KR890008923Y1 - 모우터용 과전류 릴레이 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

모우터용 과전류 릴레이

제1도는 본 고안의 회로도.

제2(a)도, 제2(b)도는 각각 3접점 스위치의 접속상태에 따른 반한시, 정한시 특성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

IC₁: 비교기 IC IC₂: 타이머 IC

Q₁-Q₄: 트랜지스터 D₁-D₇: 다이오드

Ry : 릴레이 TC : 트립코일

P : 주접점 CT₁, CT₂: 변류기

본 고안은 과전류 릴레이에 관한 것으로 특히, RST 삼상 및 단상 모우터 선로에 흐르는 과전류를 검출하여 검출된 과전류의 양 및 지속시간에 따라 미리 정한 시간내에 선로를 차단시키도록한 모우터용 과전류 릴레이에 관한 것이다.

종래의 과전류 릴레이는 각기 단기능(예 : 반한시 또는 정한시)만 갖고 있어서 부하의 성질에 따라 그 장치자체를 교환해주어야 하고, 시간 지연 소자로서 저항과 콘덴서만 이용하기 때문에 그 정확도가 떨어질 뿐만 아니라 구조가 복잡하고, 과도상태에서의 오동작의 발생, 3상 및 단상 겸용을 실현하지 못한점등의 여러가지 문제점을 갖고 있었다.

본 고안의 종래의 이러한 제반 문제점을 해결하고자 고안된 것으로 기능의 다양화와 원가절감은 물론 비교기 IC와 타이머 IC를 이용하여 검출된 과전류의 양과 그것의 지속시간에 따라 정확하고 완벽한 작동을 하고, 또한 고유기능의 스위치를 채택하여 과도 상태에서의 오동작을 미연에 방할 수 있게한 단상 및 삼상 모우터용 과전류 릴레이를 구현한 바, 이를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 제1도에 나타낸 바와 같이, 변류기(CT₁)(CT₂), 전파정류용 다이오드(D₁)(D₂), 가변저항(VR₁)(VR₂), 비교기 IC(IC₁: A, B, C, D, E), 비교기 보호용 다이오드(D₃)(D₄), 3접점 스위치(10)(20), 타이머 IC(IC₂), 트랜지스터(Q₁-Q₄), 싸이리스터(SCR)및 릴레이(Ry)의 주 구성 소자로서, 변류기(CT₁)(CT₂)의 일측은 다이오드(D₁)(D₂)와 트랜지스터(Q₁)(Q₂)를 통해 비교기 IC(IC₁)의 비반전 단자(+)에 접속하고 변류기(CT₁)(CT₂)의 타측은 가변저항(VT₁)과 저항(R₃)을 통해 비교기 IC(A)(B)(C)(D)(E)의 각 반전단자(-)에 연결된 전압 배분용 저항(R₄-R₈)에 연결하고, 저항(R₉-R₁₃), 다이오드(D₃)(D₄)(D₅), 발광다이오드(L)에 연결된 비교기(IC₁)의 출력단은 3접점 스위치(10)(20)를 거쳐 가변저항(VR₂), 타이머 IC(IC₂)및 트랜지스터(Q₃)(Q₄)를 통해 릴레이(Ry)와 싸이리스터(SCR)에 연결함을 특징으로 한다.

본 고안의 구성을 구체적으로 보면, 트랜지스터(Q₁)(Q₂)의 베이스와 다이오드(D₁)(D₂)의 캐소드간에는 각각 저항(R₁)(R₂)이 연결되어 있고, 트랜지스터(Q₂)의 베이스와 가변저항(VR₁)의 가변단자 간에는 콘덴서(C₁)가 연결되어 있다.

전압 배분저항(R₄-R₈)들은 비교기(A)(B)(C)(D)의 각 반전단자(-)에 가해지는 전압이 전원(Vcc)전압의 일정한 분배 값을 갖도록 설정된다.

