KR100979037B1 - 릴레이의 유도전압 제어 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 릴레이에 발생되는 유도전압의 크기를 감소시키면서 릴레이와 일체로 형성된 것처럼 탈부착시킬 수 있는 릴레이의 유도전압 제어 소자에 관한 것으로서, 릴레이의 핀이 삽입되는 다수의 홈으로 이루어진 제1연결수단과, 상기 제1연결수단에 전기적으로 연결되며 취부용 소켓부의 연결홈에 삽입되는 다수의 핀으로 이루어지는 제2연결수단; 상기 릴레이의 전자코일에 병렬로 연결되도록 상기 제1연결수단에 연결된 콘덴서 및 저항, 동작전원을 선택하는 전압선택입력수단을 일체로 형성함으로서, 릴레이 및 취부용 소켓 사이에 탈부착가능토록 하여, 관리 및 설치를 용이하게 하는 효과가 있는 것이다.

릴레이, 유도전압, 저항, 콘덴서, 케이블

Description

릴레이의 유도전압 제어 소자{DEVICE FOR CONTROLLING A INDUCTION VOLTAGE OF RELAY}

도 1의 (a) ~ (d)은 일반적인 릴레이 소자를 도시한 분해 사시도이다.

도 2는 유도전압 발생을 제어하기 위한 종래의 조립상태도이다.

도 3a ~ 도 3d는 본 발명에 따른 릴레이의 유도전압 제어 소자를 나타낸 사시도이다.

도 4는 상기 본 발명에 따른 유도전압 제어소자의 전기적 연결 상태도이다.

도 5는 본 발명에 따른 릴레이의 유도 전압 제어 소자의 조립 상태도이다.

도 6는 일반적인 릴레이의 유도전압 억제 원리를 설명하는 회로도이다.

도 7은 릴레이의 유도전압 억제를 위한 저항값 및 용량값의 설정원리를 설명하기 위한 회로도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

30 : 유도전압 제어소자

31 : 제1연결수단

32 : 콘덴서

33 : 저항

34 : 전압선택입력수단

35 : 제2연결수단

본 발명은 전기회로에서의 시퀀스 제어에 이용되는 릴레이(relay)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 릴레이에 발생하는 유도전압을 억제하는 것으로 탈부착이 용이한 릴레이의 유도전압 제어 소자에 관한 것이다.

릴레이 소자는 전자력에 의하여 접점을 개폐하는 기능을 갖는 소자로서, 리미트스위치, 센서등의 신호에 따라 다른 장치의 온/오프를 제어하는등에 주로 사용되는 것으로, 전자코일에 전류가 흐르면 전자력을 발생하여, 가동철편을 흡입하고, 이에 가동철편과 연동하는 기구가 작동하여 접점을 닫거나 열게된다.

도 1의 (a) 내지 (d)는 이러한 릴레이 소자의 구성을 보인 분해사시도로서, 도 1의 (a)에 도시된 릴레이소자(1)는 소정 형태의 케이스내에 전자코일, 가동철편, 연동기구, 접점등이 구비되고, 외부로 상기 접점에 연결되거나 전자코일에 연결된 소켓연결용 핀(2)이 외부에 형성되어 이루어진다. 그리고, 상단부에 릴레이핀 연결홈(6)이 형성된 릴레이 취부용 소켓(3)(도 1의 (c)참조)이 있어서, 상기 릴레이소자(1)를 릴레이 취부용 소켓(3)에 삽입시켜 이용한다.

상기 취부용 소켓(3)을 일체형으로 구비하기도 하나, 근래에 들어 취부, 교환, 관리 등의 용이함을 들어, 릴레이부분과 소켓부분이 분리된 상기와 같은 릴레 이소자가 주로 사용되고 있다.

