KR100928939B1 - 전자접촉기의 코일 구동회로 - Google Patents

전자접촉기의 코일 구동회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자접촉기에 있어서 사용자가 트립 전압을 가변하여 설정가능한 전자접촉기의 코일 구동회로를 제공하려는 것으로서, 전자접촉기가 접속된 회로 상의 전압을 검출하여 출력하는 전압 검출 부; 상기 전압 검출 부가 출력하는 회로 상의 검출 전압을 조정가능한 기준 전압과 비교하여 상기 기준 전압보다 상기 검출 전압이 작으면 상기 전자접촉기를 개방하도록 코일 구동신호를 출력하는 제어부, 여기서 상기 제어부는 상기 비교를 위한 비교기와 기준 전압의 조정을 위해서 상기 비교기의 기준 입력단에 접속되는 가변저항을 구비하고; 및 상기 구동코일이 여자 또는 소자되도록 상기 구동코일을 구동제어하는 스위칭소자를 포함하여 구성된다.
전자접촉기, 구동 코일(여자코일), 구동제어 회로

Description

전자접촉기의 코일 구동회로{COIL DRIVING CIRCUIT FOR MAGNETIC CONTACTOR}
본 발명은 전자접촉기에 관한 것으로서, 특히 트립 기준전압의 설정을 사용자가 가변하여 설정할 수 있도록 하는 전자접촉기의 코일 구동회로에 관한 것이다.
전자접촉기는 전동기와 같은 부하 기기에 전원을 공급 또는 차단하는 스위치로서 제어 신호 선을 통한 전원의 공급 또는 차단의 개폐제어가 가능하기 때문에, 공장 자동화시스템의 주요 구성부품으로서 많이 이용되고 있다.
이러한 전자접촉기에 있어서, 전원전압이 낮아졌을 때 이를 감지하여 전원공급을 차단함으로써 부하 기기를 보호하는 기능{일명 부족 전압 트립(Under Voltage Trip) 기능으로 불림}이 요구되며, 이를 위해 부족 전압 트립 장치를 전자접촉기에 부가하여 사용되기도 한다.
낙뢰 등으로 인해 발생하는 순시 전압 강하(Voltage Sag) 현상이 있을 때, 이를 정상으로 결정하여 부하 기기의 운전을 정지시키지 않을 수도 있으며 부족 전압 발생시 설정된 기준 부족 전압 값에 따라 부하 기기의 운전을 정지시킬 수도 있다. 즉, 공장 자동화시스템의 설치 현장마다 관리하는 순시 전압 강하의 크기가 다를 수 있으며, 따라서 사용자가 부하 기기에 따라서 전자접촉기의 저전압 트립의 기준 전압 설정이 가능할 필요가 있다.
그러나 종래에는 사용자의 현장의 특성에 따라서 전자접촉기의 트립 동작을 위한 트립 기준 전압의 설정이 불가능한 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해소하는 것으로서, 본 발명의 목적은 전자접촉기에 있어서 사용자가 트립 동작을 위한 트립 기준 전압을 가변하여 설정할 수 있는 전자접촉기의 코일 구동회로를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은, 전자접촉기를 개폐하는 구동코일을 여자제어하기 위한 전자접촉기의 코일 구동회로에 있어서,
상기 전자접촉기가 접속된 회로 상의 전압을 검출하여 출력하는 전압 검출 부;
상기 전압 검출 부가 출력하는 회로 상의 검출 전압을 조정가능한 기준 전압과 비교하여 상기 기준 전압보다 상기 검출 전압이 작으면 상기 전자접촉기를 개방하도록 코일 구동신호를 출력하는 제어부, 여기서 상기 제어부는 상기 비교를 위한 비교기와 기준 전압의 조정을 위해서 상기 비교기의 기준 입력단에 접속되는 가변저항을 구비하고; 및
상기 구동코일이 여자(勵磁) 또는 소자(消磁)되도록 상기 구동코일을 구동제어하는 스위칭소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 전자접촉기의 코일 구동회로를 제공함으로써 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 전자접촉기의 코일 구동회로는 부족전압 트립 동작을 위한 기준 전압을 사용자가 가변하여 설정할 있으므로, 현장과 부하 기기에 적합하게 기준전압이 설정될 수 있어서, 불필요한 트립에 의한 부하 기기 가동정지에 따른 피해도 방지할 수 있고 저전압에 민감한 부하 기기의 경우 적합한 기준전압의 설정으로 저전압 발생시 보호될 수 있는 효과가 있다.
