WO2018159914A1 - 복합 다기능 릴레이 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

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WO2018159914A1
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안선태
매스턴 주니어 제임스윌리엄
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주식회사 웰림
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    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors

Definitions

  • the present invention relates to a complex multi-function relay system and a control method thereof that allow various functions to be simultaneously performed by a relay circuit in which analog circuits and digital circuits are mixed when power is sent to a load such as a motor through a relay.
  • a relay when AC power is supplied from the power input terminal to a load such as a motor, a relay is used when control of circuit operation is required in an electric circuit, and various control functions are individually performed by a relay circuit or a separate electric circuit. It is the situation that is doing forever.
  • Patent Document 1 KR 10-1995-0020841 A 1995. 7. 26.
  • Patent Document 2 KR 10-1998-0026204 A 1998. 7. 15.
  • Patent Document 3 KR 10-2009-0065675 A 2009. 6. 23.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, a new technology, which consists of a circuit or a device that is to perform a variety of functions individually, or a combination of a circuit or a device that performs two functions simply Compared to the apparatuses having the present invention, the analog circuit and the digital circuit are combined to implement a hybrid circuit to implement various functions such as inductive load operation, overcurrent blocking function, arc blocking function, and earth leakage blocking function in a relay circuit by a program of a microprocessor. Its main purpose is to allow complex performance.
  • current dividers are installed for each hot line and neutral line of the AC circuit, and the collected current and frequency signals are analyzed to detect the earth leakage break, over current break, and arc break.
  • the setting value of each function can be manipulated arbitrarily so that it can be controlled.
  • the multi-function relay system of the present invention is to supply the load by inputting the AC power to the input terminal
  • a power control means comprising a plurality of triacs connected in parallel to a hotline and a mechanical relay connected between the plurality of triacs is provided.
  • the current and frequency signals can be compared and analyzed on the hotline and the neutral line of the AC circuit, respectively.
  • a first insulated differential amplifier and a second insulated differential amplifier comprising a plurality of operational amplifiers circuit-connected through a current first classifier and a second classifier are provided, and are respectively connected to a plurality of triacs in the power control means and connected to a mechanical relay.
  • Microprocessors are connected to each of the installed differential differential amplifiers and are configured to monitor the current and frequency signals of the hotline and the neutral line, and the first divider connected to the first differential differential amplifier and the neutral line connected through the first divider of the hotline.
  • a first comparator configured to compare the second insulation differential amplifier connected to the second insulation differential amplifier through a microprocessor and detect the current flowing through the hotline and the neutral line to check whether the ground fault is provided, and the first classifier It is interposed between the first isolation differential amplifier and the microprocessor connected through the sensing circuit to compare the voltage passing through the first classifier of the hotline with the intermediate scale which is an approximation of the voltage swing of the representative signal of the first classifier of the hotline.
  • a second comparator configured to check It is characterized in that the power control means can be changed by adjusting the setting value for each function by the program of the processor, and additionally, a pair is electrically connected to the microprocessor, so that the over current, arc, When the occurrence of each of the pair of first LED and the second LED is characterized in that configured to occur differently.
  • control method of the multi-functional relay system of the present invention comprises a parallel circuit of a triac and a mechanical relay using a combination of a digital circuit and an analog circuit, and based on a microprocessor, each current classifier of the hot line and the neutral line of the AC circuit. Analyzes the collected current and frequency signals and compares them with the setting values for each function that can be set in advance by the program. It characterized in that to perform a complex.
  • the multi-function relay system and the control method of the present invention is to combine a digital circuit and an analog circuit to implement a hybrid relay system to perform a variety of functions in combination, At this time, by comparing the value which is preset in the microprocessor with the value detected in real time, the current status of the part is normal or abnormal immediately and the current of the motor which is the load by the short circuit caused by over current, arc fault and ground fault A malfunction or malfunction of various circuit parts such as the microprocessor and the like can be prevented, thereby improving product functionality and differentiating from other products.
  • the present invention has a main feature in that various functions such as inductive load operation, motor starting overcurrent and operating overcurrent blocking, arc fault blocking, and earth leakage blocking are performed by one relay system. If the device is always checked and found in advance, it can cut off the flow of current by a mechanical relay when it is found, improving the durability of the product by responding quickly to failure, and increasing the response of the product. Can make progress.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a composite multi-function relay system provided by the present invention
  • FIG. 2 is a flow chart sequentially showing a control method of a multi-function relay system provided by the present invention.
  • the multi-functional relay system and its control method of the present invention are divided into a system and a control method, respectively, to be described in more detail by the circuit configuration of FIG. 1 and the flowchart of FIG. 2.
  • the multi-function relay system inputs an AC power through an input terminal 10 to be supplied to a load 20 such as a motor, a pump, or various industrial machines.
  • a load 20 such as a motor, a pump, or various industrial machines.
  • the power control means (1) consisting of parallel circuits on the hot line, and a circuit through current dividers (SH1, SH2) on the hot line and the neutral line, respectively.
  • SH1, SH2 current dividers
  • a microprocessor U11 for controlling the supply is included.
  • the power supply control means 1 is a triac (ISO-A) circuit connected in parallel to the hot line of the AC circuit, a triac (ISO-B) connected to the hot line and the neutral line and the plurality of triacs (ISO-A) , ISO-B) consists of a mechanical relay (KC) circuit-connected in parallel to one side triac (ISO-A).
