KR20000002213A - 오동작 방지 기능을 가지는 전자식 전원 차단장치 - Google Patents

오동작 방지 기능을 가지는 전자식 전원 차단장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오동작 방지 기능을 가지는 전자식 전원 차단장치에 관한 것으로, 종래의 장치에 있어서는 과부하 등에 의한 단락사고 발생시 이를 검출하더라도 장치 내부의 자체 결함으로 인하여 전원을 차단시키지 못하였을 경우는 큰 사고를 유발하게 되는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 종래의 장치에 있어서 일측이 마이크로 프로세서의 출력포트에 연결된 저항(R1)과; 일측이 접지되고 다른 일측이 상기 저항(R1)의 다른 일측에 연결된 커패시터(C1)와; 콜렉터에 저항(R2)을 통하여 전원전압을 입력받고, 베이스가 상기 저항(R1)과 커패시터(C1)의 공통 접속점에 연결된 트랜지스터(Q1)와; 일측이 상기 트랜지스터(Q1)의 에미터에 연결된 저항(R3)과; 일측이 접지되고 다른 일측이 상기 저항(R3)의 다른 일측에 접속된 커패시터(C2)와; 캐소드측이 접지되고, 게이트측이 상기 저항(R3)과 커패시터(C2)의 공통 접속점에 연결된 반도체 스위치(SCR)와; 일측이 상기 반도체 스위치(SCR)의 에노드측에 연결되고, 다른 일측에 전원전압(VCC)을 입력받는 릴레이(RY1)와; 상기 릴레이(RY1)와 역방향으로 병렬 연결된 다이오드(D1)로 구성된 오동작 방지부를 더 포함하여 과부하 등에 의한 단락시 내부의 고장으로 인하여 전원을 차단시키지 못하였을 때에 일정시간 지연후 상위 전원 차단장치의 트립 유니트에 연결된 릴레이를 턴온시켜 상위 전원 차단장치를 동작시켜 전로 및 부하를 보호하도록 함으로써 배전반 구성시에 신뢰성 및 안전성을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

오동작 방지 기능을 가지는 전자식 전원 차단장치
본 발명은 오동작 방지 기능을 가지는 전자식 전원 차단장치(MCCB : Mold Case Circuit Breaker)에 관한 것으로, 특히 과부하 등에 의한 단락시 내부의 고장으로 인하여 전원을 차단시키지 못하였을 때에 일정시간 지연후 상위 전원 차단장치의 트립 유니트에 연결된 릴레이를 턴온시켜 상위 전원 차단장치를 동작시켜 전로 및 부하를 보호하도록 함으로써 배전반 구성시에 신뢰성 및 안전성을 증가시키는 오동작 방지 기능을 가지는 전자식 전원 차단장치에 관한 것이다.
도1은 종래 전자식 전원 차단장치의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 3상의 상용 전원으로 부터 각 상(R, S, T)의 전류를 검출하는 전류 검출 소자(RCT, SCT, TCT)와; 상기 각 전류 검출 소자(RCT, SCT, TCT)를 통해 검출된 각 상(R, S, T)의 전류를 정류하여 출력하는 정류부(10)와; 상기 정류부(10)에서 출력된 양의 정류 전압을 입력받아 마이크로 프로세서(70) 및 각 부를 구동시키는데 필요한 정전압으로 변환 출력하는 정전원부(20)와; 상기 정류부(10)에서 발생된 음의 정류 전압을 입력받아 이를 양의 정류 전압으로 반전 증폭하여 출력하는 반전 증폭부(30)와; 상기 반전 증폭부(30)를 통하여 증폭된 각 상(R, S, T)의 출력을 오아 조합하여 가장 큰 상의 출력이 정격 전류의 N배가 흐르면 제어신호를 출력하여 트립 유니트(80)를 구동시키는 순시전류 검출부(40)와; 상기 반전 증폭부(30)에서 출력된 아날로그 전압을 마이크로 프로세서(70)의 입력으로 사용할 수 있도록 디지탈 신호로 바꾸어 출력하는 아날로그/디지탈 변환부(50)와; 사용자에 의해 전원 차단장치가 검출할 수 있는 정격전류를 셋팅받아 그 셋팅된 값을 마이크로 프로세서(70)에 출력하는 특성 설정부(60)와; 기 설정된 프로그램에 의해 상기 아날로그/디지탈 변환부(50)를 통해 입력받은 검출전압이 특성 설정부(60)에서 설정된 정격 전류를 초과할 경우는 트립 유니트(80)에 제어신호를 출력하는 마이크로 프로세서(70)와; 상기 마이크로 프로세서(70)에서 출력되는 제어신호 또는 상기 순시전류 검출부(40)에서 출력되는 제어신호에 의해 동작되어 전원을 차단하는 트립 유니트(80)로 구성된 종래 전원 차단장치의 동작 및 작용을 설명하면 다음과 같다.
