KR200317444Y1

KR200317444Y1 - 과부하 차단기용 돌입전류 오동작 방지회로

Info

Publication number: KR200317444Y1
Application number: KR20-2003-0007508U
Authority: KR
Inventors: 박성대
Original assignee: 상도전기통신 주식회사
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2003-06-25

Abstract

본 고안은 돌입전류와 단락시의 과부하 전류를 구분하여 과부하인 경우에만 전원을 차단하도록 하기 위한 과부하 차단기용 돌입전류 오동작 방지회로를 개시한다. 본 고안은 단락의 경우와 같이 과대한 전류가 지속적으로 흐르는 경우 이를 신속하게 차단하며, 돌입전류와 같이 초기 전류가 크더라도 그 유지 시간이 짧은 경우 가동 접점이 정상적으로 "온" 상태를 유지시킬 수 있도록 한 과부하 차단기용 돌입전류 오동작 방지회로 제공하기 위한 것이다. 이를 위하여 본 고안은 전원 라인에 연결된 정류회로에 의하여 충전되는 콘덴서와, 콘덴서와 직렬로 접속된 스위칭 소자 및 트립 기구 코일과, 스위칭 소자의 트리거를 위한 제1트랜지스터로 구성된 트립 수단과, 전원 라인으로 구성된 1차측 권선과 2개의 2차측 권선에 연결된 정류회로와, 제1,2정류회로에 각기 연결된 상이한 용량의 콘덴서와, 상이한 용량의 콘덴서가 각각 제2트랜지스터의 베이스와 콜렉터에 연결되며, 제2트랜지스터의 에미터가 상기 트립수단의 제1트랜지스터 베이스에 연결된 과부하 차단기용 돌입전류 오동작 방지회로를 제안한다.

이에 따라 본 고안은 돌입전류인 경우에는 제2트랜지스터가 상태 반전되지 않으며, 단락 등으로 인한 과대 전류의 경우에만 상태 반전되면서 트립수단의 제1트랜지스터 베이스에 반전 전압을 공급하여 스위칭 소자를 트리거 시킴으로써 트립 기구 코일에 전력을 공급하여 전원이 트립되는 것이어서 이상 과대 전류가 발생한 경우에만 트립 기능이 실시되도록 함으로써 돌입전류에 의한 트립등 오동작을 방지하여작동의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

과부하 차단기용 돌입전류 오동작 방지회로{Inrush Current Fault Function Prevention Circuit for Over Load Breaker}

본 고안은 과부하 차단기용 돌입전류 오동작 방지회로에 관한 것으로 특히 돌입전류와 단락시의 과부하 전류를 구분하여 과부하인 경우에만 전원을 차단하도록 하기 위한 과부하 차단기용 돌입전류 오동작 방지회로에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 종래의 과부하 차단기는 대부분 도1로 보인 바와 같은 ODP(Oil Dash Pot)나 도2 a), b)로 보인 바와 같은 직열식, 방열식 등으로 된 열동형의 것이다.

이러한 ODP 방식의 과부하 차단기는 부하에 흐르는 전류가 과대한 경우 전류코일(106)에 흐르는 전류에 의하여 발생된 자력으로 가동철심(100)을 자화시켜 제동스프링(101)의 탄력을 이기고 전자극(102)에 자착되며, 이에 따라 자화력이 증대되면서 가동철편(103)을 흡입하므로 이에 따라 래치(104)가 가동되면서 트립 접점이 오프되도록 된 것이다. 그러므로 이는 과전류가 발생될 경우 비교적 간결한 구조에 의하여 트립 접점을 구동할 수 있다는 장점은 있으나, 반면에 과대 전류가 흐르게 되면서 발생되는 열로 내부에 채워진 제동유(105)가 가열되어 점성이 저하되므로, 반복사용하다보면 점차 제동유(105)의 기능이 저하되어 과민하게 반응함에 따라 작동의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있는 것이며, 특히 작동 여부가 전류코일(106)에 흐르는 전압과 전류량에 의하여 결정되는 자력에 의존하여 결정되는 것이므로 부하의 돌입전류와 단락으로 인한 과대 전류를 구분할 수 없다는 문제점이 있는 것이다.

