KR960003201B1 - 이상전압 검출 제어장치 - Google Patents

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미쯔비시 덴끼 가부시기가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

이상전압 검출 제어장치
제1도는 본원 발명의 일실시예의 구성도.
제2도는 본원 발명의 일실시예의 동작을 설명하기 위한 파형도.
제3도는 종래의 이상전압검출제어장치의 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 제어전원 3 : 드라이브회로
4 : 전자코일 11 : 제1전압검출기
12 : 제2전압검출기 13 : 오어게이트
14 : 트랜지스터 V0: 제어전압
V1: 제1전압 V2: 제2전압
T1,T2 : 오프신호 T : 트립신호
본원 발명은 예를 들면 전원 및 부하를 보호하기 위한 차단기등을 선택적으로 투입가능으로 하는 이상(異常)전압검출제어장치에 관한 것이며, 특히 전원전압등의 제어전압이 과전압(過電壓)에 의한 이상치를 나타냈을 때에 차단기를 투입불가능으로 한 이상전압검출제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 발전기등의 급전계(給電系)와 부하와의 사이에는 투입 및 트립이 임의로 설정가능한 차단기가 삽입되어 있다. 이 종류의 차단기는 이상전압검출제어장치내의 전자코일의 여자(勵磁)에 의해 투입가능으로 되어 있으며, 급전계로부터의 제어전압이 통상영역에 있을 때는 전자코일이 부세(付勢)되고, 이상영역에 있을 때에는 전자코일이 소세(消勢)되어 투입불가능으로 되어 있다. 따라서, 급전계의 이상전압이 검출되었을 때에는 차단기가 강제적으로 트립되어 발전기 및 부하를 보호할 수 있다.
제3도는 예를 들면 일본국 실공소 58(1983)-18441호 공보에 기재된 종래의 이상전압검출제어장치의 회로도이고, 전원전압저하에 의한 부족전압을 검출했을 때에 전자코일을 소세하여 차단기의 트립제어를 행하는 경우를 도시한 것이다.
도면에 있어서, (1)은 교류전압을 출력하는 발전기등의 제어전원이다. (2)는 제어전원(1)으로부터의 교류 전압을 전파정류(全波整流)하는 정류기이며, 다이오드브리지로 구성되어 있으며, 마이너스극은 접지되고, 플러스극은 후술하는 각 회로요소에 제어전압 V0을 인가하기 위한 제어전원으로 되어 있다.
(3)은 전자코일(후술함)의 드라이브회로로 이루어지는 PNP형의 트랜지스터이며, 에미터가 정류기(2)의 플러스극에 접속되어 있다. (4)는 트랜지스터(3)의 콜렉터에 직렬접속된 전자코일이며, 일단이 접지되고, 트랜지스터(3)의 온, 오프에 의해 부세 및 소세된다.
이 경우, 전자코일(4)은 제어전압 V0이 부족전압을 나타낼 때에 소세(낙하)되어 차단기(도시하지 않음)를 트립하도록 되어 있다.
(5)는 캐소드가 접지된 N 게이트다이리스터(이하, PUT라 함), R1은 PUT(5)의 애노드와 플러스극과의 사이에 삽입된 저항기, (6)은 PUT(5)의 캐소드와 애노드와의 사이에 삽입된 제너다이오드이다.
R2 및 R3은 플러스극과 마이너스극 (접지)과의 사이에 삽입된 분압저항기이며, 한쪽의 저항기 R3는 가변저항기로 이루어지고, 각 저항기의 접속점 즉 분압점 A은 PUT(5)의 게이트에 접속되어 있다.
(7)은 캐소드가 접지된 P 게이트다이리스터(이하, 단지 다이리스터라 함), R4는 다이리스터(7)의 애노드와 플러스극과의 사이에 삽입된 저항기, (8)은 PUT(5) 및 다이리스터(7)의 각 애노드 사이에 삽입된 콘덴서, (9)는 다이리스터(7)의 게이트에 접속된 제너다이오드이다.
