KR100863648B1 - 무수은 접점 릴레이 회로 및 카드 - Google Patents

무수은 접점 릴레이 회로 및 카드 Download PDF

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Abstract

무수은 접점 릴레이 회로는 구동 전압이 인가되는 전원 입력부와, 상기 구동 전압에 의해 접점이 개폐되는 무수은 접점 릴레이와, 상기 릴레이의 접점에 연결된 후단 회로 라인과, 상기 릴레이 접점과 병렬로 상기 후단 회로 라인에 연결된 채터링 방지회로를 구비한다. 상기 채터링 방지 회로는 상기 릴레이의 접점이 차단될 때 발생되는 채터링을 저감하여 떨림 시간을 단축하는 기능을 할 수 있다. 인쇄회로 기판에 무수은 접점 릴레이 회로가 구성되어 무수은 접점 릴레이 카드가 제공된다.

Description

무수은 접점 릴레이 회로 및 카드{MERCURY FREE CONTACT RELAY CIRCUIT AND MERCURY FREE CONTACT RELAY CARD}
본 발명은 릴레이 회로 및 카드에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 무수은 접점 릴레이 회로 및 카드에 관한 것이다.
현재 전력 설비에는 수은 접점 릴레이 카드가 주로 사용되고 있다. 수은 접점 릴레이는 다른 종류의 릴레이에 비하여 전류 용량이 크고, 고속도 동작 특성과 떨림 시간(bounce time)이 적어 계전기, 발전기의 보호회로 및 전력 변환 설비 등에 많이 사용되고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 수은접점 릴레이 카드의 등가회로도이다.
도 1을 참조하면, 수은접점 릴레이 카드(100)는 구동 전압이 인가되는 전원 입력부(10)와, 상기 구동 전압에 의해 접점이 개폐되는 수은 접점 릴레이(12)과, 전력 설비에 연결되는 카드 소켓(14)을 포함한다.
상기 수은 접점 릴레이 카드(100)는 큰 표면장력으로 전류 용량이 크고, 고속 동작특성과 동작 시 떨림시간이 적은 수은 접점 릴레이(12)를 구비한다.
그러나, 수은 접점 릴레이 카드는 장시간 사용시 수은의 증발과 활성 저하로 인해 접점이 오동작하거나 수은이 고착되어 동작하지 않는 문제를 유발하고, 환경 문제로 인해 신규 제작이 제한되고 있다. 따라서, 설비 유지 보수를 위한 수은 접점 릴레이의 보수 및 예비품의 확보가 곤란하여 이를 대체할 릴레이 카드가 요구되고 있는 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 수은 접점 릴레이를 대체하여 수은 접점 릴레이를 사용한 것과 동등하거나 유사한 수준의 기능을 갖는 릴레이 회로 및 릴레이 카드를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 무수은 접점 릴레이를 갖는 무수은 접점 릴레이 회로 및 무수은 접점 릴레이 카드를 제공한다.
본 발명에 따른 무수은 접점 릴레이 회로는 구동 전압이 인가되는 전원 입력부와, 상기 구동 전압에 의해 접점이 개폐되는 무수은 접점 릴레이와, 상기 무수은 접점 릴레이의 접점에 연결된 후단 회로 라인과, 상기 무수은 접점 릴레이의 접점과 병렬로 상기 후단 회로 라인에 연결된 채터링 방지회로를 포함한다.
상기 채터링 방지 회로는 상기 무수은 접점 릴레이의 접점이 차단될 때 발생되는 채터링을 저감하여 떨림 시간을 단축하는 기능을 할 수 있다.