아울러, 도2 a)로 보인 열동식 과전류 차단기는 전류가 바이메탈(200)에 흐르도록 되어 있고, 트립바(201)가 인접하여 배치되어 있으므로 돌입전류나 단락전류가 바이메탈(200)에 흐르면 이때 발생되는 열에 의하여 바이메탈(200)이 점선으로 보인 바와 같이 변형되므로, 트립 작동되도록 되어 있다. 또한, 도2 b)로 보인 바와 같은 방열식은 돌입전류나 과대 전류가 히터(202)에 직접 흐르도록 되어 있고, 이때 히터(202)에서 발생되는 열에 의하여 바이메탈(203)이 가열되어 좀더 예민하게 변형됨으로써 트립바(204)를 구동하도록 된 방식이다. 그러므로, 이는 감도를 증진시킬 수 있는 방법이 될 수 있다. 그러나, 이상에서 열거한 도1로 보인 바와 같은 ODP(Oil Dash Pot)에 의한 트립 동작은 전압,전류의 크기에 따라 형성되는 자력 및 스프링, 제동유에 의한 작동력의 조합에 의한 것이며, 도2로 보인 열동형의 트립 동작은 발열현상 및 열전도 그리고 바이메탈의 반응력을 합성하여 이루어 지는 것이므로 돌입전류와 단락으로 인한 과대 전류를 구분하기 어렵게 되는 문제점이 있는 것이다.

이에 따라, 돌입전류가 큰 부하일수록 종래의 과부하 차단기가 단락으로 인한 과부하 전류의 상태와 동일하게 전원 접점을 오프시켜 전원을 차단시키므로, 불필요하게 전원이 차단되는 경우가 빈번하게 발생되므로, 과부하 차단기의 사용을 기피하는 경향까지 발생되고 있으며, 사용상의 불편을 야기하고, 전기 설비의 안정적 운전이 어렵게 되고, 전기 설비나 선로를 보호하기 어렵게 되는 등의 문제점이 노출되고 있다.

본 고안의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 단락의 경우와 같이 과대한 전류가 지속적으로 흐르는 경우 이를 신속하게 차단하며, 돌입전류와 같이 초기 전류가 크더라도 그 유지 시간이 짧은 경우 가동 접점이 정상적으로 "온" 상태를 유지시킬 수 있도록 한 과부하 차단기용 돌입전류 오동작 방지회로 제공함에 있다.

도1은 ODP 방식 과부하 차단기의 작동을 보인 설명도.

도2 a), b)는 열동식 과부하 차단기의 작동을 보인 설명도.

도3은 본 고안에 의한 과부하 차단기용 돌입전류 오동작 방지회로.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

L1,L2:전원 선로 1: 정류회로

2: 콘덴서 3,4:제1,2콘덴서

5:스위칭소자 6:트립 코일

7:트리거 단자 8,9: 제1,2트랜지스터

10: 트립 수단 11,12: 2차측 권선

13,14:제1,2정류회로 15:접점

16:변류기

이러한 본 고안의 목적은 전원 라인에 연결된 정류회로에 의하여 충전되는 콘덴서와, 콘덴서와 직렬로 접속된 스위칭 소자 및 트립 기구 코일과, 스위칭 소자의 트리거를 위한 제1트랜지스터로 구성된 트립 수단과, 전원 라인으로 구성된 1차측 권선과 2개의 2차측 권선에 연결된 정류회로와, 제1,2정류회로에 각기 연결된 상이한 용량의 콘덴서와, 상이한 용량의 콘덴서가 각각 제2트랜지스터의 베이스와 콜렉터에 연결되며, 제2트랜지스터의 에미터가 상기 트립수단의 제1트랜지스터 베이스에 연결된 과부하 차단기용 돌입전류 오동작 방지회로를 제안한다.