R5 및 R6은 플러스극 및 그라운드 사이에 삽입된 분압저항기이며, 한쪽의 저항기 R6은 가변저항기로 이루어지고, 분압점 B은 제너다이오드(9)의 캐소드에 접속되어 있다.
R7은 다이리스터(7)의 애노드와 트랜지스터(3)의 베이스와의 사이에 삽입된 저항기이며, 트랜지스터(3)는 다이리스터(7)의 온, 오프에 따라 온, 오프되어서, 전자코일(4)을 부세 및 소세하도록 되어 있다.
전술한 바와 같이, 전자코일(4)에 관련된 차단기는 전자코일(4)의 부세중에는 투입가능하고, 전자코일(4)의 소세중에는 투입불가능하다.
다음에, 제3도에 도시한 종래의 이상전압검출제어장치의 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 제어전원(1)의 급전전에는 다이리스터(7)가 오프이므로, 트랜지스터(3)의 베이스전위가 H레벨로 되어 트랜지스터(3)가 오프되어 있으며, 전자코일(4)은 소세되어 차단기를 트립하고 있다.
지금, 제어전원(1)이 건전하고 제어전압 V0이 최소여자레벨의 소정전압까지 상승하면, 분압점 B의 전위가 제너전압보다 높아지고, 제너다이오드(9)가 도통하여 다이리스터(7)가 온된다.
따라서, 저항기 R7를 통해 트랜지스터(3)의 베이스전위가 L레벨로 되고, 트랜지스터(3)가 온되어 전자코일(4)을 부세하여, 전자석에 의한 흡인상태 즉 투입가능상태로 된다. 이때의 최소여자레벨에 대응한 전압은 가변저항기 R6를 조정하여 분압점 B의 전위를 변화시킴으로써 임의로 설정된다.
또, 다이리스터(7)가 도통되는 동시에, 콘덴서(8)의 전류(轉流)에 의해 PUT(5)가 강제적으로 오프되며, 이 상태는 전자코일(4)이 부세되고나서 제어전압 V0의 부족전압이 검출될 때까지 유지된다.
제어전압 V0이 저하하여 최소여자레벨 이하로 되면, PUT(5)의 게이트전압이 되는 분압점 A의 전위가 제너다이오드(6)의 전압 즉 PUT(5)의 애노드전압보다 낮아지므로, PUT(5)가 온되고, 콘덴서(8)의 전하가 다이리스터(7)에 전류하여 다이리스터(7)를 오프시킨다. 따라서, 트랜지스터(3)가 오프하여 전자코일(4)이 소세(석방)되고, 차단기는 트립상태로 되어 투입불가능으로 된다.
그리고, 부족전압에 의한 트립동작의 경우의 최소여자레벨은 동작을 안정시키기 위해 히스테리시스를 갖게 하며, 전자코일(4)을 부세시킬 때의 전압레벨보다 낮게 설정되어 있다.
제어전압 V0이 다시 부세가능한 최소여자레벨로 상승하면, 전술한 바와 같이 전자코일(4)은 부세된다.
종래의 이상전압검출제어장치는 이상과 같이 제어전압 V0이 부족전압이라는 것을 검출했을 때만 제어대상을 트립하고 있으므로, 제어전원(1)의 오접속등에 의해 최대허용레벨을 초과하는 과전압이 차단기의 입력으로서 인가된 경우에는, 차단기가 트립되지 않고 투입가능한 상태로 되어 버린다. 따라서, 차단기에 접속되는 부하에 따라서는 고가의 기기를 파괴하거나, 화재등의 중대한 사고를 일으킨다는 문제점이 있었다.
본원 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 단일의 전자코일을 사용하여, 부족전압검출시 뿐만 아니라 최대허용레벨 이상의 과전압검출시에 있어서도 제어대상의 트립을 행하는 이상전압검출제어장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
본원 발명의 청구항 1에 관한 이상전압검출제어장치는, 제어전압이 최소여자레벨을 초과했을 때에 부세되어 제어대상을 투입가능으로 하는 전자코일과, 전자코일을 선택적으로 부세 및 소세하는 드라이브회로와, 제어전압이 최대허용레벨을 초과했을 때에 드라이브회로를 오프하고, 제어전압이 최대허용레벨로부터 복귀가능레벨까지 저하했을 때에 드라이브회로를 온하는 전압검출수단을 구비한 것이다.