상기 도 1에 있어서, (b)는 상기 릴레이(1)에 형성된 핀의 배열구조를 보인 것으로서, 릴레이(1) 내부의 전자코일에 연결되어 전원을 공급하기 위한 전원핀(4-1,4-2)과, 전자코일의 전자력에 의해서 개폐되는 접점들에 연결되는 접점핀(9)들이 구비된다. 상기 접점핀(9)들 중에서 핀번호 9,10,11,12는 공통단자이고, 핀번호 1~8은 전자코일의 동작에 따라서 상기 공통단자들에 각각 선택적으로 연결되는 선택단자이다.

그리고, 도 1의 (d)는 상기 릴레이 부착용 소켓(3)의 상면도로서, 중앙부에 릴레이(1)의 핀(2)이 삽입되는 연결홈(6)들이 형성되고, 그 주변으로 접점연결단자(7)가 형성된다.

그런데, 상기와 같은 릴레이 소자의 경우, 릴레이에 유도전압이 발생되는 경우, 릴레이가 입력신호에 따라 오프되지 않고 입력상태를 그대로 유지하는 등의 문제점이 발생할 수 있으며, 이러한 문제를 일으키는 유도전압은 릴레이 소자와 연결되는 외부기기, 예를 들어, 리미트스위치나 센서등의 누설전류 제어 케이블의 선간용량에 의한 정전 결합 전류 또는 제어케이블과 전원케이블의 공동 포설에 따른 전자유도 등에 의한 전자유도전류가 내부 저항이 큰 릴레이의 양단에 흘러 발생된다.

그리고, 유도전압은 릴레이에 연결된 케이블의 포설길이, 입력기기의 절연상태, 인접한 전원케이블에 흐르는 전류의 영향 등으로 변화되기 때문에, 릴레이마다 유도전압 발생량이 다르다.

예를 들어, 전자유도 전류등에 의한 전류의 크기가 4mA이고, 릴레이의 내부 임피던스가 21KΩ일때 84V의 유도전압이 발생할 수 있으며, 이 정도의 유도전압은 릴레이를 오동작시킬 수 있다.

이러한 유도전압의 발생을 방지하기 위하여, 도 6에 도시한 바와 같이, 릴레이(RY)에 더미저항(R) 및 콘덴서(C)를 병렬로 연결하면, 유도전압크기를 수십여 V 정도 감소시킬 수 있다.

그리고, 종래에는 상기 회로구현을 위하여, 도 2에 도시한 바와 같이, 취부용 소켓(3)을 기판에 장착하고, 상기 소켓(3)의 상부 연결홈(6)내에 상기 릴레이(1)의 핀들이 삽입되며, 유도전압제거용 소자(11), 저항(R) 및 콘덴서(C)는 기판상에 장착된 후, 케이블(10)을 통해 상기 릴레이(1)에 연결되어 이루어진다.

이 경우, 상기 유도전압 제거용 소자(11)를 고정시킬 수 있는 장치가 없으며, 상기 소자들이 외부로 노출되기 때문에, 설비 관리상 어려움이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 릴레이에 발생되는 유도전압의 크기를 감소시키면서 릴레이와 일체로 형성된 것처럼 탈부착시킬 수 있는 릴레이의 유도전압 제어 소자를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 전자코일의 여자에 따라 접점을 개폐시키켜 상기 접점 및 전자코일과 연결되는 다수의 핀이 외부로 형성된 릴레이기능부와, 상기 릴레이의 핀이 삽입되어 장착기능을 제공하는 취부용 소켓으로 이루어진 릴레이 소자의 유도 전압 제어 소자로서, 다수의 접점핀용 연결홈과 제1,2전원핀용 연결홈으로 이루어져 상기 릴레이 기능부의 접점연결용 핀 및 전원연결용 핀이 삽입되도록 형성되는 제1연결수단; 상기 제1연결수단의 다수 접점핀용 연결홈과 전원핀용 연결홈과 각각 일대일로 전기적 연결되며, 상기 취부용 소켓의 연결홈에 삽입될 수 있는 다수의 접점연결용 핀과 전원연결용 핀으로 이루어진 제2연결수단; 상기 제1연결수단의 제2전원핀용 연결홈에 일단이 전기적으로 연결된 콘덴서; 상기 콘덴서의 다른 단에 전기적으로 연결된 저항; 및 상기 제1연결수단의 전원핀용 연결홈에 전기적으로 연결된 제1연결부와 상기 저항의 다른 단에 전기적으로 연결된 제2연결부를 구비하는 다수의 전압선택홀과, 상기 다수의 전압 선택홀에 각각 삽입되어 해당 전압선택홀에 형성된 제1,2연결부를 전기적을 연결시키는 다수의 전압선택핀으로 이루어져, 전압을 선택할 수 있도록 하는 전압선택입력수단을 구비한다.

