KR101939051B1 - 전류 감지 장치 - Google Patents
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Abstract
다양한 실시예들에 따른 전류 감지 장치는, 일 방향을 따라 회로를 통과시키는 제 1 기판부와 제 1 기판부에 형성되고 회로를 둘러싸는 제 1 코일부를 포함하고, 회로 상에 흐르는 부하 전류를 감지하도록 구성된 제 1 감지부 및 제 1 기판부에 적층되고 일 방향을 따라 회로를 통과시키는 제 2 기판부와 제 2 기판부에 형성되고 상기 회로를 둘러싸는 제 2 코일부를 포함하고, 회로 상에서 발생되는 누설 전류를 감지하도록 구성된 제 2 감지부를 포함할 수 있다.
Description
다양한 실시예들은 전류 감지 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전류 감지 장치는 전원과 부하 사이에서 회로의 전류를 감지한다. 전류 감지 장치는 회로를 둘러싸는 절연성의 바디 및 바디에 감겨 있고 전자기장이 인가되는 코일을 포함한다. 전류 감지 장치는 전자기 유도 현상에 기반하여, 회로에서 생성되는 전자기장으로부터 회로의 전류를 산출한다.
그런데, 상기와 같은 전류 감지 장치의 성능이 균일하게 확보되지 않는 문제점이 있다. 즉 전류 감지 장치의 제작 환경에 따라, 전류 감지 장치의 성능이 다르게 결정될 수 있다. 이는, 바디에 코일을 감는 등의 제작 공정이 수동으로 이루어지기 때문이다. 이로 인하여, 전류 감지 장치에서 산출된 전류에 대한 신뢰도가 낮을 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전류 감지 장치의 제작 공정에서 수동 절차를 최소화할 수 있다. 이를 통해, 전류 감지 장치의 성능이 균일하게 확보될 수 있다. 이에 따라, 전류 감지 장치에서 산출된 전류에 대한 신뢰도가 향상될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전류 감지 장치는, 일 방향을 따라 회로를 통과시키는 제 1 기판부와 상기 제 1 기판부에 형성되고 상기 회로를 둘러싸는 제 1 코일부를 포함하고, 상기 회로 상에 흐르는 부하 전류를 감지하도록 구성된 제 1 감지부 및 상기 제 1 기판부가 적층되고 상기 일 방향을 따라 상기 회로를 통과시키는 제 2 기판부와 상기 제 2 기판부에 형성되고 상기 회로를 둘러싸는 제 2 코일부를 포함하고, 상기 회로 상에서 발생되는 누설 전류를 감지하도록 구성된 제 2 감지부를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 2 감지부는, 상기 제 2 기판부에서 상기 제 2 코일부로부터 이격되어 배치되고 상기 회로를 둘러싸는 적어도 하나의 코어부를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 2 기판부는, 상기 일 방향을 따라 적층되는 다수개의 베이스 기판들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 코어부는, 상기 베이스 기판들 중 적어도 어느 두 개의 사이에 삽입될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 1 기판부는, 상기 제 1 코일부가 각각 형성되고, 상기 일 방향을 따라 적층되는 다수개의 베이스 기판들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 부하 전류로부터 상기 제 1 감지부에 인가되는 전자기장의 세기가 상기 베이스 기판들의 개수에 따라 결정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 1 감지부는, 상기 제 1 기판부에서 상기 제 1 코일부로부터 이격되어 배치되고, 상기 회로를 둘러싸는 적어도 하나의 코어부를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 코어부는, 상기 베이스 기판들 중 적어도 어느 두 개의 사이에 삽입될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 1 코일부는, 상기 베이스 기판들에서 상기 일 방향에 수직하게 정의되는 표면들에 형성되는 패턴부들 및 상기 베이스 기판들을 상기 일 방향을 따라 관통하여, 상기 패턴부들을 연결하는 연결부들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 회로는, 상기 부하 전류가 각각 흐르는 다수개의 전류 선들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 1 코일부는, 상기 전류 선들을 개별적으로 둘러쌀 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 2 코일부는, 상기 전류 선들을 한꺼번에 둘러쌀 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 1 기판부는, 상기 전류 선들을 각각 통과시키는 다수개의 단위 기판부들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 1 감지부는, 상기 단위 기판부들 사이에 배치되는 제 1 차폐부를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 1 감지부는, 상기 일 방향을 중심으로 상기 제 1 기판부를 둘러싸는 제 2 차폐부, 상기 제 1 기판부와 제 2 감지부 사이에 배치되는 제 3 차폐부 또는 상기 제 1 기판부를 기준ㅇ으로 상기 제 3 차폐부의 맞은 편에 배치되는 제 4 차폐부 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 1 감지부는 CT(current transformer)이고, 상기 제 2 감지부는 ZCT(zero current transformer)일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 감지부가, 부하 전류를 감지하기 위한 제 1 감지부와 누설 전류를 감지하기 위한 제 2 감지부가 적층된 구조로 구현될 수 있다. 즉 감지부에서, 제 1 감지부와 제 2 감지부가 일체화될 수 있다. 이로 인하여, 감지부의 사이즈가 축소될 뿐만 아니라, 감지부가 용이하게 제조될 수 있다. 이를 통해, 전류 감지 장치의 제작 공정에서 수동 절차가 최소화되면서도, 전류 감지 장치의 성능이 균일하게 확보될 수 있다. 이에 따라, 전류 감지 장치에서 산출된 전류에 대한 신뢰도가 향상될 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 전류 감지 장치를 도시하는 블록도이다.