이러한 본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도3에 본 고안에 의한 과부하 차단기용 돌입전류 오동작 방지회로를 도시하였다. 이에서 볼 수 있는 바와 같이 본 고안은 전원 라인(L1,L2)에 연결된 정류회로(1)에 의하여 충전되는 콘덴서(2)와, 콘덴서(2)와 직렬로 접속된 스위칭소자(5) 및 트립 기구 코일(6)과, 스위칭소자(5)의 트리거 단자(7)가 베이스에 연결된 제1트랜지스터(8)로 구성된 트립 수단(10)과, 전원 라인(L1)으로 구성된 1차측 권선과 2개의 2차측 권선(11,12)이 하나의 코어에 권설된 변류기(16)와, 변류기(16)의 2차측 권선(11,12)에 연결된 제1,2정류회로(13,14)와, 제1,2정류회로(13,14)에 각각 연결된 상이한 용량의 제1,2콘덴서(3,4)와, 상이한 용량의 제1,2콘덴서(3,4)가 각각 제2트랜지스터(9)의 베이스와 콜렉터에 연결되며, 제2트랜지스터(9)의 에미터가 상기 트립 수단(10)의 제1트랜지스터(8) 베이스에 연결된 것이다.

이와 같이 된 본 고안은 전원 라인(L1,L2)에 정격 전압이 공급되고, 부하에 정상적인 전원 공급이 이루어 지는 경우에는 부하에 의하여 정격전류의 수배에 달하는 초기 돌입전류가 발생되며, 이에 따라 변류기(16)의 코어에 감겨진 1차측 권선에 의하여 강한 자계가 형성되어 2차측 권선(11,12)에 높은 전압이 유기된다. 그러므로 이는 제1,2정류회로(13,14)에서 정류된 후 제1,2콘덴서(3,4)에 가하여 지는 것이며, 각기 다른 용량을 가진 제1,2콘덴서(3,4)를 각각 독립적으로 충전시키게 된다. 이때 본 고안에서는 두개의 제2권선의 권선수가 상이할 뿐만 아니라, 제1,2콘덴서(3,4)의 용량도 상이하며, 따라서 제2트랜지스터(9)가 턴온되려면 필히두 개의 제1,2콘덴서(3,4)를 모두 충전 완료시켜야 한다. 그러나, 용량성 부하이거나 저항성 및 용량성 부하가 합성된 경우 등 모든 경우에 부하의 초기 돌입 전류는 정상 부하 전류의 수배에 이르지만, 그 유지 시간이 짧으며, 신속하게 정상화되는 것이어서, 특히 제2콘덴서(4)를 일정 레벨 이상으로 충전시키지는 못하게 되는 것이다. 이에 따라 제2트랜지스터(9)는 제1콘덴서(3)가 제1정류회로(13)에 의하여 일정 레벨 이상으로 충전되어 베이스 전위가 상승한 경우에도 용량이 큰 제2콘덴서(4)는 충전 레벨이 아직 낮으므로 제2트랜지스터(9)는 턴오프 상태를 유지하고 있게 되는 것이고, 부하에 흐르는 전류가 정상화되어 정상 운전되는 것이다. 아울러, 제2트랜지스터(9)가 턴오프 상태를 유지하고 있는 것이므로, 제1트랜지스터(8)의 베이스에는 로우레벨의 전압이 인가되어 제1트랜지스터(8) 역시 턴오프 상태를 유지하고 있으므로, 스위칭소자(5)의 트리거 단자(7)에는 트리거 신호가 인가되지 않고 있어 트립 기구의 트립 코일(6)에는 하등의 전류가 흐르지 않아 트립 접점(15)이 온 상태를 유지하여 정상 작동 상태를 유지하고 있는 것이다. 그러나, 이러한 작동 과정이나 초기 작동시부터 선로가 단락되거나 전기 설비가 단락되어 있는 경우에는 과대 전류가 흐르게 되며, 이는 부하에 의하여 발생되는 돌입전류와는 달리 전류가 감소되지 않고 과대 전류가 연속적으로 흐르게 되는 것이다. 그러므로, 이는 변류기(16)의 1차측 권선에 과대 전류를 흘려 주게 되고, 이에 따라 강한 자계에 의하여 2개의 2차측 권선(11,12)에 비교적 높은 전압이 유기된다. 이에 따라 제1,2정류회로(13,14)에 의하여 정류되고, 제1,2콘덴서(3,4)가 충전되는 것이며, 이때 용량이 작은 제1콘덴서(3)는 물론 용량이 큰 제2콘덴서(4)에도 지속적으로 높은 전압이 공급되므로 제2콘덴서(4) 역시 일정 레벨 이상으로 충전 완료될 수 있는 것이다. 이에 따라 제2트랜지스터(9)의 콜렉터에 작동 전원 전압이 공급되고 있으며, 베이스에는 턴온에 충분한 바이어스 전압이 가하여 지고 있는 것이므로, 제2트랜지스터(9)는 턴온되고, 이에 따라 제1트랜지스터(8)의 베이스에 하이레벨의 전압이 인가되는 것이다. 그 결과, 제1트랜지스터(8)가 턴온되는 것이며, 이에 따라 스위칭소자(5)의 트리거 단자(7)에 하이레벨의 전압이 공급된다. 그러므로 스위칭소자(5)가 턴온되면서 콘덴서(2)의 충전 전압이 스위칭소자(5)를 거쳐서 트립 기구의 트립 코일(6)에 공급되는 것이어서 그 접점(15)이 오프되고, 이에 따라 전원이 차단되어 사용자가 전원을 재 투입하는 시점까지 부하로의 전원 공급이 중지되어 단락등 과대 전류로 인한 전기 선로나 전기 설비의 파손, 화재등을 방지할 수 있게 되는 것이다.