상기 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 그의 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 이하의 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전자접촉기의 코일 구동회로의 전체 구성을 보여주는 회로 블록 도이고, 도 2는 도 1에 있어서 코일 개폐 제어부의 구성을 더욱 상세히 보여주는 부분 회로 블록 도이다.
도 1에 있어서, 전자접촉기를 개폐하는 구동코일(6a), 다시 말해 트립코일(trip coil)을 여자(勵磁)제어하기 위한 본 발명에 따른 전자접촉기의 코일 구동회로는, 필터 부(1), 정류 부(2), 전압 검출 부(3), 정 전압 회로 부(4), 제어부(5) 및 코일 구동부(6)를 포함하여 구성된다.
필터 부(1)는 교류 전원에 혼입될 수 있는 잡음 신호를 제거하기 위한 회로로서, 예컨대 고주파 잡음신호를 제거할 수 있는 저역 통과 필터회로로 구성될 수 있다.
정류 부(2)는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하기 위한 정류 회로 부이며, 예컨대 잘 알려진 다이오드 브릿지(diode bridge) 회로로 구성될 수 있다.
전압 검출 부(3)는 상기 전자접촉기가 접속된 회로 상의 전압 즉, 교류 R,S,T 상의 전압을 검출하여 출력한다. 전압 검출 부(3)는 구체적으로 예컨대 변위기(POTENTIAL TRANSFORMER)로 구성될 수 있다.
정 전압 회로 부(4)는 상기 교류 전원의 전원전압이 변화하여도 상기 제어부(5)에 일정한 기준전압을 공급하기 위해 마련되었다. 다시 말해 정 전압 회로 부(4)가 정 전압을 공급하는 것은 상기 교류 전원의 전원전압이 변화하여 저전압이 될 때 저 전압 트립을 결정하는 이후 단계의 트립 결정 및 코일 구동 신호 발생 회로 부 즉, 코일 개폐 제어부(5a)에 변함없이 일정한 기준 전압을 제공함으로써 트립 결정의 오류발생을 방지하고 신뢰성 있는 트립 제어 동작을 얻기 위함이다. 정 전압 회로 부(4)는, 예컨대 잘 알려진 바와 같이 제너 다이오드(ZENER DIODE) 및/또는 캐패시터(CAPACITOR)의 회로 부로 구성될 수 있다.
제어부(5)는 전압 검출 부(3)가 출력하는 회로 상의 검출 전압(도 2의 Vdet 참조)을 조정가능한 기준 전압(도 2의 Vref 참조)과 비교하여 상기 기준 전압보다 상기 검출 전압이 작으면 상기 전자접촉기를 개방하도록 코일 구동신호를 출력한다. 이를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(5)는 코일 개폐 제어부(5a), 펄스 폭 변조 부(5b) 및 돌입시간 및 동작 제어회로 부(5c)를 포함하여 구성된다.
여기서, 코일 개폐 제어부(5a)의 상세 구성은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 검출 전압(Vdet)과 조정가능한 기준 전압(Vref)의 비교를 위한 비교기(5a-1)와, 기준 전압(Vref)의 설정 값 조정을 위해서 비교기(5a-1)의 기준 입력단(+ 입력단) 에 접속되는 가변저항(R2)을 구비한다. 코일 개폐 제어부(5a)의 회로에서 미 설명 부호 R1은 기준 전압을 확립하기 위한 전압 확립용 저항이고, 다이오드 D1은 역전방지용 다이오드이다.
