KR100918926B1 - 액추에이터용 기동 전력 공급 장치 - Google Patents

액추에이터용 기동 전력 공급 장치

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Abstract

본 발명은 자동 복구 형 누전 차단기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 누전이나 낙뢰 등으로 인하여 차단된 누전차단기의 전원을 자동으로 복구하는 액추에이터 방식의 자동 복구 형 누전 차단기에 있어서, 평상시 전기이중층 콘덴서에 충전을 하여 두었다가 누전이나 낙뢰 등으로 인하여 차단된 전원을 복구하기 위해 전기 이중층 콘덴서에 충전된 전원을 이용하여 액추에이터를 구동함으로서 전기가 공급될 수 있도록 복구하게 되는 액추에이터용 기동 전력 공급 장치를 개시한다.
본 발명은 일반적으로 누전이나 낙뢰 등으로 인하여 자동으로 차단되는 누전 차단기에 있어서 차단의 원인이 소멸된 후에 차단된 전원을 자동으로 복구할 수 있는 액추에이터 구동 방식의 자동 복구 형 누전 차단기에 관한 것으로서, 뇌서어지 또는 누전 등이 발생하면 전원공급을 차단하기 위한 제1액추에어터와, 차단된 접점을 자동으로 온 되도록 하여 전원공급을 복구하기 위한 복구 액추에이터와, 평소에 공급되는 전원을 사용하여 충전하여 두었다가 복구 액추에이터를 구동할 때 기동 전력 공급 장치로 사용하기 위한 전기 이중층 콘덴서(EDLC ; Electric Double layer Capacitors)를 구비하여서 된 것이다.
이에 따라 본 발명은 액추에이터에 의해 전원공급을 복구하기 위하여 액추에이터의 기동전력 공급 장치로 전기 이중층 콘덴서를 사용하게 됨에 따라 충전된 전하가 일시에 공급되어 충분하고도 제한된 전력이 공급되므로 액추에이터가 원활하고 안전하게 작동을 하게 됨을 물론이며 작동의 신뢰성을 확보할 수 있게 되어 각종 액추에이터에 충전된 전원을 제한된 전력으로 공급하는 여러 용도에 널리 활용할 수 있게 되는 유용한 효과가 있는 것이다.

Description

액추에이터용 기동 전력 공급 장치{ Motive Power Supply Apparatus for Actuator }
본 발명은 누전이나 낙뢰 등으로 인하여 전기 제품의 소손, 불량발생 또는 감전사고 등에 의한 인명피해 등을 예방하기 위하여 설치되는 자동 누전 차단기에 있어서 누전 차단기가 설치되어 있는 현장에 수리원이 출장을 하지 않고도 차단의 원인이 소멸된 후에 차단된 전원을 자동으로 복구하여 전원의 재공급이 신속히 이루어 질 수 있게 함으로서 전기를 사용하여 가동하는 중요한 제품 및 시설물이 입을 수 있는 피해를 최소화 할 수 있는 자동 복구 형 누전 차단기에 있어서, 평상시에는 충전을 하여 두었다가 차단된 전원을 자동으로 복구하기 위하여 동력을 제공하는 마이크로 모터 또는 솔레노이드 등과 같은 액추에이터에 기동 전력을 공급하기 위한 액추에이터용 기동 전력 공급 장치에 관한 것이다
주지하는 바와 같이 이러한 누전 감지장치에서 누전을 감지하여 자동차단하고 누전이 해지된 상태에서는 전원공급을 재개 할 수 있도록 하는 누전차단 및 자동 복구형 누전감지장치에 관해서는 종래에도 대한민국 등록실용신안 20-0310503호(고안의 명칭 : 자동차단 및 자동복귀형 누전감지장치 ; 이하 '인용고안1'이라 함)가 출원된 것이 있는바, 이를 도1에 도시 하였다.