  • the classifiers SH1 and SH2 and the insulation differential amplifiers 2-1 and 2-2 respectively include a first classifier SH1 and a first classifier SH1 which are connected to a hot line so as to compare and analyze current and frequency signals.
  • a first insulated differential amplifier (2-1) consisting of several operational amplifiers (U1 to U4, U5 to U8) connected through a circuit, and a second classifier (SH2) connected to the neutral line for comparative analysis of current and frequency signals.
  • a second insulated differential amplifier 2-2 consisting of several operational amplifiers U1 to U4 and U5 to U8 connected through a second classifier SH2, wherein the microprocessor U11 is more specific.
  • the circuit is connected to a plurality of triacs (ISO-A, ISO-B) in the power supply control unit 1 to control the power supply by the mechanical relay KC, and the first classifier SH1 is connected to the hot line.
  • the first insulated differential amplifier 2-1 connected through the second insulated differential amplifier 2-2 connected through the second classifier SH2 to the neutral line
  • Each circuit is configured to monitor the current and frequency signals of hot and neutral lines.
  • the microprocessor U11 includes a first insulation differential amplifier 2-1 connected through a first classifier SH1 of a hotline and a second insulation differential amplifier 2-2 connected to a neutral line through a second classifier SH2.
  • the first comparator (U9) which is connected so as to be able to be compared, is connected to the circuit to detect and compare the current flowing through the hot line and the neutral line to determine whether the ground fault is ground.
  • the microprocessor U11 is connected to a first comparator differential amplifier 2-1 connected to the hotline via a first classifier SH1 interposed therebetween by a second comparator U10 connected to the circuit by a first classifier (The voltage passing through SH1 and the intermediate scale, which is an approximation of the voltage swing of the representative signal of the first classifier SH1 of the hot line, are detected and compared to determine whether an arc fault occurs.
  • the microprocessor U11 can check the ground fault by the first comparator U9, and can check the arc fault by the second comparator U10.
  • Such a microprocessor U11 can be identified by its own program. It is configured to variably control the power supply control means 1 by adjusting the setting value for each function.
  • the output AC power of the final operational amplifiers U1 to U4 and U5 to U8 of the first insulation differential amplifier 2-1 connected to the hotline through the first classifier SH1 is the microprocessor U11.
  • An analog-to-digital converter (U15) comprising a switch mode power supply (smps) configured to be connected to a DC power source is provided.
  • the microprocessor U11 has a pair of first LEDs CR1 and second LEDs CR2 electrically connected to each other, and thus, a state in which a short circuit, an overcurrent, an arc is generated, and an inductive load operation are respectively performed by the connected structure.
  • the lighting of the pair of first LEDs CR1 and the second LEDs CR2 is configured to occur differently so as to distinguish and notify them.
  • the control method of the composite multi-function relay system of the present invention configured as described above is a combination of a digital circuit and an analog circuit, a plurality of triacs (ISO-A, ISO-B) and mechanical relay (KC) is configured to the circuit connection, micro Based on the processor U11, the current and frequency signals collected by the first and second classifiers SH1 and SH2 of the hot line and the neutral line of the AC circuit are analyzed, and then the program of the microprocessor U11 itself.
  • the mechanical relay (KC) of the power supply control means 1 is controlled by comparing with the setting values for each function, which are preset and stored, to perform various functions of inductive load operation, overcurrent blocking function, arc blocking function, and earth leakage blocking function. It is so long.
  • the external control according to whether the power is turned on and changed by checking the input pin state in the microprocessor (U11) program setting state
  • the power triac ISO-A, ISO-B
  • the voltage difference across the triac ISO-A, ISO-B
  • the mechanical relay When the current phase is zero while driving KC), the triac (ISO-A, ISO-B) circuit is cut off.
  • the microprocessor (U11) By operating the mechanical relay (KC) as described above, the microprocessor (U11) in advance while continuing to monitor the ground fault and arc fault for 2 seconds within 2 seconds depending on whether less than 2 seconds after starting the motor of the load 20
  • the microprocessor is recognized as abnormal when more than a predetermined deviation occurs in the microprocessor U11 by comparing the stored motor starting profile with the current value of the hotline by the first classifier SH1 and blocking the current flow of the mechanical relay KC.
  • the first LED (CR1) connected to (U11) is turned on to cut off the motor starting over-current and to warn by alarm of the first LED (CR1) lit.
  • the microprocessor U11 continuously monitors the ground fault and the arc fault after 2 seconds when the mechanical relay (KC) is driven and less than 2 seconds after the start of the motor of the load 20 is started.
  • the first classifier (SH1) if a deviation of the predetermined value occurs in the microprocessor (U11), it is recognized as abnormal and blocks the current flow of the mechanical relay (KC) while The second LED (CR2) connected to the processor (U11) is turned on to shut off the operating over-current and to warn with an alarm of the second LED (CR2) lit.
  • the current value of the hotline by the first classifier SH1 is equal to or less than a predetermined deviation compared to the motor starting profile stored in the microprocessor U11 in advance, or compared with the normal operating profile preset in the microprocessor U11. If less than a predetermined deviation occurs, it is recognized as normal. In this case, a square wave representing the signal frequency of the current sensor in the second comparator U10 connected by the first classifier SH1 and the first insulation differential amplifier 2-1 to the hotline.
  • the currents of the hot line and the neutral line of the AC circuit are respectively determined by the first classifier SH1 and the first line.