또, 본원 발명의 청구항 2에 관한 이상전압검출제어장치는, 전압검출수단이 최대허용레벨에 대응한 제1전압을 검출하는 제1전압검출기와, 복귀가능레벨에 대응한 제2전압을 검출하는 제2전압검출기와, 제1전압검출기 및 제2전압검출기의 각 출력신호의 논리합을 취하여 드라이브회로를 온, 오프하는 논리회로를 가지고, 제1전압검출기가 제어전압이 제1전압을 초과했을 때에 논리 1의 오프신호를 출력하고, 제2전압검출기가 제어전압이 제2전압을 초과했을 때에 논리 1의 오프신호를 출력하는 동시에, 제1전압검출기로부터의 오프신호를 정기시키고, 제어전압이 제2전압까지 저하했을 때에 제2전압검출기로부터의 오프신호가 정지되도록 한 것이다.
본원 발명에 있어서는, 제어전압이 최대허용레벨을 초과하면 전자코일을 소세하여 제어대상을 투입불가능으로 하는 동시에, 제어전압이 복귀가능레벨까지 저하했을 때에 전자코일을 부세하여 제어대상을 재투입가능으로 한다.
[실시예 1]
다음에, 본원 발명의 일실시예에 대하여 도면에 따라 설명한다. 제1도는 본원 발명의 일실시예의 구성도이며, (1)∼(4)는 전술한 바와 같은 것이다.
드라이브회로(3)는 전술한 트랜지스터로 이루어지며, 전자코일(4)을 선택적으로 부세 및 소세하는 동시에 급전전의 초기상태에서는 도통하고 있다. 따라서, 전자코일(4)은 제어전압 V0이 최소여자레벨을 초과하면 자동적으로 부세되어 제어대상을 투입가능으로 한다.
R10은 제어전원(1)에 직렬로 삽입된 저항기이며, 제어전원(1)에 포함되는 임피던스로 대용가능한 경우에는 생략할 수도 있다.
R11 및 R12는 플러스극과 마이너스극과의 사이에 삽입된 분압저항기이며, 한쪽의 저항기 R12는 가변저항기이다. 마찬가지로, R13 및 R14는 플러스극과 마이너스극과의 사이에 삽입된 분압저항기이며, 한쪽의 저항기 R14는 가변저항기이다.
분압저항기 R11 및 R12의 분압점 C은 제어전압 V0의 최대허용레벨에 대응한 제1전압 V1을 검출하기 위한 단자로 되고, 분압저항기 R13 및 R14의 분압점 D은 제어전압 V0의 복귀가능레벨에 대응한 제2전압 V2을 검출하기 위한 단자로 된다.
(11)은 분압점 C의 전위를 검출하는 제1전압검출기이며, 제어전압 V0이 제1전압 V1을 초과했다는 것을 나타낼 때에 논리 1의 오프신호 T1를 출력한다.
(12)는 분압점 D의 전위를 검출하는 제2전압검출기이며, 제어전압 V0이 제2전압 V2을 초과했다는 것을 나타낼 때에 논리 1의 오프신호 T2를 출력한다.
제2전압검출기(12)는 제어전압 V0이 제2전압까지 저하했다는 것을 나타낼 때에 오프신호 T2를 논리 0으로 하여 정지시킨다.
(13)은 제1전압검출기(11) 및 제2전압검출기(12)의 각 출력신호의 논리합을 취하여 드라이브회로를 온, 오프하는 논리회로 즉 오어게이트이며, 오프신호 T1 및 T2의 최소한 한쪽에 의해 드라이브회로(3)를 오프시키기 위한 트립신호 T를 생성한다.
(14)는 가변저항기 R12의 양단 사이에 삽입된 NPN형의 트랜지스터이며, 에미터가 접지되어 있고, 베이스에 오프신호 T2가 인가되어 있다. 따라서, 트랜지스터(14)는 오프신호 T2가 논리 1일 때에 도통하고, 제1전압검출기(11)로부터의 오프신호 T1을 정지시킨다.
