WO2021054559A1 - 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자 - Google Patents

비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자 Download PDF

Info

Publication number
WO2021054559A1
WO2021054559A1 PCT/KR2020/005043 KR2020005043W WO2021054559A1 WO 2021054559 A1 WO2021054559 A1 WO 2021054559A1 KR 2020005043 W KR2020005043 W KR 2020005043W WO 2021054559 A1 WO2021054559 A1 WO 2021054559A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pcb
conductive pattern
current detection
detection device
current
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/005043
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
류인기
주연숙
Original Assignee
주식회사 코본테크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 코본테크 filed Critical 주식회사 코본테크
Publication of WO2021054559A1 publication Critical patent/WO2021054559A1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • G01R15/181—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using coils without a magnetic core, e.g. Rogowski coils
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16566—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533
    • G01R19/16571—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533 comparing AC or DC current with one threshold, e.g. load current, over-current, surge current or fault current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20—Instruments transformers
    • H01F38/22—Instruments transformers for single phase ac
    • H01F38/28—Current transformers
    • H01F38/30—Constructions

Definitions

  • the present invention relates to a complex current detection device for detecting an abnormal current, and more particularly, a plurality of through holes 100a to 100n are formed so that the power medium 10 to be measured passes through the PCB 100, and , In a predetermined direction to surround the plurality of PCB conductive pattern type CT portions 200 ⁇ 200n and the plurality of PCB non-conductive pattern type CT portions formed with PCB conductive patterns 210a ⁇ 210n in a predetermined direction along the periphery of the plurality of through holes.
  • the most common current measurement method used to measure load current and fault current in conventional power devices such as switchgear and various high-voltage switchgears is to use a CT that uses a coil wound around an iron core.
  • CT is manufactured using an iron core
  • the current measurement range is increased according to the physical characteristics of the material itself (electromagnetic induction phenomenon, iron loss due to hysteria), it may deviate from the measurement error and cause malfunction or malfunction in use. There is a difficult problem.
  • CT Current Transformer
  • ZCT Zero phase sequence current transformer
  • a commonly used ZCT is a circular donut shape (annular shape), but it is known to have a track shape instead of a circular shape in order to reduce the size of the device in an integrated current transformer.
  • the above-described conventional current transformer-integrated image current transformer can reduce the volume by integrating the image current transformer and each current transformer in the main case.
  • the ELCB-Earth Leakage Circuit Breaker is an integrally assembled switchgear, trip device, etc. in an insulated container, and can open and close a energized converter by manual or electric operation, and overload, disconnection, and short circuit breaker. It means to automatically cut off the current when it occurs.
  • This earth leakage circuit breaker is used for the purpose of preventing electric shock and electric fire due to leakage in low voltage circuits of AC 600V or less.
  • the earth leakage circuit breaker is composed of a printed circuit board, a mechanism unit that opens and closes the converter by mechanical operation, an extinguishing unit that extinguishes an arc generated when the circuit breaker, a test switch to test whether the earth leakage circuit breaker is in normal operation, and an earth leakage trip.
  • the above-described printed circuit board is equipped with an IC (Back Side type, COB type), a resistor, a capacitor, a thyristor (SCR), and the like.
  • the ZCT element thickness is -10mm and the CT element thickness is -10mm x 2, a space for mounting the total thickness of about 30mm is required.
  • a multi-layer PCB is used, and the current has a core structure inside. It is a detection device and provides the advantage of configuring a ZCT device and a CT device at the same time, but the manufacturing process is complicated because at least one CT device is configured in the through hole formed in the ZCT device, and it is manufactured because it has a core structure inside. As the cost increases and slimming is not possible, there are some problems to be applied to the slim terminal required for the current 4th industry, and improvement is required.
  • Korean Patent No. 10-1911832 filed and registered by the present applicant,'PCB integrated Citi device for instantaneous current detection applied to a circuit breaker' and Korean Patent No. 10-1943400,'Independent instantaneous current detection applied to a circuit breaker.
  • 'PCB CT device' it is a CT device that uses a multilayer PCB and has a core structure inside, and can be slimmed, but it cannot provide both ZCT and CT functions at the same time, so a separate ZCT is required to detect leakage current. There was a problem that the device had to be configured.
  • the present invention improves the above-described problems and provides a Citi (CT) and Jet Cipheral (ZCT) integrated complex current detection device, thereby detecting an overcurrent value and detecting an accident current such as a ground fault, electric shock or leakage, and A composite current that detects abnormal currents that can simultaneously reduce manufacturing costs and provide a cost reduction effect and manufacturing convenience at the same time, making it possible to reduce space by providing a stacked PCB structure that does not contain a core body. It is proposed to provide a detection device.
  • Patent Document 1 Korean Patent Registration No. 10-0918110
  • Patent Document 2 Korean Patent Registration No. 10-1708736
  • Patent Document 3 Korean Patent Registration No. 10-1747076
  • Patent Document 4 Korean Patent Registration No. 10-1911832
  • Patent Document 5 Korean Patent Registration No. 10-1943400
  • An object of the present invention is to configure a plurality of through holes 100a to 100n formed in the PCB 100 so that the power medium 10 to be measured passes through, and a PCB conductive pattern in a predetermined direction along the periphery of the plurality of through holes ( A PCB non-conductive pattern type ZCT portion formed of a PCB conductive pattern 310 in a predetermined direction so as to surround a plurality of PCB non-conductive pattern type CT portions 200 ⁇ 200n formed of 210a ⁇ 210n) and the plurality of PCB non-conductive pattern type CT portions ( 300) simultaneously constituted a Citi (CT) and Jet Ci (ZCT) integrated current detection device.
  • CT Citi
  • ZCT Jet Cid
  • Another object of the present invention is to construct a complex current detection device that detects abnormal current inside a circuit breaker or a terminal case with a narrow space, so that various analog components are integrated in the PCB, which is a printed circuit board, so that it is highly resistant to humidity and improves product performance. We want to improve the reliability of the company.
  • Another object of the present invention is to provide a complex current detection device that detects an abnormal current, thereby eliminating the coil winding operation, and as various analog components are integrated on a PCB, which is a printed circuit board, it is possible to achieve high humidity resistance and product performance.
  • the reliability of the product can be improved, and by integrating various analog components, the circuit work process is simplified, thereby providing mass productivity of the product.
  • the complex current detection device for detecting an abnormal current according to an embodiment of the present invention
  • the object of the present invention is solved.
  • the composite current detection device for detecting an abnormal current according to the present invention
  • a plurality of through holes 100a to 100n are formed so that the power medium 10 to be measured passes through the PCB 100, and the PCB conductive patterns 210a to 210n are formed in a predetermined direction along the periphery of the plurality of through holes.
  • a plurality of PCB conductive pattern type CT units (200 to 200n) and a PCB non-conductive pattern type ZCT unit 300 formed with a PCB conductive pattern 310 in a certain direction are simultaneously configured to surround the plurality of PCB conductive pattern type CT units.
  • FIG. 1 is a photograph showing a conventional earth leakage circuit breaker.
  • FIG. 2 is a comparative exemplary diagram comparing a composite current detection device for detecting an abnormal current according to an embodiment of the present invention and a conventional technology.
  • FIG. 3 is a perspective view of a complex current detection device for detecting an abnormal current according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of a complex current detection device for detecting an abnormal current according to this embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 to 7 are perspective views of a composite current detection device for detecting an abnormal current according to a third embodiment of the present invention.
  • connection terminals 400 and 410 formed on the PCB 100 of the composite current detection device for detecting an abnormal current according to this embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an IC circuit pattern 500 is configured on the upper side of the PCB 100 of the composite current detection device for detecting an abnormal current according to this embodiment of the present invention, and a composite current detection unit in the IC circuit pattern 500 It is a plan view that constitutes 600.
  • FIG. 10 is a block diagram of a complex current detection unit 600 of a complex current detection device for detecting an abnormal current according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing via holes and PCB conductive lines forming PCB non-conductive pattern type CT units 200a to 200n and PCB non-conductive pattern type ZCT unit 300 of a complex current detection device for detecting an abnormal current according to an embodiment of the present invention. It is a top view.
  • FIG. 12 is a plan view showing a first PCB substrate 110 of a complex current detection device for detecting an abnormal current according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a plan view showing a second PCB board 120 of a composite current detection device for detecting an abnormal current according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a perspective plan view in which a first PCB 110 and a second PCB 120 are stacked of a composite current detection device for detecting an abnormal current according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 15 is an exemplary diagram in which a composite current detection device 1000 for detecting an abnormal current according to an embodiment of the present invention is applied to various types of circuit breakers.
  • FIG. 16 is an exemplary view comparing a CT device applied to a general terminal and a composite current detection device 1000 of the present invention.
  • the composite current detection device for detecting an abnormal current according to an embodiment of the present invention
  • PCB non-conductive pattern type ZCT unit 300 formed of a PCB conductive pattern 310 in a predetermined direction so as to surround the plurality of PCB non-conductive pattern type CT units.
  • the overcurrent of the power medium passing through the plurality of through holes is detected by the plurality of PCB conductive pattern type CT units 200a to 200n,
  • a plurality of PCB conductive pattern type CT units 200a to 200n and connection terminals 400 and 410 electrically connected to the PCB non-conductive pattern type ZCT unit 300 are provided on either side.
  • the IC circuit pattern 500 is configured, and a composite current detection unit 600 is formed on the IC circuit pattern 500.
  • An overcurrent detection module 610 for detecting an overcurrent provided from the plurality of PCB conductive pattern type CT units 200a to 200n and generating a power cutoff signal when the reference value is exceeded;
  • a leakage current detection module 620 for detecting a leakage current provided from the PCB non-conductive pattern type ZCT unit 300 and generating a power cutoff signal when the reference value is exceeded;
  • a noise removal module 630 that removes noise from the output of the plurality of PCB conductive pattern type CT units 200a to 200n or PCB non-conductive pattern type ZCT unit 300.
  • Via holes 211a to 211n are formed in two rows in a predetermined direction along the periphery of the plurality of through holes, and PCB conductive lines 212a to 212n are formed between the two rows of via holes,
  • the PCB non-conductive pattern type ZCT unit 300 is the PCB non-conductive pattern type ZCT unit 300.
  • Via holes 311 are formed in two rows in a predetermined direction to surround the plurality of PCB conductive pattern type CT portions 200 to 200n, and a PCB conductive line 312 is formed between the two rows of via holes.
  • the first PCB 110 has a plurality of through holes 100a to 100n formed therein so that the power medium 10 to be measured passes through, and each PCB is formed in a predetermined direction along the circumference of the plurality of through holes.
  • the conductive patterns 210a to 210n are formed, and the PCB conductive patterns 310 are formed in a predetermined direction so as to surround each of the PCB conductive patterns.
  • the second PCB substrate 120 has a plurality of through holes 100a to 100n formed therein so that the power medium 10 to be measured passes through, and each PCB is formed in a predetermined direction along the circumference of the plurality of through holes.
  • a conductive pattern (210aa ⁇ 210nn) is formed, and the PCB conductive pattern 310a is formed in a predetermined direction so as to surround each of the PCB conductive patterns,
  • a via hole is formed in the PCB conductive pattern so as to be electrically connected between the PCB conductive patterns 210aa to 210nn and the PCB conductive patterns 310a formed on the second PCB substrate 120.
  • the first PCB 110 and the second PCB 120 are characterized in that the magnetic core body is not included.
  • the complex current detection element for detecting the abnormal current the complex current detection element for detecting the abnormal current
  • the mechanical structure is complicated, so the space is narrow, and the electric wire passes through the central hole of the ZCT, so there is no extra space because it is very tight.
  • a complex sensing function is required.
  • a function capable of cutting off power when a problem occurs by simultaneously detecting a leakage current and an overcurrent is required.
  • the conventional techniques cannot detect leakage current and overcurrent at the same time because the size of the circuit breaker is large enough to be applied to a terminal and a complex structure of a circuit breaker.
  • FIG. 2 is a comparative exemplary view comparing a composite current detection device for detecting an abnormal current according to an embodiment of the present invention and a conventional technology.
  • a conventional general technique is applied to a circuit breaker to measure leakage current and overcurrent at the same time, because one ZCT element and two CT elements must be mounted in a narrow space. There was a problem that the size became remarkably large.
  • the complex current detection device 1000 for detecting the abnormal current of the present invention solves the above-described problems at once because it comprises a plurality of PCB conductive pattern type CT units and PCB non-conductive pattern type ZCT units 300 on the PCB substrate. It can be solved.
  • FIG. 3 is a perspective view of a complex current detection device for detecting an abnormal current according to an embodiment of the present invention.
  • the composite current detection device 1000 for detecting an abnormal current is largely a PCB substrate 100, a plurality of PCB conductive pattern type CT units 200a to 200n, and a PCB conductive pattern type ZCT. It will be configured to include the unit 300.
