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KR101717656B1 - 전자접촉기의 여자코일 제어회로 - Google Patents

전자접촉기의 여자코일 제어회로 Download PDF

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KR101717656B1
KR101717656B1 KR1020100020524A KR20100020524A KR101717656B1 KR 101717656 B1 KR101717656 B1 KR 101717656B1 KR 1020100020524 A KR1020100020524 A KR 1020100020524A KR 20100020524 A KR20100020524 A KR 20100020524A KR 101717656 B1 KR101717656 B1 KR 101717656B1
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diode
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최재혁
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엘에스산전 주식회사
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Abstract

본 발명은 전자접촉기에 있어서 투입유지전류의 지속 통전으로 인한 여자코일의 소손을 방지할 수 있는 전자접촉기의 여자코일 제어회로를 제공하려는 것으로서, 본 발명에 따라서 전자접촉기의 여자코일에 직렬접속되는 반도체 스위치소자와, 펄스폭변조부의 출력단과 상기 반도체 스위치소자사이에 접속되어, 상기 펄스폭변조부로부터 출력되는 상기 반도체 스위치소자를 턴온(TURN ON)시키는 투입유지신호가 미리 결정된 기준을 초과하여 지속 발출될 때, 상기 반도체 스위치소자의 게이트구동을 중지하는 신호를 출력하는 과도투입신호 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자접촉기의 여자코일 제어회로가 개시된다.

Description

전자접촉기의 여자코일 제어회로{MAGNETIZING CONTROL CIRCUIT OF COIL FOR MAGNETIC CONTACTOR}
본 발명은 전자접촉기에 관한 것으로 특히, 투입유지전류의 과도한 지속통전으로 여자코일이 소손되거나 전자접촉기에 접속된 부하기기의 소손되는 현상을 방지할 수 있는 전자접촉기의 여자코일 제어회로에 관한 것이다.
전자접촉기는 제어전원 즉, 제어전류의 인가여부에 따라서 대표적으로 전동기와 같은 부하기기에 전력을 공급하고 제어전류의 인가를 중지하면 전력공급을 중단할 수 있는 전원 공급 개폐용 전기기기로서, 가동접점 및 고정접점과, 가동접점을 고정접점에 접촉하여 부하측에 전력을 공급하는 위치 또는 가동접점을 고정접점으로부터 분리하여 부하측에 전력 공급을 중단하는 위치로 이동가능하며 가동접점을 지지하는 크로스바(crossbar) 및 크로스바와 일체로 접속되어 함께 이동가능한 가동코어와, 여자코일이 둘레에 감겨지며 여자코일에 제어전원으로서 제어전류가 인가될 때 여자(magnetizing)되어 상기 가동코어를 흡인하는 자기력을 발생시키고 제어전류의 인가가 중지되면 소자(demagnetizing)되어 상기 가동코어의 흡인을 중지하는 고정코어 및 상기 가동코어에 고정코어측으로부터 분리되는 방향으로 탄성력을 부과하는 복귀스프링등을 포함하여 구성된다.
이와 같이 전자접촉기는 부하측에 전력을 공급하는 위치 즉 폐로 위치로 구동하기 위해서 상술한 바와 같이 제어전류를 공급하여야 하며, 일단 가동코어와 고정코어에 접촉하게 되면, 제어전류에 비해 상당히 작은 유지전류(holding current)를 여자코일에 인가하더라도 폐로 위치를 유지한다.
그러나 전자접촉기의 여자코일에 제어전류가 인가되는 시점에서 전자접촉기 동작전력(상용전력)의 용량 부족 현상발생, 기동부하에 의한 전압 변동, 낙뢰 등으로 인해 발생되는 순시 전압 저하(voltage sag) 현상으로 인해 전자접촉기의 동작전력의 전압이 전자접촉기의 동작전압 미만으로 되는 현상(소위 hunting 현상)이 발생하면, 여자코일에 유지전류가 지속적으로 흐르게 되어 여자코일이 소손(燒損)되거나 전자접촉기의 가동접점이 고정접점에 접촉 및 분리를 짧은 시간내에 반복하는 소위 채터링(chattering)현상을 일으켜 부하기기까지 소손시키는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해소하는 것으로서, 기동부하에 의한 전압변동, 낙뢰 등으로 인해 발생하는 전자접촉기의 동작전력의 용량 부족에 의해 여자코일의 소손현상과 부하기기가 소손되는 현상의 발생을 방지할 수 있는 전자접촉기의 여자코일 제어회로를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은, 전자접촉기의 여자코일에 직렬접속된 반도체 스위치소자와 해당 반도체 스위치소자의 게이트구동을 제어하는 펄스폭변조부를 갖는 전자접촉기의 여자코일 제어회로에 있어서,
상기 펄스폭변조부의 출력단과 상기 반도체스위치소자사이에 접속되어, 상기 펄스폭변조부로부터 출력되는 상기 반도체스위치소자를 턴온(TURN ON)시키는 투입유지신호가 미리 결정된 기준을 초과하여 지속 발출될 때, 상기 반도체스위칭소자의 게이트구동을 중지하는 신호를 출력하는 과도투입신호 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 전자접촉기의 여자코일 제어회로를 제공함으로써 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 전자접촉기의 여자코일 제어회로는 반도체스위치소자를 턴온(TURN ON)시키는 투입유지신호가 미리 결정된 기준을 초과하여 지속 발출될 때, 반도체스위칭소자의 게이트구동을 중지하는 신호를 출력하는 과도투입신호 제어부를 포함하므로, 여자코일에 유지전류가 지속적으로 흐름으로 인해 여자코일 및/또는 전자접촉기에 접속되는 부하기기가 소손되는 것이 방지될 수 있다.