(15)는 가변저항기 R12의 양단 사이에 삽입된 콘덴서이며, 제어전압 V0이 복귀가능레벨로 저하하여 트랜지스터(14)가 오프되었을 때에 분압점 C의 전위의 급상승을 방지한다.
분압저항기 R11∼R14, 각 전압검출기(11), (12), 오어게이트(13), 트랜지스터(14) 및 콘덴서(15)는 제어전압 V0이 최대허용레벨을 초과했을 때에 드라이브회로(3)를 오프하고, 제어전압 V0이 최대허용레벨 이상으로부터 복귀가능레벨까지 저하했을 때에 드라이브회로(3)를 온하는 전압검출수단을 구성하고 있다.
제2도는 오프신호 T1 및 T2에 의한 드라이브회로(3)의 트립동작 및 회복동작을 설명하기 위한 파형도이며, V1은 드라이브회로(3)가 도통시 즉 통상부하시의 제어전압, V2는 드라이브회로(3)가 드립시 즉 경부하시의 제어전압, 점 c는 오프신호 T1에 의한 트립시에서의 제2전압검출기(12)의 동작전압, 점 d는 오프신호 T2의 정지에 의한 회복시에서의 제1전압검출기(11)에 입력전압이다.
다음에, 제2도를 참조하면서 제1도에 도시한 본원 발명의 일실시예의 동작에 대하여 설명한다.
제어전원(1)의 급전전에는, 각 전압검출기(11) 및 (12)의 출력신호는 논리 0이며, 오프신호 T1 및 T2는 생성되지 않으므로, 트립신호 T는 생성되지 않고, 드라이브회로(3)는 도통하고 있다. 따라서, 제어전압 V0이 최소여자레벨을 초과하면 전자코일(4)은 부세되어 차단기를 투입가능으로 한다. 통상, 최소여자레벨은 제어전원(1)의 전원전압으로 환산하면 정격전압의 80% 정도이다.
이때, 전자코일(4)이 소정의 임피던스를 가지고 있으므로, 제어전원(1)의 임피던스 즉 저항기 R10와 전자코일(4)의 임피던스와의 직렬회로를 고려하면, 양자의 임피던스의 분압전압이 제어전압 V0으로 되어 생성되고, 각 분압저항기 R11 및 R12 그리고 R13 및 R14에 인가된다.
또, 각 분압저항기의 분압점 C 및 D으로부터 얻어지는 제어전압 V0의 분압전압은 각 전압검출기(11) 및 (12)에 개별적으로 입력되어서, 제어전압 V0의 레벨검출에 사용된다.
제어전압 V0이 차단기 투입가능영역에 있을 경우에는, 통상부하시의 제어전압 V1이 최대허용레벨 이하이므로, 분압점 C의 전위는 제어전압 V0이 제1전압 V1이하라는 것을 나타낸다. 따라서, 각 전압검출기 (11) 및 (12)의 출력신호가 함께 논리 0이며, 오어게이트(13)로부터 트립신호 T는 출력되지 않고 전자코일(4)는 계속 부세된다.
한편, 제어전압 V0이 상승하여 최대허용레벨에 대응한 제1전압 V1을 초과한 경우에는, 분압점 C의 전위가 제어전압 V0의 과전압을 나타내게 되므로, 제1전압검출기(11)는 논리 1의 오프신호 T1를 생성한다. 이 오프신호 T1는 오어게이트(13)를 통해 트립신호 T로 되어 드라이브회로(3)를 트립하고, 전자코일(4)을 소세하여 차단기를 투입불가능으로 한다.
그리고, 최대허용레벨에 대응하는 제1전압 V1은 전원전압으로 환산하면, 예를 들어 정격전압의 125%정도이며, 이 제1전압 V1에 대응한 분압점 C의 전위는 가변저항기 R12에 의해 설정된다.
과전압의 검출에 의해 드라이브회로(3)가 오프되면, 제어전압 V0은 경부하시의 제어전압 V2으로 되므로, 제2도내의 점 c을 향해 단번에 상승한다.
