KR102260843B1 - Electric switch for protection of an over current using critical-temperature device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 종래의 전자 개폐기의 문제점인 바이메탈과 기계식 접점을 사용함이 없이, 전자석, 임계온도 소자, 및 전자석 제어부를 이용하여 전자석을 제어하는 전자 개폐기를 개시한다. 전자석은 제어전류의 흐름에 응답하여 전력선을 통해 인가되는 전력을 부하측에 연결된 전력기기로 스위칭한다. 임계온도 소자는 전력선에서 전력기기로 흐르는 공급전류에 의한 발열 온도가 임계 온도를 초과 시에 출력 전류 값이 변한다. SCR로 구현 가능한 전자석 제어부는 임계온도 소자의 상기 출력 전류 값에 응답하여 상기 전자석의 상기 제어전류의 흐름이 생성 또는 차단되도록 한다. The present invention discloses an electromagnetic switch that controls the electromagnet using an electromagnet, a critical temperature element, and an electromagnet controller without using a bimetal and mechanical contact, which is a problem of the conventional electronic switch. The electromagnet switches the power applied through the power line to the power device connected to the load in response to the flow of the control current. In the critical temperature element, the output current value changes when the heating temperature caused by the supply current flowing from the power line to the power device exceeds the critical temperature. The electromagnet control unit that can be implemented as SCR generates or blocks the flow of the control current of the electromagnet in response to the output current value of the critical temperature element.
Description
본 발명은 전자 개폐기에 관한 것으로, 특히 임계온도 금속-절연체 전이 스위치 소자를 이용하는 전자 개폐기에 관한 것이다. The present invention relates to an electromagnetic switch, and more particularly, to an electromagnetic switch using a critical temperature metal-insulator transition switch element.
통상적으로 과전류 방지용 전자(電磁) 개폐기(Electric switchgear)는, 전자석을 포함하는 전자접촉기(Magnetic contactor: MC)와 열동형 과부하 계전기 (thermal overload relay)의 결합으로 도 1의 10a3 과 같이 이루어져 있다. In general, an electric switchgear for preventing overcurrent is a combination of a magnetic contactor (MC) including an electromagnet and a thermal overload relay, as shown in 10a3 of FIG. 1 .
전자석은 구조가 매우 간단하며 금속에 도선을 감아서 만든 코일형 솔레노이드와 같이 렌쯔의 법칙에 의해 전자석의 기능을 갖는다. 전자석은 코일에 전류가 흐르면 자석이 되고 코일에 전류가 끊어지면 자석의 기능을 상실한다. The electromagnet has a very simple structure and has the function of an electromagnet according to Lenz's law like a coil-type solenoid made by winding a conductor on a metal. An electromagnet becomes a magnet when current flows through the coil, and loses its function when current flows through the coil.
전자 접촉기(10a1)는 그러한 전자석에 의해 생성되는 힘에 근거하여 스위치 온 또는 스위치 오프되어 전력기기에 전력이 공급되거나 차단되도록 한다. The magnetic contactor 10a1 is switched on or off based on the force generated by such an electromagnet so that the electric power is supplied or cut off.
한편, 열동형 과부하 계전기(Thermal overload relay)(10a2)는 도 2와 같이 전자 접촉기(10a1)를 통해 연장되는 전력기기 공급용 전력 (Operation power) 라인(2-1)에 니크롬선과 바이메탈을 직렬로 연결한 구조를 갖는다. 이 경우에 니크롬선(20-2)은 바이메탈(20-3)을 감고 있는 형태로 됨에 의해 니크롬선(20-2)의 열은 바이메탈(20-3)에 잘 전달될 수 있는 구조이다. On the other hand, the thermal overload relay (Thermal overload relay) (10a2) is a nichrome wire and a bimetal in series to the power supply (Operation power) line (2-1) extended through the magnetic contactor (10a1) as shown in FIG. have a connected structure. In this case, the nichrome wire 20-2 has a structure in which the heat of the nichrome wire 20-2 can be well transferred to the bimetal 20-3 by winding the bimetal 20-3.