실제로는 이러한 콘덴서(2)는 방전되면 다시 정류회로(1)에 의하여 재 충전되는 것이며, 스위칭소자(5)에는 트리거 전압이 연속 공급되므로 트립 기구의 트립 코일(6)에는 2,3회 작동 전류가 공급되어 확실한 트립 동작이 가능하도록 하는 것이다.

이러한 본 고안에서는 스위칭소자(5)로서 트라이액을 사용한 예를 보였으나, 이외에도 SCR 또는 전자식 릴레이, 대전력 FET등 다양한 스위칭소자(5)를 사용할 수 있음은 물론이다.

이와 같이 하여 본 고안은 유도성 부하나 저항성 및 유도성 복합 부하등 각종 부하의 초기 작동시에 발생하는 초기 돌입 전류에는 작동하지 않고 단락등 전기 사고로 인한 과대 전류 발생시에만 트립 작동이 실시되는 것이다.

따라서, 본 고안은 오동작으로 인한 설비 작동 연속성 저해로 인한 각종 피해나 취급상의 번거로움을 해소할 수 있을 뿐만 아니라, 단락등 전기 사고 발생시에 신속 하게 과전류를 차단하여 전기 선로나 전기 설비의 각종 피해나 화재의 발생을 방지할 수 있게 되는 등의 유용한 효과가 있다.

Claims

전원 라인(L1,L2)에 연결된 정류회로(1)에 의하여 충전되는 콘덴서(2)와, 콘덴서(2)와 직렬로 접속된 스위칭소자(5) 및 트립 기구 코일(6)과, 스위칭소자(5)의 트리거 단자(7)가 베이스에 연결된 제1트랜지스터(8)로 구성된 트립 수단(10)과, 전원 라인(L1)으로 구성된 1차측 권선과 2개의 2차측 권선(11,12)이 하나의 코어에 권설된 변류기(16)와, 변류기(16)의 2차측 권선(11,12)에 연결된 제1,2정류회로(13,14)와, 제1,2정류회로(13,14)에 각각 연결된 상이한 용량의 제1,2콘덴서(3,4)와, 상이한 용량의 제1,2콘덴서(3,4)가 각각 제2트랜지스터(9)의 베이스와 콜렉터에 연결되며, 제2트랜지스터(9)의 에미터가 상기 트립 수단(10)의 제1트랜지스터(8) 베이스에 연결됨을 특징으로 하는 과부하 차단기용 돌입전류 오동작 방지회로.