전류 검출 소자(RCT, SCT, TCT)에 의해 3상(R, S, T)의 상용 전원으로 부터 전류를 검출하여 정류부(10)에 출력하면 상기 정류부(10)는 내부의 브릿지 다이오드 회로(미도시)에 의해 각 상에 대하여 정류하여 양의 전파 정류 전압과 음의 전파 정류 전압을 발생하게 된다.
이때 양의 정류 전압은 정전원부(20)에 인가하여 트립 유니트(80)와 마이크로 프로세서(60) 및 각 부를 구동시키기 위한 정전압(VCC)을 출력하고, 음의 정류 전압은 반전 증폭부(30)에 인가하여 양의 정류 전압으로 변환한다.
또한, 순시 전류 검출부(40)는 반전 증폭부(30)의 각 상의 출력을 오아 조합하여 가장 큰 상의 출력이 정격전류의 N배(보통 11배)의 전류가 흐르면 단락 사고로 판단하여 가능한 빨리 전원을 차단하기 위하여 마이크로 프로세서(70)에 의해 구동되지 않고 독립적으로 제어신호를 출력하여 트립 유니트(80)를 구동하게 된다.
예를 들어 MCCB에 정격 전류가 흐르면 전류 검출 소자의 출력이 70mA라고 하고, 반전 증폭부(30)의 출력으로는 최대 297mV가 출력되고, 단락 사고 발생시는 전류 검출 소자의 출력이 770mA가 되고, 반전 증폭부(30)의 출력으로는 최대 3.26V가 출력되어 11배 이상의 전류가 흐르게 되면 마이크로 프로세서(70)의 제어에 관계없이 즉시 트립 유니트(80)를 구동하여 전원을 차단한다.
다음, 특성 설정부(60)는 MCCB에 흐를 수 있는 정격 전류를 설정하는 곳으로 디지탈 코드 스위치(미도시)를 사용하여 설정된 값이 디지탈 출력으로 나와 마이크로 프로세서(70)의 입력포트에 연결되어 사용자가 설정한 정격전류값을 인식하게 된다.
이에 따라 마이크로 프로세서(70)는 파워 온이 되면 도2의 순서도에 도시된 바와 같이 내부의 레지스터(미도시) 및 플래그(미도시)를 초기화 시키고, 특성 설정부(60)에 설정된 정격 전류를 입력 받은 후 3상의 상용 전원으로 부터 1주기 마다 최대의 상을 검출하여 그 값이 정격 전류의 110퍼센트(%)를 초과하는지를 비교하여 초과할 경우는 상기 초과 비율에 따라 정해진 트립시간을 계산한 후 트립 유니트 제어 플래그를 세트하게 된다.
이와 같이 트립 유니트 제어 플래그가 셋팅되면 마이크로 프로세서(70)는 트립 유니트(80)를 제어하여 전원을 차단하게 되고, 다시 처음으로 되돌아 가 상기 과정을 반복 수행하게 된다.
그러나, 상기 종래의 장치에 있어서는 과부하 등에 의한 단락사고 발생시 이를 검출하더라도 장치 내부의 자체 결함으로 인하여 전원을 차단시키지 못하였을 경우는 큰 사고를 유발하게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 과부하 등에 의한 단락시 내부의 고장으로 인하여 전원을 차단시키지 못하였을 때에 일정시간 지연후 상위 전원 차단장치의 트립 유니트에 연결된 릴레이를 턴온시켜 상위 전원 차단장치를 동작시켜 전로 및 부하를 보호하도록 함으로써 배전반 구성시에 신뢰성 및 안전성을 증가시키는 오동작 방지 기능을 가지는 전자식 전원 차단장치를 제공 하는데 그 목적이 있다.
도1은 종래 전자식 전원 차단장치의 구성을 보인 블록도.
도2는 종래 전자식 전원 차단장치의 동작 순서도.
도3은 본 발명에 의한 오동작 방지 기능을 가지는 전자식 전원 차단장치의 구성을 보인 블록도.