  • the PCB substrate 100 is configured with a plurality of through holes 100a to 100n formed therein so that the power medium 10 to be measured passes through.
  • a plurality of PCB conductive pattern type CT portions 200a to 200n formed with PCB conductive patterns 210a to 210n in a predetermined direction along the periphery of the plurality of through holes are formed.
  • FIG. 2 it is characterized in that two PCB non-conductive pattern type CT portions 200a and 200b are formed.
  • a PCB non-conductive pattern type ZCT unit 300 formed as a PCB conductive pattern 310 in a predetermined direction so as to surround the plurality of PCB non-conductive pattern type CT units.
  • the PCB non-conductive pattern type ZCT unit 300 is formed of the PCB conductive pattern 310 so as to surround the two PCB conductive pattern type CT units 200a and 200b.
  • the overcurrent value which is the effect of the present invention, is detected.
  • fault current detection such as ground fault, electric shock or leakage, and by providing a stacked PCB structure that does not include a magnetic core body, it is possible to reduce the space and reduce the manufacturing cost. It is possible to provide convenience in manufacturing at the same time.
  • the overcurrent of the power medium passing through the plurality of through holes is sensed by the plurality of PCB conductive pattern type CT units 200 to 200n,
  • one of them may be used for detecting an overcurrent value, and the other may be applied to a harvesting power supply method.
  • FIG. 4 is a perspective view of a complex current detection device for detecting an abnormal current according to this embodiment of the present invention.
  • the PCB non-conductive pattern type CT units 200a to 200c As shown in FIG. 4, the PCB non-conductive pattern type CT units 200a to 200c,
  • FIG. 5 to 7 are perspective views of a composite current detection device for detecting an abnormal current according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an exemplary diagram in which a PCB non-conductive pattern type CT portion 200a to 200c is formed in a line inside an oval PCB non-conductive pattern type ZCT portion 300, and a PCB non-conductive pattern type CT portion 200d is formed on the upper side
  • FIG. 6 is an exemplary view of configuring PCB non-conductive pattern type CT units 200a to 200d in a line inside an oval-shaped PCB non-conductive pattern type ZCT unit 300
  • FIG. 7 is an interior of a circular PCB non-conductive pattern type ZCT unit 300
  • advantages that can be applied in various forms are provided.
  • a circular detection element is used for a circular terminal
  • a square detection element is used for a square terminal.
  • a triangular detection element can be applied to a triangular terminal.
  • a plurality of PCB conductive pattern type CT units 200 to 200n and connection terminals 400 and 410 electrically connected to the PCB non-conductive pattern type ZCT unit 300 are provided on either side.
  • connection terminals 400 and 410 are provided on either side.
  • the composite current detection unit 600 is configured at a location and electrically connected through a connection terminal.
  • FIG. 10 is a block diagram of a complex current detection unit 600 of a complex current detection device for detecting an abnormal current according to an embodiment of the present invention.
  • the composite current detection unit 600 As shown in Figure 10, the composite current detection unit 600,
  • An overcurrent detection module 610 for detecting an overcurrent provided from the plurality of PCB conductive pattern type CT units 200 to 200n and generating a power cutoff signal when the reference value is exceeded;
  • a leakage current detection module 620 for detecting a leakage current provided from the PCB non-conductive pattern type ZCT unit 300 and generating a power cutoff signal when the reference value is exceeded;
  • a noise removal module 630 that removes noise from the output of the plurality of PCB conductive pattern type CT units 200 to 200n or the PCB non-conductive pattern type ZCT unit 300.
  • the overcurrent detection module 610 detects the overcurrent provided from the plurality of PCB non-conductive pattern type CT units 200 to 200n and generates a power cutoff signal when the reference value is exceeded.
  • the overcurrent reference value is 10mA
  • a power cutoff signal is generated, and the generated power cutoff signal is provided to the power supply means to cut off the power.
  • a leakage current provided from the PCB non-conductive pattern type ZCT unit 300 is detected through the leakage current detection module 620, and a power cutoff signal is generated when the reference value is exceeded.
  • the leakage current reference value is 0.5 mA
  • a power cutoff signal is generated, and the generated power cutoff signal is provided to the power supply means to cut off the power.
  • Providing a trip signal to a creep coil when the leakage current occurs, or providing a trip signal to a trip coil when an overcurrent occurs is a conventional technique, so even if detailed description is omitted, those skilled in the art will fully understand a method of providing a trip signal.
  • the present invention constitutes the noise removal module 630.
  • the present invention since it is manufactured in a PCB type, it has an advantage of being free from noise compared to the prior art of the analog method.
  • the present invention may be configured not to contain a magnetic core body.
  • a circuit for removing noise is required.
  • a noise removal module 630 is configured, and thus, a plurality of PCB conductive pattern type CT units 200 ⁇ 200n or PCB non-conductive pattern type Noise can be removed from the output of the ZCT unit 300.
  • the noise removal module described above may be a noise removal module generally used in a PCB-based terminal, etc., as another example, the'electromagnetic interference prevention device of the earth leakage circuit breaker', which is Korean Patent No. 10-0933533 filed and registered by the present applicant. It can also be achieved through'.
  • the noise removal module 630 is a first and second terminals drawn out from the plurality of PCB non-conductive pattern type CT units (200 to 200n) or the PCB non-conductive pattern type ZCT unit 300, and differentially with the first terminal.
  • a high-pass cut-off filter in which a first resistor and a first capacitor are L-shaped and connected between the non-inverting terminals of the amplifier;
  • a low-pass cut-off filter in which second and third resistors and a second capacitor are connected in an inverted L shape between the second terminal and the inverting terminal of the differential amplifier;
  • a third capacitor is connected between both ends of the input of the differential amplifier, so that a third capacitor is formed around the first resistor and a first mid-pass filter forming a ⁇ type, and a third capacitor is formed around the second and third resistors. It can be achieved through a; and a second mid-pass filter forming a ⁇ type.
  • the noise removal module 630 includes first and second terminals drawn out from the plurality of PCB conductive pattern type CT units 200 to 200n or the PCB non-conductive pattern type ZCT unit 300, and the first A high-pass cut-off filter in which the first and fourth resistors and the first capacitor are L-shaped and connected between the terminal and the non-inverting terminal of the differential amplifier;
  • a high pass cut-off filter in which second and third resistors and a second capacitor are connected in an inverted L shape between the second terminal and the inverting terminal of the differential amplifier;
  • a third capacitor and a fourth capacitor are respectively connected between the input terminal of the differential amplifier and both ends of the secondary coil of the image current transformer, so that the third capacitor and the fourth capacitor form a ⁇ type around the first and fourth resistors.
  • This may be achieved through a first mid-pass filter and a second mid-pass filter in which a third capacitor and a fourth capacitor form a ⁇ type around the second and third resistors.
  • the noise removal module 630 may be configured as a semiconductor noise filter circuit.
  • a series amplifier capable of amplifying analog microcurrents by using semiconductor technology to remove noise and amplifying active components by 1,000 times to 100,000 times to 100,000 times is applied. It is acquired by the current detection unit 600 and processed.
  • FIG. 11 is a diagram showing via holes and PCB conductive lines forming PCB non-conductive pattern type CT units 200a to 200n and PCB non-conductive pattern type ZCT unit 300 of a complex current detection device for detecting an abnormal current according to an embodiment of the present invention. It is a top view.
  • a plurality of PCB conductive pattern type CT units 200a to 200n As shown in FIG. 11, a plurality of PCB conductive pattern type CT units 200a to 200n,
  • Via holes 211a to 211n are formed in two rows in a predetermined direction along the periphery of the plurality of through holes, and PCB conductive lines 212a to 212n are formed between the two rows of via holes,
  • the PCB non-conductive pattern type ZCT unit 300 is the PCB non-conductive pattern type ZCT unit 300.
  • Via holes 311 are formed in two rows in a predetermined direction to surround the plurality of PCB conductive pattern type CT portions 200 to 200n, and a PCB conductive line 312 is formed between the two rows of via holes.
  • a PCB conductive pattern is formed along the periphery of each through hole, which may mean including the PCB conductive lines 212a ⁇ 212n between the two rows of via holes 211a to 211n and the two rows of via holes. will be.
  • a PCB conductive pattern is formed so as to surround the outer periphery of the plurality of PCB conductive pattern type CT portions 200 to 200n.
  • the PCB conductive pattern is a PCB conductive line 312 between two rows of via holes 311 and two rows of via holes. It can mean to include.
  • connection terminals 400 and 410 electrically connected to the plurality of PCB non-conductive pattern type CT units 200 to 200 n and PCB non-conductive pattern type ZCT unit 300 are provided on any one side, and an IC circuit pattern 500 is provided on the upper side. ), and a composite current detector 600 is configured in the IC circuit pattern 500.
  • FIG. 12 is a plan view showing a first PCB substrate 110 of a complex current detection device for detecting an abnormal current according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a plan view showing a second PCB board 120 of a composite current detection device for detecting an abnormal current according to an embodiment of the present invention.
  • the composite current detection device for detecting the abnormal current is configured such that the first PCB 110 and the second PCB 120 are stacked, as shown in FIG. 12, the first PCB 110 is A plurality of through holes 100a to 100n are formed inside so that the power medium 10 to be measured passes through, and each PCB conductive pattern 210a to 210n is formed in a predetermined direction along the periphery of the plurality of through holes. It is characterized in that the PCB conductive pattern 310 is formed in a predetermined direction so as to surround each of the PCB conductive patterns.
  • the second PCB 120 has a plurality of through holes 100a to 100n formed therein so that the power medium 10 to be measured passes through, and the plurality of penetrations
  • Each PCB conductive pattern 210aa to 210nn is formed in a predetermined direction along the periphery of the hole, and the PCB conductive pattern 310a is formed in a predetermined direction so as to surround each PCB conductive pattern.
  • Via holes are formed in the PCB conductive pattern so as to be electrically connected between the PCB conductive patterns 210aa to 210nn and the PCB conductive patterns 310a formed on the second PCB substrate 120.
  • the composite current detection device for detecting abnormal current forms a PCB conductive pattern while maintaining a certain distance, and electrical connection between the first PCB and the second PCB is made through the via hole, so the overall shape of the PCB conductive pattern
  • the composite current detection device for detecting abnormal current forms a PCB conductive pattern while maintaining a certain distance, and electrical connection between the first PCB and the second PCB is made through the via hole, so the overall shape of the PCB conductive pattern
  • the first PCB 110 and the second PCB 120 when configured to be stacked, the first PCB 110 and the second PCB 120 include a magnetic core body. It is characterized by not doing.
  • the PCB conductive pattern is formed on the PCB substrate, and the magnetic core body is not formed on the first PCB and the second PCB, thereby improving the problems of the registered patents of the applicant described in the prior art.
  • By providing a stacked PCB structure of layers it is possible to reduce the space even further, and to provide a complex current detection device that detects abnormal currents that can simultaneously provide cost savings and manufacturing convenience that are remarkably low in manufacturing costs. It is done.
  • the electrical characteristics are made constant (uniform), and the PCB conductive pattern is formed while maintaining a constant interval, so the overall shape of the PCB conductive patterns is a shape in which the coil is wound.
  • the overall shape of the PCB conductive patterns is a shape in which the coil is wound.
  • the saturation point is high, and thus it can have almost linear (linear) output characteristics.
  • an overload current that is, a large current (100A ⁇ 10,000A), which is an accident current by using the excellent linearity of a plurality of PCB non-conductive pattern type CT units. It will be possible to detect a low current (several mA) by forming.
  • the core layer is to form a plurality of PCB conductive pattern type CT portions therein, minute current detection will also be possible.
  • the present invention provides a complex current detection function capable of detecting an overload current (high current or low current) and at the same time detecting a leakage current (leakage current).
  • the overall shape of the patterns has a shape in which a coil is wound like a conventional general technique, so that uniform characteristics can be provided during mass production.
  • the spacing between the coils may not be constant, and coils may be clustered together. In particular, it becomes difficult to maintain a constant spacing even in a shape other than a circular shape.
  • FIG. 15 as an exemplary diagram applied to a circuit breaker by the complex current detection device 1000 for detecting an abnormal current according to the present invention, parts of a portion marked red among various types of circuit breakers are replaced.
  • manufacturing cost can be drastically reduced, and manufacturing labor costs can be significantly reduced by reducing the manufacturing process at the same time, and reliability of the product can be secured by eliminating the defect rate caused by assembly of too complex structures. This is to provide the most important advantage of slimming.
  • the size of the length-at least 10cm or more, the width-at least 20cm or more, etc. has a considerable size, so it cannot be installed in a place where installation space is limited.
  • a thin and small CT device is required in a narrow installation space.
  • it must be built into an IOT terminal, but the conventional CT device is an external type and cannot be applied to an IOT terminal.
  • the present invention will be able to simultaneously perform detection of an overcurrent value and detection of an accident current such as a ground fault or electric shock or leakage, and thus will be widely used in the field of an electric circuit breaker.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Breakers (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피시비기판(100) 내에 측정 대상인 전력 매체(10)가 통과하도록 복수로 형성되는 관통홀(100a ~ 100n)을 구성하고, 복수의 관통홀 둘레를 따라 일정한 방향으로 피시비 도전 패턴(210a ~ 210n)으로 형성된 복수의 피시비도전패턴형CT부(200 ~ 200n)와 상기 복수의 피시비도전패턴형CT부를 어라운딩하도록 일정한 방향으로 피시비 도전 패턴(310)으로 형성된 피시비도전패턴형ZCT부(300)를 동시에 구성한 씨티(CT) 및 제트씨티(ZCT) 일체형 복합 전류 검출소자를 제공함으로써, 과전류값 검출 및 지락 혹은 감전 혹은 누설과 같은 사고 전류 검출을 수행하며, 자심코어체를 포함하고 있지 않는 적층 피시비 구조를 제공함에 따라 슬림화가 가능하여 공간 축소가 가능하고, 제조 원가가 현저하게 저렴한 비용 절감 효과와 제조 편리성을 동시에 제공할 수 있는 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자에 관한 것이다.