본 발명에 따른 전자접촉기의 여자코일 제어회로에 있어서 과도투입신호 제어부는, 펄스폭변조부로부터 출력되는 투입유지신호를 적분하여 출력하는 적분회로부 및 적분회로부의 출력신호에 따른 전압값과 투입유지신호에 따른 제 1 기준 전압값을 비교하여 적분회로부의 출력신호에 따른 전압값이 상기 기준 전압값보다 큰 경우 반도체스위칭소자의 게이트구동을 중지하는 신호를 출력하는 비교부를 포함하므로, 여자코일에 과도하게 투입유지전류가 지속적으로 흐름으로 인해 여자코일 및/또는 전자접촉기에 접속되는 부하기기가 소손되는 것이 방지될 수 있다.
본 발명에 따른 전자접촉기의 여자코일 제어회로에 있어서 상기 비교부는,
상기 적분회로부의 출력신호에 따른 전압값이 미리 결정된 제 2 기준전압값보다 크거나 같을 때 도통하는 다이오드와; 상기 다이오드의 출력단과 접속되어 다이오드의 출력전류를 제한하는 저항; 및 상기 저항에 접속되어 상기 다이오드의 출력전류에 의해 온(ON) 및 오프(OFF)가 제어되는 게이트를 갖고, 상기 다이오드가 도통될 때 온되어 상기 상기 반도체스위칭소자의 게이트구동을 중지하도록 저전위의 출력신호를 출력하는 보조 반도체스위칭소자;를 포함하여 구성되므로, 간단한 회로 구성에 의해서 여자코일에 과도하게 투입유지전류가 지속적으로 흐름으로 인해 여자코일 및/또는 전자접촉기에 접속되는 부하기기가 소손되는 것이 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전자접촉기의 여자코일 제어회로의 전체적 구성을 보여주는 구성 블록도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 과도투입신호 제어부의 회로구성예를 보여주는 블록도이며,
도 3은 도 2중 비교부에 대한 다른 실시예 구성을 보여주는 회로도이다.
상기 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 그의 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 이하의 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.
먼저, 본 발명에 따른 전자접촉기의 여자코일 제어회로의 전체적 구성을 보여주는 구성 블록도인 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1에 있어서 본 발명에 따른 전자접촉기의 여자코일 제어회로는, 교류 전원(201)과, 서지 흡수부(surge absorbing circuit portion)(202), 잡음 필터 회로부(203), 정류 회로부(204), 방전 회로부(211), 스위칭부(220), 펄스폭변조부(230) 및 과도투입신호 제어부(240)를 포함하여 구성된다.
도 1에 있어서 부호 201은 교류 전원으로서 220볼트 교류의 상용전원으로 구성될 수 있다.
서지 흡수부(surge absorbing circuit portion)(202)는 교류 전원(201)에 접속되어 교류 전원(201)로부터 공급된 교류 전원에 포함될 수 있는 서지를 흡수한다. 서지 흡수부(202)는 예컨대 전압서지를 흡수하는 배리스터(varistor)로 구성될 수 있다.
잡음 필터 회로부(203)는 서지 흡수부(202)의 출력단에 접속되어, 서지 흡수부(202)를 통과한 교류전원에 포함될 수 있는 고주파 노이즈(noise)성분을 제거하는 회로부로서 잘 알려진바와 같이 인덕터 코일(inductor coil)과 캐패시터(capacitor)로 구성될 수 있다.