  • the value compared from the first comparator (U9) connected by the insulated differential amplifier (2-1), the second classifier (SH2), and the second insulated differential amplifier (2-2) is introduced into the microprocessor (U11), and then the micro While monitoring the signal flowing from the processor (U11), compare the deviation value between the current value of the hot line and the current value of the neutral line and the range value for the display of the ground fault preset in the microprocessor (U11).
  • the first LED (CR1) and the second LED (CR2) connected to the microprocessor (U11) It turns on to warn, but the lighting of the first LED (CR1) and the second LED (CR2) when the arc is generated and the lighting of the first LED (CR1) and the second LED (CR2) when the short circuit occurs differently from each other It will light up.
  • a hybrid relay system can be implemented by combining a digital circuit and an analog circuit to perform various functions in a complex manner, and the numerical values set in advance in the microprocessor U11 are stored.
  • the values detected in real time with the real time and immediately identifying whether the current state of the corresponding part is normal or abnormal, and the fault of the motor or the microprocessor of the load 20 due to the short circuit caused by overcurrent, arc fault and ground fault. It is possible to prevent malfunctions and breakage of various circuit parts such as (U11), thereby improving the functionality of the product and differentiating it from other products, and improving the durability and long life.
  • the present invention can perform a combination of various functions such as overcurrent blocking, arc fault blocking, and earth leakage blocking by a single relay system, which is always checked continuously when the power is turned on and the current is immediately transmitted by a mechanical relay when a problem occurs. It can prevent the breakdown by improving the flow of water and improve the durability of the product so that it can be developed in various industrial fields where relays are used.

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Abstract

본 발명은 릴레이회로에 의해서 과전류차단, 아크폴트차단, 누전차단 등의 기능들을 복합적으로 수행할 수 있도록 한 복합 다기능 릴레이 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 교류전원을 산업기계 등의 부하로 공급하는 핫라인과 중성라인으로 이루어진 교류회로와, 핫라인에 병렬회로로 연결된 전원제어수단과, 핫라인과 중성라인에 각각 전류 분류기를 통해 회로 연결된 절연차동증폭기와, 전원제어수단과 절연차동증폭기에 연결되어 모니터링하면서 이에 따라 전원제어수단의 전원공급을 제어하는 마이크로프로세서와, 분류기 및 절연차동증폭기에 비교 가능토록 연결되면서 마이크로프로세서에 연결되어 그라운드폴트를 확인하는 제1비교기와, 분류기 및 절연차동증폭기와 마이크로프로세서 사이에 연결되어 아크폴트를 확인하는 제2비교기를 포함하여 구성된다.

Description

복합 다기능 릴레이 시스템 및 그 제어방법
본 발명은 전원을 릴레이를 거쳐서 모터 등의 부하로 보낼 때 아날로그회로와 디지털회로가 혼합된 릴레이회로에 의해서 다양한 기능을 동시에 복합적으로 수행할 수 있도록 한 복합 다기능 릴레이 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 전원 입력단자에서 모터 등의 부하로 교류전원을 공급할 시 전기회로에서 회로작동의 제어가 필요할 때 릴레이(relay)가 사용되고 있으며, 릴레이회로나 별개의 전기회로에 의해서 다양한 제어기능을 개별적으로 수행토록 하고 있는 실정이다.
하기 특허문헌들에 의하면, 전기회로상의 제어기능으로 누전차단기, 과전류차단장치, 아크차단장치에 대한 기술이 게재되어 있으나, 이러한 제어기능이 모두 개별적으로 이루어져 각각의 기능을 수행하고 있었다.
근자에 들어서 누전차단기와 아크차단기 등이 조합된 단순 조합형 구현회로를 갖는 장치가 일부 개발되고 있으나, 이는 종래 2가지의 기능을 단순히 조합하는 정도에 그쳐서 효율성을 향상시키는데 한계가 있었으며, 이에 따라 다양한 기능을 복합적으로 단순한 구조에 의해서 구현되도록 한 기술의 필요성이 대두되고 있었던 것이다.
하기 특허문헌들에 의하면, 전기회로상의 제어기능으로 누전차단기, 과전류차단장치, 아크차단장치에 대한 기술이 게재되어 있으나, 이러한 제어기능이 모두 개별적으로 이루어져 각각의 기능을 수행하고 있었다.
근자에 들어서 누전차단기와 아크차단기 등이 조합된 단순 조합형 구현회로를 갖는 장치가 일부 개발되고 있으나, 이는 종래 2가지의 기능을 단순히 조합하는 정도에 그쳐서 효율성을 향상시키는데 한계가 있었으며, 이에 따라 다양한 기능을 복합적으로 단순한 구조에 의해서 구현되도록 한 기술의 필요성이 대두되고 있었던 것이다.
<선행기술문헌>
(특허문헌 1) KR 10-1995-0020841 A 1995. 7. 26.
(특허문헌 2) KR 10-1998-0026204 A 1998. 7. 15.
(특허문헌 3) KR 10-2009-0065675 A 2009. 6. 23.
본 발명에서는 상기한 종래 기술의 제반 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서, 종래 다양한 기능을 각각 개별적으로 이루어지도록 한 회로 또는 장치로 이루어지거나 2가지 기능을 하는 회로 또는 장치를 단순히 혼합한 기능을 갖는 장치들에 비하여 본 발명은 아날로그회로와 디지털회로를 결합하여 하이브리드회로를 구현시켜서 마이크로프로세서의 프로그램에 의해서 릴레이회로에서 유도부하운전, 과전류차단기능, 아크차단기능, 누전차단기능 등의 다양한 기능을 복합적으로 수행이 가능토록 함을 주된 목적으로 하는 것이다.
