KR980011564A - 누전 차단기 - Google Patents
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Abstract
뇌 서지에 의한 불필요한 차단을 방지한다.
누전전류를 검출하는 제 1 비교기(7)보다도 임계치가 큰 제 3 비교기(12)로 뇌 서지나 중접지 전류에 의한 접지 전류를 누전 전류로부터 구별하는 동시에, 제 3 비교기(12)의 출력으로 기동하는 단안정 멀티바이브레이터(13)가 작성하는 시간 게이트의 기간 중에, 제 1 비교기(7)로부터 3파 이상의 펄스가 출력되는지의 여부를 3파 카운터(14)로 검출하여 뇌 서지와 중접지 전류를 구별하고, 누전과 중접지 전류의 경우에만 차단 신호 출력회로(10)로부터 차단 신호(
Description
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
본 발명의 누전 차단기에 관한 것으로, 특히 뇌 서지(lightning surge)에 의한 불필요한 차단을 방지하도록한 누전 차단기에 관한 것이다.
도 16에 종래의 누전 차단기의 블록도, 도 17에 그 타임차트를 도시한다. 도 16 및 도 17에 있어서, 누전 차단기(1)의 주회로 도체(2)에 누전 전류 또는 뇌 서지에 의한 접지 전류가 흐르면, 주회로 도체(2)가 관통하는 영상(零相) 변류기(이하, ZCT라 함)(3)의 2차 권선에 2차 전류가 발생하고, 이 2차 전류는 저항(4)에 의해 전압으로 변환된다. 이 전압은 저역 필터(5)에 의해 임펄스성의 노이즈나 인버터의 2차측 고주파 누설 전류 등이 흡수된 후, 증폭기(6)에서 증폭되어 그 출력은 제 1 비교기(7)의 임계치로 정극, 부극으로 분리되어 펄스화되는 동시에 OR 회로(OR1)에서 합성된다. 또, OR1에서의 제 1 비교기(7)의 출력은 적분 회로(8)에 의해 적분되고, 그 값이 제 2 비교기(9)의 임계치를 초과하면, 그 출력 α에 기초하여 차단 신호 출력 회로(10)로부터 트립 코일(11)에 트립 신호()가 출력되어 누전 차단기(1)의 개극이 행해진다.
고속형 누전 차단기의 차단 시간은 인체 보호를 위해 IEC 규격으로 40ms이내로 정해져 있다. 한편, 누전차단기의 기계적 동작 시간은 통상 최대로 약 23ms이고, 그 경우, 트립 코일에 차단 신호를 보낼때까지의 판단 시간은 40-23=17ms로 된다. 지금, 증폭기(6)의 출력이 도 17에 도시하는 제 1 비교기(7)의 임계치를 초과하는 시간, 즉 제 1 비교기(7)의 출력의 펄스폭을 예컨대, 각 7ms, 펄스 사이를 3ms로 하면, 상기 17ms 이내에 차단 신호()를 발하기 위해서 필요한 펄스폭의 합계, 즉 적분 회로(8)의 적분 시간의 설정은 17-3=14ms로 된다.
이것에 대하여, 차단하고 싶지 않은 뇌 서지에 의한 접지 전류의 경우, 제 1 비교기(7)의 임계치를 초과하는 시간이 예컨대, 정극에서 5ms, 부극에서 20ms로 하면 합계로 25ms이며, 상기 14ms를 초과하기 때문에 펄스 사이를 2ms로 하면 16ms에서 차단 신호()를 발하여 불필요한 차단을 발생시키게 된다.
본 발명의 과제는 이와 같은 뇌 서지에 의한 불필요한 차단을 발생시키지 않도록 하는 한편, 통상의 누전은 물론 주기적인 단락성의 누전(중접지 전류)의 경우에도 확실히 차단할 수 있도록 하여 누전 차단기의 동작 특성을 향상시키는데 있다.
제1도는 본 발명의 실시 형태 1을 나타내는 누전 차단기의 블럭도.
제2도는 도 1의 누전 차단기의 동작을 나타내는 타임차트.
제3도는 도 1의 누전 차단기의 별도의 동작을 나타내는 타임차트.
제4도는 본 발명의 실시 형태 2를 나타내는 누전 차단기의 블록도.
제5도는 도 4의 누전 차단기의 동작을 나타내는 타임차트.
제6도는 본 발명의 실시 형태 3을 나타내는 누전 차단기의 블록도.
제7도는 도 6의 누전 차단기의 동작을 나타내는 타임차트.
제8도는 도6의 누전 차단기의 별도의 동작을 나타내는 타임차트.
제9도는 본 발명의 실시 형태 4를 나타내는 누전 차단기의 블록도.
제10도는 도 9의 누전 차단기의 동작을 나타내는 타임차트.
제11도는 도 9의 누전 차단기의 별도의 동작을 나타내는 타임차트.
제12도는 본 발명의 실시 형태 5를 나타내는 누전 차단기의 블록도.
제13도는 도 12의 누전 차단기의 동작을 나타내는 타임차트.
제14도는 본 발명의 실시 형태 6을 나타내는 누전 차단기의 블록도.