도 2는 한 실시예에 따른 전류 감지 장치를 도시하는 블록도이다.
도 3은 한 실시예에 따른 감지부를 분해하여 도시하는 사시도이다.
도 4는 한 실시예에 따른 감지부를 도시하는 사시도이다.
도 5는 한 실시예에 따른 감지부를 도시하는 정면도이다.
도 2는 한 실시예에 따른 전류 감지 장치를 도시하는 블록도이다.
도 3은 한 실시예에 따른 감지부를 분해하여 도시하는 사시도이다.
도 4는 한 실시예에 따른 감지부를 도시하는 사시도이다.
도 5는 한 실시예에 따른 감지부를 도시하는 정면도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, “가진다”, “가질 수 있다”, “포함한다” 또는 “포함할 수 있다” 등의 표현은 해당 특징, 예컨대 수치, 기능, 동작 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서 사용된 “제 1”또는 “제 2” 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 전류 감지 장치(100)를 도시하는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 전류 감지 장치(100)는 회로(10) 상에 배치될 수 있다. 이 때 회로(10)는 전원(20)과 부하(30)를 연결하며, 회로(10)를 따라 전원(20)으로부터 부하(30)로 전류가 흐를 수 있다. 그리고 회로(10)는 다수개의 전류 선들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 회로(10)는 단상 2선식(single-phase two-wire system), 3상 3선식(three-phase three-wire system) 또는 3상 4선식(three-phase four-wire system) 중 어느 하나로 제공될 수 있다. 여기서, 제 1 전류가 회로(10) 상에서 흐르는 전류, 즉 부하 전류로 정의될 수 있다. 이러한 전류 감지 장치(100)는 감지부(110)와 제어부(190)를 포함할 수 있다.
감지부(110)는 제 1 전류에 대응하는 유도 전류를 감지할 수 있다. 이 때 회로(10) 상에서 제 1 전류가 흐름에 따라, 회로(10)를 중심으로 전자기장이 생성될 수 있다. 여기서, 각각의 전류 선을 중심으로 전자기장이 생성될 수 있다. 이를 통해, 감지부(110)에, 전자기장이 인가될 수 있다. 그리고 감지부(110)는 전자기장에 대응하여, 유도 전류를 발생할 수 있다. 이러한 감지부(110)는 제 1 감지부(120)와 제 2 감지부(160)를 포함할 수 있다.
제 1 감지부(120)는 제 1 전류에 기반하여, 제 2 전류를 감지할 수 있다. 제 1 감지부(120)는 전자기 유도 현상에 따라, 전자기장으로부터 제 2 전류를 발생할 수 있다. 이 때 제 1 감지부(120)는 각각의 전류 선에 대응하여, 제 2 전류를 발생할 수 있다. 여기서, 제 2 전류가 제 1 감지부(120)에서 각각의 전류 선으로부터 유도되는 전류로 정의될 수 있다.
제 2 감지부(160)는 제 1 전류에 기반하여, 제 3 전류를 감지할 수 있다. 제 2 감지부(160)는 전자기 유도 현상에 따라, 전자기장으로부터 제 3 전류를 발생할 수 있다. 이 때 제 2 감지부(160)는 전류 선들 전체에 대응하여, 제 3 전류를 발생할 수 있다. 여기서, 제 3 전류가 제 2 감지부(160)에서 전류 선들 전체로부터 유도되는 전류로 정의될 수 있다.
