KR102349343B1 - 3상 결상 및 n상 보호기능을 갖는 배전반 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3상 상용전원 및 N상 전압을 검출하여 결상여부를 판단하고, 상기 상용전원 및 N상 전압과 부하단을 신속하게 차단함에 있어서, 상기 3상 상용전원을 정류하여 정류전압을 출력하는 정류부(110); 상기 정류전압을 제1 분압하여 제1 비교전압(Vcomp1)을 생성하도록 상기 정류부(110)와 병렬연결되고, 상호간에는 직렬연결된 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)과, 상기 제2 저항(R2)에 인가되는 전압을 적분하여 제1 기준전압(Vref1)을 생성하도록 상기 제2 저항(R2)과 병렬연결된 제3 저항(R3)과 제1 커패시터(C1)를 구비함하는 기준전압 및 비교전압 인가부(120); 상기 정류부(110)에 의해 정류된 전압의 1/2이 되도록 중성전위를 구성하여 정상상태에서는 중성전위 N과 동일한 전위가 되도록 설정되는 중성선전위검출부(180); 비반전단자(+)에 상기 제1 기준전압(Vref1)을, 반전단자(-)에 상기 제1 비교전압(Vcomp1)을 각각 인가받아 제1 비교전압(Vcomp1)이 제1 기준전압(Vref1)보다 낮은 경우, 제1 레벨의 신호를 출력하는 제1 비교부(130); 상기 제1 비교부(130)의 출력파형을 적분하여 제2 기준전압(Vref2)을 생성하도록 상기 제1 비교부(130)의 출력단과 접지 간에 직렬연결된 제4 저항(R4) 및 제3 커패시터(C3)를 구비하고, 상기 정류 전압을 제2 분압하여 제2 비교전압(Vcomp2)을 생성하도록 상기 정류부(110)와 병렬연결되고, 상호간에는 직렬연결된 제5 저항(R5) 및 제6 저항(R6)을 구비하는 결상 검출전압 인가부(140); 비반전단자(+)에 상기 제2 기준전압(Vref2)을, 반전단자(-)에 상기 제2 비교전압(Vcomp2)을 각각 인가받아 상기 제2 비교전압(Vcomp2)이 상기 제2 기준전압(Vref2)보다 낮은 경우, 상기 제1 레벨의 신호를 출력하는 제2 비교부(150); 및 상기 제2 비교부(150)의 출력신호에 제어되어 스위칭되도록 구성된 릴레이구동부(170);를 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 결상 및 N상 보호 기능을 갖는 배전반을 개시한다.

Description

3상 결상 및 N상 보호기능을 갖는 배전반{SWITCHBOARD HAVING THREE PHASES OPEN AND NETURAL LINE PROTECTING FUNCTION}
본 발명은 3상 결상 및 N상 보호기능을 갖는 배전반에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 예를 들어 전동기 등 3상 부하기기에 공급되는 3상 상용전원의 결상 및 N상 이상상태 등을 감지하여 신속하게 조치할 수 있도록 한, 3상 결상 및 N상 보호기능을 갖는 배전반에 관한 것이다.
3상 부하기기(전동기)는 물리적인 과부하로 인해 정상적으로 회전하지 못하는 고장이 발생할 수도 있으나, 절연불량으로 인한 섬락현상(flash over) 또는 전자접촉기의 접촉 불량에 의한 결상이 주 원인이다.
따라서 3상 부하 기기의 절연 상태와 전자접촉기의 접촉 불량 상태에 의한 결상과 N상 단선 여부를 실시간으로 점검하고 경보하는 장치가 필요하다.
그러나 종래에는 3상 상용전원 라인중 한 개의 상이라도 결상이 되면 이를 검출하여 적절하게 조치하도록 함으로써, 예를 들어, 변압기의 단상운전으로 인한 발열 및 소손, 저전압으로 인한 정전유발, 조명기구의 점등불가 등이 발생하지 않도록 하였으나, N상이 단선 등 이상상태일 경우는 검출하지 못함으로써 과전압에 의해 부하의 기기가 소손될 수 있는 등의 문제점을 해소하지 못하였다.