이하, 첨부한 도면에 보인 실시예를 참조하여 본 발명에 의한 릴레이의 유도전압 제어 소자의 구성 및 작용에 대하여 설명한다.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 의한 릴레이의 유도전압 제어 소자를 도시한 분해사시도로서, 그중 도 3a는 본 발명에 의한 릴레이의 유도전압 제어 소자의 전체 구성도이다.

상기 도 3의 (a)를 참조하면, 상기 릴레이의 유도전압 제어 소자(30)는 다수 의 접점핀용 연결홈(31a)과, 제1,2전원핀용 연결홈(31b-1,31b-2)으로 이루어져 상기 릴레이기능부(1)의 접점연결용 핀 및 전원연결용 핀(2)이 삽입되는 제1연결수단(31)과, 상기 제1연결수단(31)의 다수 접점핀용 연결홈(31a)과 제1,2전원핀용 연결홈(31b-1,31b-2)과 각각 일대일로 전기적 연결되며, 상기 취부용 소켓(3)의 연결홈(6)들에 삽입되는 다수의 접점연결용 핀(35a)과 전원연결용 핀(35b-1,35b-2)으로 이루어진 제2연결수단(35)과, 상기 제1연결수단(35)의 제2전원핀용 연결홈(31b-2)에 일단이 전기적으로 연결된 콘덴서(32)와, 상기 콘덴서(32)의 다른 단에 전기적으로 연결된 저항(33)과, 상기 제1연결수단(31)의 제1전원핀용 연결홈(31b-1)에 전기적으로 제1연결부(34a-1)와 상기 저항(33)의 다른 단에 전기적으로 연결된 제2연결부(34a-2)로 이루어진 다수의 전압선택홀(34a)과 상기 다수의 전압 선택홀(34a)에 각각 삽입되어 해당 전압선택홀(34a)의 제1,2연결부(34a-1,34a-2)를 전기적으로 연결시키는 다수의 전압선택핀(34b)으로 이루어져, 전압을 선택할 수 있도록 하는 전압선택입력수단(34)을 구비한다.

상기의 수단들은 소정의 케이스로 보호되며, 이때, 상기 제1연결수단(31)은 릴레이(1)가 삽입되기 용이하도록 유도전압용 제어소자(30)의 케이스 상면에 위치시키고, 제2연결수단(31)은 취부용 소켓(3)에 부착하기 용이하도록 유도전압용 제어소자(30)의 케이스 하면에 배치하고, 상기 전압선택입력수단(34)는 케이스의 측면에 배치하여, 탈부착 및 설치를 용이하게 할 수 있다.

