KR900007580B1

KR900007580B1 - Over current reley

Info

Publication number: KR900007580B1
Application number: KR1019880000746A
Authority: KR
Inventors: 추연업
Original assignee: 금성기전 주식회사; 홍종선
Priority date: 1988-01-29
Filing date: 1988-01-29
Publication date: 1990-10-15
Also published as: KR890012423A

Abstract

The overcurrent relay for operating regadless of the temperature variation comprises a current sensor (2) converting the sensed current to corresponding voltage, a charger/discharger (4) charging and discharging the voltage amplified at an amplifier (3), an overcurrent sensor (5) detecting the overcurrent, a comparator (8) comparing the load voltage and the reference voltage (Vref) of the reference voltage supplier (7), a driver (9) controlling the load current with outputs of the overcurrent sensor and the comparator, and a checking circuit (10) supervising the operating state of the driver.

Description

Overcurrent Protection Relay

제1도는 본 발명의 과전류 보호용 계전기의 회로도.1 is a circuit diagram of an overcurrent protection relay of the present invention.

제2도는 제1도의 기준전압 공급부의 상세도.2 is a detailed view of the reference voltage supply of FIG.

제3도는 본 발명의 과전류 보호용 계전기의 트립 특성곡선 그래프.3 is a trip characteristic curve graph of the overcurrent protection relay of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 부하 2 : 전류검출부1: load 2: current detector

3 : 증폭부 4 : 충방전부3: amplification part 4: charging and discharging part

5 : 과전류 검출부 6 : 버퍼5: overcurrent detector 6: buffer

7 : 기준전압공급부 8 : 비교부7: reference voltage supply unit 8: comparison unit

9 : 구동부 10 : 동작점검부9: drive unit 10: operation check unit

OP₁-OP₃: 연산증폭기 D₁-D₅: 다이오드OP ₁ -OP ₃ : Operational Amplifiers D ₁ -D ₅ : Diodes

VR₁, VR₂: 가변저항 R₁-R₁₄: 저항VR ₁ , VR ₂ : Variable resistor R _1- R ₁₄ : Resistance

Vcc : 전원단자Vcc: Power Terminal

본 발명은 부하로 정격전류 이상의 과전류가 흐를 경우에 이를 검출하여 트립 즉, 부하에의 전원공급을 차단하는 과전류 보호용 계전기에 관한 것이다.The present invention relates to an overcurrent protection relay that detects when an overcurrent exceeding the rated current flows to the load and trips, that is, cuts off power supply to the load.

종래에는 부하로 과전류가 흐르는 것을 차단하기 위하여 유도 원판형 과전류 계전기 또는 열동식 계전기등과 같은 기계식 계전기를 사용하였으나, 이와같은 기계식 계전기는 동작이 정확하지 못하고, 주위온도의 변화에 많은 영향을 받을 뿐만 아니라 경년변화에 의한 오차가 많이 발생하는 결함이 있었다.Conventionally, a mechanical relay such as an induction disk type overcurrent relay or a thermal relay is used to block the flow of overcurrent to a load. However, such a mechanical relay is not accurate and is affected by a change in ambient temperature. But there is a defect that a lot of errors caused by aging change.