제어부(190)는 감지부(110)의 유도 전류에 기반하여, 제 1 전류의 특성을 파악할 수 있다. 여기서, 제어부(190)는 감지부(110)의 파라미터들을 미리 저장하고 있으며, 이를 이용하여 제 1 전류의 특성을 파악할 수 있다. 이 때 제어부(190)는 제 2 전류에 기반하여, 제 1 전류를 산출할 수 있다. 그리고 제어부(190)는 제 3 전류에 기반하여, 회로(10) 상에서 발생되는 누설 전류를 산출할 수 있다.
도 2는 한 실시예에 따른 전류 감지 장치(도 1의 100, 200)를 도시하는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 한 실시예에 따른 전류 감지 장치(100, 200)는 회로(도 1의 10, 11) 상에 배치될 수 있다. 이 때 회로(10, 11)는 3상 3선식으로 제공될 수 있다. 이러한 회로(10, 11)는 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17)을 포함할 수 있다. 이러한 전류 감지 장치(100, 200)는 감지부(도 1의 110, 210)와 제어부(도 1의 190, 290)를 포함할 수 있다.
감지부(110, 210)는 일 방향을 따라 회로(10, 11)를 통과시킬 수 있다. 그리고 감지부(110, 210)는 전자기장에 대응하여, 유도 전류를 발생할 수 있다. 이 때 부하 전류가 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17) 상에서 흐름에 따라, 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17) 각각을 중심으로 전자기장이 생성될 수 있다. 한편, 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17) 사이에서 전자기장이 합성될 수 있다. 이러한 감지부(110, 210)는 제 1 감지부(도 1의 120, 220)와 제 2 감지부(도 1의 160, 260)를 포함할 수 있다.
제 1 감지부(120, 220)는 일 방향을 따라 회로(10, 11)를 통과시킬 수 있다. 이 때 제 1 감지부(120, 220)는 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17)을 개별적으로 통과시킬 수 있다. 여기서, 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17) 각각의 전자기장이 제 1 감지부(220)에 인가될 수 있다. 이를 통해, 제 1 감지부(120, 220)는 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17) 각각에 대응하여, 제 2 전류를 발생할 수 있다. 예를 들면, 제 1 감지부(120, 220)는 CT(current transformer)일 수 있다. 이러한 제 1 감지부(120, 220)는 제 1 구동부(221), 제 2 구동부(223) 및 제 3 구동부(225)를 포함할 수 있다.
제 1 구동부(221)는 제 1 전류 선(13)을 통과시킬 수 있다. 그리고 제 1 구동부(221)는 제 1 전류 선(13)에 대응하여, 제 2 전류를 발생할 수 있다. 이 때 제 1 구동부(221)는 제 1 감지 소자(222)를 포함할 수 있다. 제 1 감지 소자(222)는 제 1 전류 선(13)에 대응하여, 제 2 전류에 상응하는 전압을 출력할 수 있다. 여기서, 제 1 감지 소자(222)는 미리 정해진 저항을 가질 수 있다.
제 2 구동부(223)는 제 2 전류 선(15)을 통과시킬 수 있다. 그리고 제 2 구동부(223)는 제 2 전류 선(15)에 대응하여, 제 2 전류를 발생할 수 있다. 이 때 제 2 구동부(223)는 제 2 감지 소자(224)를 포함할 수 있다. 제 2 감지 소자(224)는 제 2 전류 선(15)에 대응하여, 제 2 전류에 상응하는 전압을 출력할 수 있다. 여기서, 제 2 감지 소자(224)는 미리 정해진 저항을 가질 수 있다.
제 3 구동부(225)는 제 3 전류 선(17)을 통과시킬 수 있다. 그리고 제 3 구동부(225)는 제 3 전류 선(17)에 대응하여, 제 2 전류를 발생할 수 있다. 이 때 제 3 구동부(225)는 제 3 감지 소자(226)를 포함할 수 있다. 제 3 감지 소자(226)는 제 3 전류 선(17)에 대응하여, 제 2 전류에 상응하는 전압을 출력할 수 있다. 여기서, 제 3 감지 소자(226)는 미리 정해진 저항을 가질 수 있다.
