KR100919450B1

KR100919450B1 - 누전검출과 트립코일 구동에 분리된 전원을 사용하는 누전차단기

Info

Publication number: KR100919450B1
Application number: KR1020090024213A
Authority: KR
Inventors: 김관영; 정영철; 이제덕
Original assignee: 주식회사 대륙; 정영철
Priority date: 2009-03-20
Filing date: 2009-03-20
Publication date: 2009-09-29
Anticipated expiration: 2029-03-20

Abstract

본 발명은 전원과 접점연결된 누전차단기에 접접융착이 발생되거나 누전차단기의 트립장치의 자체불량등으로 트립기능이 상실된 상태에서 누전이 발생, 또는 지속될 경우에 누전차단기 내부의 솔레노이드 코일에 지속적으로 인가되는 전압을 차단하여 솔레노이드 코일의 소손에 방지하도록 구성된 누전차단기에 관한 것이다.

본 발명은 상선과 중성선을 연결하여 전원을 공급받는 단상2선 방식의 누전차단기에 있어서, 상기 상선에서 인가되는 전원을 정류시키는 제 1정류부; 상기 상선에서 인가되는 전원과 180°의 위상차이를 갖도록 분리추출한 다른 한상인 중성선(N)에서 인가되는 전원을 반파정류시키는 제 2정류부; 상기 제 1정류부에서 정류된 전원을 입력받아 구동되면서 영상변류기의 누전검출코일의 출력전류로부터 누전발생의 유무를 판정하여 누전시에 누전발생을 나타내는 출력전압을 발생하는 누전검출제어부; 상기 누전검출제어부에서 발생된 출력전압을 양단사이에 충전하는 콘덴서; 상기 콘덴서와 연결되어 상기 콘덴서가 충전되는 시간동안만 콘덴서의 양단사이에 전위차를 발생시키는 저항; 상기 저항에서 발생되는 전압에 의해 게이트신호를 입력받아 턴온되어, 상기 제 2정류부에서 반파정류된 전원이 통전되는 사이리스터(SCR1); 및 상기 사이리스터(SCR1)가 턴온되면서 제 2정류부에서 반파정류된 전원에 의해 양단에 전압이 걸리는 트립코일;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 누전검출과 트립코일 구동에 분리된 전원을 사용하는 누전차단기를 제시한다.

본 발명은 누전검출제어부로 인가되는 제어전원과 턴온된 스위치부에서 트립코일을 구동하기 위한 전원을 동일라인의 전원이 아닌 상호 별개의 전원으로 구성하고, 상기 콘덴서가 충전되는 시간만큼만 사이리스터의 게이트신호로 전압을 발생시키는 저항을 이용한 동작시간 조절부를 구성함으로써, 누전차단기의 접점이 융착되거나 트립장치의 자체불량등으로 트립기능이 상실되는 상태에서 누전이 발생되는 경우라도 트립코일에 인가되는 전압을 차단할 수 있어 누전차단기의 트립코일의 소손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

누전검출과 트립코일 구동에 분리된 전원을 사용하는 누전차단기{The circuit braker used seperated power between detection of the electronic leakage and driving tripcoil}

본 발명은 전원과 접점연결된 누전차단기에 접접융착이 발생되거나 누전차단기의 트립장치의 자체불량등으로 트립기능이 상실된 상태에서 누전이 발생 또는 지속될 경우에 누전차단기 내부의 솔레노이드 코일에 지속적으로 인가되는 전압을 차단하여 솔레노이드 코일의 소손을 방지하도록 구성된 누전차단기에 관한 것이다.

본 발명은 상시전원과 접점연결된 누전차단기에 접접융착이 발생되거나 누전차단기의 트립장치의 자체불량등으로 트립기능이 상실되는 상태에서 누전이 발생, 또는 지속될 경우 부하측에서 발생되는 1차사고 이후에, 누전차단기 내부의 트립코일인 솔레노이드 코일의 손상(발연, 발화) 및 그에 따른 2차사고를 방지할 수 있는 새로운 누전차단방법 및 그 장치에 관한 것이다.

분전반에 설치되는 누전차단기에는 단락, 과부하 등과 같은 이상전류가 발생하는 경우에 상시전원과 연결되는 누전차단기의 접점이 융착되는 현상이 번번히 발생하게 된다.

도 1a, 도 1b는 종래기술에 따른 누전차단기의 내부에 구성된 회로도를 나타내며, 누전차단기에 공급되는 상시전원을 전파정류회로를 통해 정류시켜 사용하는 누전차단기를 도시한 것이다.

도 1a에 도시된 바를 참조하여 누전차단기의 내부의 회로구성도를 보면, 누전차단기로 공급되어 전파정류된 전원은 누전검출제어부(10)를 구동하는 제어전원으로 입력되면서 영상변류기(ZCT)가 누전을 감지하도록 구동전압을 공급하게 되고, 이를 통해 상기 누전검출제어부는 영상변류기(ZCT)의 누전검출코일의 출력전류로부터 누전발생의 유무를 판정하게 된다.

