KR910003757B1

KR910003757B1 - 정지형 과전류 계전기

Info

Publication number: KR910003757B1
Application number: KR1019870002573A
Authority: KR
Inventors: 김인석
Original assignee: 김인석
Priority date: 1987-03-21
Filing date: 1987-03-21
Publication date: 1991-06-10
Also published as: KR880011845A

Abstract

내용 없음.

Description

정지형 과전류 계전기

제 1 도는 본 발명 실시예의 회로도이며

제 2 도는 본 발명 정지형 과전류 계전기의 동작 특성 곡선도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

R₁-R₂₀: 저항 D₁-D₁₂: 다이오드

Q₁-Q₄: 트랜지스터 P₁-P₅: 가변저항

C₁-C₆: 콘덴서 OA-OA₄: 연산증폭기

S₁,S₂: 스위치 CT₁-CT₃: 변류기

LED₁,LED₂: 발광다이오드 RE : 보조릴레이

MC : 마그네트스위치코일을 의미함. L₁-L₃: 간선

ZD : 제너다이오드 L_1,L₂: 전원입력단자를 의미함.

본 발명은 정지형 과전류 계전기에 관한 것으로 더욱 상세히 설명하면 QUAD 연산증폭 IC 하나만으로 과전류보호, 결상보호, 단락보호, 무전압계전기(No Volt Relay)역할이되며 전류계 기능 반한시 특성곡선 구배(Slope)정정등 많은 기능을 가지면서 콤팩트하며 소형이면서도 값이싸고 정밀한 광전류 설정을 할 수 있는 정지형 과전류 계전기에 관한 것이다.

종래에도 많은 종류의 정지형 계전기가 발표되었으나 기능에 한계가 있고, 정밀한 설정이 어려우며 외형이 크며 고가인 것이 결점이었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 개량하여 실부하전류를 발광다이오드 램프로 확인(전류계 역할)하면서 부하정정이 가능하고, 사용부품이 적으며 간선에 흐르는 전류를 읽을 수가 있어서 전류계가 필요없으며 과전류동작시 단전전류 동작 표시등이 별개로 되었으며 가변저항에 의해 반한시 특성을 강반한시, 반한시, 정한시 또는 약반한시등 임의로 변경시킬 수 있으면서도 조작 전원단자에 전원이 인가되며 보조릴레이 코일(RE)이 여자되어 접점이 바뀌어(NO VOLT RELAY)무전압 계전기의 기능을 가지며, 저항과 콘덴서 및 다이오드와 트랜지스터로 구성되는 과전류 신호축적 방지회로가 설치되어 간헐적인 과전류(맥동전류)에도 오동작이 없으며 콘덴서와 가변저항으로되는 적분회로에 의해 동작시간이 정해지도록하여 노이즈(NOISE)에 의한 오동작을 방지하는 등이 특징을 갖도록 했다.

또다른 특징으로서는 기존의 유도형에서는 불가능했던 순시요소 동작시간을 가변저항에 의해 정정할 수 있도록 함과 각 상(相)에서 불평형 전류가 발생한 경우에도 동력선중 가장 많이 흐르는 상의 전류에 의해 발광다이오드가 발광되어 부하전류의 언배런스에도 완벽한 보호가 가능케 한 것이다.

이하 본 발명을 실시예의 도면에 따라 상술한다.

제 1 도는 본 발명 실시예의 회로도로 정지형과 전류계전기의 외부전기회로의 일부가 포함되어 있으며 제 2 도는 정지형 과전류 계전기의 동작 특성곡선도이다.