과전류가 전력 라인에 흐를 경우에 니크롬선의 열에 기인하여 바이메탈이 휘어진다. 바이메탈의 휨 현상에 기인하여 도 3에서와 같이 기계적 릴레이 접점이 오프되면 전력 라인(20-1)에서 단자대(20-4)로 공급되던 전력은 차단된다. 그런데 릴레이 접점이 온 또는 오프될 때 릴레이 접점 사이에서 스파이크 불꽃이 튄다. 열동형 과부하 계전기를 장시간 사용하면 그 불꽃이 기계식 접점을 오동작 시켜서 전력선에 연결된 전력기기가 파손되는 경우가 있다. 그리고 바이메탈은 휨 온도 범위가 넓어서 빠른 전력의 차단이 어려운 것과 경년(經年)변화가 일어나는 단점도 있다. When an overcurrent flows in the power line, the bimetal is bent due to the heat of the nichrome wire. When the mechanical relay contact is turned off as in FIG. 3 due to the bending phenomenon of the bimetal, the power supplied from the power line 20-1 to the terminal block 20-4 is cut off. However, when the relay contacts are turned on or off, sparks of sparks fly between the relay contacts. If a thermal overload relay is used for a long time, the flame may malfunction the mechanical contact and damage the power equipment connected to the power line. Also, since bimetal has a wide bending temperature range, it is difficult to cut off power quickly, and there are also disadvantages that change over time occurs.
기계식 접점을 이용하는 회로 차단기는 정격전류보다 8배 내지 12배의 전류가 흐를 때 전류를 차단하게 되므로 실제로는 전력기기가 파손된 후에 차단동작을 행하게 되는 셈이다. A circuit breaker using a mechanical contact blocks the current when 8 to 12 times the rated current flows, so it actually performs the breaking operation after the power device is damaged.
누전 차단기도 회로 차단기와 같은 원리를 가지며 역시 사후 차단된다. 따라서 보다 정밀한 전류의 관리와 빠른 차단이 요구되어 왔다. 사실은 기계식 접점과 바이메탈의 문제점을 해결하기 위하여 코일(CT: Current transformer)로 전류를 측정하는 방법를 이용하여 도선을 지키는 전자회로가 대안으로 나와 있다. 이것은 좋은 개선이지만 회로가 복잡하다는 단점이 있다. 따라서 보다 더 개선된 전자 개폐기가 요망된다. The earth leakage breaker has the same principle as the circuit breaker and is also shut off afterwards. Therefore, more precise current management and fast interruption have been required. In fact, in order to solve the problems of mechanical contact and bimetal, an electronic circuit that protects the wire using the method of measuring the current with a coil (CT: Current Transformer) is presented as an alternative. This is a good improvement, but the disadvantage is that the circuit is complex. Therefore, more improved electromagnetic switchgear is desired.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 과부하 계전기의 오동작을 야기하는 기계식 접점과 바이메탈을 제거할 수 있는 전자 개폐기를 제공함에 있다. The technical problem to be solved by the present invention is to provide an electromagnetic switch capable of removing a mechanical contact and a bimetal that cause a malfunction of an overload relay.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 간단하면서도 고신뢰성을 갖는 전자 개폐기를 제공함에 있다. The technical problem to be solved by the present invention is to provide a simple yet highly reliable electronic switchgear.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 개념의 일 양상(an aspect)에 따라, 전자 개폐기는, According to an aspect of the concept of the present invention for achieving the above technical problem, the electronic switchgear,
전자석 제어전류의 흐름에 응답하여 전력선을 온(On)-오프(Off)함에 의해 전력이 부하로서 연결된 전력기기로 스위칭되도록 하는 전자석과, An electromagnet for switching power to a power device connected as a load by turning the power line on and off in response to the flow of the electromagnet control current;
상기 전력선에서 전력기기로 흐르는 공급전류에 의한 전력선에 연결된 발열도선의 발열 온도가 임계 온도를 초과 시에 출력 전류 값이 변하는 임계온도 소자와, a critical temperature element in which the output current value changes when the heating temperature of the heating conductor connected to the power line by the supply current flowing from the power line to the power device exceeds the threshold temperature;
상기 임계온도 소자의 상기 출력 전류 값에 응답하여 상기 전자석 제어전류의 흐름이 생성 또는 차단되도록 하는 전자석 제어부를 포함한다. and an electromagnet control unit for generating or blocking the flow of the electromagnet control current in response to the output current value of the threshold temperature element.