제 2 감지부(160, 260)는 일 방향을 따라 회로(10, 11)를 통과시킬 수 있다. 이 때 제 2 감지부(160, 260)는 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17)을 한꺼번에 통과시킬 수 있다. 여기서, 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17) 사이에서 전자기장이 합성될 수 있다. 그 결과, 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17) 사이에 전자기장이 존재하면, 해당 전자기장이 제 2 감지부(160, 260)에 인가될 수 있다. 이를 통해, 제 2 감지부(160, 260)는 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17) 전체에 대응하여, 제 3 전류를 발생할 수 있다. 예를 들면, 제 2 감지부(160, 260)는 ZCT(zero current transformer)일 수 있다. 이러한 제 2 감지부(160, 260)는 출력 소자(261)를 포함할 수 있다. 출력 소자(261)는 제 3 전류에 상응하는 전압을 출력할 수 있다. 여기서, 출력 소자(261)는 미리 정해진 저항을 가질 수 있다. 예를 들면, 회로(10, 11) 상에 누설 전류가 존재하지 않으면, 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17) 사이에서 전자기장이 합성된 결과가 0일 수 있다. 이러한 경우, 제 2 감지부(160, 260)에 전자기장이 인가되지 않으며, 제 3 전류는 0일 수 있다.
제어부(190, 290)는 감지부(110, 210)에 연결될 수 있다. 이 때 제어부(190, 290)는 제 1 감지부(120, 220)와 제 2 감지부(160, 260)에 개별적으로 연결될 수 있다. 그리고 제어부(190, 290)는 제 2 전류에 기반하여, 제 1 전류를 산출할 수 있다. 여기서, 제어부(190, 290)는 제 1 구동부(221), 제 2 구동부(223) 및 제 3 구동부(225) 각각에 대응하여, 전압을 검출할 수 있다. 이를 통해, 제어부(190, 290)는 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17) 각각의 제 1 전류를 산출할 수 있다. 또한 제어부(190, 290)는 제 3 전류에 기반하여, 회로(11) 상에서 발생되는 누설 전류를 산출할 수 있다. 여기서, 제어부(190, 290)는 제 3 전류에 기반하여, 전압을 검출할 수 있다. 이를 통해, 제어부(190, 290)는 회로(10, 11) 상의 누설 전류를 산출할 수 있다. 예를 들면, 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17) 사이에서 제 2 감지부(160, 260)에 전자기장이 인가되지 않는 경우, 제 3 전류가 0일 수 있다. 이러한 경우, 제어부(190, 290)는 회로(10, 11) 상에서 누설 전류가 존재하지 않는 것으로 결정할 수 있다.
도 3은 한 실시예에 따른 감지부(도 2의 210, 310)를 분해하여 도시하는 사시도이다. 그리고 도 4는 한 실시예에 따른 감지부(210, 310)를 도시하는 사시도이다. 또한 도 5는 한 실시예에 따른 감지부(210, 310)를 도시하는 정면도이다.
도 3, 도 4 및 도 5를 참조하면, 한 실시예에 따른 감지부(210, 310)는 일 방향을 따라 회로(11)를 통과시킬 수 있다. 그리고 감지부(210, 310)는 회로(11)를 둘러쌀 수 있다. 이 때 감지부(210, 310)는 인쇄 회로 기판(printed circuit board; PCB)으로 구현될 수 있다. 이를 통해, 감지부(210, 310)는 회로(11)의 전자기장에 대응하여, 유도 전류를 발생할 수 있다. 이러한 감지부(210, 310)는 제 1 감지부(도 2의 220, 320)와 제 2 감지부(도 2의 260, 360)를 포함할 수 있다. 이 때 제 1 감지부(220, 320)가 일 방향을 따라 제 2 감지부(260, 360)에 적층될 수 있다.
제 1 감지부(220, 320)는 일 방향을 따라 회로(11)를 통과시킬 수 있다. 이 때 제 1 감지부(220, 320)는 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17)을 개별적으로 통과시킬 수 있다. 그리고 제 1 감지부(220, 320)는 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17)을 개별적으로 둘러쌀 수 있다. 이러한 제 1 감지부(220, 320)는 제 1 기판부(330), 제 1 코일부(340) 및 차폐부(350)를 포함할 수 있다.