그리고, 도 3b는 상기 설명한 구성수단중, 제1연결수단(31)의 제1,2전원핀용 연결홈(31b-1, 31b-2)과, 상기 제1,2전원핀용 연결홈(31b-1,31b-2)에 전기적으로 연결된 제2연결수단(35)의 제1,2전원연결용 핀(35b-1,35b-2)의 구조를 상세히 도시한 것으로서, 상기 제1,2전원핀용 연결홈(31b-1, 31b-2)은 소정 형태의 전도성 금속을 상기 릴레이(1)의 전원연결용 핀이 삽입될 수 있도록 홈을 형성하여 이루어지며, 제1,2전원연결용 핀(35b-1,35b-2)은 상기 제1,2전원핀용 연결홈(31b-1, 31b-2)에 수직하게 연결되는 금속핀으로 구현된다. 이때, 상기 제1,2전원핀용 연결홈(31b-1, 31b-2)과 제1,2전원연결용 핀(35b-1,35b-2)은 일반적으로 규정되어 있는 규격을 갖는다.

그 다음, 도 3c는 상기 전압선택입력수단(34)의 상세 구조를 도시한 사시도로서, 서로 절연되어 있는 전도성의 제1,2연결부(34a-1,34a-2)를 갖는 전압선택홀(34a)들과, 상기 전압선택홀(34a)의 오목부에 밀착 삽입되어 상기 절연되어 있는 제1,2연결부(34a-1,34a-2)를 전기적으로 연결시키는 전도성 물질로 형성된 전원선택핀(34b)로 이루어진다.

상기 전원선택핀(34b)은 상기 다수의 전압선택홀(34a)들중 하나에 삽입되어 해당 전압선택홀(34a)을 통해 서로 다른 레벨의 전원을 공급한다.

도 3d는 상기 전압선택입력수단(34)의 전압선택홀(34a) 및 전원선택핀(34b)의 단면구조, 사시도, 결합상태를 보인 더 상세하게 보인 것으로서, 상기 전압선택홀(34a)의 제1연결부(34a-1)는 소정 크기의 내경을 갖는 원통형으로 이루어지고, 제2연결부(34a-2)는 상기 제1연결부(34a-2)보다 큰 내경을 갖는 원통형으로 이루어지고, 상기 제1연결부(34a-1)와 제2연결부(34a-2)는 그 중심축이 일치하도록 절연체로 연결된다.

그리고, 전원선택핀(34b)는 상기 전압선택홀(34a)의 내부 홈 형태와 동일한 형태로 이루어지며, 삽입시 제1연결부(34a-1) 및 제2연결부(34a-2)에 접촉되어, 전기적인 연결을 이룬다.

도 4는 상술한 릴레이의 유도전압 제어 소자의 구성을 간략화하여 나타낸 모식도로서, 릴레이(1)의 전자코일의 양단에 연결되는 전원연결용 핀과 전기적으로 연결되는 제1,2전원핀용 연결홈(31b-1,31b-2)중에서, 제1전원핀용 연결홈(31b-1)은 전압선택입력수단(34)의 일단에 연결되고, 상기 전압선택입력수단(34)의 다른 단과 제2전원핀용 연결홈(31b-2)의 사이에 콘덴서(32)와 저항(33)이 직렬로 연결된다.

따라서, 유도전압 제어 소자(30)가 릴레이(1)에 부착되면, 상기 콘덴서(32) 및 저항(33)은 릴레이(1)에 병렬로 연결되게 된다.

도 5는 일반적인 취부용 소켓(3)이 분리형성되는 릴레이(1)와 본 발명의 유도전압 제어 소자(30)의 조립상태도로서, 릴레이(1)의 하부 핀(2)을 상기 유도전압 제어용소자(30)의 제1연결수단(31)에 삽입하여, 릴레이(1)와 유도전압 제어소자(30)를 결합하고, 상기 유도전압 제어소자(30)의 제2연결수단(35)을 취부용 소켓(3)의 연결홈(6)에 삽입함으로서, 릴레이(1), 유도전압 제어소자(30), 취부용 소켓(3)을 일렬로 결합한다.

상기와 같이 조립된 상태에서, 유도전압 제어소자(30)의 전압선택입력수단(34)을 통해 선택된 레벨의 전원을 인가할 때, 도 5에 보인 바와 같이, 릴레이(1)의 전원연결 핀에 연결되는 외부 입력기기(예를 들어, 리미트스위치)가 온될때, 저항(R) 및 콘덴서(C)를 통과하는 전류 경로와 릴레이(RY)를 통과하는 전류 경로가 형성된다.

