본 연구에서는 저항성 부하와 유도성 부하를 직렬로 연결하고 각 부하들의 크기를 조절하여 임피던스 각에 따른 직렬아크 신호특성을 분석하였다. 직렬아크는 하나의 전선에서 부하저항을 통하여 발생하기 때문에 에너지레벨이 매우 낮아 감지하기가 어렵다. 직렬아크를 검출하기 위한 연구들은 지속적으로 진행되고 있지만 직렬아크의 신호를 검출할 수 있는 데이터들은 많이 부족한 실정이다. 현재 ...
본 연구에서는 저항성 부하와 유도성 부하를 직렬로 연결하고 각 부하들의 크기를 조절하여 임피던스 각에 따른 직렬아크 신호특성을 분석하였다. 직렬아크는 하나의 전선에서 부하저항을 통하여 발생하기 때문에 에너지레벨이 매우 낮아 감지하기가 어렵다. 직렬아크를 검출하기 위한 연구들은 지속적으로 진행되고 있지만 직렬아크의 신호를 검출할 수 있는 데이터들은 많이 부족한 실정이다. 현재 아크차단기는 회사마다 다르지만 보통 직렬아크를 검출하는 신호로 전류폭의 변화만을 의존하고 있어 한계가 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 직렬아크의 신호를 감지할 수 있는 신뢰성 있는 데이터들을 제시하였다. 실험의 방법으로는 저항성 부하와 유도성 부하를 직렬로 연결하고 아크발생장치와 교류 변압기 및 전선들을 이용하여 실험회로를 구성하였다. 또한 직렬아크의 신호특성을 분석할 수 있도록 클램프형의 전류측정기를 한 전선에 걸어두었고 데이터 수집기 및 랩뷰의 신호처리기 소프트웨어를 사용하여 데이터들을 저장하고 분석할 수 있는 모든 장치들을 구성하였다. 임피던스의 각은 저항성 부하를 고정시키고 유도성 부하를 1∼10단계까지 조절하여 조정하였다. 직렬아크의 신호특성에 있어서 중요한 것은 아크전류의 크기이기 때문에 임피던스의 각이 조정되면서 변화되는 아크전류를 보완하기 위하여 가변 교류 변압기를 사용하였고 아크전류를 1 A로 고정시켰다. 위 조건들을 유지하며 아크를 발생시킨 경우와 아크를 발생시키지 않은 경우로 각 10회씩 실험하여 총 20회의 실험을 하였다. 직렬아크의 신호를 분석하는 방법으로 전류 순시값의 파형분석과 FFT를 이용한 파형분석, 전류THD 값들을 분석하였다. 직렬아크가 발생한 경우 전류의 순시값에서 0전류구간(shoulder영역)이 생기는 것을 확인할 수 있고 임피던스의 각이 낮을수록 더욱 명확한 영전류구간을 확인할 수 있었다. 또한 FFT 분석에서는 아크가 발생한 경우 60Hz 고조파 성분을 제외한 전대역의 주파수에 걸쳐서 스펙트럼의 크기가 증가되는 것을 알 수 있었고 특히 60Hz 홀수 배의 고조파성분(60n Hz, n=3, 5, 7)에서 더욱 높은 스펙트럼을 가지는 것을 확인할 수 있었다. FFT 분석에서는 임피던스 각에 의해서 직렬아크 신호특성이 크게 변하지 않음을 알 수 있었다. 전류THD를 분석한 결과 아크가 발생하지 않은 경우 THD는 1%∼2% 까지 나타났고 아크가 발생한 경우 THD는 6%∼25% 까지 나타났다. 최종적으로 본 연구에서는 부하마다 직렬아크 신호특성을 분석한 연구와는 달리, 부하들의 임피던스 각에 따른 직렬아크의 신호특성을 분석하였다. 따라서 직렬아크의 신호특성을 분석하는데 있어서 더 명확한 데이터들을 제시하였고 아크차단기의 규격과 설치에 대한 데이터로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서는 저항성 부하와 유도성 부하를 직렬로 연결하고 각 부하들의 크기를 조절하여 임피던스 각에 따른 직렬아크 신호특성을 분석하였다. 