정류 회로부(204)는 잡음 필터 회로부(203)의 출력단에 접속되어, 고주파 노이즈가 제거된 교류 전원을 직류 전원으로 정류한다. 정류 회로부(204)는 잘 알려진 바와 같이 다이오드 브릿지(diode bridge) 회로로 구성될 수 있다.
방전 회로부(211)는 여자코일(212)의 양단에 병렬로 접속되며, 여자코일(212)에 대한 제어전류의 통전을 차단했을 때 여자코일(212)양단에 충전된 전력을 방전시켜주는 회로부이다. 여기서, 방전 회로부(211)는 트랜지스터(transistor)로 구성될 수 있다.
여자코일(212)은 전자접촉기에 있어서 잘 알려진 바와 같이 제어전류의 공급 또는 차단에 따라서 고정코어를 여자 또는 소자시키는 코일이다. 고정코어의 여자시 가동코어 및 가동접점을 흡인하여 대응하는 고정접점에 접촉시킴에 따라 전자접촉기는 전동기에 전력을 공급하는 폐로(투입) 위치가 되고, 고정코어의 소자시 가동코어 및 가동접점에 대한 흡인력이 소멸하여 복귀스프링의 탄성력에 의해 가동접점은 고정접점으로부터 분리되고 따라서 전자접촉기는 전동기에 전력 공급을 중단하는 개로(차단) 위치가 된다.
스위칭 부(220)는 여자코일(212)에 투입전류를 공급하는 위치 또는 중단하는 위치로 위치절환가능한 반도체 스위치소자(FET1) 및 저항(R)을 포함하게 구성될 수 있고, 여자코일(212)의 일단부에 직렬 접속된다. 스위칭 부(220)에 포함되는 반도체 스위치소자(FET1)는 개폐제어가 가능하도록 게이트(gate)를 가진다.
과도투입신호 제어부(240)는 펄스폭변조부(230)의 출력단과 반도체 스위치소자(FET1)사이에 접속되어, 펄스폭변조부(230)로부터 출력되는 반도체 스위치소자(FET1)를 턴온(TURN ON)시키는 투입유지신호가 미리 결정된 기준을 초과하여 지속 발출될 때, 반도체 스위치소자(FET1)의 게이트구동을 중지하는 신호를 출력한다.
과도투입신호 제어부(240)의 상세구성을 도 2와 도 3을 참조하여 설명한다.도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 과도투입신호 제어부(240)의 회로구성예를 보여주는 블록도이며, 도 3은 도 2중 비교부에 대한 다른 실시예 구성을 보여주는 회로도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 과도투입신호 제어부(240)는, 적분회로부(241) 및 비교부(242)를 포함하여 구성될 수 있다.
적분회로부(241)는 펄스폭변조부(230)의 출력단에 접속되어 펄스폭변조부(230)로부터 출력되는 투입유지신호(SIG1)를 적분하여 출력한다. 적분회로부(241)는 도 2를 참조할 수 있는 바와 같이 저항(R1, R2), 커패시터(C1) 및 연산증폭기(U1)를 포함하게 구성될 수 있다.
제 1 비교부(242)는 적분회로부(241)의 출력신호(SIG2)에 따른 전압값과 투입유지신호(SIG1)에 따라서 저항(R3 R4)에 의해 결정되는 전압에 따른 제 1 기준 전압값(SIG3)을 비교하여, 적분회로부(241)의 출력신호(SIG2)에 따른 전압값이 상기 제 1 기준 전압값(SIG3)보다 큰 경우, 여자코일(도 1의 부호 212 참조)을 보호하도록 상기 반도체 스위치소자(FET1)의 게이트구동을 중지하는 신호(SIG4)를 출력한다. 여기서 반도체 스위치소자(FET1)의 게이트구동을 중지하는 신호(SIG4)는 저전위 신호(low level signal)로서 반도체 스위치소자(FET1)를 구동할 수 없는 저전위 신호로 구성될 수 있다.
제 1 비교부(242)는 도 2에 도시된 제 1 실시예와 같이 비교기(U2)로 구성될 수 있고 도 3에 도시된 바와 같은 다른 실시예(제 2 실시예)로 구성될 수 있다. 도 2에 있어서 비교기(U2)의 비반전 입력단자(+단자)에 입력되는 제 1 기준 전압값(SIG3)은 펄스폭변조부(230)의 출력되는 투입유지신호(SIG1)에 따른 전류가 다이오드(D1)를 도통하여 흘러서 저항(R3, R4)에 의해 분압되어 형성되는 전압이다. 도 2에 있어서 비교기(U2)의 반전 입력단자(-단자)에는 적분회로부(241)의 출력신호(SIG2)가 전압신호로서 입력된다.
