KR100340970B1

KR100340970B1 - 과전류 계전기를 갖는 에스에스알

Info

Publication number: KR100340970B1
Application number: KR1019990028935A
Authority: KR
Inventors: 박순흥
Original assignee: 박순흥
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2002-06-20
Also published as: KR19990073483A

Abstract

본 발명은 과전류 계전기를 갖는 SSR에 관한 것으로, SSR 자체에 부하의 과전류를 차단하는 과전류 계전기를 형성시킴으로써, SSR에 의하여 동작되는 부하기기를 과전류로부터 효과적으로 보호할 수 있다. 이를 위하여 본 발명은 입력신호원의 공급에 따른 포토커플러 및 트라이악의 구동에 의하여 삼상 또는 단상의 부하전원을 각각의 부하에 공급하여 부하기기를 동작시키는 SSR에 있어서, 상기 삼상 또는 단상의 부하전원의 전류를 검출하는 전류검출수단과; 상기 전류검출수단에서 검출된 전류를 소정의 전압으로 변환시키는 전압변환수단과; 기준전압을 발생시키는 기준전압발생수단과; 상기 전압변환수단에서 출력되는 전압과 상기 기준전압발생수단에서 출력되는 전압을 비교하여, 검출전압이 기준전압 이상일 경우에 소정신호를 출력하는 비교수단과; 상기 비교수단의 출력을 OR게이트를 거쳐 입력받아 턴온되는 제 1스위칭수단과; 상기 제 1스위칭수단에 의하여 턴온되는 포토릴레이와; 그리고 상기 포토릴레이에 의하여 턴온되어 상기 SSR의 포토커플러의 입력신호원을 차단함으로써 상기 SSR의 구동을 정지시키는 제 2스위칭수단을 구비한다.

Description

과전류 계전기를 갖는 에스에스알{Solid State Relay having a Electric Over Current Relay}

본 발명은 과전류 계전기를 갖는 SSR(Solid State Relay)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 SSR 자체에 부하의 과전류를 차단하는 과전류 계전기를 형성시킴으로써, SSR에 의하여 동작되는 부하기기를 과전류로부터 보호하도록 하는 과전류 계전기를 갖는 SSR에 관한 것이다.

일반적으로 SSR(Solid State Relay)은 반도체를 이용한 무접점 릴레이로서 기존의 마그네트 릴레이(Magnet Relay)에 비하여 고신뢰성, 저노이즈, 빠른 응답성, 소형, 기계적 진동이 없는 무진동성 등의 우수한 특징을 가지고 있다. 이와 같이 우수한 특성으로 각 기술분야의 설계기술자 및 생산기술자 들에게 그 성능을 인정받아 상기 마그네트 릴레이를 대신하여 산업기기, 사무기기, 가전기기 등의 광범위한 분야에서 사용되고 있다.

특히 최근에는 공장자동화(FA), 사무자동화(OA), 가정자동화(HA) 등 첨단 자동화가 이루어지고 있으나, 이와 같은 각종 자동화장치(Automatic Control System)의 고급화에 비례하여 주변장치와의 접속 기술 환경은 매우 불리한 여건이다. 즉, 이와 같은 불량환경은 전기접점의 접속노이즈 및 과도현상으로 인한 각종 노이즈를 발생하여 오동작의 주원인이 되고 있으며, 이에 선진국에서는 상술한 SSR을 채용하여 자동화의 첨단화를 이루고 있는 실정이다.

한편, 상술한 바와 같은 SSR의 일반적인 특징을 요약하면 다음과 같다. 첫째, 마그네트 릴레이와 같은 아크(arc), 채터링(chattering) 및 바운스(bounce)가 없고 완전 고체화되어 고신뢰성과 장수명을 가지고 있으며 동작음이 전혀 없다. 둘째, 신호계의 발광소자와 수광소자를 결합한 광결합소자(Photo Coupler)를 채택하여 부하측에서 발생하는 노이즈가 입력 신호원측에 전달되지 않는다. 셋째, TTL-IC 및 C-MOS 등의 소전류 IC로 직접 구동할 수 있다. 넷째, 소형으로 큰 전류의 개폐 능력이 있다. 다섯째, 에폭시 수지로 몰딩되어 내충격, 내진동 및 내환경이 높다.