제15도는 도 14의 누전 차단기의 동작을 나타내는 타임차트.
제16도는 종래예를 나타내는 누전 차단기의 블록도.
제17도는 도 16의 누전 차단기의 동작을 나타내는 타임차트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 누전차단기 2 : 주회로 도체
3 : 영상 변류기 4 : 저항
5 : 저역 필터 6 : 증폭기
7 : 제 1 비교기 8 : 적분 회로
9 : 제 2 비교기 10 : 차단 신호 출력 회로
11 : 트립(trip) 코일 12 : 제 3 비교기
14 : 3파 카운터 15 : 반전 회로
16 : RS 플립플롭 19 : 충전 조건 전환 회로
20 : 아날로그 스위치 21 : 저항
22, 23 : 트랜지스터 24 : 극성 판별 회로
25 : 제 4 비교기: 차단 신호
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의한 누전 차단기는 주회로 도체가 관통하는 영상 변류기와, 제 1 검출 레벨 이상의 상기 영상 변류기의 2차 출력을 검출하는 제 1 비교기와, 이 제 1 비교기의 출력을 적분하는 적분기와, 제 2 검출 레벨 이상의 적분기 출력을 검출하여 제 1 신호를 출력하는 제 2 비교기로 이루어지고, 누전 전류와 뇌 서지 또는 중접지 전류에 의한 접지 전류를 검출하는 제 1 검출 수단과, 이 제 1 검출 수단과 병렬로 접속되며, 제 1 검출 레벨보다도 큰 제 3 검출 레벨을 구비하고, 영상 변류기의 2차 출력이 제 3 검출 레벨을 반복적으로 초과하는 것을 검출하여 영상 변류기의 2차 출력이 누전 또는 중접지 전류에 의한 것을 나타내는 제 2 신호를 출력하는 제 2 검출 수단과, 제 1 신호와, 제 2 신호에 기초하여 트립 코일로 차단 신호를 출력하는 차단 신호 출력 회로를 구비한다.
보다 상세하게는, 제 2 검출 수단을 제 3 검출 레벨보다도 큰 영상 변류기의 2차 출력을 검출하는 제 3 비교기와, 이 제 3 비교기의 출력에 의해 기동되는 단안정 멀티바이브레이터와, 이 다안정 멀티바이브레이터의 출력기간 중에 제 1 비교기의 출력 펄스를 소정수 이상 카운트하면 카운트 신호를 출력하는 카운터와, 이 카운트 신호와 단안정 멀티바이브레이터의 반전 출력과의 OR 출력을 제 2 신호로 하여 출력하는 OR 회로로 구성되며, 이 제 2 신호와 제 2 비교기로부터의 제 1 신호와의 AND 출력을 차단 신호 출력 회로에 입력하도록 하면 된다.
이와 같은 누전 차단기에 있어서, 뇌 서지 발생시에 단안정 멀티바이브레이터가 기동하여 그 반전 출력은 L이 되는 한편, 단발적인 뇌 서지로서는 카운터 출력이 발생하지 않기 때문에, 제 2 비교기의 출력과의 AND 조건이 성립하지 않으며, 차단 신호가 출력되지 않는다. 이것에 대하여, 반복 계속적인 중접지 전류의 경우에는 카운터에 의한 소정수 이상의 펄스 카운트가 가능하기 때문에, 카운터의 출력을 기다려서 차단 신호가 출력된다. 또한, 통상의 누전시에는 단안정 멀티바이브레이터가 기동하지 않기 때문에, 그 반전 출력과 제 2 비교기의 출력과의 AND 조건이 성립하여 차단 신호가 출력된다.
또한, 제 2 검출 수단을 제 3 검출 레벨보다도 큰 영상 변류기의 2차 출력을 검출하는 제 3 비교기와, 제 3 비교기의 출력에 의해 기동되는 단안정 멀티바이브레이터와, 이 단안정 멀티바이브레이터의 출력 기간 중에 제 1 비교기의 출력 펄스를 소정수 이상 카운트하면 카운트 신호를 출력하는 카운터와, 이 카운트 신호와 제 2 비교기로부터의 제 1 신호의 반전 신호와의 OR 출력을 리셋 입력으로 하고, 단안정 멀티바이브레이터의 출력과 제 2 비교기로부터의 제 1 신호의 반전 신호와의 AND 출력을 세트 입력으로 하는 RS 플립플롭으로 구성되며, RS 플립플롭의 반전 출력을 제 2 신로로 하여 이 제 2 신호와 제 1 신호와의 AND 출력을 차단 신호 출력 회로에 입력하도록 하는 것이 가장 적합하다.
즉, 뇌 서지 발생시에는 단안정 멀티바이브레이터의 출력과 제 2 비교기의 출력과의 AND 출력에 의해 RS 플립플롭을 세트하고, 그 반전 출력에 의해 제 2 비교기의 출력과의 AND 조건을 불성립으로 하여 차단 신호의 출력을 금지한다. 한편, 중접지 전류 발생시에는 제 1 비교기의 출력 펄스를 카운트하는 카운터의 출력에 의해 RS 플립플롭을 리셋하고, 그 반전 출력에 의해 상기 AND 조건을 성립시켜서 차단 신호를 출력시키는 것이다.