Description

비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자
본 발명은 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피시비기판(100) 내에 측정 대상인 전력 매체(10)가 통과하도록 복수로 형성되는 관통홀(100a ~ 100n)을 구성하고, 복수의 관통홀 둘레를 따라 일정한 방향으로 피시비 도전 패턴(210a ~ 210n)으로 형성된 복수의 피시비도전패턴형CT부(200 ~ 200n)와 상기 복수의 피시비도전패턴형CT부를 어라운딩하도록 일정한 방향으로 피시비 도전 패턴(310)으로 형성된 피시비도전패턴형ZCT부(300)를 동시에 구성한 씨티(CT) 및 제트씨티(ZCT) 일체형 복합 전류 검출소자를 제공함으로써, 과전류값 검출 및 지락 혹은 감전 혹은 누설과 같은 사고 전류 검출을 수행하며, 자심코어체를 포함하고 있지 않는 적층 피시비 구조를 제공함에 따라 슬림화가 가능하여 공간 축소가 가능하고, 제조 원가가 현저하게 저렴한 비용 절감 효과와 제조 편리성을 동시에 제공할 수 있는 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자에 관한 것이다.
전류를 측정하는 방법에는 변류기, 션트(shunt), 홀 센서, 로고스키 코일 등 매우 다양한 방법으로 전류를 측정하는 소자와 방법이 개발되어 있다.
종래의 배전반 및 각종 고압 스위치 기어 등의 전력기기에서 부하전류 및 사고전류를 측정하기 위해 사용되는 가장 일반적인 전류 측정 방법은 철심에 코일을 감아 사용하는 CT를 사용하는 것이다.
그러나, CT는 철심을 사용하여 제작되기 때문에 철심이라는 물질 자체가 가지는 물리적 특성(전자 상호간 유도 현상, 히스테리 현상으로 인한 철손실)에 따라 전류측정범위가 높아지면 측정오차를 벗어나서 사용상 오동작 또는 부동작 하는 어려운 문제점이 있다.
그리고, CT에서 포화를 방지하기 위해서는 고급의 재질을 사용하거나 철심량을 늘이면 되나 일정량 이상을 초과하여 사용하면 CT 제작상 어려움이 있고 사용자는 CT을 수납하는 체적이 과다하게 증가되고 무거워서 사용상 많은 문제점을 갖게 된다.
또한, 배선용 차단기 등의 전기 장치에 사용되기 위하여 각 상에 대한 3개의 변류기(CT : Current Transformer, 이하 'CT'라고도 한다)와 영상 변류기(ZCT : Zero phase sequence Current Transformer, 이하 'ZCT'라고도 한다)를 일체로 내장하는 변류기 '일체형 영상변류기'가 알려져 있다.
통상 사용되는 ZCT는 원형의 도넛 모양(환형)이지만, 변류기 일체형 영상변류기에서 장치의 크기를 줄이고자 원형 대신 트랙형의 모양을 가진 것이 공지되어 있다.
상기한 종래의 변류기 일체형 영상변류기는 메인케이스 내에 영상변류기와 각 변류기를 일체화시킴으로 부피를 줄일 수 있다.
한편, 누전차단기(ELCB-Earth Leakage Circuit Breaker)는 개폐기구, 트립장치 등을 절연물 용기내에 일체로 조립한 것이며, 통전 상태의 전로를 수동 또는 전기 조작에 의해 개폐할 수 있으며, 과부하, 단로 및 누전발생시 자동적으로 전류를 차단하는 것을 말한다.
이러한 누전차단기는 교류 600V 이하의 저압회로에서 누전으로 인한 감전사고 및 전기화재를 예방하기 위한 목적으로 사용된다.
상기 누전차단기는 인쇄회로기판, 기계적 동작을 하여 전로를 개폐하는 기구부, 차단시 발생하는 아크를 소호하는 소호부, 누전차단기의 정상동작 여부를 시험하기 위한 테스트 스위치, 누전트립 등으로 구성된다.
상기한 인쇄회로기판에는 IC(Back Side type, COB type), 저항, 콘덴서, 사이리스터(SCR) 등이 장착된다.
그러나, 종래의 누전차단기는 구성부품, 예를 들면, IC(Back Side type, COB type), 저항, 콘덴서, 사이리스터(SCR) 등이 인쇄회로기판에 배치되고, 여기에 영상변류기(ZCT)가 배치되어 있다.
이때, 누전차단기의 기계 구조적 협소함때문에 ZCT 이외에 CT소자를 추가적으로 도입하여 누전 혹은 과부하가 발생해도 차단할 수 있는 누전차단기를 개발하는데 한계점이 발생하였다.
구체적으로, 누전차단기에 적용할 경우에 도 1에 도시한 바와 같이, 상당한 공간 확보가 필요하게 되는데, 종래의 경우에는 CT소자의 크기가 ZCT소자와 동일한 크기로 2개가 구성되기 때문에(왜냐하면, 전선 1개에 1개의 CT소자가 구성되어야 함) 누전차단기의 케이스 내부로 상기 ZCT소자와 CT소자를 동시에 구성할 수 없는 구조적인 문제점이 발생하게 된다.
예를 들어, ZCT소자 두께-10mm와 CT소자 두께-10mm x 2개 이므로 총 두께인 30mm 정도를 실장할 수 있는 공간이 필요하게 된다.
즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 종래 ZCT소자가 구성되는 피시비보드(10)와 전선(20)이 결합되는 단자(30)까지의 거리가 10mm가 되므로 상기한 CT소자 등을 구성할 공간 확보가 불가능하다.
한편, 본 출원인이 출원하여 등록한 대한민국등록특허번호 제10-1708736호인 '다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출소자'의 경우, 다층 피시비를 이용하며, 내부에 코어 구조를 가지고 있는 전류 검출소자이며, ZCT 소자 혹은 CT 소자 중 어느 하나에 적용되는 것으로서, ZCT 소자와 CT 소자를 동시에 구성할 수 없는 문제점이 발생하여 이에 대한 개선이 필요하게 되었다.
또한, 본 출원인이 출원하여 등록한 대한민국등록특허번호 제10-1747076호인 '다층 피시비 코어 구조를 이용한 씨티 및 제트씨티 일체형 복합 전류센서'의 경우, 다층 피시비를 이용하며, 내부에 코어 구조를 가지고 있는 전류 검출소자이며, ZCT 소자와 CT 소자를 동시에 구성하는 장점을 제공하지만, ZCT 소자에 형성된 관통홀에 적어도 1개 이상의 CT 소자를 구성하기 때문에 제조 공정이 복잡하고, 내부에 코어 구조를 가지고 있기 때문에 제조 비용이 상승하는 문제점과 슬림화가 불가능하여 현재 4차산업에 필요한 슬림형 단말기에 적용되기에는 다소 문제점이 발생하여 이에 대한 개선이 필요하게 되었다.
또한, 본 출원인이 출원하여 등록한 대한민국등록특허번호 제10-1911832호인 '차단기에 적용되는 순시 전류 검출용 피시비 일체형 씨티소자'와 대한민국등록특허번호 제10-1943400호인 '차단기에 적용되는 독립형 순시 전류 검출용 피시비 CT소자'의 경우, 다층 피시비를 이용하며, 내부에 코어 구조를 가지고 있는 CT 소자로서, 슬림화가 가능하지만, ZCT 기능과 CT 기능을 동시에 제공할 수 없어 누설전류를 검출하기 위해서는 별도의 ZCT소자를 구성해야 하는 문제점이 발생하였다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하여 씨티(CT) 및 제트씨티(ZCT) 일체형 복합 전류 검출소자를 제공함으로써, 과전류값 검출 및 지락 혹은 감전 혹은 누설과 같은 사고 전류 검출을 수행하며, 자심코어체를 포함하고 있지 않는 적층 피시비 구조를 제공함에 따라 슬림화가 가능하여 공간 축소가 가능하고, 제조 원가가 현저하게 저렴한 비용 절감 효과와 제조 편리성을 동시에 제공할 수 있는 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자를 제공하고자 제안한 것이다.
*선행기술문헌*
(특허문헌 1) 대한민국등록특허번호 제10-0918110호
(특허문헌 2) 대한민국등록특허번호 제10-1708736호
(특허문헌 3) 대한민국등록특허번호 제10-1747076호
(특허문헌 4) 대한민국등록특허번호 제10-1911832호
(특허문헌 5) 대한민국등록특허번호 제10-1943400호
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,
본 발명의 목적은 피시비기판(100) 내에 측정 대상인 전력 매체(10)가 통과하도록 복수로 형성되는 관통홀(100a ~ 100n)을 구성하고, 복수의 관통홀 둘레를 따라 일정한 방향으로 피시비 도전 패턴(210a ~ 210n)으로 형성된 복수의 피시비도전패턴형CT부(200 ~ 200n)와 상기 복수의 피시비도전패턴형CT부를 어라운딩하도록 일정한 방향으로 피시비 도전 패턴(310)으로 형성된 피시비도전패턴형ZCT부(300)를 동시에 구성한 씨티(CT) 및 제트씨티(ZCT) 일체형 복합 전류 검출소자를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 공간이 협소한 차단기 혹은 단말기 케이스 내부에 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자를 구성하여 각종 아날로그 부품들이 인쇄회로기판인 피시비에 집적화됨에 따라 습도에 강한 특성과 제품의 성능에 대한 신뢰도를 향상시키고자 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자를 제공함으로써, 코일 와인딩 작업을 제거할 수 있으며, 각종 아날로그 부품들이 인쇄회로기판인 피시비에 집적화됨에 따라 습도에 강한 특성과 제품의 성능에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있으며, 각종 아날로그 부품을 집적화함에 따라 회로작업 공정을 단순화함에 따라 제품의 대량 생산성을 제공할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자는,
내측에 측정 대상인 전력 매체(10)가 통과하도록 복수로 형성되는 관통홀(100a ~ 100n)이 구성되는 피시비기판(100)과,
상기 복수의 관통홀 둘레를 따라 일정한 방향으로 피시비 도전 패턴(210a ~ 210n)으로 형성된 복수의 피시비도전패턴형CT부(200 ~ 200n)와,
상기 복수의 피시비도전패턴형CT부를 어라운딩하도록 일정한 방향으로 피시비 도전 패턴(310)으로 형성된 피시비도전패턴형ZCT부(300)를 포함함으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.
본 발명에 따른 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자는,
피시비기판(100) 내에 측정 대상인 전력 매체(10)가 통과하도록 복수로 형성되는 관통홀(100a ~ 100n)을 구성하고, 복수의 관통홀 둘레를 따라 일정한 방향으로 피시비 도전 패턴(210a ~ 210n)으로 형성된 복수의 피시비도전패턴형CT부(200 ~ 200n)와 상기 복수의 피시비도전패턴형CT부를 어라운딩하도록 일정한 방향으로 피시비 도전 패턴(310)으로 형성된 피시비도전패턴형ZCT부(300)를 동시에 구성한 씨티(CT) 및 제트씨티(ZCT) 일체형 복합 전류 검출소자를 제공함으로써, 과전류값 검출 및 지락 혹은 감전 혹은 누설과 같은 사고 전류 검출을 동시에 수행할 수 있는 효과를 제공하게 된다.
또한, 자심코어체를 포함하고 있지 않는 적층 피시비 구조를 제공함에 따라 슬림화가 가능하여 공간 축소가 가능하고, 제조 원가가 현저하게 저렴한 비용 절감 효과와 제조 편리성을 동시에 제공할 수 있는 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자를 제공하게 된다.
즉, 누전 혹은 과부하 발생시 이를 차단할 수 있는 복합 전류 검출소자를 제공하여 각종 차단기 혹은 단말기의 공간 부족에 따른 다양한 전류 검출 기능을 수행하지 못한 종래 기술의 문제점을 개선하여 누전 및 과부하 전류를 동시에 검출할 수 있는 기능을 제공하게 된다.
또한, 협소한 각종 차단기 혹은 단말기 케이스 내부에 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자를 구성하여 각종 아날로그 부품들이 인쇄회로기판인 피시비에 집적화됨에 따라 습도에 강한 특성과 제품의 성능에 대한 신뢰도를 향상시키는 효과를 제공한다.