이에서 보는 바와 같이 전원측의 선로(10)(11)에는 변류기(12)를 설치하고, 상기의 선로(10)(11)를 통하여 AC 220V의 전원을 공급받는 전원공급부(13)에서 동작전원을 공급하도록 하고, 상기의 동작전원을 공급받으면서 변류기(12)로부터 전류차에 따른 신호를 전달받는 제1 제어부(14)에서는 전원이 공급되는 상태에서의 누전이 발생하는가의 여부를 측정하도록 하고, 상기 변류기(12)의 후단인 부하측 두 선로(10)(11)에는 각각 스위칭 소자(15)(17)를 결합하면서 각각 누전검출기(16)(18)에 의해 전원이 공급되기 전에 흐르는 누전이 발생하는가에 따른 신호를 각각 출력하도록 하고, 상기의 제1 제어부(14)를 통해 동작전원을 공급받으면서 상기 누전검출기(16)(18)로부터 전류값에 의한 누전발생 신호를 전달받는 제2 제어부(19)에서는 스위칭소자(15)(17)를 선택적으로 오프 시키도록 구성하여서 됨을 특징으로 하는 자동차단 및 자동 복귀형 누전감지장치인 것이다.
또한 대한민국 등록실용신안 20-0382085호(고안의 명칭 : 지능형 누전차단기의 자동 복귀장치 ; 이하 '인용고안2'이라 함)가 출원된 것이 있는바, 이를 도2에 도시 하였다.
이에서 보는 바와 같이 '인용고안2'는 누전차단기(1)를 통해 공급되는 전압을 각부로 분배시켜 주는 전압 공급부(2)와; 상기 전압 공급부(2)에서 전압이 출력되는지의 여부를 검출하는 전압 검출부(3)와; 상기 누전차단기(1)가 정상적으로 작동하는 통상시 상기 전압 공급부(2)를 통해 공급되는 교류전압을 직류전압으로 정류시켜 축전지(5)를 충전시켜 주는 충전 회로부(4)와; 통상시 상기 충전 회로부(4)에서 출력되는 전압에 의해 충전되었다가 누전차단기(1)의 트립시 각부에 구동전압을 공급하는 축전지(5)와; 각종 부하의 이상 상태를 과전류 검출을 통해 판단하는 과부하 검출부(6)와; 상기 전압 검출부(3)에서 비전압 검출신호가 입력되면 과부하 검출부(6)의 상태에 부응하여 액추에이터 구동부(8)에 구동 또는 비구동신호를 발생시키는 제어부(7)와; 상기 제어부(7)의 출력신호에 부응하여 액추에이터(9)를 정해진 회전수 만큼 구동시키는 액추에이터 구동부(8)와; 상기 액추에이터 구동부(8)의 출력신호에 부응하여 정해진 각도 만큼 회전되었다가 원위치되며 누전차단기(1)를 "온"시켜 주는 액추에이터(9)로 구성된 것을 특징으로 하는 지능형 누전차단기의 자동 복귀 장치인 것이다.
이러한 인용고안1은 스위치가 오프되어 전원이 공급되기 전이라도 누전의 여부를 확인할 수 있으며, 누전이 발생하였을 시에는 전원의 공급이 이루어지지 않도록 하고, 누전의 원인이 해소된 상태에서만 전원의 공급이 가능하도록 함은 물론, 전원이 공급되는 중에 누전이 발생하였을 시에도 즉각 전원의 공급을 차단한 상태에서 누전의 여부를 판단하여 누전의 원인이 해소된 경우에만 전원의 공급이 가능하도록 하는 효과가 있는 것이나, 제1, 2제어부 및 스위칭 소자에 공급하기 위하여 전원측의 교류 전원을 사용하기 때문에 감압과 정류에 필요한 부품과 안전에 필요한 별도의 스위치 휴즈가 필요하게 되어 제품의 크기가 크짐을 물론 제조원가의 상승을 초래하는 문제점이 있는 것이며, 인용고안2는 누전차단기가 낙뢰나 서지 및 누전 등에 의해 트립 되었을 때 통상시 충전상태를 유지하는 축전지의 전원을 이용하여 제어부에서 부하의 상태를 확인하여 부하가 정상적이면 액추에이터를 작동시켜 ELB 트립현상을 복구시켜 장비를 안정적으로 운용할 수 있도록 함으로써, 운용자가 출동하여 누전차단기(ELB)를 온시켜 주는 번거로움을 해결할 수 있음은 물론 장기간 무인운용 통신장비가 구동되지 않음으로 인한 통신장애 및 그로 인해 발생될 수 있는 각종 피해 등을 방지하는 효과는 있으나, 축전지의 과 충전에 의한 과열로 인해 폭발의 위험성이 따르며, 과 방전에 의한 불량발생과, 충전과 방전의 반복으로 수명에 한계가 따르며, 고가의 축전지를 설치함으로서 제품의 가격이 상승하는 문제점이 있는 것이다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여,