또한, 제 2 검출 수단을 제 3 검출 레벨보다도 큰 영상 변류기의 2차 출력을 검출하는 제 3 비교기와, 이 제 3 비교기의 출력에 의해 기동되는 단안정 멀티바이브레이터와, 이 단안정 멀티바이브레이터의 출력 기간 중에만 적분 시간이 길어지도록 적분 회로의 충전 조건을 전환하는 충전 조건 전환 회로로 구성하여도 좋다.
이것에 의해, 단발적인 뇌 서지의 경우에, 적분 회로의 출력이 제 2 비교기의 검출 레벨에 도달하기 전에 제 1 비교기로부터의 출력이 도중에 끊어서, 제 2 비교기로부터 차단 신호 출력 회로로의 출력을 억제할 수 있다. 제 1 비교기로부터의 출력이 반복 계속적으로 행해지는 중접지 전류의 경우에는, 누전시보다도 적분 시간이 길어지지만 적분 회로의 출력은 제 2 비교기의 검출 레벨의 도달가능하고, 그 시점에서 제 2 비교기의 출력에 의한 차단 신호 출력 회로의 구동이 행해진다.
또한, 제 2 검출 수단은 제 1 검출 수단과 병렬로 접속되고, 제 2 비교기의 출력에 기초한 기간에 소정수의 펄스가 상기 제 1 비교기로부터 출력되는 것을 검출하여 영상 변류기의 2차 출력이 누전 또는 중접지 전류에 의한 것을 나타내는 제 2 신호를 출력하는 것으로도 좋으며, 보다 상세하게는, 제 2 검출 수단은 제 2 비교기로부터의 제 1 신호에 의해 기동되는 단안정 멀티바이브레이터와, 이 단안정 멀티바이브레이터의 출력과 제 1 비교기의 출력을 AND 접속하는 AND 회로를 가지며, 제 2 신호로서의 AND 회로의 출력과 상기 제 2 비교기로 부터의 제 1 신호와의 AND 출력을 차단 신호 출력 회로에 입력하는 것으로도 좋다. 즉, 단발적인 뇌 서지의 경우에는, 제 2 비교기로부터의 출력이 있은 후, 단안정 멀티바이브레이터에 의한 일정한 시간 게이트내에 제 1 비교기로부터의 출력이 발생하지 않으며, 단안정 멀티바이브레이터의 출력과의 AND 조건은 성립하지 않는다. 이것에 대하여, 누전 및 중접지 전류의 경우에는, 단안정 멀티바이브레이터의 기동 후에도 제 1 비교기로부터의 출력이 있어 상기 AND 조건이 성립한다.
또한, 제 2 검출 수단을 제 2 비교기로부터의 제 1 신호에 의해 기동되는 단안정 멀티바이브레이터와, 이 단안정 멀티바이브레이터의 출력 기간 중에 제 1 비교기로부터 정극 및 부극의 출력이 교대로 입력된 것을 검출하는 극성 판별 회로와, 이 극성 판별 회로의 출력과 단안정 멀티바이브레이터의 출력을 AND 접속하는 AND 회로로 구성되며, 제 2 신호로서의 AND 회로의 출력과 제 2 비교기로부터의 제 1 신호와의 AND 출력을 차단 신호 출력 회로에 입력하도록 하여도 좋다. 즉, 단발적인 뇌 서지의 경우에는, 제 2 비교기로부터의 출력이 있은 후, 단안정 멀티바이브레이터에 의한 일정한 시간 게이트내에, 제 1 비교기로부터 그 직전의 출력과 다른 극성의 출력이 없으며, 단안정 멀티바이브레이터의 출력과의 AND 조건은 성립하지않는다.
이것에 대하여, 반복 계속적인 누전 및 중접지 전류의 경우에는 단안정 멀티바이브레이터의 기동 후에도 제 1 비교기로부터의 다른 극성의 출력이 있으며, 상기 AND 조건이 성립한다. 그래서, 이 AND 출력과 제 2 비교기의 출력과의 AND 출력을 차단 신호 출력 회로에 입력하도록 함으로써, 뇌 서지의 경우에는 차단 신호를 출력하지 않도록 할 수 있다.
또는, 제 2 검출 수단을 적분 회로로부터의 제 2 검출 레벨에 미달되는 출력을 검출하는 제 4 비교기와, 이 제 4 비교기의 출력에 의해 제 1 비교기의 출력 펄스를 소정수 이상 카운트하면 제 2 신호로서의 카운트 신호를 출력하는 카운터로 구성되며, 이 카운터로부터의 제 2 신호와 제 2 비교기로부터의 제 1 신호와의 AND 출력을 차단 신호 출력 회로에 입력하도록 하여도 좋다. 반복 계속적인 누전 및 중접지 전류의 경우에는 카운터 출력이 있는데 반하여, 단발적인 뇌 서지로서는 카운터 출력이 없으며, 따라서 상기 AND 조건이 성립하지 않기 때문에 차단 신호가 출력되지 않는다.