그리고, 부하로 흐르는 전류를 변류기로 검출하여 전압으로 변환하고, 그 변환한 전압이 쉬미트 트리거회로의 동작전압 이상이 되면, 일정시간 후에 계전기 코일로 일정전류가 흐르면서 계전기 스위치가 개방되어 부하로 전원이 공급되는 것을 차단시키는 전자식 과전류 계전기도 있으나, 이와같은 전자식 과전류 계전기는 쉬미트 트리거회로에 일정전압을 공급하는 정전압 다이오드의 제너전압이 주위온도의 변화에 따라 가변되면, 쉬미트 트리거회로의 동작전원이 가변되어 부하에의 전원차단올 정확히 수행할 수 없고, 전류의 흐름을 검출하는 변류기의 부담을 가변시키며, 변류기의 포화점이 낮아 모타등과 같은 부하를 구동시키기에 적절한 트립특성이 미흡 즉, 약 200%정도의 전류가 흐르면 트립시킬 뿐만아니라 트립시간의 설정폭이 좁은 결합이 있었다.When the current flowing to the load is detected by a current transformer and converted into a voltage, and the converted voltage is equal to or greater than the operating voltage of the Schmitt trigger circuit, a constant current flows to the relay coil after a certain time, and the relay switch opens to supply power to the load. There is also an electronic overcurrent relay that blocks the supply of the electronic overcurrent relay. However, when the zener voltage of the constant voltage diode that supplies a constant voltage to the Schmitt trigger circuit is changed according to the change of the ambient temperature, the operating power of the Schmitt trigger circuit The variable power supply to the load cannot be accurately performed, the load on the current transformer to detect the flow of current is varied, and the trip point suitable for driving a load such as a motor is insufficient, that is, about When the current flows about 200%, it not only trips, but also the combination of narrow setting time there was.

본 발명은 이와같은 종래의 결함을 감안하여, 주위온도의 변화에 관계없이 정확히 동작하고, 변류기의 부담이 일정하게 하며, 트립시간의 설정폭이 넓고 장한시성 단한시 특성을 가지는 전자식 과전류 보호용 계전기를 창안한 것으로, 이를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.In view of such a conventional defect, the present invention provides an electronic overcurrent protection relay that operates accurately regardless of the change in ambient temperature, maintains a constant burden on the current transformer, has a wide trip time setting, and has a long time short-time characteristic. The invention is described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도는 본 발명의 과전류 보호용 계전기의 회로도로서, 이에 도시한 바와같이 부하(1)로 흐르는 전류를 검출하여 전압으로 변환하는 변류기(CT), 저항(R₁) 및 콘덴서(C₁)로된 전류검출부(2)와, 상기 전류검출부(2)의 출력전압을 증폭하는 저항(R₂-R₄), 다이오드(D₁, D₂), 콘덴서(C₂, C₃) 및 연산증폭기(OP₁)로된 증폭부(3)와, 상기 증폭부(3)의 출력전압을 충전 및 방전시키는 저항(R₅, R₆), 가변저항(VR₁), 다이오드(D₃)및 콘덴서(C₄)로된 충방전부(4) 및 증폭부(3)의 출력전압으로 상기 부하(1)로 과전류가 흐르는지 검출하는 정전압 다이오드(ZD₁, ZD₂) 및 저항(R₇)으로된 과전류 검출부(5)와, 상기 충방전부(4)에서 출력되어 버퍼(6)를 통한 전압과 기준전압 공급부(7)의 기준전압(V_ref)을 비교하는 저항(R₈), 콘덴서(C₅, C₆) 및 비교기(COMP₁)로된 비교부(8)와, 상기 과전류 검출부(5) 및 비교부(8)의 출력전압으로 부하(1)에의 전원공급을 제어하는 콘덴서(C₇), 다이리스터(SCR), 계전기 코일(RL), 다이오드(D₄), 저항(R₁₀), 발광다이오드(LED) 및 트랜지스터(TR₁)로된 구동부(9)와, 상기 구동부(9)의 동작상태를 점검하는 저항(R₁₁, R₁₂), 콘덴서(C₈) 및 스위치(SW₁, SW₂)로 구성된 동작점검부(10)로 구성한 것으로, 제1도의 도면 설명중 미설명 부호 RSW는 계전기 코일(RL)로 전류가 흐를 경우에 개방되는 계전기 스위치이고, Vcc 및 L₁, L₂는 전원단자이다.FIG. 1 is a circuit diagram of the overcurrent protection relay of the present invention, and as shown therein, includes a current transformer (CT), a resistor (R ₁ ), and a capacitor (C ₁ ) for detecting and converting a current flowing to the load 1 into a voltage. The current detector 2, the resistors R ₂ -R ₄ , the diodes D ₁ , D ₂ , the capacitors C ₂ , C ₃ , and the operational amplifier OP that amplify the output voltages of the current detector 2. ₁ ) an amplifier 3, a resistor (R ₅ , R ₆ ), a variable resistor (VR ₁ ), a diode (D ₃ ) and a capacitor (C) for charging and discharging the output voltage of the amplifier (3). ₄ ) an overcurrent detector composed of constant voltage diodes ZD ₁ and ZD ₂ and resistors R _{7 which} detect whether an overcurrent flows to the load 1 by the output voltages of the charge / discharge unit 4 and the amplifier 3. (5) and the resistor (R ₈ ), the capacitor (C ₅ , C) which is output from the charging and discharging unit (4) to compare the voltage through the buffer 6 and the reference voltage (V _ref ) of the reference voltage supply unit (7) ₆₎ and a comparison unit (8) with a comparator (COMP _1), , A capacitor (C _7), thyristors (SCR), the relay coil (RL), a diode (D ₄₎ for controlling the power supply to the load (1) to the output voltage of the over-current detector 5 and a comparison unit (8) The driver 9 includes a resistor R ₁₀ , a light emitting diode (LED) and a transistor TR ₁ , resistors R ₁₁ and R ₁₂ for checking an operating state of the driver 9, and a capacitor C _8. ) And an operation check unit 10 composed of switches SW ₁ and SW ₂ , wherein reference numeral RSW in the drawing of FIG. 1 is a relay switch that is opened when current flows through the relay coil RL. Vcc, L ₁ and L ₂ are power terminals.