상기에서, 유도전압 제어소자(30)은 별도의 부품으로 구현하지 않고, 취부용 소켓(3)의 내부에 일체로 형성할 수 도 있다.

이상 설명한 구조의 유도전압 제어소자(30)가 릴레이(1)와 결합하여 유도전압을 감소시키는 원리는 다음과 같다.

상기 원리를 설명하기에 앞서, 릴레이 소자를 메이커 별로 샘플링하여, 유도전압에 의하여 어느 정도의 전압에서 실제로 온/오프되는지를 실험해보았다.

이때, 샘플로 사용된 릴레이들의 조건은 표 1과 같이 모두 동일하게 하였다.

정격전압	정격전류	코일저항	코일임피던스	온전압	오프전압
220V	7mA	13.15Ω	78.10H	80%이상	30%이하

그리고, 상기 표 1과 같은 조건을 갖는 메이커별 릴레이 소자들의 실제 동작상태는 다음의 표 2와 같이 나타났다.

샘플 번호	동작전압(실험치)		동작전압(메이커 제시치)		비고
	온 전압	오프 전압	온 전압	오프 전압
1	120V 이상	100V 이하	176V 이상	66V 이하	릴레이 사양 타입 : SZR-NY4-N1 전압 : AC 220V 메이커 : 금성기전 샘플수 : 4개
2	110V 이상	97V 이하	"	"
3	97V 이상	87V 이하	"	"
4	111V 이상	90V 이하	"	"
5	75V 이상	58V 이하	"	"	릴레이 사양 타입 : HR705-29 전압 : AC 110V 메이커 : 한국릴레이 샘플수 : 2개
6	67V 이상	36V 이하	"	"
7	72V 이상	41V 이하	"	"	릴레이 사양 타입 : V-4 전압 : AC 110V 메이커 : YUYU CO 샘플수 : 1개

상기 표 2의 결과에 나타난 바와 같이, 메이커의 지시치와는 달리 릴레이의 실제 동작 전압(온전압)은 통상 100V이며, 복귀전압(오프전압)은 90V로서, 많은 차이가 있었다. 상기로부터, 유도전압의 발생범위가 약 30V 이하인 경우, 실제 릴레이의 온/오프 동작에 이상이 발생되지 않을 것이다.

이로부터, 상기 콘덴서(32)로 1㎌의 소자를 사용하고, 저항(33)으로서 120Ω의 소자를 사용하여 본 발명에 따른 유도전압 제어소자(30)를 구현하였다.

이때, 릴레이(1)과 결합되었을 때의 등가회로는 도 6와 같이 나타나므로, 상기 도 6의 회로를 기준으로 설명한다.

먼저, 저항(R)과 콘덴서(C)로 나타나는 더미임피던스(Zd)는

이다. 여기서, Rd는 상기 저항(R)의 저항값이고, c는 콘덴서(C)의 용량값이고, f는 전원주파수로 통상 50Hz이므로, 더미임피던스(Zd)는 2655Ω으로 산출된다.

또한, 릴레이(RY)의 내부임피던스(Zr)은

로서, Rd는 릴레이의 코일저항치이고, L은 코일의 임피던스로서, 이는 상기 표 1의 규격을 따를 경우, 내부임피던스 Zr은 21000Ω으로 산출된다.

이때, 릴레이(RY)와 저항(R),콘덴서(C)는 병렬로 연결되어 있으므로, 도 6의 회로에서 총 임피던스 Zt는

로서, 2357Ω으로 낮아진다.

여기서, 저항(R)과 콘덴서(C)측으로 흐르는 전류를 id라 할때, 상기 전류는

로서, 상기 총전류 it가 전원연결용 핀 사이가 오픈 상태일때 0.004A라 하면, 더미전류 id는 3.55mA가 된다. 그리고, 이때, 릴레이(RY)에 흐르는 전류 ir은

로서, 0.45mA가 된다.