구체적인 종래기술로써, 특허 제10-0161835호는 60㎐의 3상 전원을 각 상에 인가하여 전동기를 운전할 때 변류기를 연결하고, 상기 변류기의 2차측 전류를 다이오드에 의해 전파 정류하는 복수개의 전파 정류부와, 상기 각상에 연결된 전파 정류부에서 출력된 전류를 전압으로 컨버터하는 복수개의 전류/전압 컨버터부와, 상기 각 상에 연결된 전류/전압 컨버터부의 출력을 비반전 입력으로 받아들이는 복수개의 연산 증폭부와, 상기 각 상에 연결된 연산 증폭부와 전원전압 VCC를 입력으로 받아들이는 복수개의 비교부와, 사용자가 단상 또는 3상을 선택하는 스위치 선택부와, 상기 각 상에 연결된 비교부의 출력과 상 선택 스위치부에서 선택된 상 신호를 입력으로 받아들이는 복수개의 반전버퍼와, 상기 각 상에 연결된 반전버퍼에서 출력신호를 받아들이는 복수개의 발광 다이오드부와, 상기 T상, S상에 연결된 비교부와 스위치 선택부에서 출력되는 신호를 받아들이는 제1앤드 게이트와, 상기 R상에 연결된 비교부 및 스위치 선택부 및 제1앤드 게이트에서 출력되는 신호를 받아들이는 제2앤드 게이트와, 상기 제2앤드 게이트의 출력신호를 받아들이는 제4반전버퍼와, 상기 제4반전버퍼에서 출력된 신호를 받아들여 릴레이를 구동하는 릴레이 구동부로 구성된 결상보호용 과전류 계전기를 개시하고 있으나, N상 보호기능이 없는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술에 관련된 문제점을 개선하기 위하여 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 감시단자를 이용하여 3상 전원 및 N상 전압을 검출하여 결상여부 및 N상 이상여부를 검출함과 동시에 검출 회로용 구동전원을 확보할 수 있도록 한, 3상 결상 및 N상 보호 기능을 갖는 배전반을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 3상 결상 검출 및 N상 이상여부 검출 및 검출 회로용 구동전원을 간단한 회로로 구현한, 3상 결상 및 N상 보호 기능을 갖는 배전반을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 3상 결상 및 N상 보호기능을 갖는 배전반은,
3상 상용전원 및 N상 전압을 검출하여 결상여부를 판단하고, 상기 상용전원 및 N상 전압과 부하단을 신속하게 차단함에 있어서,
상기 3상 상용전원을 정류하여 정류전압을 출력하는 정류부(110);
상기 정류전압을 제1 분압하여 제1 비교전압(Vcomp1)을 생성하도록 상기 정류부(110)와 병렬연결되고, 상호간에는 직렬연결된 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)과, 상기 제2 저항(R2)에 인가되는 전압을 적분하여 제1 기준전압(Vref1)을 생성하도록 상기 제2 저항(R2)과 병렬연결된 제3 저항(R3)과 제1 커패시터(C1)를 구비함하는 기준전압 및 비교전압 인가부(120);
상기 정류부(110)에 의해 정류된 전압의 1/2이 되도록 중성전위를 구성하여 정상상태에서는 중성전위 N과 동일한 전위가 되도록 설정되는 중성선전위검출부(180);
비반전단자(+)에 상기 제1 기준전압(Vref1)을, 반전단자(-)에 상기 제1 비교전압(Vcomp1)을 각각 인가받아 제1 비교전압(Vcomp1)이 제1 기준전압(Vref1)보다 낮은 경우, 제1 레벨의 신호를 출력하는 제1 비교부(130);
상기 제1 비교부(130)의 출력파형을 적분하여 제2 기준전압(Vref2)을 생성하도록 상기 제1 비교부(130)의 출력단과 접지 간에 직렬연결된 제4 저항(R4) 및 제3 커패시터(C3)를 구비하고, 상기 정류 전압을 제2 분압하여 제2 비교전압(Vcomp2)을 생성하도록 상기 정류부(110)와 병렬연결되고, 상호간에는 직렬연결된 제5 저항(R5) 및 제6 저항(R6)을 구비하는 결상 검출전압 인가부(140);
비반전단자(+)에 상기 제2 기준전압(Vref2)을, 반전단자(-)에 상기 제2 비교전압(Vcomp2)을 각각 인가받아 상기 제2 비교전압(Vcomp2)이 상기 제2 기준전압(Vref2)보다 낮은 경우, 상기 제1 레벨의 신호를 출력하는 제2 비교부(150); 및