도 1b를 참조할 때, 누전검출제어부에서 누전상태를 판정하게 되는 경우에 누전차단기 내부의 트립코일에 전압을 인가하여 상시전원과 연결된 누전차단기의 접점을 차단하도록 사이리스터(SCR, 20))에 게이트신호를 보내게 된다.

상기 누전검출제어부(10)에서 게이트신호가 사이리스터(SCR)로 보내지면, 사이리스터(20)가 스위칭되면서 통전되어 도시된 바처럼 트립코일(30)에 전압이 인가되게 되고, 이를 통해 트립장치(미도시)가 구동되면서 누전차단기의 접점이 오픈되게 된다.

여기서, 도 1a, 1b 의 누전차단기의 회로의 구성을 보게 되면, 도 1a와 1b의 동작은 서로 양립불가능한 동작임을 알 수 있는데, 즉 누전차단기로 인가되는 제어전압을 받아 구동되는 누전검출제어부(10)의 제어동작과 누전검출제어부(10)에서 게이트신호를 받아 스위칭되는 사이리스터(20)에 의해 통전되면서 전압이 인가되는 트립코일(30)에 의한 트립동작은 상호 양립되지 않는 관계를 가지고 있다.

다시 말해, 누전검출제어부(10)로 제어전압이 인가되어 누전을 감지, 제어하는 상태에서는 사이리스터(20)는 오프상태에 있어 트립동작은 이루어지지 않으며, 사이리스터(20)가 누전검출제어부(10)로부터 게이트신호를 받아 스위칭되어 턴온되면서 트립동작이 이루어지는 상태에서는 누전검출제어부(10)로 인가되는 Vcc의 전압은 0 이 되는 상태가 된다.

즉, 누전검출제어부(20)의 제어기능과 사이리스터(SCR)의 전자 스위치 기능은 서로 양립되지 않은 상태에서 동작하게 되는, 다시 말해 하나의 기능이 동작하면 다른 하나의 기능은 동작하지 않는, 즉 동시 동작하지 않는 관계를 갖고 있다.

이러한 종래의 누전차단기의 회로구성의 경우는 동일라인의 전압을 누전검출제어부(10)용으로 사용하다가, 누전이 발생된 경우는 사이리스터(20)가 턴온되면서 즉, 스위치부를 통전시켜 트립코일을 구동하기 위해 사용하고 있는 것이라 할 수 있으며, 이러한 종래의 누전차단기의 회로구성에서는 다음과 같은 큰 문제점을 안게 된다.

상시전원라인과 접점연결된 누전차단기에 접접융착이 발생되거나 누전차단기의 트립장치의 자체불량등으로 트립기능이 상실되는 상태에서 누전이 발생한 경우라면, 누전검출제어부(10)에서는 누전상태를 감지하면서 게이트신호를 사이리스터에 보내어 사이리스터(20)를 턴온시키고, 이 때 트립코일(30)에 전압이 인가되면서 트립장치를 구동하게 되나, 접점이 융착되거나 누전차단기의 트립장치의 자체불량등의 경우라면 트립코일(30)에 전압이 인가되더라도 누전차단기의 접점은 오픈되지 않고, 누전차단기의 접점을 통하여 공급되는 상시전원이 차단되지 않기 때문에 사이리스터의 에노드단자에는 직류전압이 계속적으로 인가되어 사이리스터는 턴온상태를 계속적으로 유지하여 상기 트립코일(30)에도 계속적으로 전압이 인가되면서 트립코일의 소손과 그에 따른 화재발생의 문제점을 갖게 된다.

도 2a, 도 2b는 종래기술에 따른 누전차단기의 내부에 구성된 회로도를 나타내며, 누전차단기에 공급되는 상시전원을 반파정류회로를 통해 정류시켜 사용하는 누전차단기를 도시한 것으로, 누전이 발생되어 누전검출제어부(10)에서 게이트신호를 사이리스터(20)에 보내어 사이리스터(20)를 통전시키고, 이때 트립코일(30)에 전압이 인가되면서 트립장치를 구동하게 되나, 접점이 융착되거나 누전차단기의 트립장치의 자체불량등의 경우라면 순간적인 누전발생인지 지속적인 누전발생인지에 따라 다음과 같은 두가지의 상태로 동작을 하게 된다.

첫번째, 순간적인 누전발생일 경우 누전검출제어부(10)에서 게이트 신호를 사이리스터에 보내어 사이리스터(20)를 통전시키면 누전검출제어부(10)의 Vcc와 GND의 양단 전압은 0V로 되어 누전검출제어부(10)는 구동을 멈추게 되면서 게이트신호도 사라지며, 사이리스터(20)의 양단에는 반파정류에 의한 맥동류가 흐르게 되므로 전압이 0V로 유지되는 반파의 시간에 사이리스터는 턴오프되면서 누전검출제어부(10)의 제어전압은 다시 인가되면서 동작되기 상태인 초기상태로 리셋되어 복귀된다. 이와 같이, 누전이 지속적이지 않고 순간적인 경우에는 모든 회로상태가 초기의 상태로 복귀된다.

