KR101068700B1 - 과전류 보호장치가 없는 누전차단기 및 그의 감도전류 설정방법 - Google Patents

Abstract

과전류 보호장치가 없는 누전차단기(RCCB) 및 그의 감도전류 설정방법이 개시된다. 본 발명에 따라 입력 전원의 선로 상에 흐르는 전류의 변동에 관계없이 과전류 보호장치가 없는 누전차단기의 누설전류 감도를 용이하게 변경할 수 있고, 감도전류의 설정 변경이 필요한 경우에 이를 용이하게 수행하여 누전차단기 자체를 다른 제품으로 교체하지 않도록 함으로써 비용 절감 및 사용자 편의성을 제고한다.

RCCB, 영상변류기, 감도전류

Description

과전류 보호장치가 없는 누전차단기 및 그의 감도전류 설정방법{RCCB AND MATHOD FOR SETTING SENSITIVITY CURRENT}

본 발명은 영상변류기가 포화되지 않는 범위 내에서 감도전류를 설정할 수 있도록 한 과전류 보호장치가 없는 누전차단기 및 그의 감도전류 설정방법에 관한 것이다.

일반적으로 누전차단기는 선로 또는 선로에 접속된 기기의 절연열화에 의한 누전과 부하 충전부의 인체 접촉에 의한 누전전류가 일정 크기 이상 흐를 경우에 선로를 개방시켜 화재 또는 감전사고를 미연에 방지하기 위하여 주택, 공장 등에 설치된 배선 선로에 의무적으로 설치된다.

특히, 과전류 보호장치가 없는 누전차단기(Residual Current Operated Circuit Breaker:RCCB)와 같은 종류의 누전차단기는 일반적으로 누전 검출 전용 칩을 이용하여 동작하는 전자식 누전차단기와 달리 영상변류기(Zero Current Transformer:ZCT)의 2차측 권선이 트립 코일(Trip Coil)과 직접 연결되어 있는 구조를 가진 누전차단기이다. 이러한 누전차단기는 트립 코일 외에 영구자석과 요크를 포함하고 있다.

상기 과전류 보호장치가 없는 누전차단기는 누전 발생 시 영상변류기 2차측과 이에 연결된 트립 코일에는 누설되는 전류량에 비례하는 전류가 흐르게 되고, 이때 일정 크기 이상의 전류가 흐르게 되면 입력 교류 전원을 차단한다.

그러나, 종래의 과전류 보호장치가 없는 누전차단기는 부하의 수량이 증가하거나, 또는 환경이 변하여 상기 누전차단기의 누설전류 감도 변경이 필요한 경우, 즉 감도전류의 설정이 변경이 필요한 경우에 이를 변경하지 못하는 문제점이 있었다. 또한, 상기와 같이 감도전류의 설정을 변경하기 위해서 다른 제품으로 교체하여야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 감도전류 설정 변경이 필요한 경우에 다른 제품으로 교체하지 아니하고, 영상변류기가 포화되지 아니하는 범위 내에서 상기 영상변류기의 2차측 권선량을 선택하여 감도전류를 설정할 수 있도록 한 과전류 보호장치가 없는 누전차단기 및 그의 감도전류 설정방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 과전류 보호장치가 없는 누전차단기는 입력 전원의 누설전류를 검출하는 영상변류기와, 상기 영상변류기에 연결되고, 상기 누설전류에 따라 상기 선로의 연결을 개폐하는 트립 유닛과, 상기 입력 전원의 선로 상에 흐르는 1차 전류에 따라 절환되어 감도전류를 설정하는 절환 유닛을 포함하여 구성된다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 과전류 보호장치가 없는 누전차단기의 감도전류 설정방법은, 입력 전원 선로 상에 흐르는 1차 전류를 검출하는 단계와, 상기 검출된 1차 전류를 근거로 상기 영상변류기의 2차 권선수를 변경하는 단계와, 영상변류기의 2차 권선에 흐르는 누설전류를 근거로 상기 입력 전원 선로의 연결을 개폐하는 단계를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따라 입력 전원의 선로 상에 흐르는 전류의 변동에 관계없이 과전류 보호장치가 없는 누전차단기의 누설전류 감도를 용이하게 변경할 수 있다.

또한, 감도전류의 설정이 변경이 필요한 경우에 이를 용이하게 수행하여 누전차단기 자체를 다른 제품으로 교체하지 않도록 함으로써 비용 절감 및 사용자 편의성을 제고할 수 있다.