직렬아크는 하나의 전선에서 부하저항을 통하여 발생하기 때문에 에너지레벨이 매우 낮아 감지하기가 어렵다. 직렬아크를 검출하기 위한 연구들은 지속적으로 진행되고 있지만 직렬아크의 신호를 검출할 수 있는 데이터들은 많이 부족한 실정이다. 현재 아크차단기는 회사마다 다르지만 보통 직렬아크를 검출하는 신호로 전류폭의 변화만을 의존하고 있어 한계가 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 직렬아크의 신호를 감지할 수 있는 신뢰성 있는 데이터들을 제시하였다. 실험의 방법으로는 저항성 부하와 유도성 부하를 직렬로 연결하고 아크발생장치와 교류 변압기 및 전선들을 이용하여 실험회로를 구성하였다. 또한 직렬아크의 신호특성을 분석할 수 있도록 클램프형의 전류측정기를 한 전선에 걸어두었고 데이터 수집기 및 랩뷰의 신호처리기 소프트웨어를 사용하여 데이터들을 저장하고 분석할 수 있는 모든 장치들을 구성하였다. 임피던스의 각은 저항성 부하를 고정시키고 유도성 부하를 1∼10단계까지 조절하여 조정하였다. 직렬아크의 신호특성에 있어서 중요한 것은 아크전류의 크기이기 때문에 임피던스의 각이 조정되면서 변화되는 아크전류를 보완하기 위하여 가변 교류 변압기를 사용하였고 아크전류를 1 A로 고정시켰다. 위 조건들을 유지하며 아크를 발생시킨 경우와 아크를 발생시키지 않은 경우로 각 10회씩 실험하여 총 20회의 실험을 하였다. 직렬아크의 신호를 분석하는 방법으로 전류 순시값의 파형분석과 FFT를 이용한 파형분석, 전류THD 값들을 분석하였다. 직렬아크가 발생한 경우 전류의 순시값에서 0전류구간(shoulder영역)이 생기는 것을 확인할 수 있고 임피던스의 각이 낮을수록 더욱 명확한 영전류구간을 확인할 수 있었다. 또한 FFT 분석에서는 아크가 발생한 경우 60Hz 고조파 성분을 제외한 전대역의 주파수에 걸쳐서 스펙트럼의 크기가 증가되는 것을 알 수 있었고 특히 60Hz 홀수 배의 고조파성분(60n Hz, n=3, 5, 7)에서 더욱 높은 스펙트럼을 가지는 것을 확인할 수 있었다. FFT 분석에서는 임피던스 각에 의해서 직렬아크 신호특성이 크게 변하지 않음을 알 수 있었다. 전류THD를 분석한 결과 아크가 발생하지 않은 경우 THD는 1%∼2% 까지 나타났고 아크가 발생한 경우 THD는 6%∼25% 까지 나타났다. 최종적으로 본 연구에서는 부하마다 직렬아크 신호특성을 분석한 연구와는 달리, 부하들의 임피던스 각에 따른 직렬아크의 신호특성을 분석하였다. 따라서 직렬아크의 신호특성을 분석하는데 있어서 더 명확한 데이터들을 제시하였고 아크차단기의 규격과 설치에 대한 데이터로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
This study analyzed characteristics of series arc signals depending on the angle of impedance by connecting resistive and inductive loads in series and regulating the size of each load. As a series arc is generated through load resistance in a single wire, its energy level is extremely low, making i...
