KR100428896B1 - 트라이악고장검출장치 - Google Patents

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KR100428896B1 KR10-1999-0061384A KR19990061384A KR100428896B1 KR 100428896 B1 KR100428896 B1 KR 100428896B1 KR 19990061384 A KR19990061384 A KR 19990061384A KR 100428896 B1 KR100428896 B1 KR 100428896B1
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Abstract

이 발명은 트라이악의 각종 정격 및 제조회사에 무관하게 고장여부 및 고장유형을 검출할 수 있는 장치를 제공하려는 것으로서, 트라이악고장검출장치가 전원입력단자와 트라이악연결소켓을 가지며, 저항(R1)과 커패시터(C1) 및 다이악(D)으로 구성된 게이트회로부와, 저항(RS) 및 커패시터(CS)로 구성된 스너버회로부와, 저항(RL)으로 구성된 부하회로부와, 게이트스위치(S2)와 제1 저항(RD1)과 제2 저항(RD2)과 제1 발광다이오드(LED1) 및 제2 발광다이오드(LED2)로 구성된 고장검출회로부를 포함한다.

Description

트라이악고장검출장치 {Triac trouble detector}
이 발명은 트라이악의 고장을 검출하는 장치에 관한 것이며, 특히, 제조회사나 정격전압, 전류, 용량에 무관하게 모든 트라이악에 적용되는 고장검출장치에 관한 것이다
트라이악(triac)은 주로 상용주파수범위에서 양방향전력을 제어하기 위한 목적으로 사용되는 교류전력용 게이트제어식 반도체스위치이다. .
종래, 트라이악의 고장을 검출하기 위해서는 메거 또는 절연저항계 등을 사용하여 트라이악의 절연상태를 판단하거나 고압의 펄스를 트라이악에 인가하여 누설되는 전류의 양을 측정함으로써 트라이악의 열화정도 및 고장여부를 판단하였다. 그러나, 트라이악의 절연저항과 누설전류는 제조회사 및 소자의 정격용량에 따라 편차가 심하므로 측정하고자 하는 트라이악의 특성표를 참조하여 상태를 분석해야 한다. 실제로, 대규모공장의 경우 같은 설비내에서도 여러 종류의 트라이악이 사용되고 있고 트라이악의 점검시 특성표를 일일이 참조하여 고장여부를 판단해야 하므로, 상당히 번거로운 작업이 되고 있다. 또한, 고장을 간파하더라도, 트라이악의 고장유형에 대한 정보를 획득할 수 없으므로, 해당 설비에 대한 회로적인 문제점을 분석하기가 대단히 어렵다는 단점이 있다.
이 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 트라이악의 각종 정격 및 제조회사에 무관하게 고장여부 및 고장유형을 검출하게 하려는 것이다.
도 1은 일반적인 트라이악의 기능을 설명하기 위한 것으로서 트라이악을 표시하는 부호를 도시한 도면이고,
도 2는 이 발명의 양호한 실시예에 따른 트라이악고장검출장치의 구성을 설명하기 위한 회로도이며,
도 3은 도 2에 도시된 장치의 인가된 입력전압의 파형을 도시한 그래프이고,
도 4는 도 2에 도시된 장치의 게이트회로부의 커패시터의 양단에 걸리는 전압의 파형을 도시한 그래프이며,
도 5는 도 2에 도시된 장치의 게이트회로부의 커패시터의 일측 단자와 트라이악의 게이트 사이에 인가되는 전압의 파형을 도시한 그래프이고,
도 6은 도 2에 도시된 장치의 부하회로부의 저항의 양단에 인가되는 전압의 파형을 도시한 그래프이다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 이 발명에 따르면, 전원입력부와, 트라이악의 게이트 및 양측 단자를 연결할 트라이악접속부 및 내부회로부를 포함하고, 상기 내부회로부는 트라이악을 점호시키기 위한 게이트회로부와, 트라이악을 ON 상태로진입시켜 ON 상태를 계속 유지하기 위해 요구되는 최소전류를 흘려주기 위한 부하회로부 및, 시험중인 트라이악의 상태에 따른 발광표시를 하는 고장검출회로부를 포함하는 트라이악고장검출장치가 제공된다.
상기 게이트회로부는 트라이악의 게이트로부터 양측단자로 이어지는 두개의 회로의 공통선로에 질렬연결된 다이악과, 상기 다이악과 상기 트라이악의 양측단자의 사이에 직렬연결된 저항과, 상기 다이악과 상기 트라이악의 양측단자의 사이에 직렬연결되고 상기 저항과 병렬연결된 커패시터 및, 트라이악의 게이트로부터 양측단자로 이어지는 두개의 회로를 동시에 개폐하는 스위치를 포함하고, 상기 부하회로부가 트라이악의 양측단부 및 입력전원을 연결하는 회로에 직렬연결되고 상기 게이트회로부의 저항 및 커패시터와 병렬로 연결되는 부하저항을 포함하며, 상기 고장검출회로부는 트라이악의 양측단부 및 입력전원을 연결하는 회로에 직렬연결되고 상기 부하회로부의 부하저항과 병렬로 연결된 것이고, 상기 고장검출회로부는 서로 병렬로 연결된 한 쌍의 발광다이오드를 포함할 수 있다.
상기 트라이악고장검출장치는 상기 게이트회로부의 게이트스위치의 개폐시에 트라이악에 과도한 전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 스너버회로부를 부가적으로 포함할 수 있으며, 상기 스너버회로부는 트라이악의 양측단자를 이어주는 회로에 직렬로 연결되고 입력전원 및 상기 게이트회로부의 저항과 커패시터에 병렬로 연결된다.
아래에서는 도면을 보면서 이 발명의 양호한 실시예에 대해 상세히 설명하겠다.
도 1는 이 발명에 관련된 트라이악의 작동을 설명하기 위한 것으로서, 그러한 트라이악을 나타내는 부호가 도시되어 있다. 도 1에 보이듯이, 트라이악은 한 개의 게이트(GT)에 의해 양방향 도통을 가능하게 하는 물리적 구조를 가진다. 이 것은 3개 또는 그 이상의 접합을 갖는 쌍안정반도체스위칭소자인 사이리스터(thyristor)를 양방향으로 구성한 것과 같은 회로적 효과를 지닌다.
