KR970005094B1

KR970005094B1 - 누전차단기

Info

Publication number: KR970005094B1
Application number: KR1019930030627A
Authority: KR
Inventors: 박경아
Original assignee: 엘지반도체 주식회사; 문정환
Priority date: 1993-12-29
Filing date: 1993-12-29
Publication date: 1997-04-12
Also published as: KR950020842A

Abstract

내용 없음.

Description

누전차단기

제1도는 종래의 누전차단기의 구성도.

제2도는 제1도에 따른 각 부의 입출력 파형도.

제3도는 교류라인에 큰 전류차이가 발생할 때 제1도에 따른 각 부의 입출력 파형도.

제4도는 본 발명 누전차단기의 구성도.

제5도는 제4도에 따른 각 부의 입출력 파형도.

제6도는 교류라인에 큰 전류차이가 발생할 때 제4도에 따른 각 부의 입출력 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 제1 비교기 12 : 제1 레벨판별기

13 : 시간폭발생기 14 : 펄스폭발생기

15 : 트리거 16 : 주파수검출기

17 : 전압판별기 18 : 지연기

19 : 제2 비교기 20 : 제2 레벨판별기

본 발명은 누전차단기에 관한 것으로, 특히 교류라인의 한쪽방향 전류와 다른쪽방향 전류와의 차이를 감지한 출력전압으로 누전을 감지하는 영상변류기(ZCT)가 코일로 되어 있어서 이 코일로의 전류에 의해 자속의 변화가 일어나 전압을 유도하는데 자속의 변화에도 한계가 있으므로 어느 정도 이상의 전류의 변화에 대한 자속 포화에 의한 오동작을 방지하기 위한 누전차단기에 관한 것이다.

종래 누전차단기는 제1도에 도시된 바와 같이 교류라인에서 한쪽방향의 전류와 다른쪽 방향의 전류차를 감지한 출력전압으로 라인의 누전 상태를 감지하는 영상변류기(ZCT : Zero Current Transformer)와, 이 영상변류기(ZCT)로부터 출력되는 누전감지신호에 대한 전압과 트립전압(Trip Voltage : V_T)을 비교하여 그에 따른 차를 출력하는 비교기(1)와, 이 비교기(1)의 비교출력에 따른 레벨을 판별하는 레벨판별기(2)와, 이 레벨판별기(2)로부터 출력되는 레벨에 따른 시간폭을 조정하여 발생시키는 시간폭발생기(3)와, 이 시간폭발생기(3)로부터 발생되는 시간폭에 따른 펄스폭을 발생시키는 시간폭발생기(4)와, 이 시간폭발생기(4)의 펄스폭에 의해 라인을 끊어 차단하는 트리거(5)로 구성된다.

이와 같이 구성된 장치에 대하여 살펴보면, 교류라인이 누전되면 그 교류라인의 한쪽방향 전류와 다른쪽 방향 전류와의 차이에 의해 영상변류기(ZCT)는 자속변화를 유발시켜 제2도의 (가)에서와 같은 누전감지신호를 비교기(1)로 출력하면, 상기 비교기(1)는 누전감지신호와 트립전압(V_T)을 비교하여 레벨판별기(2)로 출력시킨다. 이에 따라 상기 레벨판별기(2)는 입력신호에 따라 레벨을 판별하여 제2도의 (나)에서와 같은 파형으로 출력한다.

따라서 상기 레벨판별기(20)로부터 레벨판별신호를 입력받은 시간폭발생기(3)는 입력레벨에 따라 제2도의 (다)에서와 같은 시간폭을 펄스폭발생기(4)로 출력한다. 그러면 상기 펄스폭발생기(4)는 상기 시간폭발생기(3)로부터 입력되는 시간폭파형이 임의의 드레쉬 홀드전압(T_th1)(V_th2)에 도달하는가를 체크하여 그 지점에 도달하면 그 도달지점만큼의 펄스폭 즉, 제2도의 (라)에 도시된 바와 같은 펄스폭을 트리거(5)로 출력시킨다.

이에 상기 트리거(5)가 동작하여 입력된 펄스폭만큼 교류라인을 차단시켜 누전이 되지않도록 한다. 그러나 이와 같은 종래의 기술에 있어서, 교류라인에 제3도의 (가)에서와 같은 30A~100정도의 큰 전류차이가 있을 때 영상변류기(ZCT)에서는 제3도의 (나)에서와 같은 누전감지신호를 감지하여 비교기(1)로 출력하면, 상기 비교기(1)는 트립전압(V_T)과 비교하여 레벨판별기(2)로 출력한다. 이에 따라 상기 레벨판별기(2)에서 제3도의 (다)에서와 같이 레벨을 판별함에 따라 시간폭발생기(3)에서는 레벨에 따른 시간폭을 제3도의 (라)에서와 같이 발생하므로 펄스폭발생기(4)에서는 제3도의 (마)에서와 같이 펄스폭이 발생되지 않아, 트리거(5)가 동작하지 않고 교류라인이 차단되지 않는다.