두번째로, 지속적인 누전이 발생되는 경우에 누전검출제어부(10)에서 게이트신호를 사이리스터(20)에 보내어 사이리스터(20)는 통전시키면 누전검출제어부(10)의 Vcc와 GND 양단 전압은 0V로 되어 누전검출제어부(10)는 구동을 멈추게 되고 게이트신호도 멈추게 되어, 사이리스터의 양단에는 반파정류된 맥동류가 흐르게 되므로 전압이 0V로 유지되는 반파의 시간에 사이리스터는 턴오프되고, 누전검출제어부(10)의 제어전압은 되살아나게 되어 지속적으로 발생되고 있는 누전을 다시 검출하여 상기의 동작을 반복적으로 계속 되풀이 하게되므로, 트립코일에는 반복적으로 상기 누전이 제거될 때까지 계속적으로 전압이 인가되면서 트립코일(30)의 소손과 그에 따른 화재발생의 문제점을 갖게 된다.

이와 같은 문제점의 근본적인 이유는 누전차단기의 누전검출제어부(20)에 Vcc 전압이 인가되는 경우와 사이리스터(20)가 턴온되면서 통전되어 트립장치를 구동하기 위한 트립코일(30)에 전압이 인가되는 경우에 있어, 서로 동일라인의 전압을 양립하지 않고 각 기능의 동작시에만 사용하는 회로구성, 즉 하나의 동작이 수행되는 경우에 다른 하나의 동작은 정지될 수 밖에 없는 회로구성도에 기인한다고 할 수 있다.

다시말해, 사이리스터가 스위칭되어 턴온되면서 통전되어 트립장치를 구동하기 위한 트립코일에 전압이 인가되는 상태에서는 누전검출제어부(10)에 Vcc 전압이 0 상태가 되버리는 종래의 누전차단기의 회로구성에서는 접점이 융착되거나 누전차단기의 트립장치의 자체불량등의 경우라면 트립코일의 소손에 따른 2차사고의 위험을 갖게 된다.

또한, 반파정류된 전원을 사용하여 트립코일에 전압이 인가되는 경우라도 접점이 융착되거나 누전차단기의 트립장치의 자체불량등의 경우에 누전이 지속적으로 발생되는 경우라면 트립코일의 소손에 따른 2차사고의 위험을 갖게 된다.

상기의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 사이리스터(SCR)가 턴온되면서 스위치부가 통전되어 트립코일에 전압이 인가되는 경우에도 누전검출제어부에 Vcc전압이 인가될 수 있도록 동일라인이 아닌 별개의 전원이 스위치부와 누전검출제어부에 각각 공급되도록 구성된 누전차단기를 제시하는 것을 목적으로 한다.

또한, 사이리스터가 턴온되면서 스위치부가 통전되어 트립코일에 전압이 인가된 후 일정시간이 지나면 사이리스터가 자동으로 턴오프되면서 트립코일의 동작을 제어하는 구성을 내장함으로써, 누전차단기의 접점이 융착되거나 트립장치의 자체불량등으로 트립기능이 상실되는 상태에서 계속적으로 전압이 인가되어 소손을 야기했던 문제를 해결하도록 구성된 누전차단기를 제시하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상선과 중성선을 연결하여 전원을 공급받는 단상2선 방식의 누전차단기에 있어서, 상기 상선에서 인가되는 전원을 정류시키는 제 1정류부; 상기 상선에서 인가되는 전원과 180°의 위상차를 갖도록 분리추출한 다른 한상인 중성선(N)에서 인가되는 전원을 반파정류시키는 제 2정류부; 상기 제 1정류부에서 정류된 전원을 입력받아 구동되면서 영상변류기의 누전검출코일의 출력전류로부터 누전발생의 유무를 판정하여 누전시에 누전발생을 나타내는 출력전압을 발생하는 누전검출제어부; 상기 누전검출제어부에서 발생된 출력전압을 양단사이에 충전하는 콘덴서; 상기 콘덴서와 연결되어 상기 콘덴서가 충전되는 시간동안만 콘덴서의 양단사이에 전위차를 발생시키는 저항; 상기 저항에서 발생되는 전압에 의해 게이트신호를 입력받아 턴온되어, 상기 제 2정류부에서 반파정류된 전원이 통전되는 사이리스터(SCR1); 및 상기 사이리스터(SCR1)가 턴온되면서 제 2정류부에서 반파정류된 전원에 의해 양단에 전압이 걸리는 트립코일;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 누전검출과 트립코일 구동에 분리된 전원을 사용하는 누전차단기를 제시한다.

상기 충전된 콘덴서에서 순간적으로 방전되는 전압을 인가받아 구동되면서, 상기 누전검출제어부에 인가되는 전압을 0V가 되도록 하여, 누전검출제어부를 초기상태로 리셋시키는 리셋부;가 더 포함되어 구성될 수 있다.

상기 리셋부에는 상기 콘덴서의 방전전압이 인가되어 턴온되면서 상기 누전검출제어부로 인가되는 전압을 0V가 되도록 동작하는 사이리스터(SCR2)가 포함되어 구성될 수 있다.

상기 제 1정류부에서 반파정류된 전원이 상기 사이리스터(SCR2)에 통전되도록 구성될 수 있으며, 상기 리셋부에는 상기 콘덴서의 방전전압을 설정시간 후에 사이리스터(SCR2)로 인가시키도록 프로그래밍된 프로세스가 내장된 타이머가 포함될 수 있다.