그러나, 상기와 같은 종래의 SSR은, 상술한 바와 같은 다양한 장점이 있음에도 불구하고, 부하기기의 과전류를 차단시키는 기능이 없다는 문제점이 있다. 한편, 종래 마그네트 릴레이에 있어서도 SSR과 마찬가지로 부하기기의 과전류를 차단하는 기능이 없기 때문에 통상 별도의 과전류 계전기(Over Current Relay)를 설치하여 부하기기의 과전류를 차단하고 있으나, 이와 같은 통상의 과전류 계전기는 상기 마그네트 릴레이에는 설치가 가능한 반면, 그 기기의 특성상 SSR에는 직접 설치할 수 없는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 그 목적은, SSR 자체에 부하의 과전류를 차단하는 과전류 계전기(Electric Over Current Relay)를 형성시킴으로써, SSR에 의하여 동작되는 모터 및 히터 등의 부하기기를 과전류로부터 효과적으로 보호하도록 하는 과전류 계전기를 갖는 SSR을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 과전류 계전기를 갖는 SSR의 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 과전류 계전기를 갖는 SSR의 회로도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 전류검출수단 20 : 전압변환수단

30 : 기준전압발생수단 40 : 비교수단

50 : 제 1스위칭수단 60 : 제 2스위칭수단

70 : 표시수단 PC1~PC3 : 포토커플러

TC1~TC3 : 트라이악 OR1~OR4 : OR게이트

PRY : 포토릴레이 SW : 복귀 스위치

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 과전류 계전기를 갖는 SSR의 특징은, 입력신호원의 공급에 따른 포토커플러 및 트라이악의 구동에 의하여 삼상 또는 단상의 부하전원을 각각의 부하에 공급하여 부하기기를 동작시키는 SSR에 있어서, 상기 삼상 또는 단상의 부하전원의 전류를 검출하는 전류검출수단과; 상기 전류검출수단에서 검출된 전류를 소정의 전압으로 변환시키는 전압변환수단과; 기준전압을 발생시키는 기준전압발생수단과; 상기 전압변환수단에서 출력되는전압과 상기 기준전압발생수단에서 출력되는 전압을 비교하여, 검출전압이 기준전압 이상일 경우에 소정신호를 출력하는 비교수단과; 상기 비교수단의 출력을 OR게이트를 거쳐 입력받아 턴온되는 제 1스위칭수단과; 상기 제 1스위칭수단에 의하여 턴온되는 포토릴레이와; 그리고 상기 포토릴레이에 의하여 턴온되어 상기 SSR의 포토커플러의 입력신호원을 차단함으로써 상기 SSR의 구동을 정지시키는 제 2스위칭수단을 구비한다.

또한, 상기 포토릴레이의 일측에 연결되고 상기 포토릴레이에 의하여 턴온되어 부하기기의 과부하상태를 표시하는 표시수단을 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 포토릴레이와 상기 제 2스위칭수단 사이에 연결되어, 상기 SSR이 구동정지된 상태에서 상기 제 2스위칭수단을 강제 턴오프시켜 상기 SSR을 정상상태로 리셋시키는 복귀 스위치를 더 구비하는 것이 더욱 바람직하다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 과전류 계전기를 갖는 SSR의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 과전류 계전기를 갖는 SSR의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 과전류 계전기를 갖는 SSR의 회로도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 SSR은 주로 모터와 히터 제어용으로 사용되기 위하여 입력신호원(IN)의 공급에 따른 포토커플러(PC1~PC3) 및 트라이악(TC1~TC3)의 구동에 의하여 삼상부하전원(R,S,T,U,V,W) 또는 단상부하전원을 각각의 부하에 공급하여 부하기기를 동작시킨다. 여기서, 상기 삼상부하전원(R,S,T,U,V,W) 또는 단상부하전원의 전류를 검출하는 전류검출수단(10)이 구비되는데, 이전류검출수단(10)은 각각의 삼상부하전원(R,S,T,U,V,W) 또는 단상부하전원의 과전류를 검출하는 CT센서(CT1~CT3)를 포함한다.

또한, 상기 전류검출수단(10)에서 검출된 전류를 소정의 전압으로 변환시키는 전압변환수단(20)과, 기준전압을 발생시키는 기준전압발생수단(30)이 구비된다. 여기서, 상기 전압변환수단(20)은 전류설정용 가변저항(VR1~VR3), 입력전류제한용 저항(R1~R3), 콘덴서(C1~C6) 및 다이오드(D1~D3)로 구성된다. 상기 기준전압발생수단(30)은 정전압용 제너다이오드(ZD), 콘덴서(C) 및 기준전압설정용 가변저항(VR4) 및 분압용 저항(R4)으로 구성된다.