코일 개폐 제어부(5a)는 회로 상의 검출 전압(Vdet)을 조정가능한 기준 전압(Vref)과 비교하여 상기 기준 전압보다 상기 검출 전압이 작으면 부족 전압 상태로 결정하여 상기 전자 접촉기를 개방하도록 코일 구동신호를 출력한다.
펄스 폭 변조 부(5b)는 코일 개폐 제어부(5a)의 출력단에 접속되고, 하기의 제 1 스위칭 소자(6b)를 상기 코일 구동신호에 따라 개폐 제어{즉, 트립을 위한 상기 코일 구동신호가 있으면 상기 제 1 스위칭 소자를 열림(off) 위치로 제어하도록 저(low) 전위 신호를 출력하고 트립을 위한 상기 코일 구동신호가 없으면 상기 제 1 스위칭 소자를 닫힘(on) 위치로 제어하도록 고(high) 전위 신호를 출력}함으로써 상기 구동코일(6a)을 여자 또는 소자되도록 제어 가능하며, 이러한 스위칭 제어신호의 펄스 폭 제어에 의해서 상기 구동코일(6a)에 인가전압은 변화하여도 일정한 유지전류를 공급할 수 있게 된다.
돌입시간 및 동작 제어회로 부(5c)는 제 1 스위칭 소자(6b)의 온 또는 오프 동작을 제어하기 위한 제 2 스위칭 소자(6c)의 개폐를 제어하되, 순시 적(일시적) 부족 전압 상태에 따른 트립 오동작이 방지되도록 미리 설정된 지연시간 후에도 전압 검출 부(3)로부터의 검출 전압(Vdet)이 기준 전압(Vref)보다 낮을 때 제 2 스위칭 소자(6c)를 개로(off) 위치로 제어하고 미리 설정된 지연시간 후에 전압 검출 부(3)로부터의 검출 전압(Vdet)이 기준 전압(Vref)보다 크면 제 2 스위칭 소자(6c) 를 폐로(on) 위치로 제어한다. 즉, 돌입시간 및 동작 제어회로 부(5c)는 제 2 스위칭 소자(6c)를 코일 개폐 제어부(5a)의 부족 전압 트립 결정에 따른 코일 구동신호의 출력이 미리 설정된 지연시간 후에 유효하도록 제어하는 회로 부로서, 저항과 커패시터에 의한 지연회로와 제 2의 비교기 회로로 구성될 수 있다. 여기서, 제 2의 비교기 회로는 도 2에 도시한 비교기 회로의 구성과 동일하게 구성할 수도 있고 비교기의 기준전압 입력단에 접속되는 저항값을 고정저항으로 구성할 수도 있다.
제 1 스위칭 소자(6b)는 상기 펄스 폭 변조 부(5b)로부터의 출력신호에 따라 개폐제어되어, 제 1 스위칭 소자(6b)의 닫힘(on) 위치에서 상기 정류 부(2)를 통해 구동코일(6a)에 공급되는 전원공급의 회로를 폐 회로로 만듬으로써 구동코일(6a)이 여자(勵磁)되도록 하고 또는 제 1 스위칭 소자(6b)의 열림(off) 위치에서 상기 정류 부(2)를 통해 구동코일(6a)에 공급되는 전원공급의 회로를 개 회로(open circuit)로 만듬으로써 구동코일(6a)이 소자(消磁)되도록 구동코일(6a)을 구동제어(일명 여자제어)한다.
제 1 스위칭 소자(6b)와 제 2 스위칭 소자(6c)는 트랜지시터(transistor), 사이리스터(thyristor) 등 개폐 제어가 가능한 반도체 소자로 구성될 수 있다.