이때, 제어전압 V0의 상승이 완료되기 직전의 점 c에 있어서, 복귀가능레벨에 대응한 제2전압 V2을 초과하므로, 제2전압 검출기(12)는 논리 1의 오프신호 T2를 생성한다.
오프신호 T2는 오어게이트(13)에 입력되어 트립신호 T를 유지하는 동시에, 트랜지스터(14)를 온하여 제1전압검출기(11)의 입력전압을 마이너스극레벨로 하고, 오프신호 T1의 생성을 정지시킨다.
이때, 이미 오프신호 T2에 의해 트립신호 T는 유지되어 있으므로, 전자코일(4)은 석방상태인 채 그대로이다. 따라서, 트립신호 T는 제2전압검출기(12)로부터의 오프신호 T2에 의존하게 되고, 전압검출수단은 제어전압 V0의 복귀가능레벨검출모드로 전환된다.
그후, 경부하시의 제어전압 V2이 제2전압 V2까지 저하하면, 분압점 D의 전위가 복귀가능레벨을 나타내게 되고, 제2전압검출기(12)의 출력신호가 논리 0으로 되어 오프신호 T2가 정지된다. 따라서, 트립신호 T가 L레벨로 되어 드라이브회로(3)는 온(도통)으로 되고, 전자코일(4)을 부세하여 차단기를 재투입가능으로 한다.
그리고, 복귀가능레벨에 대응하는 제2전압 V2은 전원전압으로 환산하면, 예를 들어 정격전압의 120%정도이며, 이 제2전압 V2에 대응한 분압점 D의 전위는 가변저항기 R14에 의해 설정된다. 여기서, 트립동작 및 복귀동작의 안정성을 확보하기 위해 양자의 동작전압에는 5%의 히스테리시스를 갖고 있다.
드라이브회로(3) 및 전자코일(4)의 복귀동작에 의해 제어전압 V0은 통상부하시의 제어전압 V1으로 귀환하고, 제2도내의 점 d을 향해 단번에 하강한다.
또, 이와 동시에 트랜지스터(14)가 오프하여 제1전압검출기(11)에 분압점 C의 전위가 인가되도록 되는데, 제어전압 V0이 제1전압 V1이하라는 것을 나타내기 위해 제1전압검출기(11)로부터 오프신호 T1가 생성되는 일은 없다.
또, 분압점 C의 전위는 트랜지스터(14)가 오프된 직후에 상승하나, 콘덴서(15)에 의해 상승지연이 발생한다. 따라서, 콘덴서(15)에 의한 상승지연시간을 제어전압 V0이 통상부하시의 제어전압 V1(점 d)으로 하강하는 동안의 지연시간으로 설정해 두면, 제어전압 V0이 점 d에 자리잡은 후의 분압점 C의 전위가 제1전압검출기(11)에 입력되므로, 제1전압검출기(11)의 입력전압이 검출레벨에 달하여 오동작하는 일은 없다.
이와 같이, 전자코일(4)의 임피던스 및 저항기 R10의 임피던스를 사용하여 부하변동에 의해 전압을 변동시킬 수 있다. 따라서, 원가상승시키지 않고, 제어전압 V0의 레벨검출을 고정밀도로 행할 수 있다.
또, 전자코일(4)은 제어전압 V0이 최소여자레벨 이하로 저하하면 자동적으로 석방상태로 되므로, 최소여자레벨의 트립동작도 행할 수 있다.
또, 제1전압 V1의 검출에 의해 트립했을 때에 제어전압 V0이 경부하상태의 제어전압 V2으로 단번에 상승하므로, 제2전압 V2의 설정이 용이하게 되고, 드라이브회로(3) 및 전자코일(4)을 확실하게 동작시킬 수 있다.
그리고, 상기 실시예에서는 제어전원(1)을 교류전원으로 하였으나, 직류전원이라도 된다.
또, 전자코일(4)의 여자에 의해 투입가능으로 되는 제어대상을 차단기로 하였으나, 투입 및 트립을 행하는 다른 제어대상이라도 된다.
또, 전자코일(4)은 소정의 임피던스를 가진 것이면 사용가능하며, 예를 들면 전원장치의 입력트랜스로 구성해도 된다.