상기 제2 비교부(150)의 출력신호에 제어되어 스위칭되도록 구성된 릴레이구동부(170);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 중성선전위검출부(180)는 트랜지스터(TR1)와, 저항(R10 ~ R12)과, 커패시터(C5)로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 중정선전위검출부의 저항(R10)과 저항(R11)은 동일한 저항값을 갖도록 구성되어 정류부(110)에 의해 정류된 전압의 1/2이 되도록 중성전위를 구성하며, 정상상태에서는 전압변동을 감안하여 트랜지스터(TR1)가 구동되지 않도록 일정값 + 범위로 설정된 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 릴레이구동부는 3상 상용전원 및 N상을 인가받는 과전류 차단기와 부하단과 접속되는 회로 차단기 사이에 배치된 접점부를 동작시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 결상 검출전압 인가부(140)는 제1 비교부(130) 및 상기 제2 비교부(150)의 구동전압에 인가되는 리플전압을 제거하고 정전압을 제공하기 위하여 상기 제1 비교부(130) 및 상기 제2 비교부(150)의 입력단과 병렬연결된 제2 커패시터(C2) 및 제너다이오드(Z1)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 릴레이 구동부(170)는 정류부(110)와 병렬연결되고, 상호간에 직렬연결된 릴레이 코일 및 스위칭 소자; 릴레이 코일 및 스위칭 소자와 병렬연결된 제4 커패시터를 포함하며, 스위칭 소자는 상기 제2 비교부(150)의 출력에 제어되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 스위칭 소자는 싸이리스터, 바이폴라 정션 트랜지스터(BJT), 전계 효과 트랜지스터(FET), 트라이액(TRIAC), 및 포토 트랜지스터 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 3상 결상 및 N상 보호기능을 갖는 배전반에 따르면, 감시 단자를 이용하여 3상 상용전원 및 N상 전압을 검출하여 결상여부를 검출함과 동시에 결상 검출 회로용 구동전원을 확보할 수 있도록 한다.
또한, 결상 검출 및 결상 검출 회로용 구동전원을 간단한 회로로 구현함으로써 제조 비용을 저감할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3상 결상 및 N상 보호기능을 갖는 배전반 회로도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3상 결상 및 N상 보호기능을 갖는 배전반 주요부의 파형도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 3상 결상 및 N상 보호기능을 갖는 배전반 회로도.
상기 도면을 통하여 본 발명의 명확한 실시예를 도시하였고 하기 내용에서 더욱 상세히 설명한다. 이러한 도면은 그 어떤 방식으로 본 발명의 취지의 범위를 한정하려는 것이 아니라, 특정된 실시예를 참고로 하여 본 기술 분야의 당업자로 하여금 본 발명의 개념을 이해하도록 하기 위한 것이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "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.
또한, 명세서에 기재된 "부", "유닛", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
[제1 실시예]
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3상 결상 및 N상 보호기능을 갖는 배전반 회로도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3상 결상 및 N상 보호기능을 갖는 배전반 주요부의 파형도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 3상 결상 및 N상 보호기능을 갖는 배전반은, 정류부(110), 기준전압 및 비교전압 인가부(120), 제1 비교부(130), 결상 검출전압 인가부(140), 제2 비교부(150), 릴레이 구동부(160), 및 접점부(170)를 포함할 수 있다.
상기 정류부(110)는 3상 상용전원 및 N상 전압을 정류한다.
상기 기준전압 및 비교전압 인가부(120)는 저항(R2)에 인가되는 전압을 적분하여 제1 기준전압(Vref1)을 생성하도록 저항(R2)과 병렬연결된 저항(R3)과 커패시터(C1)가 구성되고, 정류 전압을 제1 분압하여 제1 비교전압(Vcomp1)을 생성하도록 정류부(110)와 병렬연결되며, 상호간에는 직렬연결된 저항(R1)과 저항(R2)이 구성된다.
상기 제1 비교부(130)는 비반전단자(+)에 제1 기준전압(Vref1)을, 반전단자(-)에 제1 비교전압(Vcomp1)을 각각 인가받아, 제1 비교전압(Vcomp1)이 제1 기준전압(Vref1)보다 낮은 경우, "H" 신호를 출력한다.
