로부(ELBC)와, 상기 SCR(Q1)의 전류 제한을 위한 저항(R3)과, 상기 누전 차단기 회로부(ELBC)의 전류 제한을 위한 저항(R2)으로 구성된 것을 특징으로 하는 결상시 보호 가능한 누전 차단기.