그리고, 제2도는 제1도의 기준전압 공급부(7)의 상세 회로도로서, 이에 도시한 바와같이 전원단자(Vcc)에 저항(R₁₃) 및 가변저항(VR₂), 저항(R₁₄)을 직렬로 접속하여 가변저항(VR₂)의 가변단자를 연산증폭기(OP₄)의 비반전 입력단자(+)에 접속하고, 연산증폭기(OP₄)의 출력단자는 다이오드(D₅)를 통해 저항(R₁₅) 및 콘덴서(C₉), 연산증폭기(OP₃)의 반전입력단자(-)에 접속함과 아울러 그 접속점을 비교부(8)에 접속하여 구성하였다.FIG. 2 is a detailed circuit diagram of the reference voltage supply unit 7 of FIG. 1, in which a resistor R ₁₃ , a variable resistor VR ₂ , and a resistor R ₁₄ are connected to a power supply terminal Vcc as shown in FIG. connected by connecting the variable terminal of the variable resistor (VR ₂₎ to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier (OP ₄₎ to, and an output terminal of the operational amplifier (OP ₄₎ a diode (D _5), the resistance (R via ₁₅ ) and the inverting input terminal (-) of the condenser C ₉ and the operational amplifier OP ₃ , and the connection point thereof were connected to the comparator 8.

이와같이 구성된 본 발명은 전원단자(L₁, L₂)에 전원이 인가되면, 그 전원은 계전기 스의치(RSW)를 통해 부하(1)에 인가되어 부하(1)가 동작되고, 전원단자(Vcc)에 전원이 인가되면, 그 전원(Vcc)은 기준전압공급부(7)의 저항(R13) 및 가변저항(VR₂), 저항(R₁₄)에 의해 분할되어 비교기(OP₄)의 비반전 입력단자(+)에 인가되므로 연산증폭기(OP₄)는 일정전압을 출력하고, 연산증폭기(OP₄)의 출력전압은 다이오드(D₅)를 통해 그의 반전입력단자(-)로 궤환되어 기준전압 공급부(7)는 주위온도의 변화에 관계없이 항상 일정한 기준전압(V_ref)을 출력 즉, 다이오드(D₅)의 온도특성 변화분을 궤환시켜 온도변화에 관계없이 일정한 기준전압(V_ref)을 출력하고, 그 기준전압(V_ref)은 비교부(8)의 비교부(COMP₁)의 반전입력단자(-)에 인가된다.According to the present invention configured as described above, when power is applied to the power supply terminals L ₁ and L ₂ , the power is applied to the load 1 through the relay switch RSW so that the load 1 is operated and the power supply terminal Vcc. When power is applied to the power supply, the power supply Vcc is divided by the resistor R13, the variable resistor VR ₂ and the resistor R ₁₄ of the reference voltage supply unit 7 to thereby input the non-inverting input of the comparator OP ₄ . As applied to the terminal (+), the operational amplifier OP ₄ outputs a constant voltage, and the output voltage of the operational amplifier OP ₄ is fed back to its inverting input terminal (-) through the diode D ₅ to supply the reference voltage. (7) always outputs a constant reference voltage (V _ref ) regardless of the change in the ambient temperature, that is, outputs a constant reference voltage (V _ref ) regardless of the temperature change by feeding back the temperature characteristic change of the diode (D ₅ ). The reference voltage V _ref is applied to the inverting input terminal (-) of the comparator COMP ₁ of the comparator 8.