도 2는 이 발명의 한 실시예에 따른 트라이악고장검출장치의 구성을 설명하기 위한 회로도이다. 이 실시예에 따른 장치는 일반 상용교류입력전원(VS)에 연결하기 위한 전원입력단자와 검사해야 할 트라이악의 게이트(GT)와 양측 단자(A1, A2)연결하기에 적합한 소켓을 가지며, 장치를 입력전원(VS)에 연결하고 장치의 소켓에 트라이악을 꽂은 후에 전원스위치(S1)를 ON 시킴으로써 트라이악의 고장여부를 판단할 수 있도록 설계되어 있다. 장치의 내부회로는 기능상 크게 4개의 부분으로 나누어진다. 제1 부분은 트라이악을 점호시키기 위한 게이트회로부로써 저항(R1)과 커패시터(C1) 및 다이악(diac : D)으로 구성된다. 제2 부분은 트라이악의 ON 또는 OFF시 과도한 전류가 흐르는 현상을 완화시켜 트라이악을 보호하는 역할을 수행하는 스너버(snubber)회로부로서, 저항(RS) 및 커패시터(CS)로 구성된다. 제3 부분은 트라이악이 ON 상태로의 진입 및 ON 상태를 계속 유지하는 최소전류를 흘려주기 위한 부하회로부로서, 저항(RL)만으로 구성된다. 마지막으로, 제4 부분은 시험중인트라이악의 고장여부 및 고장유형을 진단하는 고장검출회로부로서, 게이트스위치(S2)와 제1 저항(RD1)과 제2 저항(RD2)과 제1 발광다이오드(LED1) 및 제2 발광다이오드(LED2)로 구성된다.
도 2에서 스위치(S1)를 ON 으로 하면, 회로에 교류전원(VS)이 인가된다. 도 3 내지 도 6은 도 2에 도시된 장치에 정상적인 트라이악이 연결된 경우에 장치의 각 부분에 인가되는 전압의 파형을 도시한 그래프로서, 도 3은 장치에 인가된 입력전압(VS)의 파형을 나타내며, 도 4는 도 2의 게이트회로부의 저항(R1) 및 커패시터(C1)에 의한 분압에 의해 커패시터(C1)의 양단에 걸리는 전압(VAG)을 나타낸다. 여기에서, 지연각(θ)의 크기는 입력전압(VS)의 위상각(θ VAS)에서 커패시터(C1)의 양단에 인가되는 전압(VAG) 의 위상각(θ VAG)을 뺀 각도로서, 크기는 0도에서 90도 사이의 값이 된다. 앞에서 설명한 내용을 식으로 나타내면 아래의 수학식 1과 같다.
충전 및 방전시의 시상수를 고려하여 적절한 값의 저항(R1) 및 커패시터(C1)를 선택한다. 도 4에서 고전압측에 점선으로 표시된 전압(+VD) 및 저전압측에 점선으로 표시된 전압(-VD)은 다이악(D)이 ON으로 도통되는 문턱전압으로서, 커패시터(C1)의 양단에 인가되는 전압(VAG)이 하위문턱전압(-VD)보다 크고 상위문턱전압(+VD)보다 작을 때에 다이악(D)이 도통된다. 이 때, 트라이악의 게이트로 연결되는 단자(GT)와 커패시터(C1)의 일측 단자(G) 사이에 인가되는 전압(VBG)의 파형은 도 5와 같다. 그리고, 부하회로부의 저항(RL)의 양단에 인가되는 전압(VXY)의 파형은 도 6과 같다. 도 2에서 고장검출회로부의 스위치(S2)와 제1 발광다이오드(LED1) 및 제2 발광다이오드(LED2)는 입력전압의 정방향 및 역방향에 대하여 트라이악이 정상적으로 동작하는지를 판단하고, 고장이 났을 경우 고장유형을 나타내는 역할을 수행한다. 제1 저항(RD1) 및 제2 저항(RD2)은 제1 발광다이오드(LED1) 및 제2 발광다이오드(LED2)의 전류정격을 만족시키면서, 동시에 부하회로부의 저항(RL)으로 흐르는 전류가 감소되지 않도록 적절한 값의 저항을 선택한다.
이 실시예에 따른 트라이악고장검출장치의 발광다이오드의 각각의 점멸상태에 따른 트라이악의 고장유형은 아래의 표 1로 나타낸 바와 같다. 즉, 이 실시예의 트라이악고장검출장치에 트라이악을 연결하고 전원스위치(S1)를 ON 시킨 후에, 게이트스위치(S2)의 ON 및 OFF 위치의 각각에서의 제1 발광다이오드(LED1)와 제2 발광다이오드(LED2)의 점멸상태를 확인하고 아래의 표 1을 조회함으로써 트라이악의 고장여부 및 고장유형을 판단할 수 있다.
시험예 게이트스위치S2 제1 발광다이오드LED1 제2 발광다이오드LED2 고장유형
1 OFF OFF OFF 양방향 개방 또는 게이트 고장
ON OFF OFF
2 OFF OFF OFF 정방향 개방
ON OFF ON
3 OFF OFF OFF 역방향 개방
ON ON OFF
4 OFF OFF OFF 정 상
ON ON ON
5 OFF OFF ON 역방향 단락 및 게이트 고장 또는 정방향 개방
ON OFF ON
6 OFF OFF ON 역방향 단락
ON ON ON
7 OFF ON OFF 정방향 단락 및 게이트 고장 또는 역방향 개방
ON ON OFF
8 OFF ON OFF 정방향 단락
ON ON ON
9 ON ON ON 양방향 단락
위 표 1에서 알 수 있듯이, 이 실시예에 따른 트라이악고장검출장치를 이용하여 트라이악의 작동상태를 검사함에 있어서는, 장치를 전원에 연결하고 검사해야 할 트라이악을 장치에 연결하여 전원스위치(S1)를 ON 시킨 후에, 게이트스위치(S2)를 1회만 ON 및 OFF 시켜 보면, 트라이악의 고장여부는 물론이고, 위 표 1의 최우측열에 열거된 9가지 유형의 고장을 즉각적이고 용이하게 확인할 수 있다. 위와 같은 트라이악고장검출시험에서는 제 1 및 제 2의 발광다이오드의 밝기 등에 무관하게 그 ON 및 OFF 동작이라는 단순한 이진동작만을 필요로 하므로, 검사해야 할 트라이악의 정격전압, 전류, 용량을 포함하는 제반특성에 전혀 무관한 시험결과를 얻을 수 있다.
상기한 바와 같이 작용하는 이 발명에 의하면, 트라이악의 종류, 정격 및 제조회사에 관계없이 고장여부 및 고장유형의 검출을 쉽게 할 수 있으므로, 설비의 정비시 효율을 극대화 할 수 있으며 트라이악의 고장유형을 쉽게 데이터베이스화 할 수 있으므로, 설비의 문제점 및 특성을 분석하는 데 크게 이바지할 수 있다.