또한, 각종 아날로그 부품을 집적화함에 따라 회로작업 공정을 단순화함에 따라 제품의 대량 생산성을 제공하는 효과가 있다.
또한, 피시비 보드 형태로 제공하기 때문에 슬림화가 가능하여 공간 축소가 가능하고, 이에 따른 비용 절감 효과를 제공하게 된다.
또한, 종래의 코일 와인딩 작업을 제거함으로써, 전기적 특성을 일정(균일)하게 하며, 완제품을 만드는 친화성을 높일 수 있는 효과를 제공하게 된다.
도 1은 종래의 누전차단기를 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자와 종래 기술을 비교한 비교 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 이실시예에 따른 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자의 사시도이다.
도 5 내지 도 7는 본 발명의 삼실시예에 따른 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 이실시예에 따른 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자의 피시비기판(100)에 형성된 접속단자(400, 410)를 나타낸 평면도이다.
도 9은 본 발명의 이실시예에 따른 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자의 피시비기판(100)의 상측에 IC회로패턴(500)이 구성되고, 상기 IC회로패턴(500)에 복합전류검출부(600)를 구성한 평면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자의 복합전류검출부(600) 블록도이다.
도 11는 본 발명의 실시예에 따른 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자의 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200n)와 피시비도전패턴형ZCT부(300)를 이루는 비아홀과 피시비 도전 라인을 나타낸 평면도이다.
도 12은 본 발명의 실시예에 따른 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자의 제1피시비기판(110)을 나타낸 평면도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자의 제2피시비기판(120)을 나타낸 평면도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자의 제1피시비기판(110)과 제2피시비기판(120)을 적층한 투시 평면도이다.
도 15은 본 발명의 실시예에 따른 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자(1000)가 다양한 형태의 차단기에 적용한 예시도이다.
도 16는 일반적인 단말기에 적용되는 CT 소자와 본 발명의 복합 전류 검출소자(1000)를 비교한 예시도이다.
*도면의 주요부호에 대한 상세한 설명*
100 : 피시비기판
200a ~ 200n : 복수의 피시비도전패턴형CT부
300 : 피시비도전패턴형ZCT부
이하, 본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 실시 예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
따라서, 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있으며, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서, "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.
본 발명의 일실시예에 따른 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자는,
내측에 측정 대상인 전력 매체(10)가 통과하도록 복수로 형성되는 관통홀(100a ~ 100n)이 구성되는 피시비기판(100)과,
상기 복수의 관통홀 둘레를 따라 일정한 방향으로 피시비 도전 패턴(210a ~ 210n)으로 형성된 복수의 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200n)와,
상기 복수의 피시비도전패턴형CT부를 어라운딩하도록 일정한 방향으로 피시비 도전 패턴(310)으로 형성된 피시비도전패턴형ZCT부(300)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 복수의 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200n)에 의해 복수의 관통홀을 통과하는 전력 매체의 과전류를 감지하며,
상기 피시비도전패턴형ZCT부(300)에 의해 복수의 관통홀을 통과하는 전력 매체의 누설전류를 감지하는 것을 특징으로 함으로써, 과전류 감지와 누설전류 감지를 동시에 수행할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200n)는,
2개 이상 형성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200n)는,
3개로 형성될 경우에 3상 3선식에 적용되어 전력 매체인 R(10a), S(10b), T(10c)를 각각의 관통홀에 통과시키는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200n)는,
4개로 형성될 경우에 3상 4선식에 적용되어 전력 매체인 R(10a), S(10b), T(10c), N(10d)를 각각의 관통홀에 통과시키는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 피시비기판(100)은,
복수의 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200n) 및 피시비도전패턴형ZCT부(300)와 전기적으로 연결된 접속단자(400, 410)를 어느 일측에 마련하고 있는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 피시비기판(100)의 상측에는,
IC회로패턴(500)이 구성되며, 상기 IC회로패턴(500)에 복합전류검출부(600)를 구성하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 복합전류검출부(600)는,
복수의 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200n)로부터 제공되는 과전류를 검출하여 기준값을 초과할 경우에 전원 차단 신호를 생성하기 위한 과전류검출모듈(610);과
피시비도전패턴형ZCT부(300)로부터 제공되는 누설전류를 검출하여 기준값을 초과할 경우에 전원 차단 신호를 생성하기 위한 누설전류검출모듈(620);과
상기 복수의 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200n) 혹은 피시비도전패턴형ZCT부(300)의 출력으로부터 노이즈를 제거하는 노이즈제거모듈(630);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 복수의 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200n)는,
복수의 관통홀 둘레를 따라 일정한 방향으로 2열로 비아홀(211a ~ 211n)이 형성되며, 2열의 비아홀 간에 피시비 도전 라인(212a ~ 212n)이 형성되는 것을 특징으로 하며,
상기 피시비도전패턴형ZCT부(300)는,
상기 복수의 피시비도전패턴형CT부(200 ~ 200n)를 어라운딩하도록 일정한 방향으로 2열로 비아홀(311)이 형성되며, 2열의 비아홀 간에 피시비 도전 라인(312)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 피시비기판(100)은,
제1피시비기판(110) 및 제2피시비기판(120)이 적층되도록 구성될 경우에,
상기 제1피시비기판(110)은 내측에 측정 대상인 전력 매체(10)가 통과하도록 복수로 형성되는 관통홀(100a ~ 100n)이 구성되고, 상기 복수의 관통홀 둘레를 따라 일정한 방향으로 각각의 피시비 도전 패턴(210a ~ 210n)을 형성하고 있으며, 상기 각각의 피시비 도전 패턴을 어라운딩하도록 일정한 방향으로 피시비 도전 패턴(310)으로 형성하는 것을 특징으로 하며,
상기 제2피시비기판(120)은 내측에 측정 대상인 전력 매체(10)가 통과하도록 복수로 형성되는 관통홀(100a ~ 100n)이 구성되고, 상기 복수의 관통홀 둘레를 따라 일정한 방향으로 각각의 피시비 도전 패턴(210aa ~ 210nn)을 형성하고 있으며, 상기 각각의 피시비 도전 패턴을 어라운딩하도록 일정한 방향으로 피시비 도전 패턴(310a)으로 형성하되,
상기 제1피시비기판(110)에 형성된 각각의 피시비 도전 패턴(210a ~ 210n) 및 피시비 도전 패턴(310)과,
상기 제2피시비기판(120)에 형성된 각각의 피시비 도전 패턴(210aa ~ 210nn)및 피시비 도전 패턴(310a) 간에 전기적으로 연결되도록 비아홀을 피시비 도전 패턴에 형성하고 있는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제1피시비기판(110) 및 제2피시비기판(120)이 적층되도록 구성될 경우에,
제1피시비기판(110) 및 제2피시비기판(120)에는 자심코어체를 포함하고 있지 않는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자가,
IOT단말기 혹은 누전 차단기, 일반 차단기, 누전겸용 차단기 중 어느 하나의 차단기에 내장될 경우, 비정상 전류인 누설전류 혹은 과전류를 동시에 검출할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.
현재 일반적인 각종 차단기는 ZCT를 구성하고 있으며, ZCT로 관통하는 션트 또는 부스바가 있다.
특히, 기계적 구조가 복잡하여 공간이 협소하고, ZCT의 중앙홀로 전선이 관통하는 구조로 매우 타이트(협소)하여 여분의 공간이 없다.
따라서, 과부하를 검출하기 위한 CT소자를 도입할 수가 없게 되어 누전 차단기의 기능 이외의 추가 기능을 수행할 수가 없었다.
또한, 현재 4차 산업에 적용되는 단말기들의 경우, 복합 센싱 기능을 요구하게 되는데, 예를 들어, 누설전류 및 과전류를 동시에 검출하여 문제가 발생할 경우에 전원을 차단할 수 있는 기능을 요구하게 되는 것이다.
그러나, 본 발명의 배경 기술에서 언급한 바와 같이, 종래 기술들은 차단기의 복잡한 구조와 단말기 상에 적용하기에는 그 사이즈가 상당하여 누설전류와 과전류를 동시에 검출할 수는 없다할 것이다.
따라서, 이에 대한 개선된 기술이 필요하게 되어 본 발명을 제안하게 된 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자와 종래 기술을 비교한 비교 예시도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 일반적인 기술은 예를 들어, 차단기에 적용되어 누설전류와 과전류를 동시에 측정하고자 한다면, ZCT 소자 1개, CT 소자 2개를 협소한 공간 상에 실장해야 하기 때문에 그 사이즈는 현저하게 커지게 되는 문제점이 발생하게 되었다.
반면에 본 발명의 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자(1000)는 피시비기판에 복수의 피시비도전패턴형CT부와 피시비도전패턴형ZCT부(300)를 구성하고 있기 때문에 상기한 문제점을 일거에 해결할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자의 사시도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자(1000)는 크게, 피시비기판(100)과, 복수의 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200n)와, 피시비도전패턴형ZCT부(300)를 포함하여 구성되게 된다.