그리고, 전원단자(L₂)에서 계전기 스위치(RSW)를 통해 부하(1)로 흐르는 전류를 변류기(CT)가 검출하여 저항(R₁)의 양단간에는 부하(1)로 흐르는 전류에 비례하는 일정전압이 인가되고, 그 전압은 증폭부(3)를 통해 증폭된 후 과전류 검출부(4)에 입력됨과 아울러 저항(R₅) 및 가변저항(VR₁)을 통제 콘덴서(C₄)에 충전되고, 콘덴서(C₄)의 충전전압은 다이오드(D₃) 및 저항(R₅)을 통제 접지로 방전되면서 버퍼(6) 및 저항(R₈)을 통해 비교기(COMP₁)의 비반전 입력단자(+)에 인가된다.The current transformer CT detects a current flowing from the power supply terminal L ₂ to the load 1 through the relay switch RSW, and is constant in proportion to the current flowing to the load 1 between both ends of the resistor R ₁ . A voltage is applied, the voltage is amplified by the amplifier 3 and input to the overcurrent detector 4, and the resistor R ₅ and the variable resistor VR ₁ are charged in the control capacitor C ₄ , The charging voltage of the capacitor (C ₄ ) discharges the diode (D ₃ ) and the resistor (R ₅ ) to the control ground, and the non-inverting input terminal (+) of the comparator (COMP ₁ ) through the buffer (6) and the resistor (R ₈ ). Is applied.

여기서, 부하(1)로 정격전류의 600% 이상의 과전류가 흐를 경우에 정전압 다이오드(ZD₁)(ZD₂)가 온되게 그의 제너 전압을 설정하면, 부하(1)로 정격전류의 600% 이하의 과전류가 흐를 경우에는 정전압 다이오드(ZD₁, ZD₂)가 오프되므로 과전류 검출부(5)는 저전위를 출력하게 된다.Here, if the zener voltage is set so that the constant voltage diode ZD ₁ (ZD ₂ ) is turned on when an overcurrent of 600% or more of the rated current flows to the load 1, the load 1 is 600% or less of the rated current. When the overcurrent flows, the constant voltage diodes ZD ₁ and ZD ₂ are turned off, so the overcurrent detector 5 outputs a low potential.

그리고, 부하(1)로 정격전류가 흐를 경우에 콘덴서(C₄)의 충전시정수 및 방전시정수가 동일하게 되도록 가변저항(VR₁)을 가변하면, 부하(1)로 정격전류 이하의 전류가 흐를 경우에 충방전부(4)는 저전위를 출력하고, 그 저전위는 버퍼(6) 및 저항(R₈)을 통해 비교기(COMP₁)의 비반전 입력단자(+)에 인가되며, 이때 비교기(COMP)₁그의 비반전 입력단자(+)에 인가되는 전압보다 반전입력단자(-)에 인가되는 전압이 높으므로 비교기(COMP₁)는 저전위를 출력하고, 이에따라 다이리스터(SCR)의 게이트에는 저전위가 인가되어 그가 차단상태를 유지하므로 계전기 코일(RL)에는 전류가 흐르지 않게되고, 계전기 스위치(RSW)는 계속단락상태를 유지하여 전원단자(Ll,L2)의 전원이 부하(1)에 공급된다.When the variable resistor VR ₁ is changed so that the charging time constant and the discharge time constant of the capacitor C ₄ are the same when the rated current flows to the load 1, the current 1 or less of the rated current is supplied to the load 1. When flowing, the charge / discharge unit 4 outputs a low potential, and the low potential is applied to the non-inverting input terminal (+) of the comparator COMP ₁ through the buffer 6 and the resistor R ₈ . (COMP) _{1 Since} the voltage applied to the inverting input terminal (-) is higher than the voltage applied to its non-inverting input terminal (+), the comparator COMP ₁ outputs a low potential, and thus the gate of the thyristor SCR. A low potential is applied to the relay coil RL so that no current flows in the relay coil RL, and the relay switch RSW keeps a short circuit, so that the power supply of the power terminals L1 and L2 is loaded (1). Supplied to.