본 고안에서는 비교기(A)에 가해지는 전압의 값을 1로 할때 나머지 비교기(B)(C)(D)에 가해지는 전압은 각각 1, 25, 2, 0, 6, 0이 되도록 설정하였는데, 이렇게 되기 위해서는 전압 배분저항(R₄-R₈)의 값이 R₇+0. 25 R₈, R₆=0. 75 R₈, R₄=R₅=4R₈의 관계를 갖게하면 되는 것이다.

타이머 IC(IC₂)의 쓰레스 호울드(threshold)단자(6)와 방전(discharge)단자 (7)에는 콘덴서(C₂)가 연결되고, 트리거단자(2)에는 저항(R₁₇)과 트랜지스터(Q₄)가 연결되고, 리세트 단자(4)는 트랜지스터(Q₄)의 에미터에서 콘덴서(C₄)와 함께 병렬 접속된 저항(R₁₉)에 연결되어 있으며, 타이머 IC(IC₂)의 출력단자(3)는 저항(R₁₄), 트랜지스터(Q₃)및 저항(R₁₅)을 통해 콘덴서(C₃), 저항(R₁₆)(R₂₀)및 싸이리스터(SCR)에 연결되어 있다.

3접점 스위치(10)의 접점 a는 저항(R₉)(R₁₀)(R₁₃)에, 접점 b는 (C₂)에, 접점 c는 가변저항(VR₂)에 연결되며, 다른 3접점 스위치(20)의 접점 d는 저항(R₁₂)과 발광 다이오드(L)에, 접점 e는 저항(R₁₈)에, 접점 f는 비교기 IC(B)의 출력단과 저항(R₁₃)(R₁₆)에 연결되어 있으며, 상기 두개의 3접점 스위치(10)(20)는 각각 두가지의 상태 즉, 접점의 연결이 ab 또는 bc, de 또는 ef의 상태로 될 수 있다.

제1도에서 상기 두개의 3접점 스위치는 각 ab와 ef의 연결상태로 되어 있는 것이다.

본 고안은 이하에 설명되는 바와 같이 RST 삼상은 물론 단상선로에도 적용시킬 수 있는데 본 실시예에서는 RST 삼상선로를 선택하여 적용시켰다.

즉, 변류기(CT₁)(CT₂)를 각각 하나의 선로에 연결하고 릴레이(Ry)의 접점을 주접점(P)에 작용하는 트립코일(TC)에 연결하였다.

미설명 부호 Vcc는 전원 전압이고, D₇은 트랜지스터(Q₁)가 "온"상태에 있을때 트랜지스터(Q₂)가 "온"되는 것을 막아주는 다이오드이다. 이와같이 구성된 본 고안은 RST 3상 선로에 전류가 흐르게 되면 변류기(CT₁)(CT₂)에 전류가 유기되는데, 먼저 변류기(CT₂)에 전류가 유기되면 그 전류는 다이오드(D₂)를 통해 정류되고 트랜지스터(Q₂)를 온(ON)시키게 되며, 그에 따라 트랜지스터(Q₁)는 오프(OFF)상태에 놓이게 되므로 변류기(CT₁)의 DC 출력은 차단된다.

만일 RST 3상 선로중 T 선로가 결상이 되어 변류기(CT₂)에 유기 전류가 없게되면 변류기(CT₁)의 검출 전류만이 DC정류 되어 트랜지스터(Q₁)을 거쳐 비교기IC(IC₁)에 공급된다.

이와같이 3상 또는 단상에 관계없이 두개의 변류기중 한쪽만 동작시키므로서 3상시에 120°전류위상에 따른 검출량이 단상시보다 변류기 결선 방식에 따라 작거나, 커지고 3상시 어느 한선로가 결상이 되면 단상과 같아져 변류기의 결선에 따라 검출량이 감쇄 또는 배가되므로 3상 및 단상 공용 전류가 조정 눈금의 상호 오차가 많았던 것을 공용화 할 수 있는 것이다.

변류기(CT₁)(CT₂)에서 검출되는 전류의 양은 모우터와 과부하 정도에 따라 증가하게 되는데 비교기(IC₁)의 각 반전(-)단자에 인가되는 전압을 조정하는 방법은 가변저항(VR₁)으로서 전원전압(Vcc)과 변류기에서 검출되는 전압을 중첩시키는 정도에 따라 상승 곡선을 기준값에 맞추므로서 행해진다.