본 발명에 따른 무수은 접점 릴레이 카드는 회로 기판과, 상기 회로 기판에 형성되어 구동 전압이 인가되는 전원 입력 소켓과, 상기 회로 기판에 형성된 후단 회로 소켓 및 상기 전원 입력 소켓과 상기 후단 회로 소켓 사이에 배치된 복수개의 릴레이 회로를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 릴레이 회로는 상기 전원 입력 소켓에 연결되고 상기 구동 전압에 의해 접점이 개폐되는 무수은 접점 릴레이와, 상기 릴레이 의 접점과 상기 후단 회로 소켓을 연결하는 후단 회로 라인과, 상기 릴레이 접점과 병렬로 상기 후단 회로 라인에 접속된 채터링 방지소자를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 수은 접점 릴레이를 무수은 접점 릴레이로 대체하고, 무수은 접점 릴레이의 채터링의 방지하기 위한 채터링 방지 회로를 상기 무수은 접점 릴레이의 점접과 병렬로 연결함으로써 수은 접점 릴레이와 동등하거나 유사한 수준의 고속 동작 특성을 얻을 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무수은 접점 릴레이 회로를 개략적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무수은 접점 릴레이 회로는, 무수은 접점 릴레이(24)와 상기 무수은 접점 릴레이(24)에 구동 전압을 인가하기 위한 전원 입력부(20)와, 상기 무수은 접점 릴레이(24) 동작시 떨림 및 채터링을 방지하기 위한 채터링 방지회로(26)와, 전력기기의 릴레이 회로와 접속되는 회로 단자(28)를 포함한다.
상기 전원 입력부(20)와 상기 무수은 접점 릴레이(24) 사이에는 LED/프리휠링 회로(22)가 연결되어 회로의 오결선 또는 릴레이의 역기전력에 의한 전류의 역류를 방지한다. 상기 LED/프리휠링 회로(22)는 전원의 공급 여부를 판단할 수 있는 표시 소자로서 LED가 구비되어 정상적인 전원 공급 상태와 오동작 상태를 표시할 수 있다.
상기 무수은 접점 릴레이(24)는 종래의 수은 접점 릴레이와 비교하여 떨림시간이 긴 단점을 가질 수 있다. 본 발명에서는 상기 무수은 접점 릴레이(24)의 채터링을 억제하여 떨림 시간을 단축하고 빠른 동작 특성을 실현하기 위하여 상기 채터링 방지회로(26)가 후단 회로 라인과 상기 무수은 점점 릴레이(24) 사이에 연결된다.
상기 채터링 방지회로(26)는 릴레이의 채터링을 억제할 뿐만 아니라 과부하에 의해 손상되더라도 후단 전력기기의 릴레이 회로에 정격 전압 이하의 전압이 인가될 수 있는 구성을 가질 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무수은 접점 릴레이 회로를 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 무수은 접점 릴레이 회로(300)는 무수은 접점 릴레이(38)와 상기 무수은 접점 릴레이(38)에 구동 전압을 인가하기 위한 전원 입력부(30)와, 상기 무수은 접점 릴레이(38) 동작시 떨림 및 채터링을 방지하기 위한 채터링 방지회로(40)을 포함한다.
본 발명의 제 2 실시예에서, 상기 무수은 접점 릴레이(38)는 복수개의 접점을 포함하고, 각각의 접점에 의해 개폐되는 회로 라인에 채터링 방지회로(40)가 연결된다. 즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무수은 접점 릴레이 회로는 상기 무수은 접점 릴레이(38)의 접점들에 각각 연결된 복수개의 채터링 방지회로(40)를 포함할 수 있다.
상기 전원 입력부(30)와 상기 무수은 접점 릴레이(38) 사이에 표시장치(32), 프리휠링 회로(34) 및 전압 소진회로(36)가 연결될 수 있다. 상기 무수은 접점 릴레이(38)는 상기 표시 장치(32), 상기 프리휠링 회로(34) 및 상기 전압 소진회로(36)와 함께 회로를 구성하고, 이들을 통해 구동 전압을 인가받아 동작할 수 있다.
상기 표시 장치(32)는 릴레이 카드의 동작 상태를 표시하는 것으로서, LED 회로일 수 있고, 상기 프리휠링 회로(34)는 DC전원의 오 결선 또는 릴레이의 역기전력에 의한 전류의 역류를 방지한다. 또한, 상기 전압 소진회로(36)는 상기 구동 전압을 강하하여 상기 LED 회로에 공급하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 무수은 접점 릴레이(24)의 접점에 각각 후단 회로 라인이 연결되고, 상기 후단 회로 라인에 각각 채터링 방지 회로(40)가 연결될 수 있다. 복수개의 후단 회로 라인들은 각각 회로 단자(42)를 통해 전력기기의 릴레이 회로와 접속될 수 있다.