또한, 상기 전압변환수단(20)에서 출력되는 전압과 상기 기준전압발생수단(30)에서 출력되는 전압을 비교하여, 검출전압이 기준전압 이상일 경우에 소정신호를 출력하는 비교수단(40)이 구비되며, 이 비교수단(40)은 오피엠프(OP1~OP3)를 이용한 통상의 비교기로 구성됨이 바람직하다.

또한, 상기 비교수단(40)의 출력을 OR게이트(OR1~OR2)를 거쳐 입력받아 턴온되는 제 1스위칭수단(50)과, 상기 제 1스위칭수단(50)에 의하여 턴온되는 포토릴레이(PRY)가 구비된다. 상기 제 1스위칭수단(50)은 저항(R5~R6)과 상기 비교수단(40)의 출력을 베이스단에 입력받는 트랜지스터(TR1)로 구성되며, 상기 포토릴레이(PRY)는 상기 제 1스위칭수단(50)의 트랜지스터(TR1)의 콜렉터단에 연결된다.

또한, 상기 포토릴레이(PRY)에 의하여 턴온되어 상기 SSR의 포토커플러(PC1~PC3)의 입력신호원(IN)을 차단함으로써 상기 SSR의 구동을 정지시키는 제 2스위칭수단(60)이 구비되고, 이 제 2스위칭수단(60)은 콜렉터단과 에미터단이 각각 상기 SSR의 입력신호원(IN)에 연결되고, 그 베이스단이 상기 포토릴레이(PRY)에 연결된 트랜지스터(TR2) 및 저항(R10~R11)으로 구성된다.

또한, 상기 포토릴레이(PRY)의 일측에 연결되고 상기 포토릴레이(PRY)에 의하여 턴온되어 부하기기의 과부하상태를 표시하는 표시수단(70)과, 상기 포토릴레이(PRY)와 상기 제 2스위칭수단(60) 사이에 연결되어, 상기 SSR이 구동정지된 상태에서 상기 제 2스위칭수단(60)을 강제 턴오프시켜 상기 SSR을 구동상태로 복귀시키는 복귀 스위치(SW)를 구비한다. 여기서, 상기 표시수단(70)은 직렬로 연결된 OR게이트(OR4), 저항(R10) 및 발광다이오드(LED1)로 구성되고, 복귀 스위치(SW)는 상기 포토릴레이(PRY)에 연결된 OR게이트(OR3)의 일단에 연결된다. 미설명부호 LED2는 SSR의 동작상태를 표시하는 발광다이오드이다.

이와 같은 구성된 본 발명의 과전류 계전기를 갖는 SSR의 작용은, 먼저 입력신호원(IN)의 공급에 따른 포토커플러(PC1~PC3) 및 트라이악(TC1~TC3)의 구동에 의하여 삼상부하전원(R,S,T,U,V,W) 또는 단상부하전원이 각각의 부하, 예로서 모터 또는 히터에 공급되어 이 부하기기가 동작하고 있는 상태에서, 상기 전류검출수단(10)의 CT센서(CT1~CT3)는 상기 삼상부하전원(R,S,T,U,V,W) 또는 단상부하전원의 전류를 검출한다.

이렇게 검출된 전류는 상기 전압변환수단(20)의 전류설정용 가변저항(VR1~VR3), 입력전류제한용 저항(R1~R3), 콘덴서(C1~C6) 및 다이오드(D1~D3)를 거치면서 소정전압으로 변환된다. 아울러,기준전압발생수단(30)은 정전압용 제너다이오드(ZD), 콘덴서(C) 및 기준전압설정용 가변저항(VR4) 및 분압용 저항(R4)에 의하여 소정의 기준전압을 발생시킨다.

이후, 비교수단(40)의 오피엠프(OP1~OP3)는 상기 전압변환수단(20)에서 출력되는 전압과 상기 기준전압발생수단(30)에서 출력되는 전압을 비교하여, 예로서 검출전압이 기준전압 이상일 경우에 과부하 검출에 따른 소정신호를 출력한다.

이렇게 출력된 과부하 검출신호는 OR게이트(OR1~OR2)를 거쳐 제 1스위칭수단(50)의 트랜지스터(TR1)의 베이스단에 입력되어 이 트랜지스터(TR1)를 턴온시킨다. 즉, 상기 삼상부하전원(R,S,T,U,V,W) 또는 단상부하전원중 어느 하나에서라도 과전류가 검출되면 상기 트랜지스터(TR1)가 턴온되는 것이다.