본 발명에서는 전력기기 공급용 전력선에 열을 내기 위하여 보다 큰 저항을 갖는 발열 저항도선을 연결하여 전류를 흘려서 그 도선에 열을 내도록 한다. 이 열을 특정의 임계온도에서 저항이나 전류가 갑자기 변하는 소자(임계온도소자)로 온도를 감지하여 그 임계온도에서 생긴 전류차이로 SCR과 트랜지스터(혹은 트라이악)를 제어한다. In the present invention, in order to generate heat in the power line for supplying power equipment, a heating resistance wire having a larger resistance is connected to flow a current to generate heat in the wire. This heat is a device (critical temperature device) whose resistance or current suddenly changes at a specific critical temperature, and the temperature is sensed, and the SCR and transistor (or triac) are controlled by the difference in current generated at the critical temperature.
그 SCR과 트랜지스터(혹은 트라이악)는 전자 접촉기에서 전자석을 만들기 위해 사용되는 전자석 제어용 전원(Control power)을 차단시켜 전자 개폐기에 전류를 흐르게 하는 주전원선을 단락(Off)시킨다. 이러한 회로를 전자 접촉기(MC) 내부에 내장시키면 별도의 열동형 과부하 계전기 없이도 전자 개폐기를 작게 만들 수 있다.The SCR and transistor (or triac) cut off the electromagnet control power used to make the electromagnet in the electromagnetic contactor, and short-circuit the main power line that allows the current to flow in the electromagnetic contactor. If such a circuit is built inside the magnetic contactor (MC), the electromagnetic switch can be made small without a separate thermal overload relay.
본 발명에 따른 전자 개폐기는 기존의 개폐기의 문제점인 바이메탈과 스파이크 방전을 일으키는 기계식 릴레이를 사용하지 않을 뿐만 아니라 간단한 회로와 과전류를 제어하는 부분이 전자 접촉기에 내장됨에 따라 전자 개폐기의 소형화가 가능하다는 효과가 있다. The electronic switchgear according to the present invention does not use a mechanical relay that causes bimetal and spike discharge, which are problems of the existing switchgear, but also has a simple circuit and a part for controlling overcurrent built into the electromagnetic contactor. there is
도 1은 종래의 기계식 전자 개폐기의 형태를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1중 열동형 과부하 계전기의 부품 구성도이다.
도 3은 도 1중 열동형 과부하 계전기의 기계식 접점의 형태도이다.
도 4는 도 1중 열동형 과부하 계전기의 사후 차단 동작을 설명하기 위해 제시된 도면이다.
도 5는 임계온도 금속-절연체 전이 스위치(MIT-CTS)의 특성을 설명하기 위해 제시된 도면이다.
도 6a 내지 도 6e는 SCR의 게이트 제어를 설명하기 위해 제시된 도면들이다.
도 7은 3상 전류 인입의 경우 MIT-CTS를 병렬로 적용한 회로 구성도이다.
도 8은 MIT-CTS의 전단에 저항소자를 결합한 구조를 보여주는 도면이다.
도 9a 및 9b는 도선 폭에 따른 저항 증가를 설명하기 위해 제시된 도면들이다.
도 10a 내지 도 10d는 MIT-CTS의 연결 형태에 따른 발열을 설명하기 위해 제시된 도면들이다.
도 11은 MIT-CTS 제어를 위해 일정한 저항값들로 배열된 단열저항 분배 스위치의 연결 구성도이다.
도 12는 MIT-CTS 제어를 위하여 서로 다른 저항값들로 배열된 단열저항 분배 스위치의 연결 구성도이다.