제 1 기판부(330)는 제 1 코일부(340)와 차폐부(350)를 지지할 수 있다. 여기서, 제 1 기판부(330)는 절연성 물질로 형성될 수 있다. 이러한 제 1 기판부(330)는 적어도 하나의 베이스 기판(331, 333, 335, 337)을 포함할 수 있다. 제 1 기판부(330)가 다수개의 베이스 기판(331, 333, 335, 337)들을 포함하는 경우, 베이스 기판(331, 333, 335, 337)들은 일 방향을 따라 적층될 수 있다. 여기서, 각각의 베이스 기판(331, 333, 335, 337)은 평판 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 각각의 베이스 기판(331, 333, 335, 337)은 단층으로 형성될 수 있으며, 다층으로 형성될 수도 있다. (본 설명의 "베이스 기판들"에 있어서, 서수 "제 1", 제 2"를 별도로 붙이지는 않았지만, 제 1 기판부를 구성하는 베이스 기판들은 "제 1 베이스 기판들", 제 2 기판부를 구성하는 베이스 기판들은 "제 2 베이스 기판들"로 구분된다.)
한 실시예에 따르면, 제 1 기판부(330)는 다수개의 단위 기판부(330a, 330b, 330c)들을 포함할 수 있다. 이 때 제 1 기판부(330)는 일 방향에 수직한 평면 상에서 단위 기판부(330a, 330b, 330c)들로 구분될 수 있다. 단위 기판부(330a, 330b, 330c)들은 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17)을 개별적으로 통과시킬 수 있다. 이를 위해, 단위 기판부(330a, 330b, 330c)들은 제 1 통과부(339a, 339b, 339c)들을 각각을 포함할 수 있다. 제 1 통과부(339a, 339b, 339c)들은 단위 기판부(330a, 330b, 330c)들을 각각 관통하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 제 1 통과부(339a, 339b, 339c)들의 단면이 일 방향에 수직한 평면 상에서 정의되며, 원형 또는 다각형의 형상을 가질 수 있다. 이를 통해, 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17)이 제 1 통과부(339a, 339b, 339c)들을 각각 통과할 수 있다.
제 1 코일부(340)는 인가되는 전자기장으로부터 제 2 전류를 발생할 수 있다. 이를 위해, 제 1 코일부(340)는 제 1 기판부(330)에 장착될 수 있다. 여기서, 제 1 코일부(340)는 도전성 물질로 형성될 수 있다. 이러한 제 1 코일부(340)는 패턴부(341)들과 연결부(343)들을 포함할 수 있다. 패턴부(341)들은 베이스 기판(331, 333, 335, 337)들의 표면들에 장착될 수 있다. 연결부(343)들은 베이스 기판(331, 333, 335, 337)들을 관통할 수 있다. 그리고 연결부(343)들은 패턴부(341)들을 연결할 수 있다. 이를 통해, 인가되는 전자기장의 세기가, 베이스 기판(331, 333, 335, 337)들의 개수에 따라 결정될 수 있다.
한 실시예에 따르면, 제 1 코일부(340)는 다수개의 단위 코일부(340a, 340b, 340c)들을 포함할 수 있다. 단위 코일부(340a, 340b, 340c)들은 단위 기판부(330a, 330b, 330c)들에 각각 장착될 수 있다. 그리고 단위 코일부(340a, 340b, 340c)들은 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17)을 개별적으로 둘러쌀 수 있다. 이를 통해, 각각의 단위 코일부(340a, 340b, 340c)가 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17) 각각으로부터 인가되는 전자기장에 기반하여, 제 2 전류를 발생할 수 있다. 여기서, 단위 코일부(340a, 340b, 340c)들이 제 1 구동부(도 2의 221), 제 2 구동부(도 2의 223) 및 제 3 구동부(도 2의 225)로서 각각 동작할 수 있다.
차폐부(350)는 제 1 감지부(320)를 차폐시킬 수 있다. 그리고 차폐부(350)는 제 1 감지부(320)에서 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17)을 상호로부터 격리시킬 수 있다. 이를 위해, 차폐부(350)는 제 1 기판부(330)를 전체적으로 에워쌀 수 있으며, 단위 기판부(330a, 330b, 330c)들을 개별적으로 에워쌀 수 있다. 이러한 차폐부(350)는 제 1 차폐부(351), 제 2 차폐부(353), 제 3 차폐부(355) 및 제 4 차폐부(357)를 포함할 수 있다. 제 1 차폐부(351)는 제 1 기판부(330)에서 단위 기판부(330a, 330b, 330c)들 사이에 배치될 수 있다. 제 2 차폐부(353)는 일 방향을 중심으로 제 1 기판부(330)를 둘러쌀 수 있다. 제 3 차폐부(355)는 제 1 감지부(320), 즉 제 1 기판부(330)와 제 2 감지부(360) 사이에 배치될 수 있다. 제 4 차폐부(357)는 제 1 기판부(330)를 기준으로 제 3 차폐부(355)의 맞은 편에 배치될 수 있다. 여기서, 제 3 차폐부(355)와 제 4 차폐부(357)는 제 1 통과부(339a, 339b, 339c)들을 개구시킬 수 있다.