도4는 본 발명에 의한 전자식 전원 차단장치의 동작 순서도.
도5는 도3에서 오동작 방지부의 구성을 보인 회로도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
RCT,SCT,TCT : 전류 검출 소자 10 : 정류부
20 : 정전원부 30 : 반전 증폭부
40 : 순시 전류 검출부 50 : 에이디 변환부
60 : 특성 설정부 70 : 마이크로 프로세서
80 : 트립 유니트 100 : 오동작 방지부
RY1 : 릴레이 R1∼R3 : 저항
SCR : 반도체 스위치 Q1 : 트랜지스터
D1 : 다이오드 C1,C2 : 커패시터
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 3상의 상용 전원으로 부터 각 상의 전류를 검출하는 전류 검출 소자(RCT, SCT, TCT)와; 상기 각 전류 검출 소자를 통해 검출된 각 상의 전류를 정류하여 출력하는 정류부와; 상기 정류부에서 출력된 양의 정류 전압을 입력받아 마이크로 프로세서 및 각 부를 구동시키는데 필요한 정전압으로 변환 출력하는 정전원부와; 상기 정류부에서 발생된 음의 정류 전압을 입력받아 이를 양의 정류 전압으로 반전 증폭하여 출력하는 반전 증폭부와; 상기 반전 증폭부를 통하여 증폭된 각 상의 출력을 오아 조합하여 가장 큰 상의 출력이 정격 전류의 N배가 흐르면 제어신호를 출력하여 트립 유니트를 구동시키는 순시전류 검출부와; 상기 반전 증폭부에서 출력된 아날로그 전압을 마이크로 프로세서의 입력으로 사용할 수 있도록 디지탈 신호로 바꾸어 출력하는 아날로그/디지탈 변환부와; 사용자에 의해 전원 차단장치가 검출할 수 있는 정격전류를 셋팅받아 그 셋팅된 값을 마이크로 프로세서에 출력하는 특성 설정부와; 기 설정된 프로그램에 의해 상기 아날로그/디지탈 변환부를 통해 입력받은 검출전압이 특성 설정부에서 설정된 정격 전류를 초과할 경우는 트립 유니트에 제어신호를 출력하는 마이크로 프로세서와; 상기 마이크로 프로세서에서 출력되는 제어신호 또는 상기 순시전류 검출부에서 출력되는 제어신호에 의해 동작되어 전원을 차단하는 트립 유니트로 구성된 전원 차단장치에 있어서, 상기 마이크로 프로세서에서 트립 유니트에 제어신호를 보내고 일정시간 후에도 전원이 차단되지 않으면 자체에 결함이 있는 것으로 판단하여 상위의 전원 차단장치에서 전원을 차단하도록 하는 오동작 방지부를 더 포함하여 구성함으로써 달성되는 것으로, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도3은 본 발명에 의한 오동작 방지 기능을 가지는 전자식 전원 차단장치의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이 3상의 상용 전원으로 부터 각 상(R, S, T)의 전류를 검출하는 전류 검출 소자(RCT, SCT, TCT)와; 상기 각 전류 검출 소자(RCT, SCT, TCT)를 통해 검출된 각 상(R, S, T)의 전류를 정류하여 출력하는 정류부(10)와; 상기 정류부(10)에서 출력된 양의 정류 전압을 입력받아 마이크로 프로세서(70) 및 각 부를 구동시키는데 필요한 정전압으로 변환 출력하는 정전원부(20)와; 상기 정류부(10)에서 발생된 음의 정류 전압을 입력받아 이를 양의 정류 전압으로 반전 증폭하여 출력하는 반전 증폭부(30)와; 상기 반전 증폭부(30)를 통하여 증폭된 각 상(R, S, T)의 출력을 오아 조합하여 가장 큰 상의 출력이 정격 전류의 N배가 흐르면 제어신호를 출력하여 트립 유니트(80)를 구동시키는 순시전류 검출부(40)와; 상기 반전 증폭부(30)에서 출력된 아날로그 전압을 마이크로 프로세서(70)의 입력으로 사용할 수 있도록 디지탈 신호로 바꾸어 출력하는 아날로그/디지탈 변환부(50)와; 사용자에 의해 전원 차단장치가 검출할 수 있는 정격전류를 셋팅받아 그 셋팅된 값을 마이크로 프로세서(70)에 출력하는 특성 설정부(60)와; 기 설정된 프로그램에 의해 상기 아날로그/디지탈 변환부(50)를 통해 입력받은 검출전압이 특성 설정부(60)에서 설정된 정격 전류를 초과할 경우는 트립 유니트(80)에 제어신호를 출력하는 마이크로 프로세서(70)와; 상기 마이크로 프로세서(70)에서 출력되는 제어신호 또는 상기 순시전류 검출부(40)에서 출력되는 제어신호에 의해 동작되어 전원을 차단하는 트립 유니트(80)로 구성된 전원 차단장치에 있어서 상기 마이크로 프로세서(70)에서 트립 유니트(80)에 제어신호를 보내고 일정시간 후에도 전원이 차단되지 않으면 자체에 결함이 있는 것으로 판단하여 상위의 전원 차단장치에서 전원을 차단하도록 하는 오동작 방지부(100)를 더 포함하여 구성한다.