전원이 인가된 후 과전류 또는 낙뢰 등으로 인하여 차단된 전원을 액추에이터를 구동하여 자동으로 복구하게 될 때 액추에이터의 기동전력 공급 장치로서 평소에 공급되는 전원을 이용하여 충전하여 두었다가 액추에이터가 구동할 때 충전된 전원을 기동 전력으로 공급할 수 있게 하기 위하여 소형으로 제작이 가능하며, 충, 방전의 회수에 제한이 거의 없기 때문에 수명이 반영구적이며, 충전 시 발열이 없으며, 가격이 저렴한 액추에이터용 기동전력 공급 장치를 제공하기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 부하측의 두 선로에서 누전이 발생하는가의 여부를 판단하기 위한 누전 검출부와 누전이 발생한 경우에는 누전 차단 액추에이터를 구동하여 전원의 공급이 이루어지지 않도록 차단하며 누전이 해지된 상태에서는 복구 액추에이터를 구동하여 전원의 공급이 자동으로 재개될 수 있도록 복구할 수 있도록 하며, 전원을 복구할 때 작동하는 복구 액추에이터의 기동 전원으로 사용하기 위해 평소에 공급되는 전원으로 충전하여 두었다가 필요시 사용할 수 있도록 하기 위한 충방전기로 사용할 전기 이중층 콘덴서를 구비하여서 됨을 특징으로 한 것이다.
이에 따라 본 발명은 전기 이중층 콘덴서에 충전된 전하가 일시에 공급되어 충분하고도 제한된 전력이 공급되므로 액추에이터가 소손되거나 불안정 되게 작동하는 것을 방지하여 작동의 신뢰성을 확보할 수 있게 되며 각종 액추에이터에 충전된 전원을 제한된 전력으로 공급하는 여러 용도에 널리 활용할 수 있게 되는 유용한 효과가 있는 것이다.
이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도3은 본 발명의 액추에이터용 기동전력 공급 장치의 구성을 보인 블록 다이아 그램이다. 이에서 보는 바와 같이 누전상태를 검출하기 위하여 전원이 공급되는 중에 두 선로(301)(302)에서 전류차를 검출할 수 있도록 전원측의 선로(301, 302)에 설치되는 변류기(303)와, 변류기(303)에서 검출된 전류값을 미리 설정된 전류값과 비교하여 누전을 판단하기 위한 누전 검출부(304)와, 누전일 경우 부하(314)측으로 연결된 선로(301, 302)를 차단하기 위한 차단 액추에이터(306)와, 이를 구동하기 위한 차단 액추에이터 구동부(305)와, 부하(314)측으로 연결된 선로가 차단되었을 때 미스트립 발생 여부 및 절연저항을 검출하기 위한 미스트립 및 절연저항 검출부(307)와, 선로(301, 302)로부터 인가된 전원을 적정 전압으로 감압하여 정류하며 회로전체에 공급하기 위한 전원 공급부(309)와, 차단된 선로(301, 302)를 복구하기 위한 복구 액추에이터(312)와, 복구 액추에이터(312)를 구동하기 위한 복구 구동부(311)와, 회로 전체의 동작을 제어하기 위한 제어부(308)와 선로(301, 302)가 차단되었을 때 복구 액추에이터(312)에 공급하기 위한 전원을 충전해 두기위한 전기이중층 콘덴서로 된 충방전기(310)와 충전전압 검출부(315)를 구비하여서 된 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용상태를 설명하면 다음과 같다.