상기 결상 검출전압 인가부(140)는 제1 비교부(130)의 출력파형을 적분하여 제2 기준전압(Vref2)을 생성하도록 제1비교부(130)의 출력단과 접지간에 직렬연결된 저항(R4) 및 커패시터(C3)가 구성되고, 정류전압을 제2 분압하여 제2 비교전압(Vcomp2)을 생성하도록 정류부(110)와 병렬연결되며, 상호간에는 직렬연결된 저항(R5)과 저항(R6)이 구성된다.
상기 결상 검출전압 인가부(140)는 제1 비교부(130) 및 제2 비교부(150)의 구동전압에 인가되는 리플전압을 제거한 후 정전압을 제공하기 위하여 제1 비교부(130) 및 제2 비교부(150)의 입력단과 병렬연결된 커패시터(C2) 및 제너다이오드(Z1)가 구성될 수 있다.
상기 제2 비교부(150)는 비반전단자(+)에 제2 기준전압(Vref2)을, 반전단자(-)에 제2 비교전압(Vcomp2)을 각각 인가받아 제2 비교전압(Vcomp2)이 제2 기준전압(Vref2)보다 낮은 경우, 도 2에 도시된 바와 같은, "H" 신호를 출력한다.
상기 릴레이 구동부(160)는 제2 비교부(150)의 출력파형이 "H"신호인 경우 스위칭소자의 제어단자가 턴온되고, 릴레이(RL)에 전류가 흐르게 되어 접점부(170)를 동작시킨다.
도 1에서 MCCB는 과전류 차단기이며, CB1 및 CB2는 회로 차단기이다.
한편, 본 발명에서 언급하는 배전반은 통상적인 배전반과 분전반을 포함하는 개념으로 이해되어야 한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 3상 결상 및 N상 보호기능을 갖는 배전반의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 3상 상용전원 및 N상 전압이 정상상태인 경우에는 제1 비교부(130)의 반전단자(-)에는 도 2 좌측 파형의 "IC1 입력"과 같은 파형이 인가되며, 제1 비교부(130)는 반전단자(-)에 인가되는 제1 비교전압(Vcomp1)이 비반전단자(+)에 인가되는 제1 기준전압(Vref1)보다 낮은 경우, 도 2 좌측 파형의 "IC1 출력"과 같은 "H" 신호를 출력한다.
이와 같이, 펄스 형태의 출력 파형이 제2 비교부(150)의 비반전단자(+)에 인가되므로 커패시터(C3)에 충전된 제2 기준전압(Vref2)은 제2 비교전압(Vcomp2)보다 항상 낮다.
따라서, 제2 비교부(150)의 출력은 항상 "L" 신호를 출력하고, 릴레이 구동부(160)의 스위칭 소자가 동작하지 않는다.
반면, 상용전원의 1상이 결상인 경우에는 제1 비교부(130)의 반전단자(-)에는 도 2 우측 파형의 "IC1 입력"과 같은 파형이 인가되며, 제1 비교부(130)는 반전단자(-)에 인가되는 제1 비교전압(Vcomp1)이 비반전단자(+)에 인가되는 제1 기준전압(Vref1)보다 낮은 경우, 도 2 우측 파형의 "IC1 출력"과 같은, "H" 신호를 출력한다.
이와 같이, 결상 구간에서 구형파 형태의 출력 파형이 제2 비교부(150)의 비반전단자(+)에 인가되므로 커패시터(C3)에 충전되는 제2 기준전압(Vref2)은 소정 레벨을 유지할 수 있다.
따라서, 제2 비교부(150)의 출력은 결상 구간에서 "H" 신호를 소정 시간 동안 유지하므로 릴레이 구동부(160)의 스위칭 소자가 동작하고, 이에 따라 접점부(170)가 분리되어 부하단이 상용전원단으로부터 분리될 수 있다.
또한, 중성선이 예를 들어, 단선 등 이상상태인 경우에도 결상으로 판단하며, 제1 비교부(130)의 반전단자(-)에는 도 2 우측 파형의 "IC1 입력"과 같은 파형이 인가된다.
제1 비교부(130)는 반전단자(-)에 인가되는 제1 비교전압(Vcomp1)이 비반전단자(+)에 인가되는 제1 기준전압(Vref1)보다 낮은 경우, 도 2 우측 파형의 "IC1 출력"과 같은, "H" 신호를 출력한다.
따라서 단선 구간에서 구형파 형태의 출력 파형이 제2 비교부(150)의 비반전단자(+)에 인가되므로 커패시터(C3)에 충전되는 제2 기준전압(Vref2)은 소정 레벨을 유지할 수 있다.