상기 타이머의 프로세서에는 콘덴서의 방전전압이 상기 사이리스터(SCR2)로 인가되는 회수를 설정하여 상기 누전검출제어부의 리셋회수를 제한하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 콘덴서에 연결되어 상기 콘덴서에 방전된 전압이 상기 누전검출제어부로 인가되지 않도록 정전압을 유지하는 제너다이오드;가 더 구성될 수 있다.

또한, 상기 누전검출제어부의 상기 출력전압이 인가되는 경우에 발광하여 상기 출력전압의 발생상태를 표시하는 발광다이오드가 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 의한 누전검출과 트립코일 구동에 분리된 전원을 사용하는 누전차단기에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫번째로, 본 발명은 누전검출제어부로 인가되는 제어전원과 턴온된 스위치부에서 트립코일을 구동하기 위한 전원을 동일라인의 전원이 아닌 상호 별개의 전원으로 구성함으로써, 누전차단기의 접점이 융착되거나 트립장치의 자체불량등으로 트립기능이 상실되는 상태에서 누전이 발생되는 경우라도 트립코일에 인가되는 전압을 차단할 수 있어 누전차단기의 트립코일의 소손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

두번째로, 본 발명의 누전차단기에는 콘덴서와 저항으로 구성된 동작시간조절부를 두어 누전검출제어부에서 사이리스터로 인가되는 게이트신호의 지속시간을 조절할 수 있도록 함으로써, 일정시간동안만 스위치부가 동작되어 트립동작을 하도록 하여 계속적인 전압이 인가되면서 트립코일의 소손을 야기시켰던 종래의 문제점을 해결할 수 있다.

세번째로, 스위치부에 반파정류된 전압을 인가함으로써 사이리스터에 게이트신호가 없는 경우에 0V로 유지되는 반파시간에 자동으로 사이리스터가 턴오프되도록 구성함으로써 누전차단기의 접점이 융착되거나 트립장치의 자체불량등으로 트립기능이 상실되는 상태에서 누전이 발생되는 경우라도 트립코일에 인가되는 전압을 차단할 수 있어 누전차단기의 트립코일의 소손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

네번째로, 본 발명의 누전차단기에는 계속적인 누전발생시 접점이 융착되거나 트립장치의 자체불량등으로 트립기능이 상실 또는 저하된 경우 리셋부의 타이머에 내장된 타이머의 프로세서에 의해 일정주기로 누전검출제어부를 리셋시킴으로써, 사이리스터에 반복적으로 게이트신호를 발생시켜 트립코일을 구동하여 보다 안전하게 누전차단기의 접점을 오픈시키도록 할 수 있는 효과가 있다.

도 1a 내지 1b는 종래기술에 따른 전파정류회로를 포함한 누전차단기의 회로의 작동상태도를 나타낸다.

도 2a 내지 2b는 종래기술에 따른 반파정류회로를 포함한 누전차단기의 회로의 작동상태를 나타낸다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 트립코일의 소손방지기능을 갖는 누전차단기의 회로구성도를 나타낸다.

도 4a 내지 4b는 본 발명의 제1실시예에 의한 트립코일의 소손방지기능을 갖는 누전차단기의 회로의 작동상태도를 나타낸다.

도 5는 본 발명에 의한 누전차단기에서 누전발생시에 턴온된 사이리스터를 턴오프시키는 방법을 도시한 작동상태도이다.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 트립코일의 소손방지기능을 갖는 누전차단기의 회로구성도를 나타낸다.

도 7a 내지 7b는 본 발명의 제2실시예에 의한 트립코일의 소손방지기능을 갖는 누전차단기의 회로의 작동상태도를 나타낸다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100: 누전검출제어부 200: 스위치부

220: 사이리스터(SCR1) 240: 트립코일

300: 동작시간조절부 400: 제너다이오드

500: 리셋부 520: 타이머

540: 사이리스터(SCR2) 600: 발광다이오드

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 누전검출과 트립코일 구동에 분리된 전원을 사용하는 누전차단기에 관하여 자세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 트립코일의 소손방지기능을 갖는 누전차단기의 회로구성도를 나타내며, 도 4a, 4b는 본 발명의 제1실시예에 의한 트립코일의 소손방지기능을 갖는 누전차단기의 회로의 작동상태도를 나타낸다.

도시된 바를 참조하면, 본 발명은 누전검출제어부(100)로 인가되는 제어전원과 턴온된 스위치부(200)에서 트립코일(240)에 전압을 인가하여 트립장치(미도시)를 구동하기 위한 전원을 동일라인의 전원이 아닌 180도의 위상차이가 나는 전원을 분리추출한 상호 별개의 전원이 공급되도록 구성하고 있다.

다시말해, 상선(R,S,T상 라인, 이하 R이라 한다)과 중성선(N상 라인)을 연결하여 전원을 공급하는 단상2선방식의 선로에서 상선과 중성선에 인가되는 전압의 위상은 180°의 차이가 발생하므로 상선(R)에서 인가되는 전원을 제 1정류부(a)를 통해 정류시킨 후에 누전검출제어부(100)로 공급된다. 또한, 상선(R)에서 인가되는 전원과 180°의 위상차이를 갖도록 분리추출한 다른 한상인 중성선(N)에서 인가되는 전원을 제 2정류부(b)를 통해 정류시킨 후에 스위치부(200)로 공급된다.