이하, 도 1~ 도 15에 기초하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 또, 종래예와 대응하는 부분에는 동일한 부호를 이용하는 것으로 한다.
실시예 1
도 1은 청구 범위 제 1 항 기재의 발명의 실시 형태를 나타내는 블록도이고, 도 2 및 도 3은 그 타임차트이다. 도 1 및 도 2에 있어서, ZCT(3)를 관통하는 주회로 도체(2)에 예컨대, 15mA의 누전 전류가 흐르면, ZCT(3)의 2차 권선에 2차 전류가 흐르면, ZCT(3)의 2차 권선에 2차 전류가 발생하고, 이 2차 전류는 저항(4)에 의해 전압으로 변환된다. 이 전압을 저역 필터(5)를 통과하고 나서 증폭기(6)로 증폭하며, 상기 15mA의 누전 전류에 대하여 펄스화하는 임계치(제 1 검출 레벨)를 설정한 제 1 비교기(7)에서 정극, 부극으로 분리하여 예컨대, 상용 주파수 50Hz에 있어서 펄스폭 7ms, 펄스 사이 3ms에 펄스화하는 동시에, OR 회로(OR1)로 합성한다. 이 출력은 그 펄스폭에 의해여 적분회로(8)를 충전하고, 펄스폭의 합계가 예컨대, 14ms이면 제 2 비교기(9)의 임계치(제 2 검출 레벨)를 초과하는 충전시 정수의 설정에 의해 제 2 비교기(9)의 출력 α를 H로 한다.
한편, 제 1 비교기(7)보다도 큰 ZCT(3)의 2차 출력을 검출하도록 임계치(제 3 검출 레벨)를 설정한 제 3 비교기(12)를 저항(4)의 양단에 접속하고, 주회로 도체(2)를 흐르는 예컨대, 1A 레벨 이상의 전류를 제 3 비교기(12)에서 검출하여 정극, 부극으로 분리하여 펄스화하며, OR 회로(OR2)로 합성한다. 그리고, OR2로부터의 출력에 의해 기동하는 단안정 멀티바이브레이터(13)를 설치하여 예컨대, 30ms의 시간 게이트를 작성한다. 또한, 그 출력 기간 중에만 제 1 비교기(7)의 출력 펄스수를 카운트하여, 3파 카운트하면 출력하는 카운터(이하, 3파 카운터라 칭함)(14)를 설치하고, 그 출력과 반전 회로(15)로 반전시킨 단안정 멀티바이브레이터(13)의 반전 출력을 OR 회로(OR3)에 입력하여, 그 출력 β와 제 2 비교기(9)의 출력 α와의 AND 출력을 차단 신호 출력 회로(10)에 입력한다.
주회로 도체(2)에 상기 15mA의 누전 전류가 흐른 경우, 제 3 비교기(12)는 이것을 검출하지 않고, 단안정 멀티바이브레이터(13)는 기동하지 않기 때문에 그 출력은 L, 반전 출력은 H로 되어 OR3에 입력된다. 그 결과, α 신호와 β 신호는 모두 H로 되어 AND1에 입력되고, 차단 신호 출력 회로(10)로부터 차단 신호()가 트립 코일(11)에 송출된다.
주회로 도체(2)에 뇌 서지에 의한 접지 전류가 흐르고, 제 1 비교기(7)의 임계치로 펄스화한 펄스폭이 도 2에 도시된 바와 같이 합계가 예컨대, 25ms이면, 적분 회로(8)의 출력이 제 2 비교기의 임계치를 초과하는 상기 적분 시간 14ms를 초과하기 때문에, 제 2 비교기의 출력 α는 H로 된다. 또한, 누전 전류 환산으로 1A 레벨 이상에 상당하는 ZCT 2차 전류가 발생하기 때문에, 제 3 비교기(12)의 출력 H로 되고, 따라서 OR2의 출력이 H로 되어 단안정 멀티바이브레이터(13)가 기동되며, 30ms의 시간 게이트가 작성되어 그 기간 중 3파 카운터(14)는 제 1 비교기(7)의 출력 펄스를 카운트한다. 그러나, 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이 2파밖에 입력되지 않기 때문에, 3파 카운터(14)의 출력은 L, 또한 단안정 멀티바이브레이터(13)의 반전 출력도 L로 OR3의 출력 β는 L이 된다. 따라서, AND1의 출력은 L로 되어 차단 신호()는 출력되지 않는다.
주회로 도체(2)에 중접지 전류가 흐르면, 도 3에 도시된 바와 같이 제 1 비교기(7)의 임계치로 펄스화한 펄스폭의 합계는 상기 14ms를 초과하기 때문에, 적분 회로(8)의 출력은 제 2 비교기(9)의 임계치를 초과하고, 그 출력 α는 H로 된다. 또, 누전 전류 환산으로 1A 레벨 이상에 상당하는 ZCT 2차 전류가 발생하기 때문에, 제 3 비교기(12)의 출력은 H로 되어 단안정 멀티바이브레이터(13)가 기동되고, 그 출력 기간 중 3파 카운터(14)는 제 1 비교기(7)의 출력 펄스를 카운트한다. 그리고, 펄스의 개시를 3파 입력한 시점에서 3파 카운터(14)의 출력은 H, 따라서 OR3의 출력 β는 H로 되며, AND1의 출력은 H로 되어 차단 신호()가 출력된다.
