KR200200834Y1 - 교류 전류 센서 - Google Patents

Abstract

코일이 감겨있는 보빈으로 구성된 복수의 자속마디와; 상기 인접하는 자속마디 끼리 그 양단에 형성된 돌출턱을 일측면에서 상호 연결시키는 동시에 코일을 상호 전기적으로 접속시키는 이음핀; 상기 자속마디를 감싸 외부로부터 절연시키는 절연 외피; 및 상기 절연 외피의 일단과 타단을 연결 및 분리시키는 고정 수단;을 포함하는 교류 전류 센서가 제공된다.

Description

교류 전류 센서 {An alternative current sensor}

본 고안은 일정한 교번전류를 지시 또는 측정하기 위한 교류 전류 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 측정하려는 도체의 전류에 의해 도체의 주변에 시변자속이 형성되어, 그 시변자속으로 인해 유기되는 유도기전력으로부터 원하는 전 류치를 측정하는 전류 센서에 관한 것이다.

일반적으로 교번전류를 감지하는 방법에는 철심을 사용하여 1 차 및 2 차 코일을 철심에 감아 2 차 전류를 측정함으로써 1 차 전류를 검지하는 변류기 방식과 전류에 의하여 생기는 자계 속에 홀(hall) 소자를 설치하여 홀 전압을 측정함으로써 전류의 세기를 측정하는 홀 효과방식 등이 있다.

이러한 종래의 전류 센서는 여러가지 단점들이 있다.

1 차회로, 2 차회로, 철심, 절연체, 지지물 등으로 구성되어 재료비 및 제작비가 많이 소요되고, 철심의 포화현상으로 인해 측정범위가 정격전류의 0.1 ~ 20배 정도에 불과하여 그 측정범위가 지나치게 좁고, 일종의 전류원과 같기 때문에 2차 회로 개방시 소손이 되고 고전압이 유기되어 매우 위험하고, 주회로를 포함하기 때문에 절연체가 열화될 경우 소손되어 계통사고로 이어질 가능성이 높다.

본 출원인이 출원한 대한민국특허 출원 제99-38888호 '교류 전류 센서 및 이것을 내장하는 전력기기'는 코일을 둘러 싸고 있는 보조커버와 보호커버로 구성되어 계측의 범위나 동작범위가 제한되지 않고 측정범위가 넓은 것을 특징으로 하고 있다. 그러나, 상기 출원 발명에서, 보호커버는 코일을 기계적으로 지지하기 위해 비자성체 재질로 이루어지므로, 넓은 동작범위를 위한 유연성을 갖기에 재질의 선택이 어렵고, 코일을 별도로 지지하는 수단이 없어 코일의 움직임이 잦을 경우 코일의 회손이 쉽게 될 수 있다.

본 고안은 상기와 같은 단점들을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 코일이 일 정하게 감겨 있는 다수의 보빈들을 유연성있는 이음핀으로 연결함으로써 보빈들을 상호 용이하게 결합 및 분리할 수 있을 뿐만 아니라 전류를 측정하고자 하는 도체의 크기 및 형상에 유연하게 상응할 수 있는 교류 전류 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 교류 전류 센서의 구성도이다.

도 2는 도 1에 도시된 자속마디를 나타내는 사시도이다.

도 3은 도 2에 도시된 자속마디를 나타내는 단면도이다

＜도면의 주요 참조 부호에 대한 설명>

12...출력선 14...고정 수단

16...절연 외피 18...취부대

20...기전력 발생수단 22...코일

23...보빈(bobbin) 23a...돌출턱

24...자속 마디 25...차폐 테이프

26...이음핀 28...출력 단자

본 교류 전류센서는, 코일이 감겨있는 보빈으로 구성된 복수의 자속마디와; 상기 인접하는 자속마디 끼리 그 양단에 형성된 돌출턱을 일측면에서 상호 연결시키는 동시에 코일을 상호 전기적으로 접속시키는 이음핀; 상기 자속마디를 감싸 외부로부터 절연시키는 절연 외피; 및 상기 절연 외피의 일단과 타단을 연결 및 분리시키는 고정 수단;을 포함한다

이하 첨부된 도면을 참고로 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 에는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 교류 전류 센서의 구성이 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 본 고안의 교류 전류 센서는, 전류가 흐르는 도체 주위를 감싸도록 설치되어 시변자속에 의해 유도기전력을 발생하는 기전력 발생수단(20), 상기 기전력 발생수단(20)의 표면을 감싸는 절연외피(16)를 포함한다.

상기 기전력 발생수단(20)은 다수의 자속마디(24)가 서로 인접하여 결합되어 구성된다. 이러한 자속마디(24)의 구성이 도 2에 상세히 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 상기 자속마디(24)는 절연체로 이루어진 보빈(23)과 상기 보빈(23)의 외주면에 권선되어 있는 코일(22)로 구성된다. 상기 보빈(23)의 양단에는 돌출턱(23a)이 형성되어 있다. 상기 보빈(23)의 돌출턱(23a)과, 인접하는 보빈(23)에 형성된 돌출턱(23a)은 도전체인 이음핀(26)에 의해 상호 결합되어, 상기 보빈(23)들은 트레인(train) 모양을 형성한다. 이때, 상기 이음핀(26)은 보빈(23)의 일면에 형성된 돌출턱(23a)에만 결합되어 후술하는 바와 같이 각각의 자속마디가 상호 유연성있게 변형될 수 있도록 한다. 또한, 상기 보빈(23)에 감긴 코일(22)의 끝단은 도전체인 이음핀(26)과 연결되어 상호 전기적으로 접속된 상태이다.