도 13a 내지 도 13d는 정전압 공급 회로의 다양한 예시들을 보여주는 도면들이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 전자개폐기의 회로도이다.
도 15는 도 14에 따른 동작을 설명하기 위해 제시된 도면이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전자 개폐기의 회로도이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 적용되는 SCR 파괴 방지를 위한 보호 회로도이다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 개폐기의 적용 예를 보여주는 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 또 다른 전자 개폐기의 적용 예를 보여주는 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시 예에서 도선의 크기나 재질에 따라 달라지는 발열을 설명하기 위해 제시된 도면들이다.1 is a view exemplarily showing the form of a conventional mechanical electronic switchgear.
Figure 2 is a component configuration diagram of the thermal overload relay of Figure 1.
3 is a diagram of a mechanical contact of the thermal overload relay in FIG. 1 .
FIG. 4 is a view presented to explain the post-blocking operation of the thermal overload relay in FIG. 1 .
5 is a diagram presented to explain the characteristics of a critical temperature metal-insulator transition switch (MIT-CTS).
6A to 6E are diagrams presented to explain gate control of the SCR.
7 is a circuit configuration diagram in which MIT-CTS is applied in parallel in the case of three-phase current draw.
8 is a view showing a structure in which a resistance element is coupled to the front end of the MIT-CTS.
9A and 9B are diagrams presented to explain an increase in resistance according to a wire width.
10A to 10D are diagrams presented to explain heat generation according to a connection type of MIT-CTS.
11 is a connection configuration diagram of an adiabatic resistance distribution switch arranged with constant resistance values for MIT-CTS control.
12 is a connection configuration diagram of adiabatic resistance distribution switches arranged with different resistance values for MIT-CTS control.
13A to 13D are diagrams illustrating various examples of a constant voltage supply circuit.
14 is a circuit diagram of an electromagnetic switch according to an embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram provided to explain the operation according to FIG. 14 .
16 is a circuit diagram of an electronic switch according to another embodiment of the present invention.
17 is a protection circuit diagram for preventing SCR destruction applied to an embodiment of the present invention.
18A and 18B are diagrams illustrating an application example of an electromagnetic switch according to an embodiment of the present invention.
19 is a view showing an application example of another electronic switch according to an embodiment of the present invention.
20 is a diagram provided to explain heat generated according to a size or material of a conducting wire in an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않도록 하기 위해 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that in the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the present invention are described, and descriptions of other parts will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention.
온도계수가 서로 다른 2개의 금속이 연결되는 부분에는 저항이 상대적으로 크다. 이러한 큰 저항을 이용할 경우에 발열이 상대적으로 높게 된다. A portion where two metals having different temperature coefficients are connected has a relatively high resistance. When such a large resistance is used, heat generation is relatively high.
본 발명의 실시 예에서 임계온도 소자는 특정의 온도에서 저항이 변하여 큰 전류가 갑자기 흐르게 되는 특성을 가지는 소자이다. 임계온도 소자는 금속-절연체 전이 소자((Metal-Insulator-transition Critical-Temperature-Switch: MIT-CTS)혹은 금속-절연체 전이 소자 (MIT 소자)로서도 불려진다. In an embodiment of the present invention, the critical temperature device is a device having a characteristic in which a large current suddenly flows due to a change in resistance at a specific temperature. The critical temperature device is also called a Metal-Insulator-Transition Critical-Temperature-Switch (MIT-CTS) or a Metal-Insulator-Transition Device (MIT Device).
도 5는 임계온도 금속-절연체 전이 스위치(MIT-CTS)의 특성을 설명하기 위해 제시된 도면이다. 5 is a diagram presented to explain the characteristics of a critical temperature metal-insulator transition switch (MIT-CTS).
50a1에는 임계온도 소자의 한 종류인 MIT-CTS의 형상이 나타나 있고, 50a2에는 MIT-CTS의 구성 단자들이 나타나 있다. 50a1 shows the shape of MIT-CTS, which is a type of critical temperature device, and 50a2 shows the constituent terminals of the MIT-CTS.