제 2 감지부(260, 360)는 일 방향을 따라 회로(11)를 통과시킬 수 있다. 이 때 제 2 감지부(260, 360)는 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17)을 한꺼번에 통과시킬 수 있다. 그리고 제 2 감지부(260, 360)는 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17)을 한꺼번에 둘러쌀 수 있다. 이러한 제 2 감지부(260, 360)는 제 2 기판부(370), 제 2 코일부(380) 및 적어도 하나의 코어부(385)를 포함할 수 있다.
제 2 기판부(370)는 제 2 코일부(380)와 코어부(385)를 지지할 수 있다. 여기서, 제 2 기판부(370)는 절연성 물질로 형성될 수 있다. 이러한 제 2 기판부(370)는 적어도 하나의 베이스 기판(371, 373, 375, 377)들을 포함할 수 있다. 제 2 기판부(370)가 다수개의 베이스 기판(371, 373, 375, 377)들을 포함하는 경우, 베이스 기판(371, 373, 375, 377)들은 일 방향을 따라 적층될 수 있다. 여기서, 각각의 베이스 기판(371, 373, 375, 377)들은 평판 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 각각의 베이스 기판(371, 373, 375, 377)들은 단층으로 형성될 수 있으며, 다층으로 형성될 수도 있다.
한 실시예에 따르면, 제 2 기판부(370)는 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17)을 한꺼번에 통과시킬 수 있다. 이를 위해, 제 2 기판부(370)는 적어도 하나의 제 2 통과부(379)를 포함할 수 있다. 제 2 통과부(379)는 베이스 기판(371, 373, 375, 377)들을 관통하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 제 2 통과부(379)의 단면이 일 방향에 수직한 평면 상에서 정의되며, 원형 또는 다각형의 형상을 가질 수 있다. 이 때 제 2 기판부(370)가 하나의 제 2 통과부(379)를 포함하는 경우, 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17) 모두 제 2 통과부(379)를 통과할 수 있다. 여기서, 제 2 통과부(379)는 제 1 통과부(339a, 339b, 339c)들에 대응하여, 제 1 통과부(339a, 339b, 339c)들을 모두 포괄하도록 형성될 수 있다. 한편, 제 2 기판부(370)가 다수개의 제 2 통과부(379)들을 포함하는 경우, 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17)이 제 2 통과부(379)들을 각각 통과할 수 있다. 여기서, 제 2 통과부(379)들은 제 1 통과부(339a, 339b, 339c)들에 각각 대응될 수 있다.
제 2 코일부(380)는 인가되는 전자기장으로부터 제 3 전류를 발생할 수 있다. 이를 위해, 제 2 코일부(380)는 제 2 기판부(370)에 장착될 수 있다. 여기서, 제 2 코일부(380)는 도전성 물질로 형성될 수 있다. 이러한 제 2 코일부(380)는 패턴부(381)들과 연결부(383)들을 포함할 수 있다. 패턴부(381)들은 베이스 기판(371, 373, 375, 377)들의 표면에 장착될 수 있다. 연결부(383)들은 베이스 기판(371, 373, 375, 377)들을 관통할 수 있다. 그리고 연결부(383)들은 패턴부(381)들을 연결할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 제 2 코일부(380)는 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17)을 한꺼번에 둘러쌀 수 있다. 여기서, 제 2 기판부(370)가 하나의 제 2 통과부(379)를 포함하는 경우, 제 2 코일부(380)가 제 2 통과부(379)의 외곽 영역을 둘러쌀 수 있다. 한편, 제 2 기판부(370)가 다수개의 제 2 통과부(379)들을 포함하는 경우, 제 2 코일부(380)가 제 2 통과부(379)들 전체의 외곽 영역을 둘러쌀 수 있다. 이를 통해, 제 2 코일부(380)가 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17) 사이에서 합성되어 인가되는 전자기장에 기반하여, 제 3 전류를 발생할 수 있다.