즉, 상기 영상변류기(ZCT)는 그 자체가 코일로 되어 있어서 자속에 한계가 있어 20A까지 자속의 변화를 일으켜 전압을 유기하지만 100A정도의 큰 전류차이에 있으면 자속포화가 이루어져 유도전압이 제로(0)가 된다. 따라서 확실한 누전임에도 불구하고 영상변류기의 출력이 이루어지지 않음으로인하여 누전차단기의 오동작을 일으키는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 교류라인에 흐르는 전류의 차가 클 때 영상변류기가 누전으로 감지하지 못하여 오동작을 일으키는 것을 방지하기 위한 누전차단기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 영상변류기 출력의 주기가 일정주기일 때 그 영상변류기 출력이 최대의 자속변화가 일어났을 때 얻어지는 전압값인가를 판별하여 부(-)의 전압값을 취하는 전압판별기의 출력을 지연한후 트립전압과 비교하는 제2 비교기 및 제2 레벨판별기를 통해 얻어지는 신호와 영상변류기의 출력전압을 제1 비교기 및 제1 레벨판별기를 통해 얻어지는 신호를 가산함으로써 얻어지는 펄스폭을 이용하여 교류라인을 차단하므로써 오동작을 방지하도록 한 누전차단기를 제공하기 위한 것이다.

이상에서와 같은 본 발명의 목적에 대한 구성 및 동작설명에 대하여 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 목적을 달성하기위한 누전차단기는, 제3도에 도시한 바와 같이 교류라인에서 누전을 감지하는 영상변류기(ZCT)와, 상기 영상변류기(ZCT)의 출력을 트립전압(V_T)과 비교하고 그에 따른 차를 출력하는 제1 비교기(11)와, 상기 제1 비교기(11)의 출력을 받아 레벨을 판별하는 제1 레벨판별기(12)와, 상기 영상변류기(ZCT)출력의 주기를 검출하는 주파수검출기(16)와, 상기 주파수검출기(16)에 의해 검출된 주기가 일정주기일 때 영상변류기(ZCT)출력이 최대의 자속변화가 일어났을 때 얻어지는 전압값인가를 판별하여 부(-)의 전압값을 취하는 전압판별기(17)와, 상기 전압판별기(17)의 출력을 일정주기만큼 지연하는 지연기(18)와, 상기 지연기(18)의 출력을 트립전압과 비교하는 제2 비교기(19)와, 상기 제2 비교기(19)의 출력을 입력받아 레벨을 판별하는 제2 레벨판별기(20)와, 상기 제1,2 레벨판별기(12)(20)의 출력을 받아 논리합을 취하는 오아게이트(OR)와, 상기 오아게이트(OR)의 출력에 따른 시간폭을 발생하는 시간폭발생기(13)와, 상기 시간폭발생기(14)의 시간폭에 의해 펄스를 발생하는 펄스폭발생기(14)와, 상기 펄스폭발생기(14)의 펄스폭에 따라 상기 교류라인을 차단하는 트리거(15)로 구성한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 구체적인 동작은, 교류라인에 흐르는 전류가 20A로 정상적일 때 라인누전을 감지하는 영상변류기(ZCT)는 제5도의 (가)에서와 같은 누전감지신호를 제1 비교기(11)로 출력하면, 상기 제1 비교기(11)는 트립전압(V_T)과 비교하여 그에 따른 차에 제1 레벨판별기(12)로 출력한다. 그러면 상기 제1 레벨판별기(12)는 제1 비교기(11)의 출력에 따른 레벨을 판별하여 출력하는데 이는 제5도의 (나)에서와 같이 되어 오아게이트(OR)를 통한 후 시간폭 발생기(13)로 입력됨에 따라 상기 시간폭발생기(13)는 레벨에 따라 제5도의 (사)에서와 같은 시간폭을 펄스폭발생기(14)로 출력한다.

따라서 상기 펄스폭발생기(14)는 제5도의 (사)에서와 같은 시간폭파형이 입력될 때 그 파형이 임의의 드레쉬홀드전압(V_th1)(V_th2)에 도달하는 지점만큼 펄스폭을, 즉 제5도의 (아)에서와 같은 파형으로 트리거(15)에 발생한다. 이에 따라 상기 트리거(15)는 펄스폭만큼 구동되어 교류라인을 끊어 누전으로부터 차단토록 한다.