제1 단자(1)는 제어 입력단에 연결되며 전기적으로 포지티브(+) 혹은 네거티브(-) 단자로서 기능한다. 제3 단자(3)는 제어 출력단에 연결되며 전기적으로 네거티브(-) 혹은 포지티브(+)단자로서 기능한다. 제2 단자(2)는 제1,3 단자들(1,3)과는 전기적으로 절연되며 열원에 연결되는 열단자로서 기능한다. The
50a3에는 전력선의 온도를 비접촉방식으로 측정할 수 있는 임계온도 소자의 한 종류로서 MIT-CTS가 나타나 있다. MIT-CTS 의 정면도와 소자사진에서 보여지는 바와 같이 임계온도 소자의 단자들은 50a2를 통해 설명된 단자들과 동일하다. 이 경우 도선에서 발생된 열이 적외선 형태로 임계온도 소자에 전달된다. 적외선이 비접촉방식으로 전달되는 곳이 50a2의 제 2단자에 해당된다.50a3 shows MIT-CTS as a type of critical temperature device that can measure the temperature of the power line in a non-contact manner. As shown in the front view and device photo of MIT-CTS, the terminals of the critical temperature device are the same as those described through 50a2. In this case, the heat generated from the conductor is transferred to the critical temperature element in the form of infrared rays. A place where infrared rays are transmitted in a non-contact manner corresponds to the second terminal of 50a2.
50a4에는 임계온도 금속-절연체 전이 스위치(Metal-Insulator-Transition Critical-Temperature-Switch: MIT-CTS)의 온도 대 저항의 그래프(GR1)가 나타나 있다. 그래프에서 가로축은 온도를, 세로축은 저항을 가리킨다. 그래프에서 임계온도는 약 340 K(67oC)임을 알 수 있다. 일반적인 금속-절연체 전이 물질로서는 바나듐산화물이 대표적이나 임계온도가 보다 높은 재료가 개발되고 있다. 50a4 shows a graph GR1 of resistance versus temperature of a critical temperature metal-insulator-transition switch (Metal-Insulator-Transition Critical-Temperature-Switch: MIT-CTS). In the graph, the horizontal axis indicates temperature and the vertical axis indicates resistance. From the graph, it can be seen that the critical temperature is about 340 K (67 o C). As a general metal-insulator transition material, vanadium oxide is representative, but a material having a higher critical temperature is being developed.
MIT-CTS 소자는 소자의 신뢰성을 높이기 위해 도 13a 내지 도 13d에서 보여지는 바와 같은 정전압 회로가 필요할 수 있다. The MIT-CTS device may require a constant voltage circuit as shown in FIGS. 13A to 13D to increase device reliability.
그리고 MIT-CTS의 특성은 온도증가에 따라 저항이 지수함수적으로 감소하는 서미스터(Thermister: TM), 비교기(Comparator), 및 트랜지스터를 이용하여 구현할 수 있다. In addition, the characteristics of the MIT-CTS can be implemented using a thermistor (TM), a comparator, and a transistor whose resistance decreases exponentially with an increase in temperature.
도 6a 내지 도 6e는 SCR의 게이트 제어를 설명하기 위해 제시된 도면들이다. 6A to 6E are diagrams presented to explain gate control of the SCR.