바람직하게, 상기 자속마디(24)의 표면에는 차폐테이프(25)가 부착되어 외부로부터의 자기장에 대한 간섭을 방지한다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 절연외피(16)의 일단과 타단은 고정수단(14)에 의해 상호 결합된다. 또한, 상기 절연외피(16)의 일단과 타단에 각각 위치한 가장 바깥쪽 자속마디(24)의 코일(22)은 출력선(12)과 연결되어 있으며, 이 출력선(12)은 다시 외부의 전류표시장치와 접속되어 있다. 덧붙여 절연외피(16)의 일면에 취부대(18)가 부착되어 사용 목적에 따라 고정부에 고정하여 사용할 수 있다.

이하에서는 앞에서 상술한 구성을 가지는 본 고안의 교류 전류 센서를 사용하여 전류를 측정하는 과정을 설명한다.

먼저, 측정하려고 하는 교번전류가 흐르는 도체의 주위에 본 발명에 따른 교류 전류 센서가 설치된다. 이때, 측정하고자 하는 도체의 크기와 형상 등에 따라서 본 발명의 교류 전류 센서의 길이가 적절하게 조절될 수 있다. 즉, 도체의 크기에 따라 이음핀(26)으로 자속마디(24)를 추가로 연결하거나 또는 이음핀(26)을 해체하여 자속마디(24)를 분리시킬 수 있다.

이상과 같은 과정을 거쳐 교류 전류 센서의 크기가 적절하게 설정되면, 차폐테이프(25) 및 절연외피(16)를 결합한 후, 교류 전류 센서가 측정하고자 하는 도체를 감싸도록 상기 고정수단(14)에 의해 그 양단이 결합된다.

이러한 상태에서, 도체내에 교번전류가 흐르면 전류가 흐르는 방향에 대해 동심원방향으로 시변자속이 발생한다. 이 시변자속은 절연외피(16)의 내부에 있는 코일을 관통하여 코일의 양단에 유도기전력을 발생시킨다. 이 유도기전력은 출력 단자(28)의 출력선(12)을 통해 출력기기에서 측정된다. 상기의 출력기기는 아날로그 방식, 또는 디지탈 방식 등 여러방식이 사용될 수 있겠다. 이 출력기기를 통해 측정하고자 하는 전류의 양이 수치화된다. 수치화되는 계산식은 본 출원인에 의해 기출원된 대한민국 특허출원 제99-38888호에 자세히 개시되어 있다.

이상과 같이 본 고안에 따른 교류 전류 센서를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 고안은 한정되지 않으며 그 고안의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변경이 이루어질 수 있다.

본 고안의 교류 전류 센서에 따르면, 각 자속마디(24)는 자체에 탄력성을 갖고 있는 이음핀(26)으로 연결되어 유동성을 갖고 있어 도체의 모양이나 특성에 따라 사용이 용이하여, 각 마디(23)의 추가 또는 제거가 이음핀(26)으로 인해 가능하여 도체의 크기에 상관없이 전류의 측정이 가능하고, 호스(hose)형태의 절연 외피(16) 일단에 고정 수단(14)이 부착되어 절연 외피(16)의 타단과 탈착이 가능하 다. 때문에 계측이나 동작범위에 제한을 받지 않아 측정범위가 넓다. 또한, 하나의 자속마디(24)로 연결되기 때문에 제작이 쉽고 간편하며 재료비가 저렴하다.

게다가, 차폐 테이프(25)와 절연 외피(16)로 인해 외부의 전자기파의 간섭을 차폐시킬 수 있어 전류의 정확한 측정이 가능하고, 도체와의 접촉없이 교번전류의 자기장으로 유도기전력을 발생시켜 간편하게 사용하도록 고안한 것을 특징으로 하고 있다.

Claims (2)

1. 코일(22)이 감겨있는 보빈(23)으로 구성된 복수의 자속마디(24)와;

   상기 인접하는 자속마디(24) 끼리 그 양단에 형성된 돌출턱(23a)을 일측면에서 상호 연결시키는 동시에 코일을 상호 전기적으로 접속시키는 이음핀(26)과;

   상기 자속마디(24)를 감싸 외부로부터 절연시키는 절연 외피(16); 및

   상기 절연 외피(16)의 일단과 타단을 연결 및 분리시키는 고정 수단(14);을 포함하는 교류 전류 센서.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 코일(22)에 외부의 자기적 간섭을 차폐하기 위해 코일(22)을 포함한 자속마디(25)을 감싸는 차폐테이프(25)를 더 포함하는 교류 전류 센서.