이와같이 검출된 전류는 전압으로 변환되어 비교기IC(IC₁)의 각 비반전(+)단자에 인가되고, 각 반전(-)단자에 인가되는 전압(Vcc의 분배전압)과 비교되어 비교기IC(A, B, C, D, E)의 출력단에는 "로우(LOW)" 또는 "하이(HIGH)"의 출력이 나타난다.

비교기IC(A, B, C, D, E)의 반전단자(-)단자에 가해지는 전압(이하 기준 전압이라한다)은 전압 배분 저항(R₄-R₈)을 이용하여 각각Vcc,Vcc,Vcc,Vcc, Vcc, 즉 Vcc의 10%, 12.5%, 20%, 60%, 100%의 전압이 인가되도록 하였다.

비교기 IC의 비반전(+)단자에 인가되는 전압(이하 검출 전압이라고 한다)은 가변저항(VR₁)에 의해 조정 가능한데 RST 3상 선로에 이상이 없는 정상상태(변류기에 100% 전류가 유기되는 상태)에서Vcc의 전압을 갖도록 한다.

따라서, 100% 이상의 과전류가 흐르면 검출전압(Vs)은 과전류의 양에 비례하여Vcc 이상의 값을 갖게되는 것이다.

검출전압(Vs)이 비교기 IC(IC₁)에 인가되면 기준전압(Vcc,Vcc,Vcc,Vcc, Vcc)과 비교되어 비교기 Ic(A, B, C, D, E)의 각 출력단에는 "로우"또는 "하이"의 출력이 나타나는데 예를들어, 검출전압(Vs)이Vcc,Vcc, 이하일때(즉, 과전류가 정격전류의 100%에서 125% 사이의 값을 가질때)에는 비교기 IC의 출력단중 비교기 A의 출력단에만 "하이"의 출력이 나타나고 다른 비교기(B, C, D, E)들의 출력은 "로우"을 유지하게 된다.

따라서, 비교기 A는 정상전류(100%)에서, 비교기 B는 125% 과전류에서, 비교기 C는 200%과전류에서, 비교기 D는 600% 과전류에서, 비교기 E는 1000% 과전류에서 출력이 "로우"에서 "하이"로 바뀌게 되는 것이며, 100% 과전류(정상전류)에서는 비교기 A. 125% 과전류에서는 비교기 A, B, 200% 과전류에서는 비교기 A, B, C, 600% 과전류에서는 비교기 A, B, C, D, 1000% 과전류에서는 비교기 A, B, C, D, E의 출력이 "하이"상태에 있게 되는 것이다.

정상전류가 선로에 흐르면 비교기 A의 출력만이 "하이"로 되고 그에 따라 발광 다이오드(L)가 점등되므로 100% 이상의 전류가 선로에 흐르고 있음을 확인하게 된다.

만일, 125%의 과전류가 선로에 흐르면 비교기 A 및 B의 출력이 "하이"로 되어 발광다이오드(L)가 점등되는 것은 물론 저항(R₁₃)을 거쳐 콘덴서(C₂)에 충전을 개시하고, 동시에 트랜지스터(Q₄)을 턴온시켜 타이머IC(IC₂)의 트리거단자(2)에 순간적으로 "로우"출력을 공급하고 출력단자(3)에는 "하이"출력이 저항(R₁₃)과 콘덴서(C₂)의 시정수 만큼 발생하여 저항(R₁₃)을 거쳐 트랜지스터(Q₃)를 턴온시켜서되므로 타이머IC(IC₂)의 출력이 멈출때까지 즉, 저항(R₁₃)과 콘덴서(C₂)의 시정수 기간이 경과할때까지 싸이리스터(SCR)가 "오프"(OFF)"상태로 있게된다.

이때, 두개의 3접점 스위치(10)(20)는 제1도의 위치와 같은 각각 ab와 ef의 위치에 있다.