평상시 전원공급부(309)는 선로(301, 302)와 연결되어 교류전원을 공급받아 소정의 전압강하 및 정류하여 각부의 회로에 공급함과 동시에 전기 이중층 콘덴서로 된 충방전기(310)에 충전 전류를 공급하도록 된 것이다. 충방전기(310)에 충전되는 전압은 충전이 되는 동안 충전전압 검출부(315)에서 실시간으로 감지하여 제어부(315)에 인가하며 제어부(315)는 충방전기(310)에 소정의 필요전압 까지만 충전이 되도록 하며 그 이상의 전압이 충전되면 충전중지를 제어할 수 있도록 된 것이다. 또한 전원은 접점(313)이 온 되어 부하(314)측과 연결되어서 부하(314)측에 전원을 공급하고 있는 상태에서, 선로(301, 302)에 설치된 변류기(303)에 의해 선로(301, 302)에 흐르는 전류의 크기에 따라 다르게 변하는 유기전압이 누전 검출부(304)에서 검출되어 제어부(308)에 인가되며, 제어부(308)는 이를 미리 설정된 전류값과 비교하여 누전 또는 과부하 등임을 판단하게 되며, 설정된 전류와 다르게 검출되어 누전이나 과부하로 판정되면 부하(314)측의 안전을 위하여 즉시 접점(313)을 차단하기 위한 제어신호를 생성하여 출력하게 된다. 이와 같이 제어부(308)에서 접점(313)을 차단하기 위한 차단신호(S1)를 출력하면 스위칭 소자로 된 차단 액추에이터 구동부(305)가 작동하여 차단 액추에이터(306)를 작동하게 되며 이에 따라 접점(313)이 접촉되어 있는 온 상태를 오프하게 되어 전원의 공급을 차단하게 되는 것이다. 또한 미스트립 및 절연저항 검출부(307)에 의해 서어지 또는 뇌임펄스의 영향으로 미스트립이 발생 되었을 경우에는 제어부(308)에서 전원을 복구하기 위하여 복구신호(S2)를 생성하여 출력하게 된다. 이와 같이 제어부(308)에서 접점(313)을 접속하기 위한 복구신호(S2)를 출력하면 스위칭 소자로 된 복구 액추에이터 구동부(311)가 작동하여 충방전기(310)에 연결되어 충전된 전원을 사용하여 작동하는 복구 액추에이터(312)를 작동하게 되며, 이에 따라 개방된 접점(313)이 접속되어 온 상태로 복구하게 되는 것이다. 또한 제어부(308)은 누전 검출부(304)가 누전을 감지하여 누전차단신호(S1)을 출력했을 때에는 미스트립 및 절연저항 검출부(307)를 통해 선로(301, 302)와 접지사이의 접연저항을 검출 하게 되는데, 이때의 절연 저항값이 예로서, 0.2메가옴 이하의 저항값이 검출되면 누전의 상태가 계속되고 있으므로 복구신호(S2)를 출력하지 않지만 0.2메가옴 이상의 저항값이 검출되면 누전의 상태가 아닌 것으로 판단하여 복구신호(S2)를 출력하여 복구 액추에이터 구동부(311)를 작동하며 이에 의해 충방전기(310)와 연결되어 충전된 전원에 의해 작동하는 복구액추에이터(312)가 구동하여 차단된 접점(301, 302)이 접속되어 전원을 복구 시키게 되어 부하(314)에 전원이 공급될 수 있도록 된 것이다.
이러한 본 발명의 제어부(308)에서 누전이 발생하였을 때 차단 액추에이터(306)을 구동하여 전원공급을 차단하거나 누전 상태가 해제되었을 때 복구 액추에이터(312)를 구동하여 전원공급을 복구하는 작용을 도4의 흐름도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
단계(401)은 프로그램의 시작단계이며, 단계(402)는 최초 수동 레버를 조작하여 누전 차단기의 전원을 온 하였는가, 오프 하였는가를 판단하는 단계이며, 단계(402a)는 누전 차단기의 수동레버를 조작하여 전원공급이 오프 된 상태일 때 종료하는 단계이며, 단계(403)은 누전 차단기의 수동레버를 조작하여 전원공급이 온 상태일 때 상기 전기 이중층 콘덴서로 된 충방전기(310)에 충전되어 있는 전압을 체크 하는 단계이며, 단계(404)는 상기 충방전기(310)가 아직 만충전이 되지 않은 상태이므로 충전을 계속하는 단계이며, 단계(403a)는 상기 충방전기(310)에 만충전이 되어 충전을 종료하는 단계이며, 단계(405)는 상기 선로(301, 302)의 상태를 체크하여 1차적으로 서어지 또는 뇌임펄스 등의 영향으로 발생하는 미스트립을 검출하는 단계이며, 단계(405a)는 단계(405)에서 검출한 결과가 미스트립일 경우 차단기를 작동하여 전원을 온 상태로 복구하기 위하여 상기 복구신호(S1)를 출력하는 단계이며, 단계(405b)는 단계(405a)에서 출력한 복구신호(S1)에 의해 상기 충방전기(310)와 연결되어 충전된 전원에 의해 작동하는 복구 액추에이터(312)가 구동하는 단계이며, 단계(406)은 단계(405)에서 검출한 결과가 미스트립이 아닌 경우 2차적으로 상기 선로(301, 302)와 접지 사이의 절연저항을 체크하여 저항값이 0.1내지 0.2메가옴 이상일 경우 누전의 상태가 아닌 것으로 판단하여 단계(402)로 돌아가도록 된 것이며, 단계(407)은 상기 선로(301, 302)와 접지 사이의 절연 저항값이 0.1내지 0.2메가옴 이하일 경우 누전이 발생하였다고 판단하여 상기 부하(314)측에 공급되는 전원을 즉시 차단하기 위하여 차단신호(S1)를 출력하는 단계이며, 단계(408)은 단계(407)에서 출력하는 차단신호(S1)에 의해 상기 차단 액추에이터(306)를 구동하는 단계로 된 것이다.