상기 무수은 접점 릴레이(38)는 종래의 수은 접점 릴레이와 비교하여 떨림시간이 긴 단점을 가질 수 있다. 본 발명에서는 상기 무수은 접점 릴레이(38)의 채터링을 억제하여 떨림 시간을 단축하고 빠른 동작 특성을 실현하기 위하여 상기 채터링 방지회로(40)가 후단 회로 라인과 상기 무수은 점점 릴레이(38) 사이에 연결될 수 있다. 또한, 상기 채터링 방지회로(40)는 과부하에 의해 손상되더라도 상기 전력기기의 릴레이 접점에 정격 전압 이하의 전압이 인가될 수 있는 구성을 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무수은 접점 릴레이 회로를 설명하기 위한 등가 회로도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 무수은 접점 릴레이 회로(400)는 전원 입력부(412)와, 무수은 접점 릴레이(46) 및 채터링 방지 회로(48)를 포함한다. 상기 무수은 접점 릴레이(46)는 여자 코일(50)과 복수개의 접점들(Pn)을 포함할 수 있다. 예컨대, 하나의 무수은 접점 릴레이(46)는 상기 여자 코일(50)에 의해 개폐가 유도되는 두 개의 접점들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 무수은 접점 릴레이 회로(400)는 3개 이상의 후단 회로(Ln)를 개폐하기 위하여 두 개 이상의 무수은 접점 릴레이(46)를 포함할 수 있다. 상기 무수은 접점 릴레이들(46)은 병렬로 연결되어 릴레이들의 여자 코일들(50)이 병렬로 후단 회로 라인 및 상기 전원 입력부(412)에 접속될 수 있다. 예컨대, 상기 무수은 접점 릴레이(46)는 각각 하나의 여자 코일(50)과 두 개의 접점들을 가질 수 있고, 세 개의 후단 회로 라인들(L1, L2, L3)을 개폐하기 위하여 제 1 무수은 접점 릴레이의 접점 하나(P1)과 제 2 무수은 접점 릴레이의 두 접점(P2, P3)를 이용할 수 있다.
상기 후단 회로 라인(L1, L2, L3)은 회로 단자(52)를 통해 전력기기의 회로에 접속될 수 있다.
각각의 후단 회로 라인(L1, L2, L3)에는 채터링 방지 회로(48)가 상기 무수은 접점 릴레이(46)의 접점에 병렬로 연결된다. 상기 채터링 방지 회로(48)는 저항(R1, R2, R3)과 커패시터(C1, C2, C3)로 구성될 수 있다. 예컨대, 제 1 후단 회로 라인(L1)에 연결된 채터링 방지회로는 직렬로 연결된 제 1 저항(R1)과 제 1 커패시터(C1)로 구성된다.
상기 채터링 방지회로(48)를 구성하는 RC회로는 병렬로 연결된 무수은 접점 릴레이 카드의 접점의 떨림을 제거할 수 있는 시정수를 가지는 것이 바람직하다. 상기 시정수는 가변저항기 및/또는 가변 콘덴서를 이용한 실험을 통해 최적화하여 얻을 수 있다.
상기 채터링 방지회로(48)를 상기 무수은 접점 릴레이(46)의 접점과 병렬로 연결함으로써, 과부하에 의해 상기 채터링 방지회로(48)의 저항 또는 커패시터가 단락 고장이 발생하더라도 대부분의 전압 강하가 단락 고장이 발생되지 않은 저항 또는 커패시터에서 이루어지도록 하여 후단의 전력기기의 릴레이 회로에 정격 전압 이상의 전압이 인가되는 것을 막을 수 있다.
예컨대, 상기 제 1 후단 회로 라인(L1)에 125V의 DC 전압이 인가될 때, 상기 제 1 저항(R1)이 단락된 경우 상기 제 1 커패시터(R2)에 120V가 인가되고, 후단 릴레이 코일에는 5V가 인가되어 릴레이 코일의 여자로 인한 오동작을 막을 수 있다.
상기 제 1 커패시터(R2)가 단락된 경우 상기 제 1 저항(R1)에 110V의 전압이 인가되고 후단 릴레이 코일에는 15V만 인가되어 릴레이 코일의 여자로 인한 오동작을 막을 수 있다.