이와같은 상태에서 부하(1)로 정격전류 이상의 전류가 흐르게 되면, 콘덴서(C₄)의 충전전압이 점차 상승하여 비교기(COMP₁)의 비반전 입력단자(+)에 인가되는 전압이 상승하게 되고, 비교기(COMP₁)의 비반전입력단자(+)에 인가되는 전압이 기준전압(V_ref)보다 높게되면, 비교기(COMP₁)는 고전위를 출력하여 저항(R₉)을 통해 다이리스터(SCR)의 게이트에 인가되므로 다이리스터(SCR)는 도통되고, 에이에따라 전원단자(Vcc)의 전원이 트랜지스터(TR₁) 및 계전기 코일(RL)을 통해 다이리스터(SCR)로 흐르게 됨과 아울러 트랜지스터(TR₁) 및 저항(R₁₀), 발광다이오드(LED)를 통해 다이리스터(SCR)로 흐르게 되므로 계전기스위치(RSW)는 개방되어 부하(1)에 전원공급이 차단되고, 발광다이오드(LED)는 점등되어 부하(1)에의 전원공급이 차단되었음을 표시하게 된다.In this state, when a current equal to or greater than the rated current flows to the load 1, the charging voltage of the capacitor C ₄ gradually increases to increase the voltage applied to the non-inverting input terminal (+) of the comparator COMP ₁ . , if the voltage applied to the non-inverting input terminal (+) of the comparator (COMP ₁₎ higher than the reference voltage (V _ref), the comparator (COMP ₁₎ is a thyristor via a resistor (R ₉₎ outputs a high potential ( Since the thyristor SCR is applied to the gate of the SCR, the power supply of the power supply terminal Vcc flows to the thyristor SCR through the transistor TR ₁ and the relay coil RL according to this. TR ₁ ), resistance (R ₁₀ ), light emitting diode (LED) flows to the thyristor (SCR), so the relay switch (RSW) is open to cut off the power supply to the load (1), the light emitting diode (LED) It turns on to indicate that power supply to the load 1 has been cut off.

여기서, 부하(1)로 흐르는 전류에 비례하여 콘덴서(C₄)의 충전전압이 높아지게 되므로 제3도의 특성곡선 그래프와 같이 부하(1)로 흐르는 전류가 많을수록 계전기 스의치(RSW)는 빠른시간내에 개방된다.Here, since the charging voltage of the capacitor C ₄ increases in proportion to the current flowing to the load 1, as the current flowing to the load 1 increases as shown in the characteristic curve graph of FIG. 3, the relay switch RSW becomes faster. Open.

또한, 부하(1)로 정격전류의 600% 이상의 과전류가 흐르게 되면, 정전압 다이오드(ZD₁, ZD₂)가 온되어 다이리스터(SCR)의 게이트에 고전위가 인가되므로 600% 이상의 과전류가 흐를 경우에 다이리스터(SCR)는 바로 도통되어 계전기 스위치(RSW)가 개방되고, 발광 다이오드(LED)가 점등된다.In addition, when an overcurrent of 600% or more of the rated current flows to the load 1, when the constant voltage diodes ZD ₁ and ZD ₂ are turned on and a high potential is applied to the gate of the thyristors SCR, an overcurrent of 600% or more flows. The thyristors SCR are electrically connected to each other, the relay switch RSW is opened, and the light emitting diode LED is turned on.