구체적으로 설명하자면, 상기 피시비기판(100)은 내측에 측정 대상인 전력 매체(10)가 통과하도록 복수로 형성되는 관통홀(100a ~ 100n)이 구성하게 되는 것이다.
이때, 상기 복수의 관통홀 둘레를 따라 일정한 방향으로 피시비 도전 패턴(210a ~ 210n)으로 형성된 복수의 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200n)를 형성하게 되는 것이다.
도 2의 예시에서는 2개의 피시비도전패턴형CT부(200a, 200b)를 형성하는 것을 특징으로 하고 있다.
이때, 상기 복수의 피시비도전패턴형CT부를 어라운딩하도록 일정한 방향으로 피시비 도전 패턴(310)으로 형성된 피시비도전패턴형ZCT부(300)를 포함하여 구성되는 것이다.
즉, 상기 2개의 피시비도전패턴형CT부(200a, 200b)의 외곽을 따라 빙둘르도록 피시비 도전 패턴(310)으로 형성된 피시비도전패턴형ZCT부(300)를 구성하게 되는 것이다.
결국, 상기와 같이, 2개의 피시비도전패턴형CT부(200a, 200b)와 피시비도전패턴형ZCT부(300)를 하나의 피시비기판(100)에 형성하게 되면, 본 발명의 효과인 과전류값 검출 및 지락 혹은 감전 혹은 누설과 같은 사고 전류 검출을 수행하며, 자심코어체를 포함하고 있지 않는 적층 피시비 구조를 제공함에 따라 슬림화가 가능하여 공간 축소가 가능하고, 제조 원가가 현저하게 저렴한 비용 절감 효과와 제조 편리성을 동시에 제공할 수 있게 되는 것이다.
상기와 같이, 구성하게 되면, 복수의 피시비도전패턴형CT부(200 ~ 200n)에 의해 복수의 관통홀을 통과하는 전력 매체의 과전류를 감지하며,
상기 피시비도전패턴형ZCT부(300)에 의해 복수의 관통홀을 통과하는 전력 매체의 누설전류를 감지하는 것을 특징으로 함으로써, 과전류 감지와 누설전류 감지를 동시에 수행할 수 있는 것을 특징으로 한다.
한편, 2개의 피시비도전패턴형CT부(200a, 200b)를 구성할 경우에, 어느 하나는 과전류값을 검출하는 용도로 사용할 수 있으며, 다른 하나는 하베스팅 전원공급방식에 적용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 이실시예에 따른 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자의 사시도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200c)는,
3개로 형성될 경우에 3상 3선식에 적용되어 전력 매체인 R(10a), S(10b), T(10c)를 각각의 관통홀에 통과시키는 것을 특징으로 한다.
즉, 종래 기술의 경우, ZCT소자 1개, CT소자 3개를 하나의 차단기 혹은 단말기에 적용하기 때문에 외형 사이즈가 상당하여 소형 단말기 혹은 소형 전류 검출기에서 사용이 불가능하였다.
그러나, 본 발명과 같이, 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200c)와 피시비도전패턴형ZCT부(300)를 구성하게 되면 상기한 종래 기술의 문제점을 일거에 해결할 수 있게 되는 것이다.
도 5 내지 도 7는 본 발명의 삼실시예에 따른 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자의 사시도이다.
도 5 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200d)는,
4개로 형성될 경우에 3상 4선식에 적용되어 전력 매체인 R(10a), S(10b), T(10c), N(10d)를 각각의 관통홀에 통과시키는 것을 특징으로 한다.
도 5는 타원형의 피시비도전패턴형ZCT부(300) 내부에 일렬로 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200c)를 구성하고, 상측에 피시비도전패턴형CT부(200d)를 구성한 예시도이며, 도 6는 타원형의 피시비도전패턴형ZCT부(300) 내부에 일렬로 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200d)를 구성한 예시도이며, 도 7는 원형의 피시비도전패턴형ZCT부(300) 내부에 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200d)를 일정 간격 이격되게 구성한 예시도로서, 다양한 형태로 적용이 가능한 장점을 제공하게 된다.
이는 차단기의 형상이나, 단말기의 형상에 맞추어 다양한 형태로 변형이 가능한 편리성을 설명하기 위한 예시도로서, 예를 들어, 원형의 단말기에는 원형의 검출 소자를, 사각형의 단말기에는 사각형의 검출 소자를, 삼각형의 단말기에는 삼각형의 검출 소자를 적용할 수 있음을 의미하는 것이다.
또한, 종래 기술의 경우, ZCT소자 1개, CT소자 4개를 하나의 차단기 혹은 단말기에 적용하기 때문에 외형 사이즈가 상당하여 소형 단말기 혹은 소형 전류 검출기에서 사용이 불가능하였다.
그러나, 본 발명과 같이, 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200d)와 피시비도전패턴형ZCT부(300)를 구성하게 되면 상기한 종래 기술의 문제점을 일거에 해결할 수 있게 되는 것이다.
한편, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 피시비기판(100)은,
복수의 피시비도전패턴형CT부(200 ~ 200n) 및 피시비도전패턴형ZCT부(300)와 전기적으로 연결된 접속단자(400, 410)를 어느 일측에 마련하고 있는 것을 특징으로 한다.
이는 도 9에 도시한 바와 같이, 피시비기판(100)의 상측에 IC회로패턴(500)이 구성되고, 상기 IC회로패턴(500)에 복합전류검출부(600)를 구성하게 된다면, 상기 복합전류검출부(600)와 전기적으로 연결되기 위하여 접속단자(400, 410)를 어느 일측에 마련하게 되는 것이다.
물론 상기 하나의 피시비기판에 복수의 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200n) 및 피시비도전패턴형ZCT부(300)를 형성하고, 상측 혹은 하측 어느 위치에 IC회로패턴(500)을 구성한 후, 어느 한 위치에 복합전류검출부(600)를 구성하고, 접속단자를 통해 전기적으로 연결한다는 것은 자명한 사실이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자의 복합전류검출부(600) 블록도이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 상기 복합전류검출부(600)은,
복수의 피시비도전패턴형CT부(200 ~ 200n)로부터 제공되는 과전류를 검출하여 기준값을 초과할 경우에 전원 차단 신호를 생성하기 위한 과전류검출모듈(610);과
피시비도전패턴형ZCT부(300)로부터 제공되는 누설전류를 검출하여 기준값을 초과할 경우에 전원 차단 신호를 생성하기 위한 누설전류검출모듈(620);과
상기 복수의 피시비도전패턴형CT부(200 ~ 200n) 혹은 피시비도전패턴형ZCT부(300)의 출력으로부터 노이즈를 제거하는 노이즈제거모듈(630);을 포하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 과전류검출모듈(610)을 통해 복수의 피시비도전패턴형CT부(200 ~ 200n)로부터 제공되는 과전류를 검출하여 기준값을 초과할 경우에 전원 차단 신호를 생성하게 되는 것이다.
예를 들어, 과전류 기준값이 10mA일 경우에 이를 초과하는 과전류값을 검출하게 되면 전원 차단 신호를 생성하게 되고, 생성된 전원 차단 신호를 전원공급수단으로 제공하여 전원을 차단하는 것이다.
만약, 누전차단기에 적용된다면, 전원 차단 신호를 트립코일스위치에 제공하여 트립하게 되는 것이다.
그리고, 상기 누설전류검출모듈(620)을 통해 피시비도전패턴형ZCT부(300)로부터 제공되는 누설전류를 검출하여 기준값을 초과할 경우에 전원 차단 신호를 생성하게 되는 것이다.
예를 들어, 누설전류 기준값이 0.5mA일 경우에 이를 초과하는 누설전류값을 검출하게 되면 전원 차단 신호를 생성하게 되고, 생성된 전원 차단 신호를 전원공급수단으로 제공하여 전원을 차단하는 것이다.
만약, 누전차단기에 적용된다면, 전원 차단 신호를 트립코일스위치에 제공하여 트립하게 되는 것이다.
상기 누설 전류 발생시 크립 코일에 트립 신호를 제공하거나, 과전류 발생시 트립 코일에 트립 신호를 제공하는 것은 종래에 일반적인 기술이므로 상세한 설명을 생략하여도 당업자들은 충분히 트립 신호를 제공하는 방식을 이해하고 있을 것이다.
한편, 본 발명은 노이즈제거모듈(630)을 구성하게 되는데, 본 발명의 경우, 피시비 타입으로 제조되기 때문에 아날로그 방식의 종래 기술보다 노이즈로부터 자유로운 장점을 가지고 있다.
그러나, 본 발명의 특성상, 자심코어체를 포함하고 있지 않도록 구성할 수도 있다.
이러한 경우에 노이즈를 제거하기 위한 회로가 필요하게 되는데, 이를 해결하기 위하여 노이즈제거모듈(630)을 구성하게 되는 것이며, 따라서, 복수의 피시비도전패턴형CT부(200 ~ 200n) 혹은 피시비도전패턴형ZCT부(300)의 출력으로부터 노이즈를 제거할 수 있게 되는 것이다.
상기한 노이즈제거모듈은 피시비기반의 단말기 등에서 일반적으로 사용하는 노이즈제거모듈을 사용할 수 있으며, 다른 예로서, 본 출원인이 출원하여 등록한 대한민국등록특허번호 제10-0933533호인 '누전차단기의 전자파장애 방지장치'를 통해 달성될 수도 있다.
예를 들어, 노이즈제거모듈(630)은 복수의 피시비도전패턴형CT부(200 ~ 200n) 혹은 피시비도전패턴형ZCT부(300)로부터 인출되는 제1, 제2 단자, 상기 제1 단자와 차동증폭기의 비반전단자 사이에 제1 저항과 제1 콘덴서가 L형을 이루어 연결되는 고역차단필터;
상기 제2 단자와 차동증폭기의 반전단자 사이에 제2,제3 저항과 제2 콘덴서가 역 L형을 이루어 연결되는 저역차단필터; 및
상기 차동증폭기의 입력 양단 사이에 제3 콘덴서가 각각 연결되어, 상기 제1 저항을 중심으로 제3 콘덴서와 Π형을 이루는 제1 중역차단필터와 상기 제2,제3 저항을 중심으로 제3 콘덴서와 Π형을 이루는 제2 중역차단필터;를 통해 달성될 수 있다.
한편, 다른 실시예로서, 노이즈제거모듈(630)은 복수의 피시비도전패턴형CT부(200 ~ 200n) 혹은 피시비도전패턴형ZCT부(300)로부터 인출되는 제1, 제2 단자, 상기 제1 단자와 차동증폭기의 비반전단자 사이에 제1, 제4 저항과 제1 콘덴서가 L형을 이루어 연결되는 고역차단필터;
상기 제2 단자와 차동증폭기의 반전단자 사이에 제2,제3 저항과 제2 콘덴서가 역 L형을 이루어 연결되는 고역차단필터; 및
상기 차동증폭기의 입력단과 영상변류기의 2차 코일 양단 사이에 제3 콘덴서와 제4 콘덴서가 각각 연결되어, 상기 제1,제4 저항을 중심으로 제3 콘덴서와 제4 콘덴서가 Π형을 이루는 제1 중역차단필터와 상기 제2,제3 저항을 중심으로 제3 콘덴서와 제4 콘덴서가 Π형을 이루는 제2 중역차단필터;를 통해 달성될 수 있다.
한편, 또 다른 실시예로서, 노이즈제거모듈(630)은 반도체 노이즈 필터 회로부로 구성될 수도 있다.
예를 들어, 아날로그 미세 전류를 반도체 기술을 사용하여 노이즈를 제거하고, 유효 성분을 종래의 1,000 배 정도 증폭하는 것을 만 배 내지 10만 배로 증폭할 수 있는 시리즈 증폭기를 적용하게 되며, 증폭값을 복합전류검출부(600)에서 획득하여 이를 처리하게 되는 것이다.
한편, 본 발명에서 설명하고 있는 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자는,
IOT단말기 혹은 누전 차단기, 일반 차단기, 누전겸용 차단기 중 어느 하나의 차단기에 내장될 경우, 비정상 전류인 누설전류 혹은 과전류를 동시에 검출할 수 있는 것을 특징으로 한다.
즉, 다양한 차단기의 종류 혹은 다양한 단말기에 슬림형으로 제공할 수 있게 되는 것이다.