도 6a의 회로는 온도 센싱부(60)와 제어 트랜지스터(62)를 포함한다. The circuit of FIG. 6A includes a
상기 온도 센싱부(60)는 MIT-CTS의 기능 구현을 위해 도 5와 같은 임계 특성을 갖는 서미스터(TM), 비교기(AMP1), 및 전압 설정부(R1,R2)를 포함한다. 기준전압(Reference Voltage)은 저항(R3)의 일단에 연결된다. The
제어 트랜지스터(62)가 NPN 트랜지스터(TR1)인 경우에 상기 비교기(AMP1)의 출력이 상기 NPN 트랜지스터(TR1)의 게이트에 연결된다. 상기 NPN 트랜지스터(TR1)의 에미터는 저항(R5)을 통해 SCR의 게이트와 연결될 수 있다. When the
도 6b를 참조하면, 서미스터(TM))의 온도 대 저항의 특성 그래프가 보여진다. 그래프에서 가로축은 온도를 나타내고, 세로축은 저항을 가리킨다. 그래프를 통해 알 수 있는 바와 같이 저항은 온도증가에 따라 지수함수적으로 감소한다.Referring to FIG. 6B , a characteristic graph of temperature versus resistance of the thermistor TM is shown. In the graph, the horizontal axis indicates temperature and the vertical axis indicates resistance. As can be seen from the graph, the resistance decreases exponentially as the temperature increases.
상기 서미스터는 PN 접합 다이오드와 세라믹을 이용하여 만들 수 있다. 또한 서미스터, 비교기, 트랜지스터(TR1)를 포함하는 도 6a의 회로는 MIT-CTS 기능을 내기 위해 원칩화된 상용 임계온도 IC 소자로도 구현될 수 있다. 상기 PN 접합 다이오드는 PN 접합 반도체 갭이 사라질 때 큰 전류가 흐르는 MIT 특성을 가지고 있기 때문에 임계온도 소자로 사용될 수 있는 것이다.The thermistor may be manufactured using a PN junction diode and ceramic. In addition, the circuit of FIG. 6A including the thermistor, comparator, and transistor TR1 may be implemented as a one-chip commercial critical temperature IC device to provide the MIT-CTS function. The PN junction diode can be used as a critical temperature device because it has an MIT characteristic in which a large current flows when the PN junction semiconductor gap disappears.
도 6c는 PTC(Positive Temperature Coefficient)소자의 온도 대 저항의 특성 그래프를 보여준다. 그래프에서 가로축은 온도를 나타내고, 세로축은 저항을 가리킨다. 그래프를 통해 알 수 있는 바와 같이 저항은 100°C부터 온도 증가에 따라 급격하게 증가한다. 실질적으로 온도 130°C 및 저항 1 K) 이상부터 전류는 차단될 수 있다. PTC 소자는 상온에서 저항이 매우 낮으며 약 100℃ 이상에서 갑자기 저항이 증가하는 특성이 있다. 그러나 실제 전류차단 효과는 저항이 크게 증가하는 온도인 130℃ 이상부터 나타난다. 6C shows a characteristic graph of resistance versus temperature of a PTC (Positive Temperature Coefficient) device. In the graph, the horizontal axis indicates temperature and the vertical axis indicates resistance. As can be seen from the graph, the resistance increases rapidly with increasing temperature from 100°C. Practically above a temperature of 130 °C and a resistance of 1 K) the current can be interrupted. PTC devices have very low resistance at room temperature and a sudden increase in resistance at about 100°C or higher. However, the actual current blocking effect appears from 130℃ or higher, which is the temperature at which the resistance increases significantly.
도 6d는 PTC 소자를 이용하여 SCR 게이트를 제어하는 간략 회로를 보여준다. 전원전압과 접지전압 사이에 저항(R1)과 PTC 소자를 차례로 연결하고, 저항(R1)의 타단을 통해 게이트 제어전압이 제공될 수 있다. 6D shows a simplified circuit for controlling an SCR gate using a PTC device. A resistor R1 and a PTC device may be sequentially connected between the power supply voltage and the ground voltage, and a gate control voltage may be provided through the other end of the resistor R1.
도 6e는 PTC 소자를 이용하여 SCR 게이트를 제어하는 또 다른 간략 회로를 보여준다. 6e shows another simplified circuit for controlling an SCR gate using a PTC device.
전원전압과 접지전압 사이에 PTC 소자와 저항(R1)을 차례로 연결하고, 저항들(R2,R3)간에 연결된 트랜지스터(TR10)의 콜렉터를 통해 게이트 제어전압이 제공될 수 있다. The PTC element and the resistor R1 are sequentially connected between the power supply voltage and the ground voltage, and the gate control voltage may be provided through the collector of the transistor TR10 connected between the resistors R2 and R3.