따라서, 제2 비교부(150)의 출력은 단선 구간에서 "H" 신호를 소정 시간 동안 유지하므로 릴레이 구동부(160)의 스위칭 소자가 동작하고, 이에 따라 접점부(170)가 분리되어 부하단이 상용전원단으로부터 분리될 수 있다.
한편, 상기 중성선 단선 등 결상여부는 예를 들어, 중성선의 전압 및/또는 대지전압이 검출되는지를 확인하는 방법과, 중성선과 각 상의 전압 불평형 여부를 판단하는 방법과, 중성선의 A점과 B점의 전압을 측정하는 방법과, 접촉 불량 검출장치를 통해 중성선 단자의 접촉 불량 여부를 검출하는 방법 중에서 택일 할 수 있다.
[제2 실시예]
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 3상 결상 및 N상 보호기능을 갖는 배전반 구성도이다.
제2 실시예는 제1 실시예의 구성에서 트랜지스터(TR1)와, 저항(R10 ~ R12)과, 커패시터(C5)로 구성된 중성선전위검출부(180)가 추가로 구성된다.
상기 저항(R10)과 저항(R11)은 동일한 저항값을 갖도록 구성된 것으로, 정류부(110)에 의해 정류된 전압의 1/2이 되도록 중성전위를 구성하며, 정상상태에서는 전압변동을 감안하여 트랜지스터(TR1)가 구동되지 않도록 약간의 + 범위로 설정한다.
즉, 상기 정류부(110)에 의해 정류된 전압의 1/2은 교류파형의 + 전위와 - 전위가 동일하다고 할 경우 중성전위 N과 동일한 전위가 되도록 설정하는 것이다.
따라서 만일 중성선 N이 단선일 경우는 정류된 중성전압과 중성선 N간에 전위차가 발생하므로, 트랜지스터(TR1)는 저항(R12)를 통해서 베이스전류가 흐르게 되며 커패시터(C5)는 노이즈필터 역할을 수행하여 수시치를 무효화시키는 지연동작을 하게된다. 60Hz 성분에서만 동작되도록 하는 것이다.
따라서 중성선 N은 교류성분이므로 트랜지스터(TR1)도 ON/OFF되는 구형파 형태로 스위칭되며, 이러한 스위칭동작은 도 2에 도시된 IC1의 입력을 변화(교란)시켜 N상이 결상인 것으로 인식되게 한다.
즉 중성선 N이 제로(0)V 또는 그 이상으로 변동되면 기준전압 및 비교전압 인가부(120)의 저항(R1)과 저항(R2) 값이 변화된다.
따라서 제1 비교부(130)의 반전단자(-)에는 도 2 우측 파형의 "IC1 입력"과 같은 파형이 인가되며, 제1 비교부(130)는 반전단자(-)에 인가되는 제1 비교전압(Vcomp1)이 비반전단자(+)에 인가되는 제1 기준전압(Vref1)보다 낮은 경우, 도 2 우측 파형의 "IC1 출력"과 같은, "H" 신호를 출력한다.
이와 같이, 결상 구간에서 구형파 형태의 출력 파형이 제2 비교부(150)의 비반전단자(+)에 인가되므로 커패시터(C3)에 충전되는 제2 기준전압(Vref2)은 소정 레벨을 유지할 수 있다.
따라서, 제2 비교부(150)의 출력은 결상 구간에서 "H" 신호를 소정 시간 동안 유지하므로 릴레이 구동부(160)의 스위칭 소자가 동작하고, 이에 따라 접점부(170)가 분리되어 부하단이 상용전원단으로부터 분리될 수 있다.