이와 더불어서 교류회로의 핫(HOT)라인과 중성(NEUTRAL)라인 각각의 전류분류기를 설치하여 수집된 전류, 주파수신호를 분석하여 마이크로프로세서의 프로그램으로 누전차단 값, 과전류차단 값, 아크차단 값 등의 각 기능별 설정 값을 임의로 조작이 가능하여 제어가능토록 한다.
상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로 본 발명에서는 복합 다기능 릴레이 시스템 및 그 제어방법에 있어서, 상기 본 발명의 복합 다기능 릴레이 시스템은 교류전원을 입력단자로 입력하여 부하로 공급하는 교류회로의 핫라인에 병렬회로로 연결된 복수의 트라이악 및 복수의 트라이악 사이에 회로 연결된 기계식 릴레이로 이루어진 전원제어수단이 구비되며, 상기 교류회로의 핫라인과 중성라인에 각각 전류 및 주파수신호를 비교 분석할 수 있도록 전류 제1분류기 및 제2분류기를 통해서 회로 연결된 수개의 연산증폭기로 이루어진 제1절연차동증폭기 및 제2절연차동증폭기가 구비되며, 상기 전원제어수단에서 복수의 트라이악에 각각 회로 연결되어 기계식 릴레이에 의한 전원공급을 제어하며, 교류회로의 핫라인과 중성라인에 각각 설치된 절연차동증폭기에 각각 회로 연결되어 핫라인과 중성라인의 전류 및 주파수신호를 모니터링하도록 구성된 마이크로프로세서가 구비되며, 상기 핫라인의 제1분류기를 통해서 연결된 제1절연차동증폭기와 중성라인에 제2분류기를 통해서 연결된 제2절연차동증폭기에 비교 가능토록 연결되면서 마이크로프로세서로 연결되어 핫라인과 중성라인에 흐르는 전류를 비교 감지해서 그라운드폴트 여부를 확인토록 구성된 제1비교기가 구비되며, 상기 핫라인에 제1분류기를 통해서 연결된 제1절연차동증폭기와 마이크로프로세서 사이에 개재되게 연결되어 핫라인의 제1분류기를 통과하는 전압과 핫라인의 제1분류기의 대표 신호의 전압 스윙의 근사치인 중간 스케일을 비교 감지해서 아크폴트 여부를 확인토록 구성된 제2비교기가 구비되어 마이크로프로세서의 프로그램으로 각 기능별 설정 값을 조정하여 전원제어수단을 가변시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하면서, 부가적으로 상기 마이크로프로세서에 한 쌍이 전기적으로 배선 연결되어 유도부하운전 시, 과전류와 아크 및 누전의 발생 시 각각 한 쌍의 제1엘이디 및 제2엘이디의 점등이 각각 상이하게 일어나도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이와 함께 본 발명의 복합 다기능 릴레이 시스템의 제어방법은 디지털회로와 아날로그회로의 조합으로 트라이악과 기계식 릴레이의 병렬회로를 구성하고, 마이크로프로세서를 기반으로 교류회로의 핫라인과 중성라인 각각의 전류 분류기에 의해 수집된 전류 및 주파수신호를 분석하여 프로그램으로 미리 설정이 가능한 각 기능별 설정 값과 각각 비교해서 전원제어수단의 기계식 릴레이를 제어해서 유도부하운전, 과전류차단기능, 아크차단기능, 누전차단기능의 다양한 기능을 복합적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제 해결을 위한 구체적인 수단에 의하면, 본 발명의 복합 다기능 릴레이 시스템 및 그 제어방법은 디지털회로와 아날로그회로를 조합하여 하이브리드의 릴레이 시스템을 구현시켜서 다양한 기능을 복합적으로 수행할 수 있도록 한 것으로서, 이때 마이크로프로세서에 미리 설정 저장된 수치와 실시간으로 검출되는 수치를 지속적으로 비교하여 해당부분의 현재 상태가 정상인지, 비정상인지를 즉시 파악하여 과전류, 아크폴트 및 그라운드폴트에 의한 누전 등에 의하여 부하인 모터의 고장이나 상기 마이크로프로세서 등의 각종 회로부품의 오작동 및 파손을 예방할 수 있으며, 이로 인하여 제품의 기능성 향상과 타제품과의 차별화를 꾀할 수 있다.
더욱이 본 발명은 하나의 릴레이 시스템에 의해서 유도부하운전, 모터시동과전류 및 작동과전류의 차단, 아크폴트차단, 누전차단 등의 다양한 기능을 복합적으로 수행되도록 한 것에 있어서 주된 특징이 있으며, 이는 전원이 켜지면 항상 지속적으로 체크 및 사전에 발견하여 발견 시 바로 기계식 릴레이에 의해서 전류의 흐름을 차단하여 고장에 대한 신속한 반응으로 제품의 내구성을 향상시킬 수 있고, 제품 호응도를 배가시켜서 릴레이가 사용되는 다양한 산업분야에 발전을 꾀할 수 있다.
도 1은 본 발명에서 제공하는 복합 다기능 릴레이 시스템의 회로구성도
도 2는 본 발명에서 제공하는 복합 다기능 릴레이 시스템의 제어방법을 순차적으로 도시한 순서도
상기 본 발명의 복합 다기능 릴레이 시스템 및 그 제어방법을 시스템과 제어방법으로 각각 나누어서 도 1의 회로구성도와 도 2의 순서도에 의해서 각각 보다 구체적으로 설명토록 한다.