이하 본 발명에 따른 과전류 보호장치가 없는 누전차단기 및 그의 감도전류 설정방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 과전류 보호장치가 없는 누전차단기의 구성을 개략적으로 도시한 블록도로서, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 과전류 보호장치가 없는 누전차단기는 입력 전원(100)의 누설전류를 검출하는 영상변류기(200)와, 상기 영상변류기에 연결되고, 상기 누설전류에 따라 상기 선로의 연결을 개폐하는 트립 유닛(300)과, 상기 입력 전원의 선로 상에 흐르는 1차 전류에 따라 절환되어 감도전류를 설정하는 절환 유닛(400)을 포함하여 구성된다. 상기 1차 전류를 근거로 상기 절환 유닛(400)을 구동하는 제어 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있으나, 상기 절환 유닛(400) 내에 상기 기능이 구비될 수 있다.

상기 영상변류기(200)는 입력 전원(100)에 의해 흐르는 영상(Zero State)의 전류를 검출하여 변류하는 장치로서, 상기 입력 전원의 누설전류를 검출한다. 이때, 상기 입력 전원(100)으로는 단상이나 3상 모두 사용할 수 있다.

일반적인 과전류 보호장치가 없는 누전차단기는 누설전류를 검출하기 위한 영상변류기에서 트립 코일과 직접 연결되어 있다. 도 1을 참조하면, 입력 전원의 선로 상에 흐르는 전류를 I1이라 하고, 영상변류기의 2차측 권선수를 N2라 하면, 상기 영상변류기의 2차측 권선에서 트립 코일로 유도되는 전류 I2는 I1/N2로 나타낼 수 있다. 즉, 도 1에서, 부하(40)를 단락시키고, 입력 전원의 선로에 전류 I1이 흐르면 영상변류기 2차측 코일에는 I1/N2만큼의 전류 I2가 흐르게 된다. 그러나, 만약 부하(40)의 임피던스가 A라 하면 이 임피던스 A에 의해 영상변류기 2차측 권선에는 I1/AN2만큼의 전류 I2가 흐르게 된다.

도 3을 참조하면, 도 1과 마찬가지로 입력 전원(100)의 선로 상에 흐르는 전류를 I1이라 하고, 영상변류기(200)의 2차측 권선수를 N2라 한다. 이때 상기 입력 전원의 선로 상에 흐르는 전류(이하, '1차전류') I1이 변동하면 상기 영상변류기(200)의 2차측에 연결된 선로에 흐르는 전류 I2가 변동하게 된다.

한편, 상기 트립 유닛(300)은, 상기 선로의 연결을 개폐하는 기구부(360)와, 상기 기구부(360)와 연결되고, 트립 신호에 따라 상기 기구부(360)를 동작시키는 트립 레버(350)와, 상기 영상변류기(200)와 연결되고, 상기 누설전류와 상기 감도전류를 근거로 상기 트립 신호를 발생하는 트립 코일(310)과, 자로를 형성하는 영구자석(330)과, 상기 영구자석(330)과 연결되고, 상기 영구자석(330)에 의한 자로를 형성하기 위한 트립 코일 요크(320)를 포함하여 구성된다. 트립 유닛(300)에 대한 기술은 주지하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 과전류 보호장치가 없는 누전차단기에 있어서, 상기 절환 유닛(400)은 복수개의 탭으로 구성되고, 상기 1차 전류의 크기에 따라 상기 복수개의 탭 중 하나를 설정하여 상기 영상변류기(200)와 상기 트립 유닛(300)을 연결한다. 상기 1차 전류를 근거로 상기 절환 유닛(400)의 탭을 선택하도록 구동하는 제어 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있으나, 상기 절환 유닛(400) 내에 상기 기능이 구비될 수 있다. 여기서, 상기 복수개의 탭은, 각각 다른 영상변류기 2차 권선에 연결된다.

도 3을 참조하면, 상기 절환 유닛(400)은 복수개의 탭(N0~N3)으로 구성되어, 상기 영상변류기(200)의 2차측 권선을 선택함으로써, 상기 1차 전류의 크기에 따라 감도전류를 달리 설정할 수 있다. 도 3은 3개의 영상변류기의 2차측 권선만 선택가능하도록 되어 있으나, 그 이상의 2차측 권선을 선택할 수 있도록 변경하는 것은 용이하다. 즉, 영상변류기(200)의 2차측 권선은 최대 감도전류에 해당하는 권선을 감고, 이하의 감도전류에 해당하는 권선에 탭을 내고, 탭 부위에 리드선을 연결하여 각각의 리드선을 스위치를 연결하여 필요시 감도를 쉽게 절환할 수 있다.예를 들어 도 3에서 각각 서로 다른 권선수 N1을 0.1A에 맞게 설정하고, N2를 0.3A에 맞게 설정하고, N3는 0.5A에 맞게 설정하여, 1차 전류의 변동에 불구하고, 2차측 선로에 흐르는 누설전류를 일정하게 흐르게 함으로써 누전 등이 발생하는 경우에 이를 명확히 알 수 있다.