도 11는 본 발명의 실시예에 따른 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자의 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200n)와 피시비도전패턴형ZCT부(300)를 이루는 비아홀과 피시비 도전 라인을 나타낸 평면도이다.
도 11에 도시한 바와 같이, 복수의 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200n)는,
복수의 관통홀 둘레를 따라 일정한 방향으로 2열로 비아홀(211a ~ 211n)이 형성되며, 2열의 비아홀 간에 피시비 도전 라인(212a ~ 212n)이 형성되는 것을 특징으로 하며,
상기 피시비도전패턴형ZCT부(300)는,
상기 복수의 피시비도전패턴형CT부(200 ~ 200n)를 어라운딩하도록 일정한 방향으로 2열로 비아홀(311)이 형성되며, 2열의 비아홀 간에 피시비 도전 라인(312)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 각각의 관통홀 둘레를 따라 피시비 도전 패턴을 형성하게 되는데, 피시비 도전 패턴은 2열의 비아홀(211a ~ 211n)과 2열의 비아홀 간에 피시비 도전 라인(212a ~ 212n)을 포함하는 것을 의미할 수 있는 것이다.
또한, 복수의 피시비도전패턴형CT부(200 ~ 200n)의 외곽을 빙두르도록 피시비 도전 패턴을 형성하게 되는데, 피시비 도전 패턴은 2열의 비아홀(311)과 2열의 비아홀 간에 피시비 도전 라인(312)을 포함하는 것을 의미할 수 있는 것이다.
그리고, 상기 복수의 피시비도전패턴형CT부(200 ~ 200n) 및 피시비도전패턴형ZCT부(300)와 전기적으로 연결된 접속단자(400, 410)를 어느 일측에 마련하고 상측에 IC회로패턴(500)를 구성하며, 상기 IC회로패턴(500)에 복합전류검출부(600)를 구성하게 되는 것이다.
도 12은 본 발명의 실시예에 따른 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자의 제1피시비기판(110)을 나타낸 평면도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자의 제2피시비기판(120)을 나타낸 평면도이다.
비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자는 제1피시비기판(110) 및 제2피시비기판(120)이 적층되도록 구성될 경우에, 도 12에 도시한 바와 같이, 상기 제1피시비기판(110)은 내측에 측정 대상인 전력 매체(10)가 통과하도록 복수로 형성되는 관통홀(100a ~ 100n)이 구성되고, 상기 복수의 관통홀 둘레를 따라 일정한 방향으로 각각의 피시비 도전 패턴(210a ~ 210n)을 형성하고 있으며, 상기 각각의 피시비 도전 패턴을 어라운딩하도록 일정한 방향으로 피시비 도전 패턴(310)으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 도 13에 도시한 바와 같이, 상기 제2피시비기판(120)은 내측에 측정 대상인 전력 매체(10)가 통과하도록 복수로 형성되는 관통홀(100a ~ 100n)이 구성되고, 상기 복수의 관통홀 둘레를 따라 일정한 방향으로 각각의 피시비 도전 패턴(210aa ~ 210nn)을 형성하고 있으며, 상기 각각의 피시비 도전 패턴을 어라운딩하도록 일정한 방향으로 피시비 도전 패턴(310a)으로 형성하게 된다.
결국, 제1피시비기판(110)과 제2피시비기판(120)을 적층하게 되면, 도 14와 같은 평면을 가지게 되는 것이다.
이때, 상기 제1피시비기판(110)에 형성된 각각의 피시비 도전 패턴(210a ~ 210n) 및 피시비 도전 패턴(310)과,
상기 제2피시비기판(120)에 형성된 각각의 피시비 도전 패턴(210aa ~ 210nn)및 피시비 도전 패턴(310a) 간에는, 전기적으로 연결되도록 비아홀을 피시비 도전 패턴에 형성하고 있게 된다.
즉, 본 발명인 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자는 일정한 간격을 유지하면서 피시비 도전 패턴을 형성하고 제1피시비기판과 제2피시비기판 간의 전기적 연결을 비아홀을 통해 이루어지게 되므로 피시비 도전 패턴의 전체적인 형태는 마치 코일을 감은 듯한 형상을 가지게 됨으로써, 관통홀 주변에서는 CT 소자의 역할을, CT 소자의 어라운딩된 부위에서는 ZCT소자의 역할을 동시에 수행할 수가 있게 되는 것이다.
요약하자면, 3차원적 코일 형상과 유사한 형상을 제공하게 되는 것이다.
한편, 본 발명은 상기 제1피시비기판(110) 및 제2피시비기판(120)이 적층되도록 구성될 경우에, 제1피시비기판(110) 및 제2피시비기판(120)에는 자심코어체를 포함하고 있지 않는 것을 특징으로 하고 있다.
즉, 피시비기판 상에 피시비 도전 패턴을 형성하고 있고, 제1피시비기판과 제2피시비기판 상에는 자심코어체를 형성하고 있지 않음으로써, 종래 기술에서 설명한 본 출원인의 등록된 특허들의 문제점을 개선하여 2층의 적층 피시비 구조를 제공하여 더욱 더 슬림화가 가능하여 공간 축소가 가능하고, 제조 원가가 현저하게 저렴한 비용 절감 효과와 제조 편리성을 동시에 제공할 수 있는 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자를 제공하게 된다.
즉, 누전 혹은 과부하 발생시 이를 차단할 수 있는 복합 전류 검출소자를 제공하여 각종 차단기 혹은 단말기의 공간 부족에 따른 다양한 전류 검출 기능을 수행하지 못한 종래 기술의 문제점을 개선하여 누전 및 과부하 전류를 동시에 검출할 수 있는 기능을 제공하게 된다.
또한, 협소한 각종 차단기 혹은 단말기 케이스 내부에 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자를 구성하여 각종 아날로그 부품들이 인쇄회로기판인 피시비에 집적화됨에 따라 습도에 강한 특성과 제품의 성능에 대한 신뢰도를 향상시키는 효과를 제공한다.
또한, 각종 아날로그 부품을 집적화함에 따라 회로작업 공정을 단순화함에 따라 제품의 대량 생산성을 제공하는 효과가 있다.
또한, 피시비 보드 형태로 제공하기 때문에 슬림화가 가능하여 공간 축소가 가능하고, 이에 따른 비용 절감 효과를 제공하게 된다.
또한, 종래의 코일을 일일히 감는 코일 와인딩 작업을 제거함으로써, 전기적 특성을 일정(균일)하게 하며, 동시에 일정한 간격을 유지하면서 피시비 도전 패턴이 형성되게 되므로 피시비 도전 패턴들의 전체적인 형상이 코일을 감은 형상을 가지고 있으므로 양산시에 균일한 특성을 제공할 수 있게 되고, 완제품을 만드는 친화성을 높일 수 있는 효과를 제공하게 된다.
한편, 일반적으로 저전류나 대전류 등을 검출하기 위하여 종래의 일반적인 CT소자를 사용하는 방법이 가장 정밀도가 높고, 이상적이지만 단점으로는 원가가 비싸서 고가의 제품에만 적용되어 대중화되지 않았으며, 특히, CT의 구조가 커서 소형화가 불가능하였다.
그러나, 본 발명을 통해 상기의 문제점을 개선할 수가 있었다.
구체적으로는 자심코어체를 포함하고 있지 않기 때문에 포화 지점이 높아서 거의 직선적(선형) 출력 특성을 갖을 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 복수의 피시비도전패턴형CT부의 우수한 선형성을 이용하여 사고 전류인 과부하 전류(과전류) 즉, 대전류(100A ~ 10,000A)를 검출할 수 있으며, 필요에 따라, 내부에 자심코어체를 형성하게 되면 저전류(수 mA)를 검출할 수도 있을 것이다.
한편, 본 발명에서 설명하고 있는 복수의 피시비도전패턴형CT부는 미세 전류 검출은 어렵지만, 2.5배 ~ 20배까지의 대전류에서는 동작되어, B,C,D 타입의 과전류는 검출이 가능하다.
만약, 코어층이 내부에 있는 복수의 피시비도전패턴형CT부를 형성하게 된다면, 미세 전류 검출도 가능하게 될 것이다.
결국, 본 발명에서는 과부하 전류 검출(대전류 혹은 저전류)이 가능한 동시에 누설 전류(누전 전류)의 검출이 가능한 복합 전류 검출 기능을 제공하게 되는 것이다.
한편, 종래의 코일 방식의 ZCT소자 혹은 CT소자의 경우에는 권선기를 사용하여 코일을 감게 되므로 간격 불균형, 크로스 발생 등으로 인하여 특성이 변화할 수밖에 없었다.
그러나, 본 발명의 경우에는 일정한 간격을 유지하면서 패턴이 형성되게 되므로 패턴들의 전체적인 형상이 종래의 일반적인 기술과 같이, 코일을 감은 형상을 가지고 있게 되므로 양산시에 균일한 특성을 제공할 수 있게 된다.
즉, 권선기나 수작업으로 코일을 감게 되면, 코일 간의 간격이 일정하기 않을 수 있으며, 코일들이 뭉쳐있는 경우도 발생할 수 있으며, 특히 원형 이외의 형상에서도는 일정 간격을 유지하기가 힘들어지게 된다.
예를 들어, 권선기를 사용할 경우에는 원형 형태의 검출소자만 가능하지만, 타원형, 각진 모서리가 있는 사각형, 삼각형 등의 형태에서는 간격이 불균형할 수밖에 없어서 균일한 특성을 제공할 수가 없다.
또한, 산업 구조가 나날이 발전하면서 산업기계들의 구조가 다양한 형태로 변경되고 있다.
예를 들어, 태양광 인버터 내에 구성되는 전류 검출소자의 경우에는 원형이 부적합하다.
그러나, 본 발명의 경우에는 어떠한 산업 기계 구조에도 다양한 형상 적용이 가능하되, 제조 원가는 상승하지 않으면서 기존 산업 기계 구조와의 접목력이 탁월해지는 효과를 발휘한다.
즉, 사람의 개입이 없으며, 기계적 에러가 없으므로 균일한 품질을 제공하면서도 사이즈도 초소형화가 가능하며, 다양한 형태의 ZCT와 CT 기능을 복합적으로 제공할 수 있는 검출 소자를 제공할 수 있다는 상승 효과를 발휘하게 되는 것이다.
구체적으로 도 15에 도시한 바와 같이, 본 발명인 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자(1000)가 차단기에 적용한 예시도로서, 다양한 형태의 차단기들의 부품들 중에서 붉은색을 표시한 부위의 부품들이 대체될 수 있으므로 제조 원가를 대폭적으로 절감시킬 수 있고, 동시에 제조 공정을 축소시켜 제조 인건비를 대폭적으로 절감시킬 수 있으며, 너무 복잡한 구조 조립에 따른 불량율을 제거할 수 있어 제품에 대한 신뢰성을 확보할 수 있으며, 무엇보다도 중요한 슬림화가 가능한 장점을 제공하게 되는 것이다.
다른 예를 들어, 현재 사물인터넷 시대를 맞이하여 IOT기반의 단말기가 출시되고 있는 상황에서 상기 단말기에서 소비되는 에너지를 검출해야 하므로 이에 가장 적합한 CT 소자가 도 16와 같이, 출시되고 있었다.
그러나, 기존 CT 소자의 경우에는 예를 들어, 크기가 세로 - 최소 10cm 이상, 가로 - 최소 20cm 이상과 같이, 상당한 크기를 가지고 있어 설치 공간에 제약을 받는 장소에서는 설치가 불가능하다.
특히, IOT단말기에는 적용이 불가능하다.
따라서, 협소한 설치 공간에 얇고, 크기가 작은 CT소자가 필요하게 되었으며, 특히, IOT단말기에는 내장해야 하지만, 종래 CT 소자는 외장형으로서 IOT단말기에는 적용이 불가능하였다.
물론 누설 전류 검출은 크기가 상당하여 도입할 수도 없었다.
결국, 본 발명에서는 CT소자와 ZCT소자를 동시에 제공할 수 있는 초슬림형 복합 전류 검출소자를 제공함으로써, 상기한 IOT단말기에 내장이 가능한 장점을 제공하게 되는 것이다.
또한, 3상 3선식 혹은 3상 4선식, 2상, 1상 등에 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자를 탑재하기만 하면 누설전류와 과전류 등을 포함한 모든 비정상 전류 검출이 가능한 장점을 제공하고, 내부에 반드시 구성되어야 하는 초소형 IOT단말기에도 적용이 가능한 확장성을 제공하게 되는 것이다.
상기와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
본 발명은 과전류값 검출 및 지락 혹은 감전 혹은 누설과 같은 사고 전류 검출을 동시에 수행할 수 있게 되어 전기 차단기 분야에 널리 활용될 것이다.