도 3을 참조하여 비교부의 제 2 실시예의 구성을 설명한다.
제 2 실시예의 비교부는 앞서 기술한 제 1 실시예와의 구별을 위해서 별도로 도면 부호 242-1을 부여하기로 한다.
비교부(242-1)는 다이오드(D1), 저항(R5) 및 보조 반도체 스위치소자(Q1)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 다이오드(D1)는 적분회로부(241)의 출력신호(SIG2)에 따른 전압값이 미리 결정된 기준전압값(도통 기준전압값)보다 크거나 같을 때 도통하여, 저항(R5) 및 보조 반도체 스위치소자(Q1)의 베이스(base)에 적분회로부(241)의 출력신호(SIG2)를 공급한다.
저항(R5)은 다이오드(D1)의 출력단과 접속되어 다이오드(D1)의 출력전류를 제한한다.
보조 반도체 스위치소자(Q1)는 저항(R5)에 접속되어 다이오드(D1)의 출력전류에 의해 온(ON) 및 오프(OFF)가 제어되는 게이트를 갖고, 다이오드(D1)가 도통될 때 온되어 반도체스위칭소자(도 1의 부호 FET1)의 게이트구동을 중지하도록 저전위의 출력신호를 출력한다.
한편 상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 전자접촉기의 여자코일 제어회로의 동작을 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1에 있어서 교류 전원(201)으로부터 220볼트의 상용 교류 전원이 공급되면, 교류 전원(201)에 접속된 서지 흡수부(202)는 교류 전원(201)로부터 공급된 교류 전원에 포함될 수 있는 서지를 흡수한다.
잡음 필터 회로부(203)는 서지 흡수부(202)의 출력단에 접속되어, 서지 흡수부(202)를 통과한 교류전원에 포함될 수 있는 고주파 노이즈(noise)성분을 제거하여 출력한다.
정류 회로부(204)는 잡음 필터 회로부(203)의 출력단에 접속되어, 고주파 노이즈가 제거된 교류 전원을 직류 전원으로 정류하여 여자코일(212)에 직류 전원을 공급한다.
펄스폭변조부(230)로부터 출력되는 펄스출력신호가 고전위인 투입유지신호(SIG1)일 때 턴온되고 펄스폭변조부(230)로부터 출력되는 펄스출력신호가 저전위일 때는 턴오프되는 스위칭 부(220)의 반도체 스위치소자(FET1)의 턴온 또는 턴오프(개폐)에 따라서, 여자코일(212)이 여자 또는 소자된다. 즉, 스위칭 부(220)의 반도체 스위치소자(FET1)인 턴온되었을 때, 정류 회로부(204)로부터의 직류 전원이 여자코일(212)과 반도체 스위치소자(FET1) 및 저항(R1)을 통해 접지측으로 전류가 흐르고 따라서 여자코일(212)은 이때 여자(magnetizing)된다. 또한, 스위칭 부(220)의 반도체 스위치소자(FET1)인 턴오프되었을 때, 정류 회로부(204)로부터 여자코일(212)과 반도체 스위치소자(FET1) 및 저항(R1)을 통해 접지측으로의 통전회로가 단절되므로 따라서 여자코일(212)은 이때 소자(demagnetizing)된다.
방전 회로부(211)는 여자코일(212)의 양단에 병렬로 접속되어, 여자코일(212)에 대한 전류의 통전을 차단했을 때 여자코일(212)양단에 충전된 전력을 방전시켜준다.
펄스폭변조부(230)로부터 출력되는 펄스출력신호에 의해 스위칭 부(220)의 반도체 스위치소자(FET1)가 개폐(턴 오프 또는 턴 온)될 때, 본 발명에 따른 과도투입신호 제어부(240)는 펄스폭변조부(230)의 출력단과 반도체 스위치소자(FET1)사이에 접속되어, 펄스폭변조부(230)로부터 출력되는 반도체 스위치소자(FET1)를 턴온(TURN ON)시키는 투입유지신호가 미리 결정된 기준을 초과하여 지속 발출될 때, 반도체 스위치소자(FET1)의 게이트구동을 중지하는 신호를 출력한다.
상기 과도투입신호 제어부(240)의 동작을 도 2를 참조하여 더욱 상세한 동작 설명하면 다음과 같다.