전술한 저항(R₁₃)과 콘덴서(C₂)의 시정수는 저항(R₁₃)또는 콘덴서(C₂)의 값을 변경하므로서 조정할 수 있는데, 한국 공업 규격(KSC 4504. 5. 6항)에 의거하면 과부하 보호장치(예, 전등기용)는 정격 전류의 125%의 과전류에서는 2시간 이내, 정격 전류의 200%의 과전류에서는 4분이내, 정격 전류의 600%의 과전류에서는 2-10초 이내. 에서 동작하여야 한다고 규정되어 있다.

본 고안은 물론 상기 규정 시간이내에서 어떠한 시간으로도 조정할 수 있으며, 편의상 125%상의 과전류에서는 10분, 200% 이상의 과전류에서는 10초, 600 이상의 과전류에서는 1초이내에서 동작하도록 하였다.

따라서: 125%의 과전류가 선로에 흐를때는 저항(R₁₃)과 콘덴서(C₂)의 시정수( +R₁₃'C₂)동안 즉, 10초동안 싸이리스터(SCR)가 "오프"상태에 있다가 10초가 경과하는 즉시 비교기 B의 "하이"출력이 싸이리스터의 게이트에 인가되어 사이리스터가 "온"상태로 바뀌어 릴레이(Ry)가 구동하고, 그에따라 트립코일(TC)에 전원을 공급하게 되므로 주접점(P)은 "오프"되어 선로에 흐르는 전류는 즉시 차단되는 것이다.

만일 125%의 과전류가 10초가 경과하기 전에 125% 이하로 떨어진다면 타이머 IC(IC₂)는 카운터 동작을 하지만 비교기 B의 출력이 계속 "로우"상태에 있게 되므로 싸이리스터(SCR)는 10초가 경과하더라도 계속 "오프"상태 유지하는 것이다.

한편, 200% 또는 600%의 과전류가 선로에 흐르게 될때에는 RC 시정수 값에 의해 결정되는 타이머 IC(IC₂)의 트리거 단자(2)에 트랜지스터(Q₄)의 "로우"출력이 입력되는 순간부터 출력단자(3)의 출력이 "하이"에서 "로우"로 바뀌는 순간까지의 시간(즉 200%의 경우는 10초, 600%의 경우는 1초)만 제외하고는 125% 과전류의 경우와 동일하게 동작한다.

즉, 200%의 과전류가 흐를 경우에는 RC 시정수가 두 병렬 저항(R₁₃)(R₉)의 등가저항(R₁₃/R₉)와 콘덴서(C₂)의 값에 의해 결정되고, 600%의 과전류가 흐를 경우에는 RC 시정수가 세개의 병렬 저항(R₁₃)(R₉)(R₁₀)의 등가저항치(R₁₃//R₉//R₁₀)와 콘덴서(C₂)의 값에 의해 결정된다.

만일 100% 이상의 과전류(정상전류의 10배 이상)가 흐르면 비교기(A, B, C, D, E)전체에 "하이"출력이 발생하므로 비교기 E의 출력이 직접 싸이리스터(SCR)의 게이트에 인가되어 즉시 트립 코일을 동작시켜 선로를 차단하게 된다.

전술한 바와 같은 과전류 정도에 따르는 본 고안의 동작 특성(이하 반한시 특성이라 한다(관계를 제2(a)도에 나타내였다.

이러한 반한시 특성은 초기 기동 전류가 600% 이하인 수배전반 보호용 및 범용 모우터용 등에 이용될 수 있다.

제1도의 회로에서 3접점 스위치(10)(20)의 접점 연결 상태가 bc, ef로 되면 본 고안은 정한시 특성을 갖게 되는데 그 특성을 설명하면 다음과 같다.

이와같이 결선된 상태에서는 회로의 동작이 앞서 설명한 반한시 특성을 갖는 경우와 동일한데 다만, 타이머IC(IC₂)의 "하이"출력 발생시간을 결정하는 RC 시정수가 가변저항 (VR₂)과 콘덴서(C₂)의 값에 따르는 것이 다른 점이다.