따라서, 상기 유도전압 제어용 저항(R)과 콘덴서(C)측에 걸리는 전압 Vd를 구하면,

이고, 릴레이(RY)에 걸리는 전압 Vr은

로서, 오프시의 유도전압발생이 억제됨을 알 수 있다.

또한, 외부 입력기기가 온되었을때, 즉, 상기 릴레이의 전원연결용 두 핀 사이가 연결되었을 때, 릴레이의 전자코일이 여자되어 임피던스가 거의 0로 되므로, 도 7과 같은 등가회로로 나타내진다. 이때의 총 임피던스 Zt는

로서, 2655Ω이 되며, 따라서, 흐르는 전류 it는

가 된다. 또한, 저 항(R)과 콘덴서(C)에 각각 걸리는 전압을 계산해 보면, 저항(R)에 걸리는 전압은

이고, 콘덴서(C)에는

가 된다.

따라서, 상기 저항(R)의 용량은

이고, 통상 저항 용량은 4~5배의 여유를 주게되므로, 약 3.5 Watt 이상의 용량이면 충분하며, 콘덴서(C)는 사용전압이 250V이면 충분한 것으로 나타난다.

즉, 상기 도 3a 내지 도 3d에 보인 유도전압 제어소자에 있어서, 구성수단으로서 저항(33)은 약 3.5Watt의 용량을 사용하면 되고, 콘덴서는 사용전압이 250V인 것을 사용하면 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 유도전압 제어소자는 릴레이소자에 쉽게 탈 부착 가능하여, 전기회로기판상의 별도의 면적을 차지하지 않으면서, 릴레이소자에 발생되는 유도전압을 억제시킬 수 있는 우수한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 유도전압 제어소자는 조립 및 관리가 용이하다는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 전자코일의 여자에 따라 접점을 개폐시키며 상기 접점 및 전자코일과 연결되는 다수의 핀이 외부로 형성된 릴레이기능부와, 상기 릴레이의 핀이 삽입되어 장착기능을 제공하는 취부용 소켓으로 이루어진 릴레이 소자의 유도 전압 제어 소자에 있어서,

   다수의 접점핀용 연결홈과 제1,2전원핀용 연결홈으로 이루어져 상기 릴레이 기능부의 접점연결용 핀 및 전원연결용 핀이 삽입되도록 형성되는 제1연결수단;

   상기 제1연결수단의 다수 접점핀용 연결홈과 제1,2전원핀용 연결홈과 각각 일대일로 전기적 연결되며, 상기 취부용 소켓의 연결홈에 삽입될 수 있는 다수의 접점연결용 핀과 전원연결용 핀으로 이루어진 제2연결수단;

   상기 제1연결수단의 제2전원핀용 연결홈에 일단이 전기적으로 연결된 콘덴서;

   상기 콘덴서의 다른 단에 전기적으로 연결된 저항; 및

   상기 제1연결수단의 전원핀용 연결홈에 전기적으로 연결된 제1연결부와 상기 저항의 다른 단에 전기적으로 연결된 제2연결부를 구비하는 다수의 전압선택홀과, 상기 다수의 전압 선택홀에 각각 삽입되어 해당 전압선택홀에 형성된 제1,2신호라인연결부를 전기적을 연결시키는 다수의 전압선택핀으로 이루어져, 전압을 선택할 수 있도록 하는 전압선택입력수단

   을 구비하는 것을 특징으로 하는 릴레이의 유도전압 제어 소자.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 릴레이의 유도전압 제어소자는 취부용 소켓에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 릴레이의 유도전압 제어 소자.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 저항의 용량은 3Watt 내지 4Watt, 콘덴서의 사용전압은 200V 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 릴레이의 유도전압 제어 소자.

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