펄스폭변조부(230)로부터 투입유지신호(SIG1)가 수신되면, 적분회로부(241)는 투입유지신호(SIG1)를 적분하여 전압신호인 출력신호(SIG2)로서 출력한다. 그러면, 제 1 비교부(242)의 비교기(U2)는 기준 전압값(SIG3)와 비교하여, 적분회로부(241)의 출력신호(SIG2)에 따른 전압값이 상기 제 1 기준 전압값(SIG3)보다 크거나 같은 경우, 여자코일(도 1의 부호 212 참조)을 보호하도록 상기 반도체 스위치소자(FET1)의 게이트구동을 중지하는 신호(SIG4)를 출력한다. 적분회로부(241)의 출력신호(SIG2)에 따른 전압값이 상기 제 1 기준 전압값(SIG3)보다 작은 경우, 여자코일(도 1의 부호 212 참조)을 보호하도록 반도체 스위치소자(FET1)의 게이트에 구동을 유지하는 신호, 예컨대 고전위의 구동신호를 출력한다.
상기 과도투입신호 제어부(240)의 동작을 도 2 및 도 3을 참조하여 더욱 상세한 동작 설명하면 다음과 같다.
펄스폭변조부(230)로부터 투입유지신호(SIG1)가 수신되면, 적분회로부(241)는 투입유지신호(SIG1)를 적분하여 전압신호인 출력신호(SIG2)로서 출력한다. 그러면, 제 2 비교부(242-1)의 다이오드(D1)는 적분회로부(241)의 출력신호(SIG2)에 따른 전압값이 미리 결정된 기준전압값(도통 기준전압값)보다 크거나 같을 때 도통하여, 저항(R5) 및 보조 반도체 스위치소자(Q1)의 베이스(base)에 적분회로부(241)의 출력신호(SIG2)를 공급한다. 이때 저항(R5)은 다이오드(D1)의 출력단과 접속되어 다이오드(D1)의 출력전류를 제한한다.
보조 반도체 스위치소자(Q1)는 다이오드(D1)가 도통될 때 온되어 반도체스위칭소자(도 1의 부호 FET1)의 게이트구동을 중지하도록 저전위의 출력신호를 출력한다.
이와 같이 본 발명에 따른 전자접촉기의 여자코일 제어회로는, 펄스폭변조부(230)로부터 출력되는 투입유지신호(SIG1)를 적분하여 그 적분 결과를 미리 결정된 기준값과 비교하여 여자코일(212)의 투입을 지속할 것인지 결정한다. 즉, 투입유지신호(SIG1)가 과도하게 지속되는 경우, 투입유지신호(SIG1)의 적분값이 미리 결정된 기준값보다 커지므로, 이때 반도체 스위치(FET1)를 턴 오프(개방)시킴으로써 여자코일(212)에 직류 제어전류의 공급을 중단시켜서, 여자코일(212)의 소손 및 나아가 전자접촉기에 접속되는 전동기의 소손을 방지할 수 있게 된다.
201: 교류 전원 202: 서지 흡수부
203: 잡음 필터 회로부 204: 정류 회로부
211: 방전회로부 212: 여자코일
220: 스위칭부 230: 펄스폭변조부
240: 과도투입신호 제어부 241: 적분회로부
242: 제 1 비교부(제1실시예) 242-1: 제 2 비교부(제2실시예)

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 전자접촉기의 여자코일에 직렬접속되는 반도체 스위치소자와, 해당 반도체 스위치소자의 게이트구동을 제어하는 펄스폭변조부를 갖는 전자접촉기의 여자코일 제어회로에 있어서,
    상기 펄스폭변조부의 출력단과 상기 반도체 스위치소자사이에 접속되어, 상기 펄스폭변조부로부터 출력되는 상기 반도체 스위치소자를 턴온(TURN ON)시키는 투입유지신호가 미리 결정된 기준을 초과하여 지속 발출될 때, 상기 여자코일의 소손을 방지하여 보호하도록 상기 반도체 스위치소자의 게이트구동을 중지하는 신호를 출력하는 과도투입신호 제어부;를 포함하고,
    상기 과도투입신호 제어부는,
    상기 펄스폭변조부로부터 출력되는 투입유지신호를 적분하여 출력하는 적분회로부;
    상기 투입유지신호가 과도하게 지속됨에 따라 상기 적분회로부의 출력신호에 따른 전압값이 미리 결정된 제 2 기준전압값보다 크거나 같을 때 도통하는 다이오드;
    상기 다이오드의 출력단과 접속되어 다이오드의 출력전류를 제한하는 저항; 및
    상기 저항에 접속되어 상기 다이오드의 출력전류에 의해 온(ON) 및 오프(OFF)가 제어되는 게이트를 갖고, 상기 다이오드가 도통될 때 온되어 상기 반도체 스위치소자의 게이트구동을 중지하도록 저전위의 출력신호를 출력하는 보조 반도체 스위치소자;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자접촉기의 여자코일 제어회로.

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