우선 본 발명의 복합 다기능 릴레이 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 교류전원을 입력단자(10)를 통해 입력하여 모터나 펌프 또는 각종 산업기계 등의 부하(20)로 공급이 이루어지도록 핫(HOT)라인과 중성(NEUTRAL)라인으로 이루어진 교류회로의 핫라인과 중성라인에 연결되면서 핫라인에 병렬회로로 이루어진 전원제어수단(1)과, 상기 핫라인과 중성라인에 각각 전류 분류기(SH1, SH2)를 통해서 회로 연결된 절연차동증폭기(2-1, 2-2)와, 상기 전원제어수단(1)과 절연차동증폭기(2-1, 2-2)에 연결되어 모니터링하면서 이에 따라 전원제어수단(1)의 전원공급을 제어하는 마이크로프로세서(U11)가 포함된다.
상기 전원제어수단(1)은 교류회로의 핫라인에 병렬로 회로 연결된 트라이악(ISO-A)과, 핫라인과 중성라인에 회로 연결된 트라이악(ISO-B) 및 상기 복수의 트라이악(ISO-A, ISO-B) 사이에서 회로 연결 시 일측 트라이악(ISO-A)에 병렬형태로 회로 연결된 기계식 릴레이(KC)로 이루어진다.
상기 분류기(SH1, SH2)와 절연차동증폭기(2-1, 2-2)는 각각 핫라인에 전류 및 주파수신호를 비교 분석할 수 있도록 연결되는 제1분류기(SH1) 및 제1분류기(SH1)를 통해서 회로 연결된 수개의 연산증폭기(U1~U4, U5~U8)로 이루어진 제1절연차동증폭기(2-1), 중성라인에 전류 및 주파수신호를 비교 분석할 수 있도록 연결되는 제2분류기(SH2) 및 제2분류기(SH2)를 통해서 회로 연결된 수개의 연산증폭기(U1~U4, U5~U8)로 이루어진 제2절연차동증폭기(2-2)로 이루어지며, 이때 상기 마이크로프로세서(U11)는 보다 구체적으로 전원제어수단(1)에서 복수의 트라이악(ISO-A, ISO-B)에 각각 회로 연결되어 기계식 릴레이(KC)에 의한 전원공급을 제어하게 구성되며, 핫라인에 제1분류기(SH1)를 통해 연결된 제1절연차동증폭기(2-1)와 중성라인에 제2분류기(SH2)를 통해 연결된 제2절연차동증폭기(2-2)에 각각 회로 연결되어 핫라인과 중성라인의 전류 및 주파수신호를 모니터링토록 구성된다.
상기 마이크로프로세서(U11)는 핫라인의 제1분류기(SH1)를 통해서 연결된 제1절연차동증폭기(2-1)와 중성라인에 제2분류기(SH2)를 통해서 연결된 제2절연차동증폭기(2-2)에 비교 가능토록 연결된 제1비교기(U9)가 회로 연결됨으로써 핫라인과 중성라인에 흐르는 전류를 비교 감지해서 그라운드폴트(GROUND FAULT) 여부를 확인토록 구성된다.
더불어 마이크로프로세서(U11)는 핫라인에 제1분류기(SH1)를 통해서 연결된 제1절연차동증폭기(2-1)와의 사이에 개재되게 연결된 제2비교기(U10)가 회로 연결됨으로써 핫라인의 제1분류기(SH1)를 통과하는 전압과 핫라인의 제1분류기(SH1)의 대표 신호의 전압 스윙의 근사치인 중간 스케일을 비교 감지해서 아크폴트(ARC FAULT) 여부를 확인토록 구성된다.
즉, 상기 마이크로프로세서(U11)는 제1비교기(U9)에 의해서 그라운드폴트를 확인할 수 있고, 제2비교기(U10)에 의해서 아크폴트를 확인할 수 있으며, 이러한 마이크로프로세서(U11)는 자체 프로그램에 의해서 각 기능별 설정 값을 조정하여 전원제어수단(1)을 가변 제어할 수 있도록 구성된다.
본 발명은 이와 함께 핫라인에 제1분류기(SH1)를 통해 연결된 제1절연차동증폭기(2-1)의 최후 연산증폭기(U1~U4, U5~U8)에서의 출력 교류전원이 마이크로프로세서(U11)에 직류전원으로 공급되도록 연결 구성된 스위치모드 파워서플라이(smps)로 이루어진 아날로그-디지털 컨버터(U15)가 구비된다.
또한 상기 마이크로프로세서(U11)에는 한 쌍의 제1엘이디(CR1) 및 제2엘이디(CR2)가 전기적으로 배선 연결되어 상기 연결된 구조에 의해서 누전, 과전류, 아크의 발생 및 유도부하운전 시 각각 이러한 상태를 구별하여 고지(告知)시킬 수 있도록 한 쌍의 제1엘이디(CR1) 및 제2엘이디(CR2)의 점등이 각각 상이하게 일어나도록 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 복합 다기능 릴레이 시스템의 제어방법은 디지털회로와 아날로그회로의 조합으로 복수의 트라이악(ISO-A, ISO-B)과 기계식 릴레이(KC)를 회로 연결되게 구성하고, 마이크로프로세서(U11)를 기반으로 교류회로의 핫라인과 중성라인 각각의 전류 제1분류기(SH1)와 제2분류기(SH2)에 의해서 수집된 전류 및 주파수신호를 분석하여 마이크로프로세서(U11) 자체의 프로그램으로 미리 설정하여 저장한 각 기능별 설정 값과 각각 비교해서 전원제어수단(1)의 기계식 릴레이(KC)를 제어해서 유도부하운전, 과전류차단기능, 아크차단기능, 누전차단기능의 다양한 기능을 복합적으로 수행토록 한 것이다.