본 발명 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
MCCB: 과전류 차단기 CB: 회로 차단기
110: 정류부 120: 기준전압 및 비교전압 인가부
130: 제1 비교부 140: 결상 검출전압 인가부
150: 제2 비교부 160: 릴레이 구동부
170: 접점부 180 : 중성선전위검출부

Claims (7)

  1. 3상 상용전원 및 N상 전압을 검출하여 결상여부를 판단하고, 상기 3상 상용전원 및 N상 전압과 부하단을 신속하게 차단함에 있어서,
    상기 3상 상용전원 및 N상 전압을 정류하여 정류전압을 출력하는 정류부(110);
    상기 정류전압을 제1 분압하여 제1 비교전압(Vcomp1)을 생성하도록 상기 정류부(110)와 병렬연결되고, 상호간에는 직렬연결된 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)과, 상기 제2 저항(R2)에 인가되는 전압을 적분하여 제1 기준전압(Vref1)을 생성하도록 상기 제2 저항(R2)과 병렬연결된 제3 저항(R3)과 제1 커패시터(C1)를 구비함하는 기준전압 및 비교전압 인가부(120);
    상기 정류부(110)에 의해 정류된 전압의 1/2이 되도록 중성전위를 구성하여 정상상태에서는 중성전위 N과 동일한 전위가 되도록 설정되는 중성선전위검출부(180);
    비반전단자(+)에 상기 제1 기준전압(Vref1)을, 반전단자(-)에 상기 제1 비교전압(Vcomp1)을 각각 인가받아 제1 비교전압(Vcomp1)이 제1 기준전압(Vref1)보다 낮은 경우 제1 레벨의 신호를 출력하는 제1 비교부(130);
    상기 제1 비교부(130)의 출력파형을 적분하여 제2 기준전압(Vref2)을 생성하도록 상기 제1 비교부(130)의 출력단과 접지 간에 직렬연결된 제4 저항(R4) 및 제3 커패시터(C3)를 구비하고, 상기 정류 전압을 제2 분압하여 제2 비교전압(Vcomp2)을 생성하도록 상기 정류부(110)와 병렬연결되고, 상호간에는 직렬연결된 제5 저항(R5) 및 제6 저항(R6)을 구비하는 결상 검출전압 인가부(140);
    비반전단자(+)에 상기 제2 기준전압(Vref2)을, 반전단자(-)에 상기 제2 비교전압(Vcomp2)을 각각 인가받아 상기 제2 비교전압(Vcomp2)이 상기 제2 기준전압(Vref2)보다 낮은 경우, 상기 제1 레벨의 신호를 출력하는 제2 비교부(150); 및
    상기 제2 비교부(150)의 출력신호에 제어되어 스위칭되도록 구성된 릴레이구동부(170);를 포함하는 3상 결상 및 N상 보호 기능을 갖는 배전반
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 중성선전위검출부(180)는 트랜지스터(TR1)와, 저항(R10 ~ R12)과, 커패시터(C5)로 구성된 것을 특징으로 하는 3상 결상 및 N상 보호 기능을 갖는 배전반.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 저항(R10)과 저항(R11)은 동일한 저항값을 갖도록 구성되어 정류부(110)에 의해 정류된 전압의 1/2이 되도록 중성전위를 구성하며, 정상상태에서는 전압변동을 감안하여 트랜지스터(TR1)가 구동되지 않도록 일정값 + 범위로 설정된 것을 특징으로 하는 3상 결상 및 N상 보호 기능을 갖는 배전반.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 릴레이구동부는
    상기 3상 상용전원 및 N상을 인가받는 과전류 차단기와 부하단과 접속되는 회로 차단기 사이에 배치된 접점부를 동작시키는 것을 특징으로 하는 3상 결상 및 N상 보호 기능을 갖는 배전반.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 결상 검출전압 인가부(140)는
    상기 제1 비교부(130) 및 상기 제2 비교부(150)의 구동전압에 인가되는 리플전압을 제거하고 정전압을 제공하기 위하여 상기 제1 비교부(130) 및 상기 제2 비교부(150)의 입력단과 병렬연결된 제2 커패시터(C2) 및 제너다이오드(Z1)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 결상 및 N상 보호 기능을 갖는 배전반.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 릴레이 구동부(170)는
    상기 정류부(110)와 병렬연결되고, 상호간에 직렬연결된 릴레이 코일 및 스위칭 소자;
    상기 릴레이 코일 및 스위칭 소자와 병렬연결된 제4 커패시터를 포함하며,
    상기 스위칭 소자는 상기 제2 비교부(150)의 출력에 제어되는 것을 특징으로 하는 3상 결상 및 N상 보호 기능을 갖는 배전반.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 스위칭 소자는
    싸이리스터, 바이폴라 정션 트랜지스터(BJT), 전계 효과 트랜지스터(FET), 트라이액(TRIAC), 및 포토 트랜지스터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 3상 결상 및 N상 보호 기능을 갖는 배전반.
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