여기서, 상기 절환 유닛(400)은, 상기 영상변류기(200)의 2차측 권선(210)과, 상기 트립 유닛(300)과의 사이에 연결된다.

도 4를 참조하면, 입력 전원의 선로(100) 상에 흐르는 전류 I1이 각각 A, B배만큼 변동될 때 상기 영상변류기(200)의 2차측 권선(210)에 흐르는 전류 I2(=I1/N1)는 각각 AI1/N2, BI1/N3만큼 흐르게 된다. 즉, 상기 영상변류기(200)의 1차측 전류 I1이 흐르는 양에 따라 감도절환 탭을 원하는 위치에 고정하여 사용함 으로써 상기 영상변류기(200)의 2차측 권선(210)에는 항상 I2가 흐를수 있게 된다.

본 발명에 따른 과전류 보호장치가 없는 누전차단기(RCCB)는 감도전류에 따라 상기 영상변류기(200)의 2차측 권선(210)의 수를 증감시켜 감도전류를 얻을 수 있다. 여기서, 상기 감도전류는 상기 RCCB가 규정된 조건 하에서 동작하게 하는 누전전류의 값을 의미하고, 상기 누전전류는 상기 RCCB의 주회로에 흐르는 전류 순시값의 벡터합이며, 상기 주회로는 전류 경로에 포함되는 RCCB의 모든 도전부를 나타낸다. 즉, 상기 영상변류기(200)에서 검출된 누설전류가 누전전류로 작용할 때의 값이 감도전류로서, 하나의 기준 전류값이 된다. 이때, 표준규격에서는 상기 감도전류의 표준값을 정하고 있는데, 이를 정격감도전류라 하며, 0.006A, 0.01A, 0.03A, 0.1A, 0.3A, 0.5A이다. 본 발명에 따르면 상기 입력 전원의 선로에 흐르는 1차 전류를 근거로 상기 정격감도전류에 맞게 상기 영상변류기(200)의 2차측 권선의 수를 변경할 수 있다.

본 발명에 따른 과전류 보호장치가 없는 누전차단기의 감도전류 설정방법은, 도 5를 참조하면, 입력 전원 선로 상에 흐르는 1차 전류를 검출하는 단계(S100)와, 상기 검출된 1차 전류를 근거로 상기 영상변류기의 2차 권선수를 변경하는 단계(S200)와, 영상변류기의 2차 권선에 흐르는 누설전류를 근거로 상기 입력 전원 선로의 연결을 개폐하는 단계(S300)를 포함하여 구성된다. 이하 장치의 구성은 도 1 내지 도 4를 참조한다.

상기 입력 전원 선로 상에 흐르는 1차 전류를 검출하는 단계(S100)는 영상변류기(200)를 통해 상기 입력 전원의 선로 상에 흐르는 누설전류를 검출하기 위하여 상기 영상변류기(200)의 1차측 권선에 흐르는 전류를 검출한다.

상기 검출된 1차 전류를 근거로 상기 영상변류기의 2차 권선수를 변경하는 단계(S200)는, 상기 검출된 1차 전류가 변동하여도 상기 영상변류기(200)의 2차 권선(210)에 흐르는 전류가 같도록 상기 영상변류기의 2차 권선수를 변경한다. 여기서, 상기 영상변류기의 2차 권선수를 변경하는 단계(S200)는, 상기 변경된 2차 권선수에 따라 감도전류가 설정되는 단계이다. 도 4를 참조하면, 입력 전원의 선로(100) 상에 흐르는 전류 I1이 각각 A, B배만큼 변동될 때 상기 영상변류기(200)의 2차측 권선(210)에 흐르는 전류 I2(=I1/N1)는 각각 AI1/N2, BI1/N3만큼 흐르게 된다. 즉, 상기 영상변류기(200)의 1차측 전류 I1이 흐르는 양에 따라 감도절환 탭을 원하는 위치에 고정하여 사용함으로써 상기 영상변류기(200)의 2차측 권선(210)에는 항상 I2가 흐를수 있게 된다.

또한, 상기 영상변류기의 2차 권선수를 변경하는 단계(S200)는, 상기 영상변류기의 2차 권선수에 따라 연결된 복수개의 탭 중 하나를 연결하여 이루어질 수 있다.

상기 영상변류기의 2차 권선에 흐르는 누설전류를 근거로 상기 입력 전원 선로의 연결을 개폐하는 단계(S300)는 2차 권선에 흐르는 누설전류와, 상기 단계(S200)에서 2차 권선수의 변경에 따라 일정하게 설정된 감도전류를 비교하여 비교 결과에 따라 상기 트립 유닛(300)을 동작시켜 상기 입력 전원 선로의 연결을 개폐한다. 여기서, 상기 선로의 연결을 개폐하는 단계(S300)는, 상기 감도전류와 상기 누설전류를 비교하는 단계(S310)와, 상기 비교 결과, 상기 누설전류가 상기 감 도전류 이상이면 상기 선로를 개방하는 단계(S320)와, 상기 비교 결과, 상기 누설전류가 상기 감도전류보다 작으면 상기 선로를 그대로 유지하는 단계(S330)를 포함하여 구성된다.