여기서, 상기 오동작 방지부(100)는 도5에 도시된 바와 같이 일측이 마이크로 프로세서(70)의 출력포트에 연결된 저항(R1)과; 일측이 접지되고 다른 일측이 상기 저항(R1)의 다른 일측에 연결된 커패시터(C1)와; 콜렉터에 저항(R2)을 통하여 전원전압(VCC)을 입력받고, 베이스가 상기 저항(R1)과 커패시터(C1)의 공통 접속점에 연결된 트랜지스터(Q1)와; 일측이 상기 트랜지스터(Q1)의 에미터에 연결된 저항(R3)과; 일측이 접지되고 다른 일측이 상기 저항(R3)의 다른 일측에 접속된 커패시터(C2)와; 캐소드측이 접지되고, 게이트측이 상기 저항(R3)과 커패시터(C2)의 공통 접속점에 연결된 반도체 스위치(SCR)와; 일측이 상기 반도체 스위치(SCR)의 에노드측에 연결되고, 다른 일측에 전원전압(VCC)을 입력받는 릴레이(RY1)와; 상기 릴레이(RY1)와 역방향으로 병렬 연결된 다이오드(D1)로 구성된 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 동작 및 작용을 설명한다.
오동작 방지부(100)를 제외한 각 부의 동작은 종래와 같으므로 설명을 간단히 하기 위하여 생략하고, 도4의 순서도를 참조하여 설명하면 먼저, 파워 온이 되면 내부의 레지스터(미도시) 및 플래그(미도시)를 초기화 시키고, 특성 설정부(60)에 설정된 정격 전류를 입력 받은 후 3상의 상용 전원으로 부터 1주기 마다 최대의 상을 검출하여 그 값이 정격 전류의 110퍼센트(%)를 초과하는지를 비교한다.
상기 비교 결과 검출된 값이 정격 전류의 110퍼센트를 초과할 경우는 상기 초과 비율에 따라 정해진 트립시간을 계산한 후 트립 유니트 제어 플래그(T FLAG)를 세트하게 된다.
이와 같이 트립 유니트 제어 플래그(T FLAG)가 셋팅되면 마이크로 프로세서(70)는 트립 유니트(80)에 제어신호를 출력하여 트립코일(미도시)을 동작하여 크로스바(미도시)를 회전시켜서 링크 구조부의 동작으로 전로를 차단하도록 동작하는데, 이때 전로가 차단시에는 전류 검출 소자의 출력이 나오지 않지만 트립코일(미도시)의 결함 또는 크로스바(미도시)나 링크기구부(미도시)의 결함으로 인하여 전로 차단 불능시에는 전류 검출 소자의 출력이 계속 나오므로 마이크로 프로세서(70)는 트립 유니트(80)에 제어신호 인가후 지연시간 계산후에 오동작 검출 플레그(D FLAG)를 셋팅하고 오동작 방지부(100)에 제어신호를 출력한다.