이러한 본 발명의 복합 다기능 릴레이 시스템의 제어방법을 보다 구체적으로 설명하면 도 2에 도시된 순서도에서 보는 바와 같이 전원을 켜고 마이크로프로세서(U11) 프로그램 설정 상태에서 입력핀상태를 확인하여 변하였는지에 따라서 외부제어 입력신호에 의해서 on신호일 경우, 전력 트라이악(ISO-A, ISO-B)을 구동시키고, 상기 트라이악(ISO-A, ISO-B) 양단에 전압차가 미리 설정 저장된 일정 값에 이르면 기계적 릴레이(KC)를 구동시키면서 전류의 위상이 제로일 때 트라이악(ISO-A, ISO-B) 회로를 차단시키며, 반대로 마이크로프로세서(U11) 프로그램 설정 상태에서 외부제어 입력신호에 의해서 off신호일 경우, 전력 트라이악(ISO-A, ISO-B)을 구동시키고, 상기 트라이악(ISO-A, ISO-B) 양단에 전압차가 미리 설정 저장된 일정 값에 이르면 기계적 릴레이(KC)를 차단시키면서 전류의 위상이 제로일 때 트라이악(ISO-A, ISO-B) 회로를 차단시키도록 한다.
상기와 같이 기계적 릴레이(KC)를 구동시켜서 부하(20)인 모터의 시동 시작 후 2초미만인가에 따라서 2초 이내이면 2초 동안 그라운드폴트 및 아크폴트 상태를 계속 모니터링하면서 마이크로프로세서(U11)에서는 미리 설정 저장된 모터 시동 프로파일과 제1분류기(SH1)에 의한 핫라인의 전류 값을 비교해서 마이크로프로세서(U11)에서 정해진 편차 이상이 발생되면 비정상으로 인식하여 기계적 릴레이(KC)의 전류 흐름을 차단하면서 마이크로프로세서(U11)에 연결된 제1엘이디(CR1)가 점등하여 모터 시동 과전류를 차단 및 제1엘이디(CR1) 점등의 알람으로 경고토록 한다.
이와는 반대로 기계적 릴레이(KC)를 구동시켜서 부하(20)인 모터의 시동 시작 후 2초미만인가에 따라서 2초를 초과하면 2초 이후에 그라운드폴트 및 아크폴트 상태를 계속 모니터링하면서 마이크로프로세서(U11)에서는 미리 설정 저장된 정상 작동 프로파일과 제1분류기(SH1)에 의한 핫라인의 전류 값을 비교해서 마이크로프로세서(U11)에서 정해진 편차 이상이 발생되면 비정상으로 인식하여 기계적 릴레이(KC)의 전류 흐름을 차단하면서 마이크로프로세서(U11)에 연결된 제2엘이디(CR2)가 점등하여 작동 과전류를 차단 및 제2엘이디(CR2) 점등의 알람으로 경고토록 한다.
또한 상기 제1분류기(SH1)에 의한 핫라인의 전류 값이 마이크로프로세서(U11)에 미리 설정 저장된 모터 시동 프로파일과 비교해서 정해진 편차 이하이거나, 마이크로프로세서(U11)에 미리 설정 저장된 정상 작동 프로파일과 비교해서 정해진 편차 이하가 발생되면 정상으로 인식하며, 이 경우 핫라인에 제1분류기(SH1)과 제1절연차동증폭기(2-1)에 의해 연결된 제2비교기(U10)에서 전류 센서의 신호 주파수를 나타내는 구형파를 생성하여 마이크로프로세서(U11)로 공급하고, 이후 마이크로프로세서(U11)에 미리 설정 저장된 아크폴트의 표시를 위한 고주파수와 유입된 신호의 주파수를 비교해서 마이크로프로세서(U11)에서 정해진 편차 이상 발생 시 비정상으로 인식하여 기계적 릴레이(KC)의 전류 흐름을 차단함으로써 아크발생을 차단하며, 이때 마이크로프로세서(U11)에 연결된 제1엘이디(CR1)와 제2엘이디(CR2)가 점등하여 경고토록 한다.
이와 더불어서 상기 마이크로프로세서(U11)에 미리 설정 저장된 아크폴트의 표시를 위한 고주파수와 유입된 신호의 주파수를 비교해서 정상일 경우, 교류회로의 핫라인과 중성라인의 전류를 각각 제1분류기(SH1) 및 제1절연차동증폭기(2-1)와 제2분류기(SH2) 및 제2절연차동증폭기(2-2)에 의해서 연결된 제1비교기(U9)에서 비교된 값을 마이크로프로세서(U11)로 유입 후 마이크로프로세서(U11)에서 유입된 신호를 감시하면서 핫라인의 전류 값과 중성라인의 전류 값의 편차 값과 마이크로프로세서(U11)에 미리 설정 저장된 그라운드폴트의 표시를 위한 범위 값을 비교해서 초과할 시 비정상으로 인식하여 기계적 릴레이(KC)의 전류 흐름을 차단함으로써 그라운드폴트에 의한 누전발생을 차단하며, 이때 마이크로프로세서(U11)에 연결된 제1엘이디(CR1)와 제2엘이디(CR2)가 점등하여 경고토록 하되, 상기 아크발생 시의 제1엘이디(CR1) 및 제2엘이디(CR2)의 점등과 누전발생 시의 제1엘이디(CR1) 및 제2엘이디(CR2)의 점등은 서로 상이하게 점등되는 것이다.