이상과 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자접촉기의 코일 구동회로의 동작을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1에 있어서, 교류 전원으로부터 부하 측으로의 전력신호가 필터 부(1)를 통해 노이즈를 제거한 상태로 정류 부(2)를 통해 직류전원으로 변환되어 트립 코일(6a)에 공급된다. 전압 검출 부(3)는 필터 부(1)로부터 정류 부(2)로의 선로에 접속되어 교류 전원으로부터 부하 측으로의 전력신호의 전압 값을 검출한다. 전압 검출 부(3)가 검출하는 교류 전원으로부터 부하 측으로의 전력신호의 전압 값을 나타내는 검출 전압(Vdet)의 신호는 도 2의 비교기((5a-1)의 부(-) 입력단에 인가되고, 비교기((5a-1)는 정 전압 회로 부(4)로부터의 직류 정 전압에 대한 저항 R1과 가변저항 R2에 의한 분압 전압으로 얻어지는 기준 전압(Vref)과 검출 전압(Vdet)을 비교한다. 기준 전압(Vref)보다 검출 전압(Vdet)이 작으면, 이것은 상기 교류 전원으로부터 부하 측으로 공급되는 전압이 사용자가 가변 저항(R2)의 조정을 통해 미리 설정한 기준 전압보다 낮아진 부족전압 상태인 것을 의미하며, 따라서 이때 비교기((5a-1)는 상기 전자접촉기를 개방하도록 코일 구동신호를 출력한다. 코일 구동신호의 출력은 고 전위의 신호 출력으로 나타낼 수 있다. 기준 전압(Vref)보다 검출 전압(Vdet)이 크거나 같으면, 이것은 상기 교류 전원으로부터 부하 측으로 공급되는 전압이 사용자가 가변 저항(R2)의 조정을 통해 미리 설정한 기준 전압 이상인 정상 상태인 것을 의미하며, 따라서 이때 비교기((5a-1)로부터 상기 전자접촉기를 개방하는 코일 구동신호의 출력은 없다. 이때 코일 구동신호의 출력은 없다는 것은 비교기((5a-1)로부터 저 전위의 신호 출력으로 나타날 수 있다.
이어서, 펄스 폭 변조 부(5b)는 코일 개폐 제어부(5a)의 출력단에 접속되어, 하기의 제 1 스위칭 소자(6b)를 상기 코일 구동신호에 따라 개폐 제어{즉, 상기 코일 구동신호가 있으면 상기 제 1 스위칭 소자를 열림(off) 위치로 제어하도록 저 전위 신호를 출력하고 상기 코일 구동신호가 없으면 상기 제 1 스위칭 소자를 닫힘(on) 위치로 제어하도록 고 전위 신호를 출력}함으로써 상기 구동코일(6a)을 소 자 또는 여자되도록 제어한다. 이때, 이러한 스위칭 제어신호의 펄스 폭 제어에 의해서 상기 구동코일(6a)에 인가전압은 변화하여도 일정한 출력전류를 공급할 수 있게 된다.
또한, 이때 돌입시간 및 동작 제어회로 부(5c)는 순시적 부족 전압 상태에 대한 트립 오동작이 방지되도록 미리 설정된 지연시간 후에도 전압 검출 부(3)로부터의 검출 전압(Vdet)이 기준 전압(Vref)보다 낮을 때 제 2 스위칭 소자(6c)를 개로(off) 위치로 제어하고 미리 설정된 지연시간 후에 전압 검출 부(3)로부터의 검출 전압(Vdet)이 기준 전압(Vref)보다 크면 제 2 스위칭 소자(6c)를 폐로(on) 위치로 제어한다.
상기 돌입시간 및 동작 제어회로 부(5c)의 폐로 위치 제어 신호에 의해 제 2 스위칭 소자(6c)가 개로 위치로 전환되고 즉, 오프(off) 되면, 트립 코일(6a)을 통해 전류의 회로가 개방되므로, 트립 코일(6a)이 소자되고, 따라서 트립 코일(6a)의 소자에 따라서 미 도시되었지만 전자 접촉기에 부설되는 복귀스프링의 탄성력에 의해 가동접점이 고정접점으로부터 분리되어 트립 즉, 회로의 차단이 이루어진다.