Claims (5)

  1. 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자에 있어서,
    내측에 측정 대상인 전력 매체(10)가 통과하도록 복수로 형성되는 관통홀(100a ~ 100n)이 구성되는 피시비기판(100)과,
    상기 복수의 관통홀 둘레를 따라 일정한 방향으로 피시비 도전 패턴(210a ~ 210n)으로 형성된 복수의 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200n)와,
    상기 복수의 피시비도전패턴형CT부를 어라운딩하도록 일정한 방향으로 피시비 도전 패턴(310)으로 형성된 피시비도전패턴형ZCT부(300)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200n)에 의해 복수의 관통홀을 통과하는 전력 매체의 과전류를 감지하며,
    상기 피시비도전패턴형ZCT부(300)에 의해 복수의 관통홀을 통과하는 전력 매체의 누설전류를 감지하는 것을 특징으로 함으로써, 과전류 감지와 누설전류 감지를 동시에 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 피시비도전패턴형CT부(200a ~ 200n)는,
    2개 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 피시비기판(100)의 상측에는,
    IC회로패턴(500)이 구성되며, 상기 IC회로패턴(500)에 복합전류검출부(600)를 구성하는 것을 특징으로 하는 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자가,
    IOT단말기 혹은 누전 차단기, 일반 차단기, 누전겸용 차단기 중 어느 하나의 차단기에 내장될 경우, 비정상 전류인 누설전류 혹은 과전류를 동시에 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자.
PCT/KR2020/005043 2019-09-16 2020-04-14 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자 WO2021054559A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190113641A KR102156929B1 (ko) 2019-09-16 2019-09-16 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자
KR10-2019-0113641 2019-09-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021054559A1 true WO2021054559A1 (ko) 2021-03-25