또한 상기 핫라인의 전류 값과 중성라인의 전류 값의 편차 값과 마이크로프로세서(U11)에 미리 설정 저장된 그라운드폴트의 표시를 위한 범위 값을 비교해서 초과하지 않을 시 정상으로 인식하여 입력핀상태 확인단계로 리턴하게 되는 것이다.
이와 같은 본 발명의 복합 다기능 릴레이 시스템 및 그 제어방법에 의하면 디지털회로와 아날로그회로를 조합하여 하이브리드의 릴레이 시스템을 구현시켜서 다양한 기능을 복합적으로 수행할 수 있으며, 마이크로프로세서(U11)에 미리 설정 저장된 수치와 실시간으로 검출되는 수치를 지속적으로 비교하여 해당부분의 현재 상태가 정상인지, 비정상인지를 즉시 파악하여 과전류, 아크폴트 및 그라운드폴트에 의한 누전 등에 의하여 부하(20)인 모터의 고장이나 상기 마이크로프로세서(U11) 등의 각종 회로부품의 오작동 및 파손을 예방할 수 있어서 제품의 기능성 향상 및 타제품과의 차별화를 꾀할 수 있으면서 내구성 향상 및 수명을 장구히 할 수 있는 등의 효과를 득할 수 있는 것이다.
이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이며, 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정해지는 것이 아니라, 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.
본 발명은 하나의 릴레이 시스템에 의해서 과전류의 차단, 아크폴트차단, 누전차단 등의 다양한 기능을 복합적으로 수행할 수 있으며, 이는 전원이 켜지면 항상 지속적으로 체크하고 문제 발생 시 바로 기계식 릴레이에 의해서 전류의 흐름을 차단하여 고장을 예방하고, 제품 내구성을 향상시켜 릴레이가 사용되는 다양한 산업분야에 발전을 꾀할 수 있다.

Claims (9)

  1. 교류전원을 입력단자(10)로 입력하여 부하(20)로 공급하는 교류회로의 핫라인에 회로 연결된 복수의 트라이악(ISO-A, ISO-B)과, 복수의 트라이악(ISO-A, ISO-B) 사이에서 회로 연결된 기계식 릴레이(KC)로 이루어진 전원제어수단(1);
    교류회로의 핫라인과 중성라인에 각각 전류 및 주파수신호를 비교 분석할 수 있도록, 전류 제1분류기(SH1)를 통해서 회로 연결된 수개의 연산증폭기(U1~U4)로 이루어진 제1절연차동증폭기(2-1) 및 전류 제2분류기(SH2)를 통해서 회로 연결된 수개의 연산증폭기(U5~U8)로 이루어진 제2절연차동증폭기(2-2);
    전원제어수단(1)에서 복수의 트라이악(ISO-A, ISO-B)에 각각 회로 연결되어 기계식 릴레이(KC)에 의한 전원공급을 제어하며, 교류회로의 핫라인과 중성라인에 각각 설치된 절연차동증폭기(2-1, 2-2)에 각각 회로 연결되어 핫라인과 중성라인의 전류 및 주파수신호를 모니터링하도록 구성된 마이크로프로세서(U11);
    핫라인의 제1분류기(SH1)를 통해서 연결된 제1절연차동증폭기(2-1)와 중성라인에 제2분류기(SH2)를 통해서 연결된 제2절연차동증폭기(2-2)에 비교 가능토록 연결되면서 마이크로프로세서(U11)로 연결되어 핫라인과 중성라인에 흐르는 전류를 비교 감지해서 그라운드폴트 여부를 확인토록 구성된 제1비교기(U9);
    핫라인에 제1분류기(SH1)를 통해서 연결된 제1절연차동증폭기(2-1)와 마이크로프로세서(U11) 사이에 개재되게 연결되어 핫라인의 제1분류기(SH1)를 통과하는 전압과 핫라인의 제1분류기(SH1)의 대표 신호의 전압 스윙의 근사치인 중간 스케일을 비교 감지해서 아크폴트 여부를 확인토록 구성된 제2비교기(U10);
    가 포함되어 마이크로프로세서(U11)의 프로그램으로 각 기능별 설정 값을 조정하여 전원제어수단(1)을 가변시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 복합 다기능 릴레이 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서;
    마이크로프로세서(U11)에 한 쌍이 전기적으로 배선 연결되어 누전, 과전류, 아크의 발생 및 유도부하운전 시 각각 한 쌍의 제1엘이디(CR1) 및 제2엘이디(CR2)의 점등이 각각 상이하게 일어나도록 구성된 것을 특징으로 하는 복합 다기능 릴레이 시스템.