This study analyzed characteristics of series arc signals depending on the angle of impedance by connecting resistive and inductive loads in series and regulating the size of each load. As a series arc is generated through load resistance in a single wire, its energy level is extremely low, making it difficult to detect it. Studies to find out about ways to detect them are being conducted constantly, but not much data is available to make that happen. Currently, how arc fault circuit interrupters operates varies from manufacturer to manufacturer, but they are usually relying on a change in the range of current to detect a series arc, posing limitations. Therefore, this study suggests reliable data to identity a series arc signal. For experiments, resistive and inductive loads were connected in series and an arc generator, a Variable AC Autotransformer, and wires were used to create a circuit. In addition, to analyze characteristics of series arc signals, a clamp-type current meter was hung over a wire and all devices to store and analyze the data were prepared, including a data collector and LabVIEW software of a signal processor. The angle of impedance was controlled by fixing the resistive load and adjusting the inductive load from level 1 to level 10. As the important element regarding the characteristics of the series arc signals is the size of arc current, a Variable AC Autotransformer was employed to complement the arc current that was altered upon the adjustments of the angle of impedance, and the arc current was fixed at 1 A. A total of 20 experiments were carried out with each ten being done for a case where an arc was generated and another ten for where it was not generated while maintaining the above conditions. As a way to analyze the series arc signals, a wave analysis of instantaneous values of current, and those based on FFT and on THD were conducted. When a series arc was generated, the instantaneous values of current confirmed the formation of a 0 current section (shoulder zone), which was more apparent when the angle of impedance was lower. Furthermore, the FFT analysis indicated that when an arc was formed, the size of spectrum increased across the entire bands of frequency, except for the 60Hz harmonic components, with the components of the 60Hz odd-order harmonics (60n Hz, n=3, 5, 7) having even a higher spectrum. It confirmed that the characteristics of the series arc signals did not change much due to the angle of impedance. The current THD analysis showed that THD was 1% to 2% in case an arc was not generated, whereas it ranged from 6% to 25% when it was formed. Lastly, unlike other studies that focused on an analysis on the characteristics of series arc signals per load, this one analyzed the signal characteristics depending on angle of impedance. As a result, this study suggested more clear data for the analysis on the signal characteristics of series arcs, which is expected to be utilized as a fundamental source of information for the establishment of standards of, and installation of arc fault circuit interrupters.
This study analyzed characteristics of series arc signals depending on the angle of impedance by connecting resistive and inductive loads in series and regulating the size of each load. As a series arc is generated through load resistance in a single wire, its energy level is extremely low, making it difficult to detect it. Studies to find out about ways to detect them are being conducted constantly, but not much data is available to make that happen. Currently, how arc fault circuit interrupters operates varies from manufacturer to manufacturer, but they are usually relying on a change in the range of current to detect a series arc, posing limitations. Therefore, this study suggests reliable data to identity a series arc signal. For experiments, resistive and inductive loads were connected in series and an arc generator, a Variable AC Autotransformer, and wires were used to create a circuit. In addition, to analyze characteristics of series arc signals, a clamp-type current meter was hung over a wire and all devices to store and analyze the data were prepared, including a data collector and LabVIEW software of a signal processor. The angle of impedance was controlled by fixing the resistive load and adjusting the inductive load from level 1 to level 10. As the important element regarding the characteristics of the series arc signals is the size of arc current, a Variable AC Autotransformer was employed to complement the arc current that was altered upon the adjustments of the angle of impedance, and the arc current was fixed at 1 A. A total of 20 experiments were carried out with each ten being done for a case where an arc was generated and another ten for where it was not generated while maintaining the above conditions. As a way to analyze the series arc signals, a wave analysis of instantaneous values of current, and those based on FFT and on THD were conducted. When a series arc was generated, the instantaneous values of current confirmed the formation of a 0 current section (shoulder zone), which was more apparent when the angle of impedance was lower. Furthermore, the FFT analysis indicated that when an arc was formed, the size of spectrum increased across the entire bands of frequency, except for the 60Hz harmonic components, with the components of the 60Hz odd-order harmonics (60n Hz, n=3, 5, 7) having even a higher spectrum. It confirmed that the characteristics of the series arc signals did not change much due to the angle of impedance. The current THD analysis showed that THD was 1% to 2% in case an arc was not generated, whereas it ranged from 6% to 25% when it was formed. Lastly, unlike other studies that focused on an analysis on the characteristics of series arc signals per load, this one analyzed the signal characteristics depending on angle of impedance. As a result, this study suggested more clear data for the analysis on the signal characteristics of series arcs, which is expected to be utilized as a fundamental source of information for the establishment of standards of, and installation of arc fault circuit interrupters.
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