미리 설정된 지연시간 이상 상기 교류전원으로부터 부하 기기 측으로의 전원 공급 선로의 검출 전압(Vdet)이 기준 전압(Vref)보다 크면, 돌입시간 및 동작 제어회로 부(5c) 제 2 스위칭 소자(6c)를 폐로(on) 위치로 제어하고, 이때 펄스 폭 변조 부(5b)는 코일 개폐 제어부(5a)로부터의 상기 코일 구동신호에 따라 제 1 스위칭 소자(6b)를 닫힘(on) 위치로 제어함으로써, 상기 구동코일(6a)에 전원 공급되는 회로가 폐 회로가 됨으로써 구동코일(6a)이 여자되고, 따라서 전자 접촉기에 부설 되는 복귀스프링의 탄성력을 극복하고 가동접점을 고정접점에 접촉하도록 구동함으로써 전원으로부터 부하 기기로의 회로가 폐 회로가 되어 부하 기기가 가동될 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 전자접촉기의 코일 구동회로의 전체 구성을 보여주는 회로 블록 도이고,
도 2는 도 1에 있어서 코일 개폐 제어부의 구성을 더욱 상세히 보여주는 부분 회로 블록 도이다.
*도면의 주요부에 대한 부호의 설명
1: 필터 부 2: 정류 부
3: 전압 검출 부 4: 정전압 회로 부
5: 제어부 5a: 코일 개폐 제어부
5a-1: 비교기
5b: 펄스 폭 변조 부 5c: 돌입시간 및 동작 제어회로 부
6: 코일 구동부 6a: 구동코일(여자코일)
6b: 제 1 스위칭 소자 6c: 제 2 스위칭 소자
6d: 플라이휠 다이오드(flywheel diode)

Claims (4)

  1. 전자접촉기를 개폐하는 구동코일을 여자제어하기 위한 전자접촉기의 코일 구동회로에 있어서,
    상기 전자접촉기가 접속된 회로 상의 전압을 검출하여 출력하는 전압 검출 부;
    상기 전압 검출 부가 출력하는 회로 상의 검출 전압을 조정가능한 기준 전압과 비교하여 상기 기준 전압보다 상기 검출 전압이 작으면 상기 전자접촉기를 개방하도록 코일 구동신호를 출력하는 제어부, 여기서 상기 제어부는 상기 비교를 위한 비교기와 기준 전압의 조정을 위해서 상기 비교기의 기준 입력단에 접속되는 가변저항을 구비하고; 및
    상기 구동코일이 여자 또는 소자되도록 상기 구동코일을 구동제어하는 스위칭소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자접촉기의 코일 구동회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    회로 상의 검출 전압을 조정가능한 기준 전압과 비교하여 상기 기준 전압보다 상기 검출 전압이 작으면 부족 전압 상태로 결정하여 상기 전자접촉기를 개방하도록 코일 구동신호를 출력하는 코일 개폐 제어부;
    상기 코일 개폐 제어부의 출력단에 접속되고, 상기 코일 개폐 제어부로부터 의 코일 구동신호에 따라 상기 스위칭 소자의 온 또는 오프를 제어하며, 상기 구동코일에 일정한 유지전류를 공급하기 위한 펄스 폭 변조 회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자접촉기의 코일 구동 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스위칭소자의 온 또는 오프 동작을 제어하기 위한 제 2 스위칭 소자; 및
    순시적 부족 전압 발생시 트립 오동작을 방지하기 위해서, 상기 코일 개폐 제어부의 부족 전압 상태 결정에 따른 코일 구동이 미리 결정된 시간 지연되도록 상기 제 2 스위칭 소자를 온 또는 오프 제어하는 돌입시간 및 동작 제어회로 부를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자접촉기의 코일 구동 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    전원전압이 변화하여도 상기 제어부에 일정한 기준전압을 공급하기 위해서, 정전압 회로 부를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자접촉기의 코일 구동 회로.
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