즉 제 1 도에서 저항(R₁₁,R₂)와 콘덴서(C₁,C₂,C₃) 및 브릿지다이오드(BD) 제너다이오드(ZD)로 전원회로가 구성되고, 변류기(CT₁,CT₂,CT₃)와 브록킹다이오드(D₁-D₃) 저항(R₃-R₅) 및 가변저항(P₁)으로 전류감지회로가 구성되었으며, 저항(R₆,R₇)과 연산증폭기(OA₁)로 리니어증폭회로가 또 브록킹다이오드(D₄) 지연시간 정정용 가변저항(P₂) 및 콘덴서(C₄)로 되는 과전류신호 출력회로와 레벨 콤퍼레이터 기능을 갖는 연산증폭기(OA₂)와 저항(R₁₁,R₁₂,R₁₆) 및 다이오드(D₈) 발광다이오드(LED)로 과전류개시 표시회로가 구성되었으며, 또 저항(R₉,R₁₀,R₁₉)과 다이오드(D₉) 필터 콘덴서(C₅) 및 트랜지스터(Q₃,Q₄)로 구성된 과전류 축적방지 회로와 레벨 콤퍼레이터 기능을 갖는 연산증폭기(OA₃)와 유지회로인 저항(R₁₃) 다이오드(D₇) 브록킹다이오드(D₅), 저항(R₁₄,R₁₅), 트랜지스터(Q₁,Q₂) 및 DC 릴레이(RE)로 구성된 과전류 동작회로가 구성되고 또 브록킹다이오드(D₁₂), 저항(R₁₇) 및 발광다이오드(LED₂)는 과전류 표시회로를 그리고 저항(R₈) 가변저항(P₃)으로 반한시 특성 정정회로가 또 저항(R₃,R₁₈,R₂₀)가 콘덴서(C₆) 다이오드(D₁₁,D₁₃) 가변저항(P₄,P₅)으로서 순시동작회로가 구성되고 스위치(S₁)는 리세트회로가 구성되며, 저항(R₂₁)과 스위치(S₂)는 테스트회로를 구성되며 가변저항(P₅)과 콘덴서(C₆)의 시정수에 의해 순시동작 시간을 정정할 수 있도록 된 것이다.

도면중 미설명부호 L₁,L₂,L₃은 간선, M는 모우터이다. 상기와 같은 실시예에 있어서, 변류기(CT₁-CT₃)에서 각기 검지된 간선(L₁-L₃)전류의 세력이 각상의 전류의 상호 간섭을 방지하기 위하여 브록킹다이오드(D₁-D₃)을 통해, 저항(R₃) 가변저항(P₁) 저항(R₄)을 직열로 연결하여 그 양단의 전류세기에 정비례한 삼상반파 전압이 형성되고 이 전압은 전류 접점용 가변저항(P₁)에 의해 저항(R₅)을 통해 리니어증폭기(OA₁)의 +입력단에 인가되고 전원입력단자 L₁,L₂에 AC(전압이 인가되면 돌입전류억제용 저항(R₁)과 전압 체감용(Voltage drooP) AC콘덴서(C₁)를 통해 브릿지다이오드(BD)에 인가된다.

이러한 정류된 전류전압은 콘덴서(C₂)에서 1차 필터되어 보조릴레이(RE)코일에 공급되고 일부는 저항(R₂)과 콘덴서(C₃)에 의해 필터된 전압이 제너다이오드(ZD)에 의거 안정된 정전압이 각 회로와 QUAD 연산증폭기의 동작전압으로 공급됨은 공지와 같은 것이다.

그리고 저항(R₆)(R₇) 및 저항(R₁₁,R₁₂)의 분배전압이 각 연산증폭기(OA₂, OA₃)의 레벨전압으로(-)입력단에 인가된다. 리니어증폭기(OA₁)의 (+)입력의 반파신호 입력은 설정된 레벨 이상에서 휘드백저항(R₈)과 가변저항(P₃)에 의해 정해진 증폭도에 따라 연산증폭기인 리니어증폭기(OA₁)의 출력측에 입력과 동일한 파형으로 증폭되어 나타나고 브록킹다이오드(D₄) 및 지연시간 정정용 가변저항(P₂)를 통해 콘덴서(C₄)에 충전이 개시된다.

이러한 전압의 값이 연산증폭기(OA₃)의 레벨이상으로 상승되면 연산증폭기(OA₃)의 출력이 HIGH가 되고 휘드백회로인 저항(R₁₃)과 다이오드(D₇)에 의해 HIGH 상태가 계속 유지되며 이것이 브록킹다이오드(D₅)와 한류저항(R₁₄)를 통해 트랜지스터(Q₂)의 베이스에 인가되므로 저항(R₁₅)으로 인해 도통상태에 있던 트랜지스터(Q₁)의 Q이스를 접지시켜 불통상태를 형성시켜 주므로 보조릴레이(RE)는 여자상태에서 소자되고 그 접점(Tc,Tq)이 오프되므로 모우터(M)의 전원개폐용 마그네트 스위치의 코일(MC)을 소자시켜 전원을 오프함으로서 모우터(M)을 정지시킨다.

또 연산증폭기(OA₃)의 출력 일부는 브록킹다이오드(D₆)와 한류저항(R₁₆)을 통해 과전류 표시용 발광다이오드(LED₁)을 점등시켜 정지형 과전류 계전기가 동작했음을 알려준다.