일반적으로 사용되는 전자식 누전차단기의 경우에는 영상변류기(200)의 2차측 권선(210)에 부담저항을 삽입하고, 상기 부담저항의 저항값을 조절하는 방법 등을 이용하여 감도전류 설정이 가능하다. 그러나, 본 발명에서와 같이, 과전류 보호장치가 없는 누전차단기에서는 영상변류기(200) 코어의 포화 특성이 2차측에 연결된 트립 코일(310) 임피던스와 밀접한 관계를 가지고 있다. 따라서, 영상변류기(200)의 2차측에 부담저항을 삽입할 경우에 영상변류기(200)의 코어가 포화되거나 또는 트립 코일(310)에 전류가 적게 흘러 트립 유닛이 동작이 되지 않을 수 있다.

반면, 상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 과전류 보호장치가 없는 누전차단기(RCCB) 및 그의 감도전류 설정방법에 따라 입력 전원의 선로 상에 흐르는 전류의 변동에 관계없이 과전류 보호장치가 없는 누전차단기의 누설전류 감도를 용이하게 변경할 수 있고, 감도전류의 설정이 변경이 필요한 경우에 이를 용이하게 수행하여 누전차단기 자체를 다른 제품으로 교체하지 않도록 함으로써 비용 절감 및 사용자 편의성을 제고한다.

도 1은 일반적인 과전류 보호장치가 없는 누전차단기의 구성에 대한 등가회로를 개략적으로 회로도;

도 2는 본 발명에 따른 과전류 보호장치가 없는 누전차단기의 구성을 개략적으로 도시한 블록도;

도 3은 도 2의 일 예를 개략적으로 도시한 블록도;

도 4는 도 3의 등가회로를 개략적으로 도시한 회로도;

도 5는 본 발명에 따른 과전류 보호장치가 없는 누전차단기의 감도전류 설정방법을 도시한 흐름도이다.

Claims (9)

1. 입력 전원의 누설전류를 검출하는 영상변류기;

   상기 영상변류기에 연결되고, 선로의 연결을 개폐하는 기구부와, 상기 기구부와 연결되고, 트립 신호에 따라 상기 기구부를 동작시키는 트립 레버와, 상기 영상변류기와 연결되고, 상기 누설전류와 감도전류를 근거로 상기 트립 신호를 발생하는 트립 코일과, 자로를 형성하는 영구자석과, 상기 영구자석과 연결되고, 상기 영구자석에 의한 자로를 형성하기 위한 트립 코일 요크를 포함하고, 상기 누설전류에 따라 상기 선로의 연결을 개폐하는 트립 유닛; 및

   상기 영상변류기의 2차측 권선과, 상기 트립 유닛과의 사이에 연결되고, 복수개의 탭으로 구성되고, 상기 입력 전원의 선로 상에 흐르는 1차 전류의 크기에 따라 상기 복수개의 탭 중 하나를 설정하여 상기 영상변류기와 상기 트립 유닛을 연결하여 상기 감도전류를 설정하는 절환 유닛;을 포함하는 과전류 보호장치가 없는 누전차단기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1 항에 있어서, 상기 복수개의 탭은,

   각각 다른 영상변류기 2차 권선에 연결되는 것을 특징으로 하는 과전류 보호장치가 없는 누전차단기.
5. 삭제
6. 입력 전원 선로 상에 흐르는 1차 전류를 검출하는 단계;

   상기 검출된 1차 전류를 근거로 영상변류기의 2차 권선수에 따라 연결된 복수개의 탭 중 하나를 연결하여 상기 영상변류기의 2차 권선수를 변경하고, 상기 변경된 2차 권선수에 따라 감도전류를 설정하는 단계; 및

   영상변류기의 2차 권선에 흐르는 누설전류를 근거로 상기 입력 전원 선로의 연결을 개폐하는 단계;를 포함하는 과전류 보호장치가 없는 누전차단기의 감도전류 설정방법.
7. 삭제
8. 제6 항에 있어서, 상기 선로의 연결을 개폐하는 단계는,

   상기 감도전류와 상기 누설전류를 비교하는 단계; 및

   상기 비교 결과, 상기 누설전류가 상기 감도전류 이상이면 상기 선로를 개방하는 단계;를 포함하는 과전류 보호장치가 없는 누전차단기의 감도전류 설정방법.
9. 삭제

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