실시예 2
도 4는 청구 범위 제 2 항 기재의 발명의 실시 형태를 나타내는 블록도이고, 도 5는 그 타임차트이다. 도 4에 있어서, 제 2 비교기(9)의 출력 α와 단안정 멀티바이브레이터(13)의 출력을 AND 회로(AND2)에 접속하고, 그 출력을 RS 플립플롭(16)에 세트 입력한다. 또한, 반전 회로(17)로 반전한 제 2 비교기(9)의 반전 출력과 3파 카운터(14)의 출력을 OR 회로(OR3)에 접속하며, 그 출력을 RS 플립플롭(16)에 리셋 입력한다. 그리고, 제 2 비교기(9)의 출력 α와 RS 플립플롭(16)의 반전 출력(Q바) β를 AND 회로(AND1)에 접속하여 그 출력을 차단 신호 출력 회로(10)에 입력한다.
주회로 도체(2)에 누전 전류 15mA가 흐르면, 이미 진술한 바와 같이 제 2 비교기의 출력 α는 H, 그 반전 출력은 L이 된다. 한편, 제 3 비교기(12)는 누전 전류 15mA를 검출하지 않고, 단안정 멀티바이브레이터(13)의 출력은 L, 따라서 3파 카운터(14)의 출력도 L이다. 그 때문에, RS 플립플롭(16)은 리셋 상태인 채로 β 신호는 H가 된다. 그 결과, AND1의 출력은 H가 되고, 차단 신호 출력 회로(10)로부터 차단 신호()가 출력된다.
도 4 및 도 5에 있어서, 주회로 도체(2)에 뇌 서지에 의한 접지 전류가 흐르면, 이미 진술한 바와 같이 제 2 비교기(9)의 출력 α 및 단안정 멀티바이브레이터(13)의 출력은 H가 되지만, 3파 카운터(14)의 출력은 L인 채로 있다. 그 때문에, RS 플립플롭(16)은 세트되고, 그 반전 출력 β는 제 2 비교기(9)의 출력 α가 H인 동안에는 L로 된다. 그 결과, AND1 출력은 L로 되고 차단 신호()는 출력되지 않는다.
주회로 도체(2)에 중접지 전류가 흐르면, 이미 진술한 바와 같이 제 3 비교기의 검출에 의해 단안정 멀티바이브레이터(13)의 출력이 H로 되고, 이어서 제 2 비교기(9)의 출력 α가 H로 된 시점에서 AND2의 출력이 H로 되며, RS 플립플롭(16)은 세트되어 출력 금지가 된다. 그 후, 3파 카운터(14)가 제 1 비교기(7)의 출력을 3파 입력한 시점에서 H로 되면, RS 플립플롭(16)은 리셋되고, 반전 출력 β는 H로 된다. 그 결과, AND1의 출력은 H로 되어 차단 신호()가 출력된다.
실시예 3
도 6은 청구 범위 제 3 항 기재의 발명의 실시 형태를 나타내는 블록도이고, 도 7및 도 8은 그 타임차트이다. 도 6에 있어서, 제 1 비교기(7)보다도 큰 ZCT 2차 출력을 검출하는 제 3 비교기(12)의 출력에 의해 기동하는 단안정 멀티바이브레이터(13)의 출력을 반전 회로(18)에서 반전시키고, 그 출력에 의해 충전 조건 전환 회로(19)의 충전 조건을 전환하여 단안정 멀티바이브레이터(13)의 출력 기간 중에만 적분 회로(8)의 적분 시간을 길게 한다.
여기에서 충전 조건 전환 회로(19)는 도시 회로 구성으로 이루어지고, 아날로그 스위치(20)의 ON 상태에서 저항(21)을 단란하여 트랜지스터(22)의 콜렉터 전류를 증가시키고, 이 콜렉터 전류를 베이스 전류로 하는 트랜지스터(23)의 콜렉터 전류, 즉 적분 회로(8)에 공급하는 전류가 증가하며, 적분 회로(8)는 통상의 적분 시간으로 충전이 완료한다. 이것에 대하여, 아날로그 스위치(20)의 OFF 상태에서는 트랜지스터(22)의 콜렉터 전류, 따라서 트랜지스터(23)의 베이스 전류를 저항(21)으로 제한함으로써, 트랜지스터(23)의 콜렉터 전류를 감소시켜 적분 회로에 공급하는 전류를 감소시켜 충전 시간을 길게 한다.