코어부(385)는 제 2 코일부(380)에 인가되는 전자기장을 강화시킬 수 있다. 이를 통해, 코어부(385)는 제 3 전류를 증폭시킬 수 있다. 예를 들면, 제 3 전류가 수 밀리암페어(mA)에 해당하더라도, 다수개의 코어부(385)들이 이를 감지될 수 있도록 증폭시킬 수 있다. 이를 위해, 코어부(385)는 제 2 기판부(370)에 장착될 수 있다. 여기서, 코어부(385)는 베이스 기판(371, 373, 375, 377)들 중 적어도 어느 두 개 사이에 배치될 수 있다. 예를 들면, 다수개의 코어부(385)들이 베이스 기판(371, 373, 375, 377)들 사이에서 상호로부터 이격되어 배치될 수 있다. 이 때 코어부(385)는 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17)을 한꺼번에 둘러쌀 수 있다. 그리고 코어부(385)는 제 2 코일부(380)로부터 이격되어 배치될 수 있다. 즉 코어부(385)는 제 2 코일부(380)와 접촉하지 않을 수 있다. 여기서, 코어부(385)는 도전성 물질로 형성될 수 있다. 또한 코어부(385)는, 예컨대 원형 또는 다각형의 링 형태로 구현될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 제 1 감지부(220, 320)가 적어도 하나의 코어부(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 이 때 제 2 감지부(260, 360)는 코어부(385)를 포함할 수 있으며, 포함하지 않을 수도 있다. 여기서, 제 1 감지부(220, 320)의 코어부가 제 1 코어부로 일컬어지고, 제 2 감지부(260, 360)의 코어부(385)가 제 2 코어부로 일컬어질 수 있다. 제 1 코어부는 제 1 코일부(340)에 인가되는 전자기장을 강화시킬 수 있다. 이를 통해, 제 1 코어부는 제 2 전류를 증폭시킬 수 있다. 이를 위해, 제 1 코어부는 제 1 기판부(330)에 장착될 수 있다. 여기서, 제 1 코어부는 베이스 기판(331, 333, 335, 337)들 중 적어도 어느 두 개 사이에 배치될 수 있다. 예를 들면, 다수개의 제 1 코어부들이 베이스 기판(331, 333, 335, 337)들 사이에서 상호로부터 이격되어 배치될 수 있다. 이 때 제 1 코어부는 제 1 전류 선(13), 제 2 전류 선(15) 및 제 3 전류 선(17)을 개별적으로 둘러쌀 수 있다. 그리고 제 1 코어부는 제 1 코일부(340)로부터 이격되어 배치될 수 있다. 즉 제 1 코어부는 제 1 코일부(340)와 접촉하지 않을 수 있다. 여기서, 제 1 코어부는 도전성 물질로 형성될 수 있다. 또한 제 1 코어부는, 예컨대 원형 또는 다각형의 링 형태로 구현될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 전류 감지 장치(도 1의 100)는 회로(도 1의 10)에 따라, 다양하게 구현될 수 있다. 즉 전류 감지 장치(100)의 감지부(도 1의 110)가 회로(10)에서 전류 선들의 개수에 따라, 구현될 수 있다. 예를 들면, 회로(10)가 단상 2선식 또는 3상 4선식으로 형성될 수 있다. 이 때 감지부(110)는 인쇄 회로 기판으로 구현될 수 있다. 여기서, 감지부(110)에서, 제 1 감지부(도 1의 120)가 전류 선들을 개별적으로 통과시키고, 제 2 감지부(도 1의 160)가 전류 선들을 한꺼번에 통과시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 전류가 회로(10, 11)를 따라 전원(20)으로부터 부하(30)로 흐를 수 있다. 이에 따라, 제 1 전류에 기반하여, 회로(10, 11)를 중심으로 전자기장이 생성될 수 있다. 여기서, 전류 선(13, 15, 17)들 각각을 중심으로 전자기장이 생성될 수 있다. 이 때 전자기장이 감지부(110, 210, 310)에 인가될 수 있다. 여기서, 전류 선(13, 15, 17)들 각각의 전자기장이 제 1 감지부(120, 220, 320)에 인가될 수 있다. 이를 통해, 제 1 감지부(120, 220, 320)는 전류 선(13, 15, 17)들 각각에 대응하여, 제 2 전류를 발생할 수 있다. 이에 따라, 제어부(190, 290)는 전류 선(13, 15, 17)들 각각의 제 2 전류에 기반하여, 제 1 전류를 산출할 수 있다. 한편, 전류 선(13, 15, 17)들 사이에서 전자기장이 합성될 수 있다. 