이에 따라 도5에 도시된 바와 같이 마이크로 프로세서(70)의 출력포트에서 출력된 제어신호가 저항(R1)을 통하여 트랜지스터(Q1)의 베이스에 인가되어 상기 트랜지스터(Q1)를 턴온시키고 에미터를 통하여 출력된 '하이'레벨의 신호가 저항(R3)을 통해 반도체 스위치(SCR)의 게이트에 트리거 신호를 인가하여 상기 반도체 스위치(SCR)를 턴온 시키게 되고, 따라서 상기 반도체 스위치(SCR)의 에노드측에 연결된 릴레이(RY1)가 턴온되어 상위 전원 차단장치(미도시)에 의해 전원을 차단한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 오동작 방지 기능을 가지는 전자식 전원 차단장치는 과부하 등에 의한 단락시 내부의 고장으로 인하여 전원을 차단시키지 못하였을 때에 일정시간 지연후 상위 전원 차단장치의 트립 유니트에 연결된 릴레이를 턴온시켜 상위 전원 차단장치를 동작시켜 전로 및 부하를 보호하도록 함으로써 배전반 구성시에 신뢰성 및 안전성을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 3상의 상용 전원으로 부터 각 상의 전류를 검출하는 전류 검출 소자(RCT, SCT, TCT)와; 상기 각 전류 검출 소자를 통해 검출된 각 상의 전류를 정류하여 출력하는 정류부와; 상기 정류부에서 출력된 양의 정류 전압을 입력받아 마이크로 프로세서 및 각 부를 구동시키는데 필요한 정전압으로 변환 출력하는 정전원부와; 상기 정류부에서 발생된 음의 정류 전압을 입력받아 이를 양의 정류 전압으로 반전 증폭하여 출력하는 반전 증폭부와; 상기 반전 증폭부를 통하여 증폭된 각 상의 출력을 오아 조합하여 가장 큰 상의 출력이 정격 전류의 N배가 흐르면 제어신호를 출력하여 트립 유니트를 구동시키는 순시전류 검출부와; 상기 반전 증폭부에서 출력된 아날로그 전압을 마이크로 프로세서의 입력으로 사용할 수 있도록 디지탈 신호로 바꾸어 출력하는 아날로그/디지탈 변환부와; 사용자에 의해 전원 차단장치가 검출할 수 있는 정격전류를 셋팅받아 그 셋팅된 값을 마이크로 프로세서에 출력하는 특성 설정부와; 기 설정된 프로그램에 의해 상기 아날로그/디지탈 변환부를 통해 입력받은 검출전압이 특성 설정부에서 설정된 정격 전류를 초과할 경우는 트립 유니트에 제어신호를 출력하는 마이크로 프로세서와; 상기 마이크로 프로세서에서 출력되는 제어신호 또는 상기 순시전류 검출부에서 출력되는 제어신호에 의해 동작되어 전원을 차단하는 트립 유니트로 구성된 전원 차단장치에 있어서 상기 마이크로 프로세서에서 트립 유니트에 제어신호를 보내고 일정시간 후에도 전원이 차단되지 않으면 자체에 결함이 있는 것으로 판단하여 상위의 전원 차단장치에서 전원을 차단하도록 하는 오동작 방지부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 오동작 방지 기능을 가지는 전자식 전원 차단장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오동작 방지부는 일측이 마이크로 프로세서의 출력포트에 연결된 저항(R1)과; 일측이 접지되고 다른 일측이 상기 저항(R1)의 다른 일측에 연결된 커패시터(C1)와; 콜렉터에 저항(R2)을 통하여 전원전압을 입력받고, 베이스가 상기 저항(R1)과 커패시터(C1)의 공통 접속점에 연결된 트랜지스터(Q1)와; 일측이 상기 트랜지스터(Q1)의 에미터에 연결된 저항(R3)과; 일측이 접지되고 다른 일측이 상기 저항(R3)의 다른 일측에 접속된 커패시터(C2)와; 캐소드측이 접지되고, 게이트측이 상기 저항(R3)과 커패시터(C2)의 공통 접속점에 연결된 반도체 스위치(SCR)와; 일측이 상기 반도체 스위치(SCR)의 에노드측에 연결되고, 다른 일측에 전원전압(VCC)을 입력받는 릴레이(RY1)와; 상기 릴레이(RY1)와 역방향으로 병렬 연결된 다이오드(D1)로 구성된 것을 특징으로 하는 오동작 방지 기능을 가지는 전자식 전원 차단장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100857239B1 (ko) * 2007-08-31 2008-09-05 엘지이노텍 주식회사 백라이트 구동제어장치의 오동작 방지회로
KR101029569B1 (ko) * 2009-06-24 2011-04-15 대동전자(주) 순시전류가 발생시에 차단기의 차단시간을 개선한 회로차단기

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KR101029569B1 (ko) * 2009-06-24 2011-04-15 대동전자(주) 순시전류가 발생시에 차단기의 차단시간을 개선한 회로차단기

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