도 6 및 도 7에 있어서, 주회로 도체(2)에 상기 15mA의 누전 전류가 흐르는 경우에는 제 3 비교기(12)는 이것을 검출하지 않고, 단안정 멀티바이브레이터(13)는 기동하지 않는다. 그 때문에, 단안정 멀티바이브레이터(13)의 출력은 L, 그 반전 출력은 H로 되어 아날로그 스위치(20)는 ON으로 된다. 그 결과, 이상 진술한 것에 의해 통상의 적분 시간으로 적분 회로(8)의 출력이 제 2 비교기(9)의 임계치를 초과하여 출력 α가 H로 되어 차단 신호()가 출력된다.
주회로 도체(2)에 뇌 서지에 의한 접지 전류가 흐르면, 제 3 비교기(12)의 출력은 H로 되어 단안정 멀티바이브레이터(13)가 기동되고, 그 반전 출력은 L로 된다. 그 때문에, 단안정 멀티바이브레이터(13)의 출력 기간 중에는 아날로그 스위치(20)가 OFF로 되어 충전 전류가 조여져서 적분 회로(8)의 적분 시간이 길어진다. 그 결과, 도7에 도시된 바와 같이, 적분 회로(8)의 출력이 제 2 비교기(9)의 임계치에 도달하기 전에 제 1 비교기(7)로부터의 출력이 종료하여 결국, 제 2 비교기(9)의 출력 α는 L인 채로 되기 때문에 차단 신호()는 출력되지 않는다.
주회로 도체(2)에 중접지 전류가 흐르면, 도 8에 도시한 바와 같이 제 3 비교기(12)의 검출에 의해 단안정 멀티바이브레이터(13)의 출력이 H로 되고, 그 출력 기간 중에는 적분 회로(8)의 적분 시간이 길어진다. 그 때문에, 적분 회로(8)의 출력이 제 2 비교기(9)의 임계치에 도달할 때까지의 시간이 길어지지만, 제 1 비교기(7)의 출력은 계속하고 있기 때문에 곧 적분 회로(8)의 출력이 제 2 비교기(9)의 임계치를 초과하여 그 출력 α가 H로 되어 차단 신호()가 출력된다.
실시예 4
도 9는 청구 범위 제 4 항 기재의 발명의 실시 형태를 나타내는 블록도이고,도 10 및 도 11은 그 타임차트이다. 도 9에 있어서, 제 2 비교기(9)의 출력, α에 의해 기동되는 단안정 멀티바이브레이터(13)의 출력과 제 1 비교기(7)의 출력을 AND 회로(AND2A)에 접속하여 그 출력 β와 제 2 비교기(9)의 출력 α와의 AND출력을 차단 신호 출력 회로(10)에 입력한다. 또한, 이 AND2A는 단안정 멀티바이브레이터(13)로부터의 신호가 있는 동안에 제 1 비교기(7)로부터 L에서 H로 되는 신호가 입력될 때 출력으로 출력되도록 구성되어 있다.
도 9 및 도 10에 있어서, 주회로 도체(2)에 누전 전류가 흐르면, 이미 진술한 바와 같이 제 2 비교기(9)의 출력 α가 H로 되고, 따라서 단안정 멀티바이브레이터(13)가 기동되어 예컨데, 15ms의 시간 게이트가 작성된다. 이어서, 제 1 비교기(7)의 출력이 개시한 시점에서 AND2A의 출력 β가 H로 되고, 따라서 AND1의 출력이 H로 되어 차단신호()가 출력된다.
이것에 대하여, 주회로 도체(2)에 되 서지에 의한 접지 전류가 흐르고, 제 2 비교기(9)의 출력 α가 H로 되어 단안정 멀티바이브레이터(13)가 기동되어도, 도 10으로부터 알 수 있는 바와 같이 제 1 비교기(7)의 출력의 상승 신호가 없기 때문에 AND2A는 L인 채로 있으며, 차단 신호()는 출력되지 않는다. 한편, 증접지 전류의 경우에는 도 11에 도시된 바와 같이, 단안정 멀티바이브레이터(13)의 기동 후에 제 1 비교기(7)로부터의 출력이 있기 때문에, AND2A의 출력 β가 H, 따라서 AND1의 출력이 H로 되어 차단 신호()가 출력된다.
실시예 5
도 12는 청구 범위 제 5 항 기재의 발명의 실시 형태를 나타내는 블록도이고, 도 13은 그 타임차트이다. 도 12에 있어서, 제 2 비교기(9)의 출력 α에 의해 기동되는 단안정 멀티바이브레이터(13)와, 그 출력 기간 중에 제 1 비교기(7)로부터 정극 및 부극의 출력이 교대로 입력된 것을 판별하여 출력하는 극성 판별 회로(24)를 설치하고, 극성 판별 회로(24)의 출력과 단안정 멀티바이브레이터(13)을 출력을 AND 회로(AND2A)에 접속하여 그 출력 β와 제 2 비교기(9)의 출력 α와의 AND 출력을 차단 신호 출력 회로(10)에 입력한다.
도 12 및 도 13에 있어서, 주회로 도체(2)에 누전 전류가 흐르고, 제 2 비교기(9)의 출력 α가 H로 되어 단안정 멀티바이브레이터(13)가 기동되면, 극성 판별 회로(24)는 제 1 비교기(7)로부터 정극과 부극의 출력이 교대로 입력된 시점에서 그 출력이 H로 되어 AND2A의 출력 β가 H로 되어 차단 신호()가 출력된다.