도 4a를 참조하면, 누전검출제어부(100)는 상기 제 1정류부(a)에서 정류된 전원을 입력받아 구동되면서, 영상변류기(ZCT)의 누전검출코일의 출력전류로부터 누전발생의 유무를 판정하여 누전시에 누전발생을 나타내는 출력전압을 발생한다.

도 4b를 참조하면, 누전검출제어부(100)에서 누전이 발생되었다고 판단하면, 누전검출제어부의 out단자를 통해 게이트신호가 스위치부(200)의 사이리스터(SCR1, 220)에 인가되어 사이리스터(SCR1, 220)가 턴온되면서, 스위치부(200)에 상기 제2정류부(b)에서 정류된 전원이 공급되면서 트립코일(240)에 전압이 인가된다.

여기서, 누전검출제어부(100)에는 별도의 전원라인을 통해 제 1정류부(a)에서 정류된 전원이 그대로 공급되므로, 누전검출제어부(100)에 인가되는 Vcc전압을 0이 아닌 일정전압이 그대로 걸리게 된다는 점과, 사이리스터(SCR1, 220)의 게이트신호를 동작시간 조절부(300)를 통하여 일정시간동안만 공급되도록 한다는 점이 종래의 기존 누전차단기와 가장 큰 차이점을 갖는 구성이라 할 수 있다.

따라서, 스위치부(200)가 구동되는 상태에서도 누전검출제어부(100)는 Vcc전압을 별도 전원으로 공급받아 계속적으로 구동되는 것이다.

이하, 본 발명에 있어서, 누전차단기의 접점이 융착되거나 트립장치의 자체불량등으로 트립기능이 상실되는 상태에서 누전이 발생되는 경우라도 트립코일에 인가되는 전압을 차단하는 구성에 대해서 설명한다.

본 발명의 스위치부(200)에서 누전검출제어부에서 게이트신호를 받아 사이리스터(SCR1, 220)가 턴온되는 경우에 인가되는 전압은 제 2정류부(b)를 통해 반파정류된 전압이다.

도 5는 본 발명에 의한 누전차단기에서 누전발생시에 턴온된 사이리스터를 턴오프시키는 방법을 도시한 작동상태도로서, 도시된 바를 참조하면 사이리스터(SCR1, 220)에 걸리는 전압은 반파전압이 인가되는 것을 알 수 있다.

만약에 사이리스터(SCR1, 220)에 전파전압이 걸린다면, 사이리스터의 특성상 게이트신호가 입력된 이후에는 게이트신호가 없어지더라도 계속적으로 통전되어 트립코일(240)에는 계속적으로 전압이 인가되어 종래의 누전차단기와 마찬가지로 트립코일의 소손이 발생하게 된다.

또한, 제 2정류부(b)를 통해 반파정류되어 공급되는 맥동류가 사이리스터(SCR1, 220)로 통전되더라도, 제 1정류부(a)를 통해 정류된 전압이 Vcc로 인가되어 계속적으로 구동되는 누전검출제어부(100)에서 게이트신호가 계속적으로 사이리스터(SCR1, 220)에 인가된다면 스위치부(200)는 계속적으로 동작하게 되며, 결국 트립코일(240)은 계속적인 전압이 걸리면서 소손될 수 있다.

따라서, 본 발명에는 상기 누전검출제어부(100)에서 발생되어 사이리스터(SCR1, 220)에 게이트신호로 보내지는 출력전압을 충전하는 콘덴서(320)와 상기 콘덴서가 충전되는 시간동안 콘덴서(320)의 양단사이에 전위차를 발생시켜 상기 사이리스터(SCR1, 220)의 게이트에 전압을 발생시키는 저항(340)을 포함하는 동작시간조절부(300)가 구성된다.

누전검출제어부(100)에서 발생되어 사이리스터(SCR1, 220)에 게이트신호로 보내지는 출력전압은 콘덴서(320)의 양단사이에 충전된다.

보다 자세히 설명하면, 콘덴서(320)의 양단사이에는 출력전압에 의해 고전위인(+)전위가 입력되면서 저전위인 (-)전위가 밀려나가게 되고, 이 때 접지된 저항(340)에는 전위차에 의한 전압이 발생된다.

따라서, 콘덴서(320)가 충전되는 동안에는 전압이 발생하여 사이리스터(SCR1, 220)에 게이트전압을 인가할 수 있으며, 충전이 완료된 이후에는 전위변동이 없어 저항(340)에 전압이 발생하지 않게 되므로 사이리스터(SCR1, 220)로 입력되는 게이트신호는 사라지게 된다.

도 5를 참조하면, 스위치부(200)가 구동되어 제2정류부(b)에서 반파정류된 전압이 사이리스터(SCR1, 220)에 인가되는 경우에 콘덴서에 전압이 걸리는 동안에는 사이리스터(SCR1, 220)가 통전된다.