그리고, 계전기의 동작상태를 점검할 경우에 스위치(SW₁)를 눌러 단락시키면, 전원단자(Vcc)의 전원이스위치(SW₁) 및 저항(R₁₂)을 통해 다이리스터(SCR)의 게이트에 인가되어 다이리스터(SCR)가 도통되고, 계전기 스위치(RSW)가 개방되어 발광 다이오드(LED)가 점등되며, 스위치(SW₂)를 눌러 단락시키면, 트랜지스터(TR₁)가 오프되고, 다이리스터(SCR)는 차단상태로 되어 계전기는 원상복귀되며, 또한 상기에서 기준전압 공급부(7)의 콘덴서(C₉)의 방전시정수를 콘덴서(C₄)의 방전시정수보다 크게 설정하면, 순간 정전등이 발생할 경우에 콘덴서(C₄)의 충전전압이 콘덴서(C₉)의 충전전압보다 빠른 시간내에 방전하므로 순간정전시에는 비교기(COMP₁)에서 저전위가 출력되어 다이리스터(SCR)는 도통되지 않게 된다.If the switch SW ₁ is pressed and shorted to check the operation state of the relay, the power supply of the power supply terminal Vcc is connected to the gate of the thyristor SCR through the switch SW ₁ and the resistor R ₁₂ . When applied, the thyristor SCR is turned on, the relay switch RSW is opened, the light emitting diode LED is turned on, and when the switch SW ₂ is pressed and shorted, the transistor TR ₁ is turned off and the thyristor ( SCR) is cut off, and the relay returns to its original state. When the discharge time constant of the capacitor C ₉ of the reference voltage supply unit 7 is set to be larger than the discharge time constant of the capacitor C ₄ , the instantaneous power failure lamp In this case, since the charging voltage of the capacitor C ₄ discharges in a time faster than the charging voltage of the capacitor C ₉ , during a power failure, a low potential is output from the comparator COMP ₁ and the thyristor SCR is not conducting. Will not.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 정격전류의 100-600%까지 정한시 특성을 가지면서 부하로 과전류의 흐름을 차단하고, 순간 정전시 계전기가 오동작하는 것을 방지함은 물론 온도변화에 관계없이 일정한 기준전압을 공급하여 그 동작이 매우 정확할 뿐만아니라 계전기가 정상동작하는 지를 간단히 점검할수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention has a definite time characteristic up to 100-600% of the rated current, and blocks the flow of overcurrent to the load, and prevents the relay from malfunctioning during a momentary power failure, as well as a constant temperature change. By supplying a reference voltage, the operation is not only very accurate but also it is easy to check whether the relay is operating normally.

Claims

A current detector 2 which detects a current flowing to the load 1 and converts it into a voltage, a charge / discharge unit 4 which charges and discharges the voltage output from the current detector 2 and amplified by the amplifier 3, and the An overcurrent detector 5 for detecting whether an overcurrent flows to the load 1, and a voltage output from the charge / discharge unit 4 and the buffer 6 compared with a reference voltage V _ref of the reference voltage supply 7. And a driving unit 9 for controlling and displaying the power supply to the load 1 with the output voltages of the overcurrent detecting unit 5 and the comparing unit 8, and the operation of the driving unit 9. Relay for overcurrent protection, characterized in that consisting of an operation check unit for checking the state (10).

The method of claim 1, wherein the reference variable of the voltage supply 7 is a power supply terminal resistor (R ₁₃₎ and a variable resistor (VR _2), by connecting a resistor (R ₁₄₎ in series with a variable resistor (VR ₂₎ to (Vcc) connecting the terminal to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier (OP _4), and an output terminal of the operational amplifier (OP ₄₎ through the diode (D _5), its inverting input terminal (-) connected to a reference at the access point An over-current protection relay, characterized in that configured to output a voltage (V _ref ).