한편 영상변류기(ZCT)출력의 주파수를 검출하는 주파수검출기(16)에서 검출한 주파수가 일정한 주기 --예를들면 반주기--의 파형이라고 인정되면 전압판별기(17)는 상기 영상변류기(ZCT)출력 전압값이 일정전압 즉, 자속이 최대변속상태일때의 전압(V=dΦ/dt)값이면 이 값의 부(-)의 파형을 취하여 지연기(18)로 출력하는데 이의 파형은 제5도의 (다)에 도시한 바와 같다.

다시 말하면 정상동작 즉, 자속포화를 유발시키지 않는 영상변류기의 출력전압이므로 제5도의 (다)에서와 같이 나타나고, 지연기(18) 및 제2 비교기(19), 제2 레벨판별기(20)를 통해 출력되는 파형이 제5도의 (라) 및 (마)에서와 같으므로 상기 제1 레벨판별기(12)를 통해 출력되는 전압만이 오아게이트(OR)를 통하고 앞에서 언급한 동작으로 교류라인을 차단한다.

그리고 제6도의 (가)에서와 같이 교류라인에 흐르는 전류의 차이가 30~100A정도로 클 때 영상변류기(ZCT)의 출력은 자속포화가 이루어져 제6도의 (나)에서와 같은 파형이 나타난다. 이와 같은 파형이 제1 비교기(11)에 입력되면 트립전압(V_T)과 비교하여 제1 레벨 판별기(12)로 출력하면 제6도의 (다)에서와 같은 레벨을 출력한다.

이때 상기 영상변류기(ZCT)출력의 주파수를 검출하는 주파수검출기(16)에서 일정한 주기의 파형이 검출되었다고 판단하여 전압판별기(17)로 출력하면, 상기 전압판별기(17)는 영상변류기(ZCT) 출력전압값이면 이것의 부(-)쪽 파형을 취하여 제6도의 (라)에서와 같은 파형을 출력한다. 이 파형을 지연기(18)에서 입력받아 일정주기만큼 지연하면 제6도의 (마)에서와 같은 파형으로 되고 다시 제2 비교기(19)를 통해 트립전압(V_T)과 비교하여 그에 따른 차를 제2 레벨판별기(20)로 출력하면 그 출력 차에 따른 레벨을 판별한 제6도의 (바)에서와 같은 파형을 출력한다.

결국 오아게이트(OR)는 상기 제1 레벨판별기(12)로부터 제6도의 (다)에서와 같은 파형과 상기 제2 레벨판별기(20)로부터 제6도의 (바)에서와 같은 파형을 입력받아 오아링함에 따라 제6도의 (사)에서와 같은 파형으로 되어 시간폭발생기(13)로 입력된다.

따라서 상기 시간폭발생기(13)는 입력레벨에 따라 제6도의 (아)에서와 같은 시간폭을 펄스폭발생기(14)로 출력하면 그 시간폭 파형이 임의의 드레쉬홀드전압(V_th1)(V_th2)이 달하는 지점만큼의 펄스폭을 펄스폭발생기(14)에서 트리거(15)로 발생한다. 따라서 트리거(15)는 입력된 펄스폭만큼 구동하여 교류라인을 차단한다.

결국 영상변류기(ZCT)의 자속이 포화상태에 이르러도 정확한 누전상태를 감지하여 차단동작을 행할 수 있도록 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 교류하인의 한쪽 방향 전류와 다른쪽방향 전류와의 차이를 감지하여 누전으로 감지하는 코일로 이루어진 영상변류기(ZCT)의 자속이 포화상태에 이르러 유도전압이 제로 0가 되어 실제로 확실한 누전임에도 불구하고, 영상변류기의 특성상 누전으로 감지못하는 오동작을 방지하도록 한 효과가 있다.

Claims

교류라인에서 누전을 감지하는 영상변류기(ZCT)의 출력을 트립전압(V_T)과 비교하고 그에 따른 차를 출력하는 제1 비교기와, 상기 제1 비교기의 출력을 받아 레벨을 판별하는 제1 레벨판별기와, 상기 영상변류기(ZCT)출력의 주기를 검출하는 주파수검출기와, 상기 주파수검출기에 의해 검출된 주기가 일정주기일 때 영상변류기(ZCT)출력이 최대의 자속변화가 일어났을 때 얻어지는 전압값인가를 판별하여 부(-)의 전압값을 취하는 전압판별기와, 상기 전압판별기의 출력을 일정주기만큼 지연하는 지연기와, 상기 지연기의 출력을 트립전압과 비교하는 제2 비교기와, 상기 제2 비교기의 출력을 입력받아 레벨을 판별하는 제2 레벨판별기와, 상기 제1,2 레벨판별기의 출력을 받아 논리합을 취하는 오아게이트와, 상기 오아게이트의 출력에 따른 시간폭을 발생하는 시간폭발생기와, 상기 시간폭발생기의 시간폭에 의해 펄스를 발생하여 교류라인을 차다나는 트리거로 출력하는 펄스폭발생기로 구성된 것을 특징으로 하는 누전차단기.