이후, 상기 제 1스위칭수단(50)의 트랜지스터(TR1)는 콜렉터단에 연결된 포토릴레이(PRY)를 턴온시키고, 이 포토릴레이(PRY)는 제 2스위칭수단(60)의 트랜지스터(TR2)에 베이스전류를 공급하여 이 트랜지스터(TR2)를 턴온시킨다. 이때, 상기 포토릴레이(PRY)는 입출력단을 절연시켜서 필요한 신호만을 전달한다.

따라서, 상기 트랜지스터(TR2)의 콜렉터단과 에미터단이 각각 연결된 SSR의 입력신호원(IN) 간의 전위차가 0이 되어 상기 SSR의 포토커플러(PC1~PC3) 및 트라이악(TC1~TC3)의 구동이 정지되므로, 부하기기의 동작이 정지되어 과전류로부터 상기 부하기기가 보호된다.

이와 함께, 상기 표시수단(70)의 OR게이트(OR4) 및 저항(R10)을 거쳐 발광다이오드(LED1)로 전류가 공급되어 이 발광다이오드(LED1)가 점등됨으로써, 상기한 과전류상태를 표시하게 된다.

한편, 사용자는 상기 SSR이 구동정지된 상태에서 상기 포토릴레이(PRY) 및 OR게이트(OR3)의 일단에 연결된 복귀 스위치(SW)를 온시킴으로써, 상기 제 2스위칭수단(60)의 트랜지스터(TR2)를 강제 턴오프시켜 상기 SSR을 정상상태로 리셋(RESET)시킨다.

여기서, 모터제어용 SSR은 부하와 딜레이 타이머(DELAY TIMER)을 모두 세팅하도록 되어있고, 히터제어용 SSR은 부하 세팅만 부착하고 딜레이 타임머는 부착되지 않는다. 또한, 상기 부하는 전류 암페어를 부하의 용도에 맞게 설정하도록 되어 있으며, 모터부하를 사용할 때 기동시 과전류와 동작시 과전류를 구분하기 위하여 딜레이 타이머로 트라이악(TC1~TC3)의 트립(TRIP)타임을 제어하도록 한다. 따라서, 트립되면 발광다이오드(LED1)가 점등되고, 트립의 해제는 부착된 복귀 스위치(SW)를 조작하여 리셋되도록 하는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 과전류 계전기를 갖는 SSR에 의하면, SSR 자체에 부하의 과전류를 차단하는 과전류 계전기를 형성시킴으로써, 고신뢰성, 저노이즈, 빠른 응답성, 소형, 기계적 진동이 없는 무진동성 등의 우수한 특징을 그대로 적용시킬수 있음과 동시에, SSR에 의하여 동작되는 부하기기 특히, 모터 및 히터 등을 과전류로부터 효과적으로 보호할 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형실시가 가능함을 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

Claims

입력신호원의 공급에 따른 포토커플러 및 트라이악의 구동에 의하여 삼상 또는 단상의 부하전원을 각각의 부하에 공급하여 부하기기를 동작시키는 SSR에 있어서, 상기 삼상 또는 단상의 부하전원의 전류를 검출하는 전류검출수단과; 상기 전류검출수단에서 검출된 전류를 소정의 전압으로 변환시키는 전압변환수단과; 기준전압을 발생시키는 기준전압발생수단과; 상기 전압변환수단에서 출력되는 전압과 상기 기준전압발생수단에서 출력되는 전압을 비교하여, 검출전압이 기준전압 이상일 경우에 소정신호를 출력하는 비교수단과; 상기 비교수단의 출력을 OR게이트를 거쳐 입력받아 턴온되는 제 1스위칭수단과; 상기 제 1스위칭수단에 의하여 턴온되는 포토릴레이와; 그리고 상기 포토릴레이에 의하여 턴온되어 상기 SSR의 포토커플러의 입력신호원을 차단함으로써 상기 SSR의 구동을 정지시키는 제 2스위칭수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 과전류 계전기를 갖는 SSR.
제 1항에 있어서, 상기 포토릴레이의 일측에 연결되고 상기 포토릴레이에 의하여 턴온되어 부하기기의 과부하상태를 표시하는 표시수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과전류 계전기를 갖는 SSR.
제 1항에 있어서, 상기 포토릴레이와 상기 제 2스위칭수단 사이에 연결되어, 상기 SSR이 구동정지된 상태에서 상기 제 2스위칭수단을 강제 턴오프시켜 상기 SSR을 정상상태로 리셋시키는 복귀 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과전류 계전기를 갖는 SSR.