도 6d나 6e와 같이 PTC 소자의 특성은 MIT-CTS와는 반대의 특성을 갖는다. 그렇지만, PTC 소자의 임계온도가 높아도 PTC 소자를 이용하면 MIT-CTS의 특성을 내도록 회로를 구성할 수 있다.6d or 6e, the characteristics of the PTC device are opposite to those of the MIT-CTS. However, even if the critical temperature of the PTC device is high, if the PTC device is used, the circuit can be configured to exhibit the characteristics of MIT-CTS.
상술한 바와 같이 MIT-CTS 또는 서미스터를 이용하여 MIT-CTS 기능을 내는 회로(온도 센싱부 + 트랜지스터)을 통칭하여 임계온도 스위치 소자 혹은 임계온도 소자라고 칭하기로 한다.As described above, the circuit (temperature sensing unit + transistor) that produces the MIT-CTS function using the MIT-CTS or thermistor will be collectively referred to as a threshold temperature switch element or a threshold temperature element.
임계온도 소자는 기능적으로 3개의 단자를 가지며, 기 설명된 바와 같이 전기적으로 절연된 열단자(2)를 갖는다. The critical temperature element has three terminals functionally and has an electrically insulated
임계온도 소자가 외관상 2단자라도 열을 가해서 반응하는 경우에는 소자의 몸체부분이 열단자로서 기능한다고 할 수도 있다. Even if the critical temperature element has two terminals, it can be said that the body part of the element functions as a thermal terminal when it reacts by applying heat.
3상의 전류가 인가되는 경우 혹은 전력선이 복수개인 경우에 임계온도 소자는 각기 열원들마다 병렬적으로 연결될 수 있다. When three-phase current is applied or when there are a plurality of power lines, the critical temperature element may be connected in parallel for each heat source.
도 7은 3상 전류 인입의 경우 MIT-CTS를 병렬로 적용한 회로 구성도이다. 7 is a circuit configuration diagram in which MIT-CTS is applied in parallel in the case of three-phase current draw.
도 7을 참조하면, R,S,T 와 같은 3 상의 전력선들에는 열원들(70b,71b,72b)이 존재하고, 열원들(70b,71b,72b)의 각각에는 MIT 소자들(70a,71a,72a)이 연결된다. 열원에 의한 발열이 임계온도 소자인 MIT 소자에 의해 감지되어 임계온도에 도달되면 SCR의 게이트에 제어 전압이 생성되어 SCR이 턴온된다. 이에 따라 전자석이 활성화 상태에서 비활성화 상태로 되거나 비활성화 상태에서 활성화 상태로 되어 스위치들(S1,S2,S3)이 오픈 상태로 스위칭된다. 따라서, 전력기기로의 전력 공급이 차단된다. 활성화 상태는 전자석의 기능을 갖는 것을 의미하고, 비활성화 상태는 코일에 전류가 흐르지 않아 전자석의 기능을 상실하는 것을 의미한다. Referring to FIG. 7 ,
임계온도 소자는 기 설명된 바와 같이 임계특성을 가지므로 임계온도에서의 전류 값이 바로 차단전류가 되는 셈이다. 또한 임계온도 소자는 반도체 소자의 칩 모양으로 만들되 그 소자의 프레임은 동, 동합금, 또는 철합금 등으로 만들어질 수 있고, 또한 프레임 자체가 발열도선의 기능을 할 수도 있다.Since the critical temperature element has a critical characteristic as described above, the current value at the critical temperature becomes the cut-off current. In addition, the critical temperature element is made in the shape of a chip of a semiconductor element, but the frame of the element may be made of copper, copper alloy, or iron alloy, and the frame itself may function as a heating conductor.
도 8은 MIT-CTS의 전단에 저항소자를 결합한 구조를 보여주는 도면이다. 8 is a view showing a structure in which a resistance element is coupled to the front end of the MIT-CTS.