상기 무수은 접점 릴레이 회로(400)는 LED, 프리휠링 회로 및 전압 소진 회로를 더 포함할 수 있다. 상기 LED, 프리휠링 회로 및 전압 소진 회로는 상기 전원 입력부(42)와 상기 무수은 접점 릴레이(46) 사이에 연결될 수 있다.
상기 프리휠링 회로는 병렬 연결된 제 1 다이오드(D1) 및 제 2 다이오드(D2)로 구성될 수 있다.
예컨대, 상기 무수은 접점 릴레이의 여자 코일(50)은 상기 전원 입력부(42)의 양극과 음극 사이에 직렬로 연결될 수 있고, 상기 LED 및 상기 제 1 다이오드(D1)는 상기 전원 입력부(42)의 양극과 상기 여자 코일(50) 사이에 직렬로 순방향 접속되어, 상기 전원 입력부(42)의 양극에 음의 전압이 인가될 때 상기 여자 코일(50)에 전압이 인가되는 것을 방지한다.
상기 제 2 다이오드(D2)는 상기 무수은 접점 릴레이의 여자 코일(50)과 병렬로 상기 전원 입력부(42)의 양극과 음극 사이에 역방향 접속되어, 상기 여자 코일(50)의 역기전력에 의한 전류의 흐름을 차단할 수 있다. 상기 제 1 다이오드(D1)의 캐소드와 상기 제 2 다이오드(D2)의 캐소드가 서로 연결되고, 상기 LED는 상기 제 1 다이오드(D1)와 상기 제 2 다이오드(D2) 사이의 라인에 병렬로 연결될 수 있다.
상기 제 1 다이오드(D1)와 상기 제 2 다이오드(D2) 사이에 제 1 전압 소진 저항(RP1)이 상기 제 1 및 제 2 다이오드(D1, D2)와 직렬로 연결될 수 있고, 상기 제 1 전압 소진 저항(RP1)은 상기 LED와는 병렬로 상기 제 1 다이오드(D1)와 상기 제 2 다이오드(D2) 사이에 연결될 수 있다. 상기 LED의 애노드와 상기 여자 코일들(50) 사이에 제 2 전압 소진 저항(RP2)이 상기 LED 및 상기 여자 코일들(50)과 직렬로 연결될 수 있다.
상기 제 1 전압 소진 저항(RP1) 및 상기 제 2 전압 소진 저항(RP2)은 상기 LED와 상기 여자 코일(50)에 적정 레벨의 전압이 인가되도록 구동 전압을 강하하는 기능을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무수은 접점 릴레이 카드를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 무수은 접점 릴레이 카드(500)는 인쇄회로 기판(60)에 형성된 도 2 내지 도 4에 도시된 무수은 접점 릴레이 회로로 구성될 수 있다.
상기 인쇄회로기판(60)의 일측에는 전압 입력부인 입력 소켓(52)이 배치되고, 상기 인쇄회로기판(60)의 타측에 전력기기에 접속될 후단 회로 소켓(62)이 배치된다.
상기 인쇄회로기판(60)에 복수개의 무수은 접점 릴레이 회로(70)들이 형성될 수 있고, 상기 입력 소켓(52)에 외부 전원 케이블이 접속되어 각각의 릴레이 회로들(70)에 구동 전압이 인가될 수 있다.
상기 릴레이 회로(70)는 도 2에 도시된 것과 같이 LED/프리휠링회로(54)와 무수은 접점 릴레이(56), 그리고 상기 무수은 접점 릴레이(56) 동작시 떨림 및 채터링을 방지하기 위한 채터링 방지회로(58)로 구성될 수 있고, 후단 회로 라인(70)에 의해 상기 후단 회로 소켓(62)에 결선될 수 있다.
상기 LED/프리휠링 회로(54)는 도 3에 도시된 것과 같이 표시장치로서 LED와, 프리휠링 회로 및 전압 소진회로로 구성될 수 있고, 상기 무수은 접점 릴레이(56)는 복수개의 접점을 포함하고, 각각의 접점에 의해 개폐되는 후단 회로 라인(70)에 채터링 방지회로(58)가 연결될 수 있다.