  3. 디지털회로와 아날로그회로의 조합으로 트라이악(ISO-A, ISO-B)과 기계식 릴레이(KC)를 회로 연결되게 구성하고, 마이크로프로세서(U11)를 기반으로 교류회로의 핫라인과 중성라인 각각의 전류 분류기에 의해 수집된 전류 및 주파수신호를 분석하여 프로그램으로 미리 설정이 가능한 각 기능별 설정 값과 각각 비교해서 전원제어수단(1)의 기계식 릴레이(KC)를 제어해서 유도부하운전, 과전류차단기능, 아크차단기능, 누전차단기능의 기능들을 복합적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 복합 다기능 릴레이 시스템의 제어방법.
  4. 청구항 3에 있어서;
    전원제어수단(1)의 제어는 마이크로프로세서(U11) 프로그램 설정 상태에서 외부제어 입력신호에 의해서 on신호일 경우, 전력 트라이악(ISO-A, ISO-B)을 구동시키고, 상기 트라이악(ISO-A, ISO-B) 양단에 전압차가 미리 설정 저장된 일정 값에 이르면 기계적 릴레이(KC)를 구동시키며, 전류의 위상이 제로일 때 트라이악(ISO-A, ISO-B) 회로를 차단시키는 것을 특징으로 하는 복합 다기능 릴레이 시스템의 제어방법.
  5. 청구항 3에 있어서;
    전원제어수단(1)의 제어는 마이크로프로세서(U11) 프로그램 설정 상태에서 외부제어 입력신호에 의해서 off신호일 경우, 전력 트라이악(ISO-A, ISO-B)을 구동시키고, 상기 트라이악(ISO-A, ISO-B) 양단에 전압차가 미리 설정 저장된 일정 값에 이르면 기계적 릴레이(KC)를 차단시키며, 전류의 위상이 제로일 때 트라이악(ISO-A, ISO-B) 회로를 차단시키는 것을 특징으로 하는 복합 다기능 릴레이 시스템의 제어방법.
  6. 청구항 4에 있어서;
    기계적 릴레이(KC) 구동에 의해서 모터 부하(20)가 시동된 후 2초 이내에 그라운드폴트 및 아크폴트 상태를 계속 모니터링하면서 마이크로프로세서(U11)에서는 미리 설정 저장된 모터 시동 프로파일과 제1분류기(SH1)로부터 핫라인의 전류 값을 비교해서 정해진 편차 이상 발생 시 비정상으로 인식하여 기계적 릴레이(KC)의 전류 흐름을 차단하면서 마이크로프로세서(U11)에 연결된 제1엘이디(CR1)가 점등하여 모터부하(20) 시동 과전류를 차단 및 경고하는 것을 특징으로 하는 복합 다기능 릴레이 시스템의 제어방법.
  7. 청구항 4에 있어서;
    기계적 릴레이(KC) 구동에 의해서 모터 부하(20)가 시동된 후 2초 이후에 그라운드폴트 및 아크폴트 상태를 계속 모니터링하면서 마이크로프로세서(U11)에서는 미리 설정 저장된 정상 작동 프로파일과 제1분류기(SH1)로부터 핫라인의 전류 값을 비교해서 정해진 편차 이상 발생 시 비정상으로 인식하여 기계적 릴레이(KC)의 전류 흐름을 차단하면서 마이크로프로세서(U11)에 연결된 제2엘이디(CR2)가 점등하여 작동 과전류를 차단 및 경고하는 것을 특징으로 하는 복합 다기능 릴레이 시스템의 제어방법.
  8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서;
    제1분류기(SH1)에 의한 핫라인의 전류 값이 마이크로프로세서(U11)에 미리 설정 저장된 모터 시동 프로파일이나 미리 설정 저장된 정상 작동 프로파일과 비교해서 정상일 경우, 핫라인에 제1분류기(SH1)과 제1절연차동증폭기(2-1)에 의해 연결된 제2비교기(U10)에서 전류 센서의 신호 주파수를 나타내는 구형파를 생성하여 마이크로프로세서(U11)로 공급 후 마이크로프로세서(U11)에 미리 설정 저장된 아크폴트의 표시를 위한 고주파수와 유입된 신호의 주파수를 비교해서 정해진 편차 이상 발생 시 비정상으로 인식하여 기계적 릴레이(KC)의 전류 흐름을 차단하면서 마이크로프로세서(U11)에 연결된 제1엘이디(CR1)와 제2엘이디(CR2)가 점등하여 아크발생을 차단 및 경고하는 것을 특징으로 하는 복합 다기능 릴레이 시스템의 제어방법.
  9. 청구항 8에 있어서;
    마이크로프로세서(U11)에 미리 설정 저장된 아크폴트의 표시를 위한 고주파수와 유입된 신호의 주파수를 비교해서 정상일 경우, 교류회로의 핫라인과 중성라인의 전류를 각각 제1분류기(SH1) 및 제1절연차동증폭기(2-1)와 제2분류기(SH2) 및 제2절연차동증폭기(2-2)에 의해서 연결된 제1비교기(U9)에서 비교된 값을 마이크로프로세서(U11)로 유입 후 마이크로프로세서(U11)에서 유입된 신호를 감시하면서 핫라인의 전류 값과 중성라인의 전류 값의 편차 값과 마이크로프로세서(U11)에 미리 설정 저장된 그라운드폴트의 표시를 위한 범위 값을 비교해서 초과할 시 비정상으로 인식하여 기계적 릴레이(KC)의 전류 흐름을 차단하면서 마이크로프로세서(U11)에 연결된 제1엘이디(CR1)와 제2엘이디(CR2)가 점등하여 그라운드폴트인 누전발생을 차단 및 경고하는 것을 특징으로 하는 복합 다기능 릴레이 시스템의 제어방법.
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