사이리스터(SCR1, 220)가 스위칭되어 턴온되면서 제2정류부(b)에서 반파정류된 전압이 사이리스터(SCR1, 220)에 인가되는 경우에 반파전압이 인가되는 순간에 콘덴서(320)에서 입력되는 게이트전압이 있다면 사이리스터(SCR1, 220)는 계속적으로 통전되지만, 반파전압이 인가되는 순간에 콘덴서(320)에서 입력되는 게이트전압이 없다면 더 이상 사이리스터(SCR1, 220)는 턴온상태를 유지하지 못하고 턴오프되면서 스위치부(200)에는 전압이 인가되지 않고, 결국 트립코일(240)에는 전압이 걸리지 않게된다.

즉, 콘덴서(320)가 충전되는 시간 동안에만 저항(340)에 발생된 전압에 의해 게이트신호가 사이리스터(SCR1, 220)에 입력되고, 이 때 사이리스터(SCR1, 220)가 턴온되면서 반파정류된 전원이 통전되면서 스위치부(200)가 동작하게 된다.

따라서, 스위치부(200)가 동작되면서 트립코일(240)에 인가되는 지속시간은 콘덴서(320)의 용량을 조절함으로써 제어할 수 있는 것이다. 즉, 동작시간조절부(300)에서 사이리스터(220)의 턴온시간을 콘덴서(320)의 용량으로 조절하는 것이다.

이 때, 누전차단기의 트립장치가 정상적으로 동작되어 누전차단기의 접점이 오픈되면 누전차단기의 접점을 통하여 통하여 공급되는 제어전원(R,N)도 차단되어 누전차단기 내부의 제어회로가 리셋되지만, 접점융착이나 트립장치의 자체불량 등으로 트립기능이 상실된 상태에서는 제어전원이 계속적으로 공급되는 경우라도 상기 콘덴서(320)가 완전히 충전된 상태를 유지하게 되어, 누전검출제어부(100)에서 출력되는 전압은 콘덴서(320)가 충전된 상태에서는 게이트전압을 사이리스터(SCR1, 220)에 인가할 수 없게 됨으로써 트립기능을 상실한 누전차단기가 트립되지 못하거나 접점이 융착되어도 누전차단기 내부의 트립코일이나 전자부품의 소손은 발생하지 않게 되는 효과를 가져오게 된다.

또한, 본 발명에는 상기 콘덴서(320)에 연결되어 상기 콘덴서(320)에 충전된 전압이 누전검출제어부(100)의 출력전압보다 높아져 상기 누전검출제어부(100)로 흘러들어가 누전검출제어부(100)가 손상되지 않도록 정전압을 유지시켜주는 제너다이오드(400)가 더 구성될 수 있다.

또한, 제 1실시예와 마찬가지로 누전이 검출되어 상기 누전검출제어부(100)의 OUT단자에서 상기 출력전압이 발생되면 발광다이오드(600)에 인가되며, 전압이 인가된 발광다이오드(600)는 발광하면서 상기 누전검출제어부(100)의 출력전압의 발생여부를 표시하게 된다.

상기의 발광다이오드(600)의 기능은 누전발생시에 누전검출제어부(100)에서 발생된 출력전압이 사이리스터(SCR1,220)의 게이트신호로 인가된 후에 사이리스터(SCR1, 220)가 통전되면서 트립코일에 전압이 인가되더라도 누전차단기의 접점이 오픈되지 않는 경우에, 누전검출제어부(100)로 제어전원이 리셋되지 않고 계속적으로 공급됨과 계속적으로 누전이 검출되어 누전검출제어부(100)에서 출력전압이 발생되고 있음을 나타내는 기능을 하게 된다.

도 6은 본 발명에 의한 제2실시예에 의한 트립코일의 소손방지기능을 갖는 누전차단기의 회로구성도를 나타낸다.

누전차단기의 트립장치의 자체불량등으로 인하여 트립기능이 저하된 누전차단기에 있어서, 상기 트립장치를 여러번 구동시키면 트립장치가 동작되어 누전차단기가 트립되는 경우가 종종 있게 된다.

이를 위해, 본 발명에서는 상기 충전된 콘덴서(320)에서 순간적으로 방전되는 전압을 인가받아 구동되면서, 상기 누전검출제어부(100)에 인가되는 전압을 0V가 되도록 하여 누전검출제어부(100)를 초기상태로 리셋시키는 리셋부(500)가 더 포함되어 구성된다.

다시 말해, 상기 콘덴서(320)의 방전전압을 신호로 수신하여 누전검출제어부(100)의 제어전원의 인가전압을 일정주기로 온오프하여, 지속적인 누전발생시 주기적으로 트립코일(240)을 구동하여 차단기의 접점의 오픈을 유도하는 리셋부(500)가 구성된다.

상기 리셋부(500)는 내부에 CPU 또는 MPU, 마이컴등이 포함되어 구성될 수 있으며, 상기 리셋부(500)에는 상기 콘덴서(320)의 방전전압이 인가되어 턴온되면서 상기 누전검출제어부(100)의 인가전압을 0V의 쇼트상태가 되도록 동작하는 사이리스터(SCR2, 540)가 포함될 수 있다.