그러나 이러한 과부하 동작상태를 리세트하려면 리세트보우턴 스위치(S₁)를 잠간 누르면 전원 자체가 정지되므로 회로전체의 기능이 마비되어 원상 복귀된다.

또 조작 회로상의 오프 보우턴스위치를 잠간 눌러 AC 입력전압을 차단시켜 주면 콘덴서(C₄)의 충전저하가 다이오드(D₁₆)을 통해 방전시켜도 리세트가 된다.

한편 과전류신호 축적 방지회로를 설명하면 연산증폭기(OA₁)의 출력이 발생하면, 다이오드(D₄) 및 동작시간 정정용 가변저항(P₂)를 통해 콘덴서(C₄)에 충전이 개시되고, 리니어증폭기(OA₁)의 출력이 없어지면 트랜지스터(Q₄)가 저항(R₁₀)에 의해 바이어스되어 온되므로 한류저항(R₉)를 통해 콘덴서(C₄)의 충전전하가 완전 방지된다.

그러나 리니어증폭기(OA₁)의 출력이 HIGH가 되면 연산증폭기(OA₂)의 출력도 HIGH가 되고 브록킹다이오드(D₈)과 한류저항(R₁₆)을 통해 발광다이오드(LED₁)을 점등하여 과부하 개시 상태를 표시한다.

따라서 발광다이오드(LED₁)과 병열로 부져를 설치하던가 또는 출력을 인출하여 원격 감시도 가능하며, 발광다이오드(LED₁)이 점등되는 상태에서 과전류 설정저항(P₁)의 노브가 지시하는 전류를 읽으면 간선(L₁, L₂, L₃)에 흐르는 실제 부하전류를 뜻하는 것이므로 전류계의 기능을 갖게 되는 것이다.

또 연산증폭기(OA₂)의 일부 출력은 한류저항(R₁₉) 다이오드(D₉) 및 콘덴서(C₅)를 통해 필터되어 트랜지스터(Q₃)의 베이스에 인가되므로 트랜지스터(Q₃)는 온되어 트랜지스터(Q₄)의 베이스를 바이어스시켜 트랜지스터(Q₄)를 오프시키게 되고 콘덴서(C₄)의 방전로가 끊겨 과부하 축적이 개시된다.

그러나 리니어증폭기(OA₁)의 출력이 LOW가 되면 연산증폭기(OA₂)의 출력도 LOW로 변하여 콘덴서(C₅)의 전위도 방전되어 트랜지스터(Q)가 오프되고 트랜지스터(Q₄)는 6N 되므로 콘덴서(C₄)의 방전로가 저항(R9)과 트랜지스터(Q₄)로 형성되어 방전된다.

상기와 같이 간선(L₁-L₃)에 흐르는 전류가 순간적으로 증감하는 맥동전류에서는 발광다이오드(LED₁)이 점멸될뿐 과전류 릴레이는 동작하지 않으므로 맥동전류에서 오동작이 방지되는 특징이 있다.

한편, 순시동작 요소를 설명하면, 간선에 흐르는 전류 세력이 하한치 설정용 저항(R₃)과 순시동작 전류 정정용 가변저항(P₄) 및 상한치 설정저항(R₂₀)으로 구성된 직열 합성저항 양단에 다이오드(D₁-D₃)에 의해 직류반파 전압으로 변환되어 형성된다.

즉, 순시동작 전류 정정용 가변저항(P₄)의 가변단자에 분배된 전압이 순시동작 시간 정정용 가변저항(P₅)를 통해 연산증폭기(OA₄)의 +입력측에 인가되고 필터 콘덴서(C₆)와 가변저항(P₅)에 의해 정해진 시정수에 따라 순시동작 시간이 결정되는 것이다.

이와같이하여 인가된 세력이 저항(R₆, R₇)에 의해 설정된 레벨전압 이상이 될 때 연산증폭기(OA₄)의 출력이 HIGH가 되고, 브록킹다이오드(D₁₁)과 저항(R₁₄)를 통해 트랜지스터(Q₁, Q₂)로 구성된 과부하 동작회로에 의해 상술한 바 있는 보조릴레이(RE)를 소자시켜서 소기의 순시 과전류를 차단하여 주는 것이며, 연산증폭기(OA₄)의 HIGH 출력 세력은 저항(R₁₈)과 다이오드(D₁₃)으로 되는 휘드백 회로에 의해 유지되고, 그 세력의 일부는 브록킹다이오드(D₁₂)와 한류저항(R₁₇)을 통해 발광다이오드(LED₂)를 점등시켜서 순시 과부하 동작상태를 표시해 주는 것이다.