그 결과, 전류 선(13, 15, 17)들 사이에 전자기장이 존재하면, 해당 전자기장이 제 2 감지부(160, 260, 360)에 인가될 수 있다. 이를 통해, 제 2 감지부(160, 260, 360)는 전류 선들 전체에 대응하여, 제 3 전류를 발생할 수 있다. 이에 따라, 제어부(190, 290)는 제 3 전류에 기반하여, 회로(10, 11) 상의 누설 전류를 산출할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 감지부(110, 210, 310)가, 부하 전류를 감지하기 위한 제 1 감지부(120, 220, 320)와 누설 전류를 감지하기 위한 제 2 감지부(160, 260, 360)가 적층된 구조로 구현될 수 있다. 즉 감지부(110, 210, 310)에서, 제 1 감지부(120, 220, 320)와 제 2 감지부(160, 260, 360)가 일체화될 수 있다. 이로 인하여, 감지부(110, 210, 310)의 사이즈가 축소될 뿐만 아니라, 감지부(110, 210, 310)가 용이하게 제조될 수 있다. 이를 통해, 전류 감지 장치(100, 200)의 제작 공정에서 수동 절차가 최소화되면서도, 전류 감지 장치(100, 200)의 성능이 균일하게 확보될 수 있다. 이에 따라, 전류 감지 장치(100, 200)에서 산출된 전류에 대한 신뢰도가 향상될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
Claims (10)
- 전류 감지 장치에 있어서,
다수개의 전류선을 갖고 일 방향을 따라 흐르는 회로가 지나가는 제 1 통과부를 구비하고, 상기 회로에 수직인 방향으로 적층되는 다수개의 제 1 베이스 기판들을 갖는 제 1 기판부; 및 상기 제 1 기판부에 형성되는 제 1 코일부;를 포함하고, 상기 회로 상에 흐르는 부하 전류를 감지하는 제 1 감지부; 및
상기 회로가 지나가는 제 2 통과부를 갖고 상기 회로에 수직인 방향으로 적층되는 다수개의 제 2 베이스 기판들을 갖는 제 2 기판부; 상기 제 2 기판부에 형성되는 제 2 코일부; 및 상기 제 2 기판부의 다수개의 베이스 기판들 사이에 구비되는 코어부;를 포함하고, 상기 회로 상에 흐르는 누설 전류를 감지하는 제 2 감지부;를 포함하고,
상기 제 1 기판부는 동일 평면 상에 배치되는 다수개의 단위 기판부를 갖고,
상기 제 1 통과부는 상기 각 단위 기판부마다 형성되고,
상기 제 1 코일부는 상기 제 1 통과부에 인접하여 형성되는 단위 코일부로 구성되고,
상기 단위 기판부마다 상기 전류선이 개별적으로 통과되고,
상기 제 2 기판부에는 다수개의 상기 제 1 통과부에 대응하는 제 2 통과부가 각각 형성되고,
상기 제 2 코일부는 상기 제 2 기판부의 외곽부에 형성되고,
상기 코어부는 링 형태로 형성되어 상기 다수개의 전류선을 둘러싸고,
상기 단위 기판부 사이에 각각 구비되는 제 1 차폐부;를 더 포함하는 장치. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 기판부는,
상기 부하 전류로부터 상기 제 1 감지부에 인가되는 전자기장의 세기가 상기 베이스 기판들의 개수에 따라 결정되는 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 감지부는,
상기 제 1 베이스 기판들 중 적어도 어느 두 개의 사이에 삽입되는 코어부를 갖는 장치. - 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 코일부는,
상기 제 1 베이스 기판들에서 상기 일 방향에 수직하게 정의되는 표면들에 형성되는 패턴부들; 및
상기 제 1 베이스 기판들을 상기 일 방향을 따라 관통하여, 상기 패턴부들을 연결하는 연결부들을 포함하는 장치. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 감지부는,
상기 일 방향을 중심으로 상기 제 1 기판부를 둘러싸는 제 2 차폐부;
상기 제 1 기판부와 제 2 감지부 사이에 배치되는 제 3 차폐부; 또는
상기 제 1 기판부를 기준으로 상기 제 3 차폐부의 맞은 편에 배치되는 제 4 차폐부 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 감지부는 CT(current transformer)이고,
상기 제 2 감지부는 ZCT(zero current transformer)인 장치.
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