이와 같이하여 본 발명은 과부하 또는 뇌서어지 등의 원인으로 차단된 전원을 자동으로 복구하기 위하여 구동하는 액추에이터의 전원을 전기 이중층 콘덴서에 충전된 전하를 사용하게 됨으로서 충전된 전하가 일시에 공급되어 충분하고도 제한된 전력이 공급되므로 액추에이터가 원활하고 안전하게 작동을 하게 됨을 물론이며 작동의 신뢰성을 확보할 수 있게 되어 각종 액추에이터에 충전된 전원을 제한된 전력으로 공급하는 여러 용도에 널리 활용할 수 있게 되는 유용한 효과가 있는 것이다.
도1은 종래의 자동차단 및 자동복귀 형 누전감지장치에서 전원공급 장치의 실시 예를 보인 블록 다이아 그램.
도2는 종래의 지능형 누전차단기의 자동 복귀 장치에서 충전지를 사용한 실시 예를 보인 블록 다이아 그램.
도3은 본 발명의 액추에이터용 기동전력 공급 장치의 실시 예를 보인 블록 다이아 그램.
도4는 본 발명의 액추에이터용 기동전력 공급 장치의 작동 상태를 보인 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 설명
301, 302 : 선로 303 : 변류기
304 : 누전 검출부 305 : 차단 액추에이터 구동부
306 : 차단 액추에이터 307 : 미스트립 및 절연저항 검출부
308 : 제어부 309 : 전원 공급부
310 : 충방전기 311 : 복구 액추에이터 구동부
312 : 복구 액추에이터 315 : 충전전압 검출부

Claims (2)

  1. 전원측의 선로에 설치되는 변류기에서 검출된 전류값을 미리 설정된 전류값과 비교하여 누전을 판단하기 위한 누전 검출부가 변류기와 연결되고;
    누전일 경우 부하측으로 연결된 선로를 차단하기 위한 차단 액추에이터와, 이를 구동하기 위한 차단 액추에이터 구동부가 차단 액추에이터에 연결되며;
    부하측으로 연결된 선로가 차단되었을 때 미스트립 발생 여부 및 절연저항을 검출하기 위한 미스트립 및 절연저항 검출부와, 선로로부터 인가된 전원을 적정 전압으로 감압하여 정류하며 회로전체에 공급하기 위한 전원 공급부가 선로에 연결되고;
    차단된 선로를 복구하기 위한 복구 액추에이터와, 복구 액추에이터를 구동하기 위한 복구 액추에이터 구동부가 복구 액추에이터에 연결되며;
    전원 공급부에 연결되어 선로가 차단되었을 때 복구 액추에이터에 공급하기 위한 전원을 충전해 두기 위한 전기이중층 콘덴서로 된 충방전기와 충방전기의 충전 전압을 검출하는 충전전압 검출부가 충방전기에 연결되고;
    전술한 누전 검출부, 차단 액추에이터 구동부, 미스트립 및 절연저항 검출부, 복구 액추에이터 구동부, 및 충전전압 검출부와 각각 연결되어 각 검출부 및 구동부를 제어하여 회로 전체의 동작을 제어하기 위한 제어부를 구비하여서 됨을 특징으로 하는 액추에이터용 기동전력 공급 장치.
  2. 삭제
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