상기 사이리스터(SCR2, 540)에는 상기 제 1정류부(a)에서 반파정류된 전원이 통전되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 리셋부(500)에는 콘덴서(320)의 방전전압을 수신하여 구동되는 타이머(520)가 내장되며, 타이머(520)에는 콘덴서(320)의 방전전압을 설정시간후에 사이리스터(SCR2)로 인가시키도록 프로그래밍되어, 일정주기로 누전검출제어부(100)의 제어전원을 온-오프되도록 조절하게 된다.

하나의 예로서, 상기 타이머(520)는 RC적분회로의 RC시정수를 이용하여 시간간격을 조절하도록 프로그래밍되어 구성될 수 있을 것이나, 본 발명은 타이머의 구성에 어떠한 제한을 두지는 않는다.

또한, 상기 타이머(520)에는 콘덴서(320)의 방전전압이 상기 사이리스터(540, SCR2)로 인가되는 회수를 설정한 프로세스가 프로그래밍되어 상기 누전검출제어부(100)의 리셋회수를 제한하도록 구성할 수 있다.

다시말해, 상기 타이머(520)에는 일정주기로 누전검출제어부(100)에 인가되는 Vcc 제어전원을 온-오프하는 시간간격과 회수를 정하여 온-오프하는 신호를 발생하도록 프로세스가 프로그래밍될 수 있다.

이하 본 발명의 제 2실시예에 따른 누전차단기의 회로의 동작을 자세히 설명한다.

도 7a 내지 7b는 본 발명에 의한 제2실시예에 따른 트립코일의 소손방지기능을 갖는 누전차단기의 회로의 작동상태도를 나타낸다.

도 7a에서 도시된 바를 참조하면, 콘덴서(320)가 충전이 완료되면, 사이리스터(SCR1, 220)에는 더 이상의 게이트전압이 인가되지 않는다. 따라서, 트립코일(240)에도 더 이상 전압이 인가되지 않는 상태가 유지되어 누전차단기의 접점융착이나 트립장치의 자체불량등으로 인하여 트립기능이 상실되면서 발생되는 트립코일의 소손에 따른 2차사고발생을 막을 수 있게 된다.

다만, 앞서 기술한 바와 같이, 누전차단기의 트립장치의 자체불량등으로 인하여 트립기능이 저하된 누전차단기에 있어서, 상기 트립장치를 여러번 구동시키면 트립장치가 동작되어 누전차단기가 트립되는 경우가 종종 있게 된다.

이를 위해, 충전된 콘덴서(320)가 순간적으로 방전되면서 방전전압이 리셋부(500)로 인가되며, 인가된 전압은 사이리스터(SCR2, 540)의 게이트전압으로 다시 인가되어 사이리스터(SCR2, 540)가 턴온되면서 누전검출제어부(100)가 쇼트(short)상태로 구성되어 제어전원이 끊어지면서, 결국 누전검출제어부(100)의 Vcc와 GND의 양단전압은 0V, 다시말해 Vcc가 0V가 되면서 누전검출제어부(100)가 초기상태로 리셋되어 누전검출제어부(100)의 OUT핀에서의 출력신호가 끊어지게 된다. 이 과정에서 마찬가지로 충전됐던 콘덴서(320) 역시 방전되어 초기상태로 리셋이 된다.

이 때, 상기 사이리스터(SCR2, 540)에는 상기 제 1정류부(a)에서 반파정류된 전원이 통전된다. 도 7b를 참조하면, 도 5에서 설명한 구성과 마찬가지로 전압이 0V를 유지하는 반파시간에 턴온된 사이리스터(SCR2, 540)가 턴오프되면서 리셋된 누전검출제어부(100)에는 다시 Vcc전압이 인가된다.

즉, 리셋부(500)는 트립장치의 자체불량등으로 인하여 트립기능이 저하된 누전차단기에 반복적으로 트립코일(240)에 전압이 인가되도록 하는 역할을 하게 된다.

도시된 바처럼 리셋된 누전검출제어부(100)에 다시 Vcc전압이 인가되고 ZCT를 통해 누전이 지속적으로 검출되는 경우로 판단되면, 누전검출제어부(100)의 OUT 핀에서 방전된 콘덴서(320)로 전압을 인가하면서 앞서 설명한 방식처럼 리셋된 상기 콘덴서(320)가 다시 충전되면서 충전시간동안만 게이트 신호가 사이리스터(SCR1, 220)를 턴온시켜 스위치부(200)가 구동되면서 트립코일(240)에 다시 전압이 인가되는 동작이 반복된다.

또한, 콘덴서(320)의 방전전압을 수신하여 구동되는 타이머(520)의 경우, 타이머(520)에 내장된 프로세스에 의해 일정한 설정시간 후에 콘덴서(320)의 방전전압이 사이리스터(SCR2, 540)로 인가되도록 조절하여, 사이리스터(SCR2, 540)가 어느정도 시간간격을 갖는 일정주기로 턴온되어 누전검출제어부(100)를 시간간격을 두고 주기적으로 리셋시키게 되면서 짧은주기로 누전검출제어부(100)의 리셋이 반복되면서 트립코일(240)의 소손을 가져오게 되는 역효과를 방지할 수 있다.