또한, 제어전원(1)을 그대로 급전계로 하였으나, 트랜스를 통해 입력하도록 해도 된다. 이 경우, 저항기 R10로서 트랜스가 가지고 있는 임피던스를 사용할 수 있으므로, 저항기 R10는 생략된다.
이상과 같이 본원 발명의 청구항 1에 의하면, 제어전압이 최소여자레벨을 초과했을 때에 부세되어 제어대상을 투입가능으로 하는 전자코일과, 전자코일을 선택적으로 부세 및 소세하는 드라이브회로와, 제어전압이 최대허용레벨을 초과했을 때에 드라이브회로를 오프하고, 제어전압이 최대허용레벨로부터 복귀가능레벨까지 저하했을 때에 드라이브회로를 온하는 전압검출수단을 구비하고, 제어전압이 최대허용레벨을 초과하면 전자코일을 소세하여 제어대상을 투입불가능으로 하는 동시에, 제어전압이 복귀가능레벨까지 저하했을 때에 전자코일을 부세하여 제어대상을 재투입가능으로 하도록 하였으므로, 과전압검출시에 있어서도 제어대상의 트립이 가능한 이상전압검출제어장치를 얻을 수 있는 효과가 있다.
또, 본원 발명의 청구항 2에 의하면, 전압검출수단이 최대허용레벨에 대응한 제1전압을 검출하는 제1전압검출기와 복귀가능레벨에 대응한 제2전압을 검출하는 제2전압검출기와, 제1전압검출기 및 제2전압검출기의 각 출력신호의 논리합을 취하여 드라이브회로를 온, 오프하는 논리회로를 가지고, 제1전압검출기가 제어전압이 제1전압을 초과했을 때에 논리 1의 오프신호를 출력하고, 제2전압검출기가 제어전압이 제2전압을 초과했을 때에 논리 1의 오프신호를 출력하는 동시에, 제1전압검출기로부터의 오프신호를 정지시키고, 제어전압이 제2전압까지 저하했을 때에 제2전압검출기로부터의 오프신호가 정지되도록 하였으므로, 최대허용레벨 이상의 과전압검출시에 있어서도 고정밀도로 제어대상의 트립을 행하는 이상전압검출제어장치를 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 인가되는 제어전압이 최소여자레벨을 초과했을 때에 부세되어 제어대상을 투입가능으로 하는 전자코일과, 상기 전자코일을 선택적으로 부세 및 소세하는 드라이브회로와, 상기 제어전압이 최대허용레벨을 초과했을 때에 상기 드라이브회로를 오프하고, 상기 제어전압이 상기 최대허용레벨로부터 복귀가능레벨까지 저하했을 때에 상기 드라이브회로를 온하는 전압검출수단을 구비하고, 상기 제어전압이 상기 최대허용레벨을 초과하면 상기 전자코일을 소세하여 상기 제어대상을 투입불가능으로 하는 동시에, 상기 제어전압이 상기복귀가능레벨까지 저하했을 때에 상기 전자코일을 부세하여 상기 제어대상을 투입가능으로 하는 것을 특징으로 하는 이상전압검출제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전압검출수단은 상기 최대허용레벨에 대응한 제1전압을 검출하는 제1전압검출기와, 상기 복귀가능레벨에 대응한 제2전압을 검출하는 제2전압검출기와, 상기 제1전압검출기 및 상기 제2전압검출기의 각 출력신호의 논리합을 취하여 상기 드라이브회로를 온, 오프하는 논리회로를 가지고, 상기 제1전압검출기는 상기 제어전압이 상기 제1전압을 초과했을 때에 논리 1의 오프신호를 출력하고, 상기 제2전압검출기는 상기 제어전압이 상기 제2전압을 초과했을 때에 논리 1의 오프신호를 출력하는 동시에, 상기 제1전압검출기로부터의 오프신호를 정지시키고, 상기 제어전압이 상기 제2전압까지 저하했을 때에 상기 제2전압검출기로부터의 오프신호가 정지되는 것을 특징으로 하는 이상전압검출제어장치.
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