이것에 대하여, 주회로 도체(2)에 뇌 서지에 의한 접지 전류가 흐르고, 제 2 비교기(9)의 출력 α가 H로 되어 단안정 멀티바이브레이터(13)가 기동되어도, 도 13으로부터 알 수 있는 바와 같이 제 1 비교기(7)로부터의 출력이 부극인 채로 있기 때문에 극성 판별 회로(24)의 출력은 H로 되지 않으며, AND2A의 출력 β가 L인 채로있고, 차단 신호()는 출력되지 않는다. 한편, 타임차트는 생략하지만, 반복 계속적인 중접지 전류의 경유에는 단안정 멀티바이브레이터(13)의 기동 후에도 제 1 비교기(7)로부터 정극과 부극의 출력이 교대로 극성 판별 회로(24)에 입력됨으로써 차단 신호()가 출력된다.
실시예 6
도 14는 청구 범위 제 6 항 기재의 발명의 실시 형태를 나타내는 블록도이고, 도 15는 그 타임차트이다. 도 14에 있어서, 제 2 비교기(9)보다도 작은 적분 회로(8)의 출력을 검출하는 제 4 비교기(25)와, 그 출력에 의해 제 1 비교기(7)의 출력 펄스수를 카운트하고, 이 펄스수를 3파 카운트하면 출력하는 3파 카운터(14)를 설치하여 3파 카운터(14)의 출력β와 제 2 비교기(9)의 출력 α와의 AND 출력을 차단 신호 출력 회로(10)에 입력한다.
도 14 및 도 15에 있어서, 주회로 도체(2)에 누전 전류가 흐르고, 증폭기(6)의 출력이 제 1 비교기(7)의 임계치를 초과하면, 적분 회로(8)가 출력을 개시한다. 그리고, 적분 회로(8)의 출력이 제 4 비교기(25)의 임계치를 초과하면, 3파 카운터(14)는 제 1 비교기(7)의 출력 펄스의 카운트를 개시하고, 도 15의 3파째의 펄스③의 개시가 입력된 시점에서 출력 β가 H로 된다. 또한, 그 시점에서 제 2 비교기(9)의 출력 α가 H로 되어 있기 때문에, AND1의 출력이 H로 되어 차단 신호()가 출력된다.
이것에 대하여, 주회로 도체(2)에 뇌 서지에 의한 접지 전류가 흐르고, 제 4 비교기(25)의 출력이 H로 되어 3파 카운터(14)가 제 1 비교기(7)의 출력 펄스의 카운트를 개시하여도, 도 15로부터 알 수 있는 바와 같이 ①의 펄스밖에 입력되지 않기 때문에 출력 β가 L인 채로 있고, 차단 신호()는 출력되지 않는다. 한편, 타임차트는 생략하지만, 중접지 전류의 경우에는 3파 카운터(14)에 의한 3파의 카운트가 가능하기 때문에 차단 신호()가 출력된다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 누전 전류가 흐르는 경우에는 IEC 규격에 의한 40ms이내에서 차단하고, 또한 증접지 전류의 경우에도 차단할 수 있는 동시에, 단발적인 죄 서지에 의한 접지 전류의 경우에는 불필요한 차단 동작을 방지할 수 있다.
Claims (8)
- 주회로 도체가 관통하는 영상 변류기와, 제 1 검출 레벨 이상의 상기 영상 변류기의 2차 출력을 검출하는 제 1 비교기와 이 제 1 비교기의 출력을 적분하는 적분기와, 제 2 검출 레벨 이상의 상기 적분기의 출력을 검출하여 제 1 신호를 출력하는 제 2 비교기로 이루어지고, 누전 전류와 뇌 서지 또는 중접지 전류에 의한 접지 전류를 검출하는 제 1 검출 수단과, 상기 제 1 검출 수단과 병렬로 접속되고, 상기 제 1 검출 레벨보다도 큰 제 3 검출 레벨을 구비하고, 상기 영상 변류기의 2차 출력이 상기 제 3 검출 레벨을 반복적으로 초과하는 것을 검출하여 상기 영상 변류기의 2차 출력이 누전 또는 중접지 전류에 의한 것을 나타내는 제 2 신호를 출력하는 제 2 검출 수단과, 상기 제 1 신호와 제 2 신호에 기초하여 트립 코일에 차단 신호를 출력하는 차단 신호 출력회로를 구비한 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
- 제1항에 있어서, 상기 제 2 검출 수단이 상기 제 3 검출 레벨보다도 큰 상기 영상 변류기의 2차 출력을 검출하는 제 3 비교기와, 이 제 3 비교기의 출력에 의해 기동되는 단안정 멀티바이브레이터와, 이 단안정 멀티바이브레이터의 출력 기간 중에 상기 제 1 비교기의 출력 펄스를 소정수 이상 카운트하면 카운트 신호를 출력하는 카운트와, 이 카운트 신호와 상기 단안정 멀티바이브레이터의 반전 출력과의 OR 출겨을 상기 제 2 신호로하여 출력하는 OR 회로를 가지며, 이 제 2 신호와 상기 제 2 비교기로부터의 제 1 신호와의 AND 출력을 상기 차단 신호 출력 회로에 입력하도록 한 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