Claims (5)

  1. 트라이악의 고장을 검출하는 장치에 있어서,
    전원입력부와, 트라이악의 게이트 및 양측 단자를 연결할 트라이악접속부 및 내부회로부를 포함하고,
    상기 내부회로부는 트라이악을 점호시키기 위한 게이트회로부와, 트라이악을 ON 상태로 진입시켜 ON 상태를 계속 유지하기 위해 요구되는 최소전류를 흘려주기 위한 부하회로부 및, 시험중인 트라이악의 상태에 따른 발광표시를 하는 고장검출회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트라이악고장검출장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 게이트회로부는 트라이악의 게이트로부터 양측단자로 이어지는 두개의 회로의 공통선로에 질렬연결된 다이악과, 상기 다이악과 상기 트라이악의 양측단자의 사이에 직렬연결된 저항과, 상기 다이악과 상기 트라이악의 양측단자의 사이에 직렬연결되고 상기 저항과 병렬연결된 커패시터 및, 트라이악의 게이트로부터 양측단자로 이어지는 두개의 회로를 동시에 개폐하는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 트라이악고장검출장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 부하회로부가 트라이악의 양측단부 및 입력전원을 연결하는 회로에 직렬연결되고 상기 게이트회로부의 저항 및 커패시터와 병렬로 연결되는 부하저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 트라이악고장검출장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고장검출회로부는 트라이악의 양측단부 및 입력전원을 연결하는 회로에 직렬연결되고 상기 부하회로부의 부하저항과 병렬로 연결된 것이며,
    상기 고장검출회로부는 서로 병렬로 연결된 한 쌍의 발광다이오드를 포함하는것을 특징으로 하는 트라이악고장검출장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 트라이악고장검출장치는 상기 게이트회로부의 게이트스위치의 개폐시에 트라이악에 과도한 전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 스너버회로부를 부가적으로 포함하며,
    상기 스너버회로부는 트라이악의 양측단자를 이어주는 회로에 직렬로 연결되고 입력전원 및 상기 게이트회로부의 저항과 커패시터에 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 트라이악고장검출장치.
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