또 테스트 스위치(S₂)를 눌러 저항(R₂₁)을 통해 연산증폭기(OA₁)의 (+)전압을 인가하면 지연시간 정정용 가변저항(R₂)을 통해 지연시간을 확인하면서 회로전체의 동작상태를 직접 부하를 걸지 않더라도 시험할 수 있다.

또한 무전압 계전기로서의 기능을 추가하였다 함은 다음과 같은 것이다.

즉, 과부하 회로 구성에 있어서 트랜지스터(Q₁)를 추가 설치해서 바이어스저항(R₁₅)에 의해 온상태를 유지하여 조작 입력 전원이 단자(L₁, L₂)에 입력되자마자 보조릴레이 코일(RE)를 여자시키게 되나 만약 무전압 계전기(N.V.R)기능을 없애려면 트랜지스터(Q₂)와 저항(R₁₉)를 제거하고 트랜지스터(Q₁)의 베이스에 저항(R₁₄)의 출력단을 연결하면 된다.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 의하면 QUAD 연산 증폭기를 사용하여 과전류 보호와 순시 단락 전류보호, 무전압 계전기는 물론 전류계기능, 수평리세트기능, 원격리세트기능뿐 아니라 동작표시기능, 수동테스트기능 등 다양한 성능을 갖으며 또 발광다이오드에 의해 실질 전류를 확인하고 전류 정정을 할 수 있음으로서 가장 정밀하게 전류 정정이 가능하며, 온도보상과 노이즈에도 오동작이 없으며 값싸게 공급할 수 있는 유익함이 있다.

Claims

변류기(CT₁-CT₃)와 다이오드(D₁-D₃) 및 저항(R_3,5)와 가변저항(P₁)으로 되는 전류감지 회로와, 저항(R₆-R₇) 연산증폭기(OA₁)로 구성된 리니어증폭회로가 구성되고, 다이오드(D₄), 가변저항(P₂)과 콘덴서(C₄)로 과전류 신호 출력회로가 구성되고, 연산증폭기(OA₂)와 저항(R₁₁, R₁₂, R₁₉) 및 다이오드(D₈)와 발광다이오드(LED₁)로는 과전류개시 표시회로가 구성되고 저항(R₉, R₁₀, R₁₉) 및 다이오드(D₉)와 콘덴서(C₅), 트랜지스터(Q₃, Q₄)로 과전류 신호축적 방지회로가 구성되고 연산증폭기(OA₃)와 저항(R₁₃) 다이오드(D₅)(D₇) 및 저항(R_14,15) 트랜지스터(Q₁,Q₂) 릴레이(RE)로 과전류 동작회로를 구성하여서 되는 것을 특징으로 하는 정지형 과전류 계전기.
특허청구범위 제 1 항 기재의 리니어증폭회로에 저항(R₈)과 가변저항(P₃)으로 되는 반환시 특성 정정 회로가 설치되는 것을 특징으로 하는 정지형 과전류 계전기.
특허청구 범위 제 1 항 기재의 과전류 증폭회로에 있어서 다이오드(D₁₂)와 저항(R₁₇) 및 발광다이오드(LED₁)를 직열 연결하여 과전류 동작 표시회로가 구성되는 것을 특징으로 하는 정지형 과전류 계전기.
특허청구범위 제 1 항 기재의 전류감지회류에는 저항(R₃)을 통해 저항(R₂₀,R₁₈) 콘덴서(C₆) 가변저항(P₄, P₅)로 되는 순시동작 회로가 연결되는 것을 특징으로 하는 정지형 과전류 계전기.
특허청구범위 제 1 항 기재의 과전류 동작회로에 있어서 다이오드(D₁₂)와 저항(R₁₇) 및 발광다이오드(LED₂)가 직열 연결하여 순시동작 표시회로가 구성되는 것을 특징으로 하는 정지형 과전류 계전기.
특허청구범위 제 1 항 기재의 연산증폭기(OA₁)는 (+)입력측에 스위치(S₂)와 저항(R₂₁)를 통해 전원에 연결하여 테스트 회로가 구성되는 것을 특징으로 하는 정지형 과전류 계전기.