- 제1항에 있어서, 상기 제2검출 수단이 상기 제3검출 레벨보다도 큰 상기 영상 변류기의 2차 출력을 검출하는 제3비교기와, 이 제3비교기의 출력에 의해 기동되는 단안정 멀티바이브레이터와, 이 단안정 멀티바이브레이터의 출력 기간 중에 상기 제1비교기의 출력 펄스를 소정수 이상 카운트하면 카운트 신호를 출력하는 카운터와, 이 카운트 신호와 상기 제2비교기로부터의 제1신호의 반전 신호와의 OR 출력을 리셋 입력으로 하고, 상기 단안정 멀티바이브레이터의 출력과 상기 제2비교기로부터의 제1신호의 반전 신호와의 AND 출력을 세트 입력으로 하는 RS 플립플롭을 가지며, 제2신호로서의 상기 RS 플립플록의 반전 출력과 상기 제1신호와의 AND 출력을 상기 차단 신호 출력 회로에 입력하도록 한 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
- 제1항에 있어서, 상기 제2검출 수단이 상기 제 3 검출 레벨보다도 큰 상기 영상 변류기의 2차 출력을 검출하는 제3비교기와, 이 제3비교기의 출력에 의해 기동되는 단안정 멀티바이브레이터와, 이 단안정 멀티바이브레이터의 출력 기간중에만 적분 시간이 길어지도록 상기 적분 회로의 충전 조건을 전환하는 충전 조건 전환 회로를 갖는 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
- 주회로 도체가 관통하는 영상 변류기와, 제 1 검출 레벨 이상의 상기 영상 변류기의 2차 출력을 검출하는 제 1 비교기와, 이 제 1 비교기의 출력을 적분하는 적분기와, 제 2 검출 레벨 이상의 상기 적분기의 출력을 검출하여 제 1 신호를 출력하는 제 2 비교기로 이루어지고, 누전 전류와 뇌 서지 또는 증접지 전류에 의한 접지 전류를 검출하는 제 1 검출 수단과, 상기 제 1 검출 수단과 병렬로 접속되고, 상기 제 2 비교기의 출력에 기초한 기간에 소정수의 펄스가 상기 제 1 비교기로부터 출력되는 것을 검출하여 상기 영상 변류기의 2차 출력이 누전 또는 중접지 전류에 의한 것을 나타내는 제 2 신호를 출력하는 제 2 검출 수단과, 상기 제 1 신호와 제 2 신호에 기초하여 트립 코일에 차단 신호를 출력하는 차단 신호 출력 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
- 제5항에 있어서, 상기 제2검출 수단이 상기 제2비교기로부터의 상기 제 1 신호에 의해 기동되는 단안정 멀티바이브레이터와, 이 단안정 멀티바이브레이터의 출력과 상기 제1비교기의 출력을 AND 접속하는 AND 회로를 가지며, 상기 제2신호로서의 상기 AND회로의 출력과 상기 제2비교기로부터의 제 1 신호와의 AND 출력을 상기 차단 신호 출력 회로에 입력하도록 하고, 상기 AND 회로는 이 회로에 상기 단안정 멀티바이브레이터의 출력과 상기 제1비교기로부터의 신규 출력이 입력될 때 출력을 출력하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
- 제5항에 있어서, 상기 제2검출 수단이 상기 제2비교기로부터의 상기 제1신호에 의해 기동되는 단안정 멀티 바이브레이터와, 이 단안정 멀티바이브레이터의 출력 기간 중에 상기 제1비교기로부터 정극 및 부극의 출력이 교대로 입력된 것을 검출하는 극성 판별 회로와, 이 극성 판별 회로의 출력과 상기 단안정 멀티바이브레이터의 출력을 AND 접속하는 AND 회로를 가지며, 상기 제2신호로서 상기 AND 회로의 출력과 상기 제2비교기로부터의 제1신호와의 AND 출력을 상기 차단 신호 출력 회로에 입력하도록 하고, 상기 AND 회로는 이 회로에 상기 단안정 멀티바이브레이터의 출력과 상기 제1비교기로부터의 신규 출력이 입력될 때 출력을 출력하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
- 제5항에 있어서, 상기 제2검출 수단이 상기 적분 회로로부터의 상기 제2검출 레벨에 미달되는 출력을 검출하는 제4비교기와, 이 제4비교기의 출력에 의해 상기 제1비교기의 출력 펄스를 소정수 이상 카운트하면 상기 제2신호를 출력하는 카운터를 가지며, 이 카운터로부터의 상기 제2신호와 상기 제2비교기로부터의 제1신호와의 AND 출력을 상기 차단 신호 출력 회로에 입력하도록 한 것을 특징으로 하는 누전 차단기.※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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| US5856902A (en) | 1999-01-05 |
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