상기 무수은 접점 릴레이 카드(500)는 도 4에 도시된 것과 같이 3개 이상의 후단 회로 라인(64)를 개폐하기 위하여 두 개 이상의 무수은 접점 릴레이를 구비할 수 있다. 상기 무수은 접점 릴레이들은 병렬로 연결됨으로써 릴레이들의 여자 코일들이 병렬로 후단 회로 라인(60)에 접속될 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무수은 접점 릴레이 카드(500)는 도 2 내지 도 4에서 도시된 것과 같은 무수은 접점 릴레이 회로가 인쇄회로 기판에 형성된 것이고, 도 4에 도시된 것과 같이 LED, 다이오드, 저항, 커패시터 및 무수은 접점 릴레이가 회로 라인에 의해 연결된 구조를 가질 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 수은접점 릴레이 카드의 등가회로도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무수은 접점 릴레이 회로를 개략적으로 설명하기 위한 블록도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무수은 접점 릴레이 회로를 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무수은 접점 릴레이 회로를 설명하기 위한 등가 회로도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무수은 접점 릴레이 카드를 설명하기 위한 도면.

Claims (10)

  1. 구동 전압이 인가되는 전원 입력부;
    상기 구동 전압에 의해 접점이 개폐되는 무수은 접점 릴레이;
    상기 릴레이의 접점에 연결된 후단 회로 라인;
    상기 릴레이 접점과 병렬로 상기 후단 회로 라인에 연결된 채터링 방지회로를 포함하는 무수은 접점 릴레이 회로.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 채터링 방지 회로는 직렬로 연결된 저항 및 커패시터로 구성된 것을 특징으로 하는 무수은 접점 릴레이 회로.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 무수은 접점 릴레이는 복수개의 접점을 포함하고,
    상기 후단 회로 라인은 각각의 접점에 연결된 복수개의 회로 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 무수은 접점 릴레이 회로.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 무수은 접점 릴레이는 병렬로 연결된 제 1 여자 코일 및 제 2 여자 코일을 포함하되, 상기 제 1 여자 코일은 제 1 및 제 2 접점의 개폐를 유도하고, 상 기 제 2 여자 코일은 제 3 접점의 개폐를 유도하는 것을 특징으로 하는 무수은 접점 릴레이 회로.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 회로 라인이 연결된 접점들과 병렬로 상기 회로 라인들에 각각 연결된 복수개의 채터링 방지 회로를 포함하되,
    각각의 채터링 방지 회로는 직렬로 연결된 저항 및 커패시터로 구성된 것을 특징으로 하는 무수은 접점 릴레이 회로.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전원 입력부와 상기 무수은 릴레이 사이에 LED 회로 및 프리휠링 회로가 더 연결된 것을 특징으로 하는 무수은 접점 릴레이 회로.
  7. 회로 기판;
    상기 회로 기판에 형성되어 구동 전압이 인가되는 전원 입력 소켓;
    상기 회로 기판에 형성된 후단 회로 소켓; 및
    상기 전원 입력 소켓과 상기 후단 회로 소켓 사이에 배치된 복수개의 릴레이 회로를 포함하되,
    각각의 릴레이 회로는:
    상기 전원 입력 소켓에 연결되고 상기 구동 전압에 의해 접점이 개폐되는 무 수은 접점 릴레이;
    상기 릴레이의 접점과 상기 후단 회로 소켓을 연결하는 후단 회로 라인; 및
    상기 릴레이 접점과 병렬로 상기 후단 회로 라인에 접속된 채터링 방지소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 무수은 접점 릴레이 카드.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 채터링 방지 소자는 직렬로 연결된 저항 및 커패시터로 구성된 것을 특징으로 하는 무수은 접점 릴레이 카드
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 무수은 접점 릴레이는:
    병렬로 연결된 제 1 릴레이 및 제 2 릴레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 무수은 접점 릴레이 카드.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제 1 릴레이 및 상기 제 2 릴레이는 각각 복수개의 접점을 포함하고,
    상기 후단 회로 라인은 상기 접점들 중 선택된 둘 이상의 접점에 각각 연결된 둘 이상의 회로 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 무수은 접점 릴레이 카드.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0634699A (ja) * 1992-07-21 1994-02-10 Touyoko Sharyo Densetsu Kk 多芯回路自動絶縁試験方法およびその装置
JPH0837477A (ja) * 1994-07-21 1996-02-06 Nec Corp 水銀リレー駆動回路

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