Family

ID=72707205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2020/005043 WO2021054559A1 (ko) 2019-09-16 2020-04-14 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102156929B1 (ko)
WO (1) WO2021054559A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023001482A1 (en) * 2021-07-22 2023-01-26 Bombardier Transportation Gmbh Current sensor for a printed circuit board

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003050254A (ja) * 2001-08-08 2003-02-21 Toshiba Corp 電流検出器
JP2004235595A (ja) * 2003-01-31 2004-08-19 Fumio Iwasaki Ｚｃｔ
KR20070018652A (ko) * 2005-08-09 2007-02-14 주식회사 두원 고정밀 및 초소형의 변류기와 그 제조방법, 및 이를 이용한순시차단회로
KR101665952B1 (ko) * 2016-03-07 2016-10-24 상도전기통신 주식회사 삼상 배전반 전기배선에 zct와 고주파ct를 이용한 저항성 누설전류와 절연손상을 검출하는 검출시스템
KR20180134670A (ko) * 2017-06-09 2018-12-19 엘에스산전 주식회사 전류 감지 장치

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4242724B2 (ja) * 2003-08-21 2009-03-25 日本高圧電気株式会社 電流センサ内蔵開閉器
KR100918110B1 (ko) 2009-01-23 2009-09-22 주식회사 대륙 누전차단기의 트립회로 어셈블리
JP2011247699A (ja) * 2010-05-25 2011-12-08 Panasonic Electric Works Co Ltd 漏電検出機能付き電流センサ
JP6402885B2 (ja) * 2013-12-20 2018-10-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電流測定用コイル、それに適する回路基板及びその回路基板の製造方法
JP6455811B2 (ja) * 2014-02-21 2019-01-23 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電流検出用コイル
JP6455812B2 (ja) * 2014-02-24 2019-01-23 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電流測定装置
KR101822808B1 (ko) * 2015-08-13 2018-01-29 주식회사 루텍 단상 다중회로 계측장치
JP6568005B2 (ja) * 2016-03-31 2019-08-28 株式会社トーキン 電流センサ及び電流センサの製造方法
KR101708736B1 (ko) 2016-07-29 2017-02-21 주식회사 코본테크 다층 피시비 코어 구조를 가지는 전류 검출소자
KR101747076B1 (ko) 2017-01-20 2017-06-16 주식회사 코본테크 다층 피시비 코어 구조를 이용한 씨티 및 제트씨티 일체형 복합 전류센서
KR101911832B1 (ko) 2018-08-28 2018-10-26 주식회사 코본테크 차단기에 적용되는 순시 전류 검출용 피시비 일체형 씨티소자
KR101943400B1 (ko) 2018-08-28 2019-01-30 주식회사 코본테크 차단기에 적용되는 독립형 순시 전류 검출용 피시비 ct소자

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003050254A (ja) * 2001-08-08 2003-02-21 Toshiba Corp 電流検出器
JP2004235595A (ja) * 2003-01-31 2004-08-19 Fumio Iwasaki Ｚｃｔ
KR20070018652A (ko) * 2005-08-09 2007-02-14 주식회사 두원 고정밀 및 초소형의 변류기와 그 제조방법, 및 이를 이용한순시차단회로
KR101665952B1 (ko) * 2016-03-07 2016-10-24 상도전기통신 주식회사 삼상 배전반 전기배선에 zct와 고주파ct를 이용한 저항성 누설전류와 절연손상을 검출하는 검출시스템
KR20180134670A (ko) * 2017-06-09 2018-12-19 엘에스산전 주식회사 전류 감지 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023001482A1 (en) * 2021-07-22 2023-01-26 Bombardier Transportation Gmbh Current sensor for a printed circuit board

Also Published As

Publication number Publication date
KR102156929B1 (ko) 2020-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020045890A1 (ko) 차단기에 적용되는 독립형 순시 전류 검출용 피시비 ct소자
WO2022035299A1 (ko) 침수 시에 감전을 방지하는 배전시스템 및 단자대
WO2015016660A1 (ko) 구내방송장치용 이상부하분석 처리방법 및 장치
WO2021054559A1 (ko) 비정상 전류를 검출하는 복합 전류 검출소자
WO2019132338A1 (ko) 스테이터 및 이를 포함하는 모터
WO2016003190A1 (ko) 가변 인덕터 및 그 제조 방법
WO2018044141A1 (ko) 로터 위치 감지장치 및 이를 포함하는 모터
EP3663777B1 (en) Combined low frequency and high frequency current sensor
WO2019212125A1 (ko) 차단기 제어 모듈
WO2013187616A1 (ko) 다양한 아크 및 과부하를 감지하여 전력 공급을 차단할 수 있는 전원 차단 장치
US5119266A (en) Electromagnetic interference filter protection circuit
US3930187A (en) Ground fault interrupter with means protecting against a grounded neutral condition and with a test circuit for testing performance
WO2017131296A1 (ko) 회전전기기계
WO2019027144A1 (ko) Dc-dc 전압 컨버터 및 전압 레귤레이터를 갖는 차량 전기 시스템을 위한 진단 시스템
JPH09166625A (ja) 電流センサ及びこれを有する電気装置
ATE92679T1 (de) Verfahren zum schutz eines elektrischen schutzobjektes.
US20050162788A1 (en) Differential protection device with simplified protection parameter adjustment means
KR102127004B1 (ko) 피시비코어형zct소자와 cob-ic집적소자로 구성된 누전차단기
WO2018135805A1 (ko) 센싱 마그넷 조립체, 로터 위치 감지장치 및 이를 포함하는 모터
WO2021210836A1 (ko) 전류 센서, 조향 제어 장치 및 전류 검출 방법
WO2022010066A1 (ko) 누전 차단기 및 그 누전 차단기의 제어 방법
WO2024147527A1 (ko) 가동 접점부 및 이를 포함하는 차단기
SK95696A3 (en) Differential current safety switch
WO2020040590A1 (ko) 코어리스 비접촉식 전류 계측 시스템
WO2019146890A1 (ko) 회로차단기의 파워 변류기 어셈블리

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20866683

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20866683

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1