상기 타이머(520)의 설정시간은 60Hz전원의 경우의 주기인 16.6ms보다는 상대적으로 큰 주기를 갖도록 설정시간을 구성하여 너무 짧은주기마다 트립코일에 전압이 인가되어 트립코일의 소손을 가져오는 역효과를 방지하는 것이 바람직할 것이다.

다시말해, 상기 타이머(520)에 내장된 프로세스는 일정주기로 누전검출제어부(100)에 인가되는 Vcc 제어전원을 온-오프하는 시간간격과 회수를 정하여 온-오프하는 신호를 발생하도록 한다.

결국, 본 발명의 제 2실시예에 따른 누전차단기에는 계속적인 누전발생시 접점이 융착되거나 트립장치의 자체불량등으로 트립기능이 상실 또는 저하된 경우 리셋부(500)의 타이머(520)에 내장된 프로세스에 의해 일정주기로 누전검출제어부(100)를 리셋시킴으로써, 사이리스터(SCR1, 220)에 반복적으로 게이트신호를 발생시켜 트립코일(240)을 구동하여 트립장치의 자체불량등으로 인하여 트립기능이 저하된 누전차단기에 제한된 회수내에서 주기적으로 트립코일(240)에 전압이 인가되도록 하여 트립장치가 구동되도록 할 수 있으면서도, 또한 시간간격을 두어 주기적으로 트립코일(240)에 전압이 인가되도록 하여 보다 안전하게 누전차단기의 접점을 오픈시키는 역할을 하게 된다.

이상 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

Claims

상선과 중성선을 연결하여 전원을 공급받는 단상2선 방식의 누전차단기에 있어서,

상기 상선에서 인가되는 전원을 정류시키는 제 1정류부;

상기 상선에서 인가되는 전원과 180°의 위상차를 갖도록 분리추출한 다른 한상인 중성선(N)에서 인가되는 전원을 반파정류시키는 제 2정류부;

상기 제 1정류부에서 정류된 전원을 입력받아 구동되면서 영상변류기의 누전검출코일의 출력전류로부터 누전발생의 유무를 판정하여 누전시에 누전발생을 나타내는 출력전압을 발생하는 누전검출제어부;

상기 누전검출제어부에서 발생된 출력전압을 양단사이에 충전하는 콘덴서;

상기 콘덴서와 연결되어 상기 콘덴서가 충전되는 시간동안만 콘덴서의 양단사이에 전위차를 발생시키는 저항;

상기 저항에서 발생되는 전압에 의해 게이트신호를 입력받아 턴온되어, 상기 제 2정류부에서 반파정류된 전원이 통전되는 사이리스터(SCR1);

상기 사이리스터(SCR1)가 턴온되면서 제 2정류부에서 반파정류된 전원에 의해 양단에 전압이 걸리는 트립코일; 및

상기 충전된 콘덴서에서 순간적으로 방전되는 전압을 인가받아 구동되면서, 상기 누전검출제어부에 인가되는 전압을 0V가 되도록 하여, 누전검출제어부를 초기상태로 리셋시키는 리셋부;가 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 누전검출과 트립코일 구동에 분리된 전원을 사용하는 누전차단기.
제 1항에 있어서,

상기 리셋부에는 상기 콘덴서의 방전전압이 인가되어 턴온되면서 상기 누전검출제어부로 인가되는 전압을 0V가 되도록 동작하는 사이리스터(SCR2)가 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 누전검출과 트립코일 구동에 분리된 전원을 사용하는 누전차단기.
제 2항에 있어서,

상기 제 1정류부에서 반파정류된 전원이 상기 사이리스터(SCR2)에 통전되도록 구성된 것을 특징으로 하는 누전검출과 트립코일 구동에 분리된 전원을 사용하는 누전차단기.
제 3항에 있어서,

상기 리셋부에는 상기 콘덴서의 방전전압을 설정시간 후에 사이리스터(SCR2)로 인가시키도록 프로그래밍된 프로세스가 내장된 타이머가 포함된 것을 특징으로 하는 누전검출과 트립코일 구동에 분리된 전원을 사용하는 누전차단기.
제 4항에 있어서,

상기 타이머의 프로세서에는 콘덴서의 방전전압이 상기 사이리스터(SCR2)로 인가되는 회수를 설정하여 상기 누전검출제어부의 리셋회수를 제한하도록 구성된 것을 특징으로 하는 누전검출과 트립코일 구동에 분리된 전원을 사용하는 누전차단기.
제 1항에 있어서,

상기 콘덴서에 연결되어 상기 콘덴서에 방전된 전압이 상기 누전검출제어부로 인가되지 않도록 정전압을 유지하는 제너다이오드;가 더 구성된 것을 특징으로 하는 누전검출과 트립코일 구동에 분리된 전원을 사용하는 누전차단기.
제 1항에 있어서,

상기 누전검출제어부의 상기 출력전압이 인가되는 경우에 발광하여 상기 출력전압의 발생상태를 표시하는 발광다이오드가 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 누전검출과 트립코일 구동에 분리된 전원을 사용하는 누전차단기.
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