즉, 125%내지 1000% 내의 과전류에 대해서는 과전류가 예를 들어 125%이거나 200%이건간에 그 크기에 관계없이 일정한 시간(가변저항 VR₂와 콘덴서 C₂의 시정수)이 경과한후 릴레이(Ry)및 트립코일(TC)를 동작 선로를 차단하는 것이다.

이러한 정한시 특성을 가변저항(VR₂)의 값에 제2(b)도에 나타내었다.

이러한 정한시 특성은 서어지(surge)전류가 특히 많이 발생하는 호이스트 및 가아드 모우터용으로 이용될 수 있다.

그것은 전술한 바와 같이 가변저항(VR₂)을 고저항으로 조정해 놓으면 서어지 전류가 빈번히 발생하더라도 릴레이(Ry)를 동작시키지 않기 때문에 서어지 전류가 많은 기기에 적응시켜 큰 효과를 얻을 수 있는 것이다.

3접점 스위치(10)(20)의 또다른 한가지 연결형태는 스위치의 접점이 bc, de의 연결상태로 되는 것인데, 이와같이 결선된 상태에서는 검출되는 전류가 정상 전류일때에도 선로에 전류가 흐르는 즉시 비교기 A의 출력단에는 "하이"출력이 나타나고 그에따라 트랜지스터(Q₁)가 턴온되어 타이머IC(IC₂)를 트리거하여 타이머IC는 가변저항(VR₂)와 콘덴서(C₂)에 의해 결정되는 시정수의 시간동안 "하이"출력을 발생시켜 싸이리스터(SCR)는 "오프"상태를 유지한다.

이러한 상태에저 125% 이상의 과전류(단, 100% 이내)가 선로에 흐르게 되면 타이머 IC(IC₂)의 출력이 "로우"로 바뀌는 순간 싸이리스터(SCR)는 "온"되어 선로는 차단되는 것이다.

만일 타이머 IC의 출력이 "로우"로 바뀐후에 125% 이상의 과전류가 검출된다면 그 즉시 차단 동작을 하게 된다.

이러한 특성은 환풍기, 진공펌프 및 수중 펌프용 모우터에서와 같이 초기 기동 시간이 긴 경우에 적용할 수 있는 것이다.

이상에서와 같이 본 고안은 비교기 IC와 타이머 IC를 이용하여 선로에 흐르는 과전류를 정확하게 검출하고 검출한 과전류의 크기에 따라 확실한 차단 동작을 할 수 있고, 어떠한 부하특성을 갖는 모우터에라도 적용시킬 수 있는 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims (1)

1. 변류기(CT₁)(CT₂), 전파정류용 다이오드(D₁)(D₂), 가변저항(VR₁)(VR₂), 비교기 IC(IC ; A, B, C, D, C, E), 비교기 보호용 다이오드(D₃)(D₄), 3접점 스위치(10)(20), 타이머 IC(IC₂), 트랜지스터(Q₁-Q₄), 싸이리스터(SCR)및 릴레이(Ry)의 주 구성소자로서, 변류기(CT₁)(CT₂)의 일측은 다이오드(D₁)(D₂)와 트랜지스터(Q₁)(Q₂)를 통해 비교기 IC(IC₁)의 비반전단자(+)에 접속하고 변류기(CT₁)(CT₂)의 타측은 가변저항(VT₁)과 저항(R₃)을 통해 비교기 IC(A)(B)(C)(D)(E)의 각 반전단자(-)에 연결된 전압 배분용 저항(R₄-R₈)에 연결하고, 저항(R₉-R₁₃), 다이오드(D₃)(D₄)(D₅), 발광다이오드(L)에 연결된 비교기(IC₁)의 출력단은 3접점 스위치(10)(20)을 거쳐 가변저항(VR₂), 타이머 IC(IC₂)및 트랜지스터(Q₃)(Q₄)를 통해 릴레이(Ry)와 싸이리스터(SCR)에 연결함을 특징으로 하는 모우터용 과전류 릴레이.