도 8을 참조하면, 니크롬선(L10)과 같은 열원과 열단자(2)사이에 단열저항으로서 기능하는 저항소자(RL)가 도선(HPL)에 연결되어 있다. 발열이 상대적으로 큰 경우에 저항소자(RL)는 상기 열단자(2)로 전달되는 열을 일부 차단하여 임계온도 소자를 보호하는 역할을 수행한다. Referring to FIG. 8 , a resistance element RL functioning as an adiabatic resistor is connected to a conductive wire HPL between a heat source such as a nichrome wire L10 and a
도 9a 및 9b는 도선 폭에 따른 저항 증가를 설명하기 위해 제시된 도면들이다. 9A and 9B are diagrams presented to explain an increase in resistance according to a wire width.
임계온도 소자의 칩을 얹는 판은 철 혹은 구리로 만들더라도 판의 외부에 는 도금이 되어 있어 비저항이 비교적 작으며 판의 경도는 비교적 단단하다. 그러므로 임계온도 소자의 열단자를 통해 큰 전류를 흘릴 수 있다. 그렇지만 임계온도 소자의 비저항은 도선으로 사용되는 구리보다는 크다. 그래서 전류가 흐를 때, 임계온도 소자에서는 전력선에서 보다 더 큰 발열이 일어난다. Although the plate on which the chip of the critical temperature element is placed is made of iron or copper, the outside of the plate is plated, so the resistivity is relatively small and the hardness of the plate is relatively hard. Therefore, a large current can flow through the thermal terminal of the critical temperature element. However, the resistivity of the critical temperature element is greater than that of copper used as a conductor. So, when current flows, greater heat is generated in the critical temperature element than in the power line.
도 9a에서 영역 A에서 영역 B로 전류가 방향 화살표를 따라 흐를 때 도선 폭 이 WA에서 WB로 점진적으로 줄어들므로 영역 B에서의 발열이 영역 A에서의 발열에 비해 더 크게 된다. In FIG. 9A , when a current flows from region A to region B along the direction arrow, the wire width gradually decreases from WA to WB, so that heat generation in region B is greater than that in region A.
도 9b에서 영역 A에서 영역 B로 전류가 방향 화살표를 따라 흐를 때 도선 폭 이 WA에서 WB로 급격히 줄어들므로 영역 B에서의 발열이 영역 A에서의 발열에 비해 마찬가지로 더 크게 된다. In Fig. 9b, when the current flows from region A to region B along the direction arrow, the wire width is sharply reduced from WA to WB, so that heat generation in region B is similarly larger than that in region A.
결국, 도선의 폭이 줄어들면 줄어든 도선 부분에서 저항이 증가하므로 폭이 줄어든 부분에서의 열이 폭이 줄어들지 않은 부분에서의 열보다 더 많게 된다. As a result, when the width of the conductive wire is reduced, resistance increases in the portion of the reduced wire, so that heat in the portion of the reduced width is greater than that in the portion in which the width is not reduced.
도 10a 내지 도 10d는 MIT-CTS의 연결 형태에 따른 발열을 설명하기 위해 제시된 도면들이다. 10A to 10D are diagrams presented to explain heat generation according to a connection type of MIT-CTS.
도 10a는 주전력선(MPL)에서 분리된 가지 도선에 임계온도 소자(100)가 연결된 경우의 도 9a,b와 같은 원리에 근거하여 나타나는 발열 도선을 보여준다. 도선 폭 이 WA에서 WB로 줄어든 부분에서 열이 상대적으로 많이 발생되어 발열 도선의 기능을 한다. 임계온도 소자(100)의 열단자(2)는 가지 도선의 사이에 연결된다. FIG. 10A shows a heating wire appearing based on the same principle as in FIGS. 9A and 9B when the
도 10b는 마찬가지로 도 9a,b와 같은 원리에 근거하여 임계온도 소자(100)를 주전력선(MPL)위에 설치한 구조를 보여준다. 이 경우에 발열의 효과를 높이기 위해 임계온도 소자(100)의 열단자(2)는 줄어든 폭의 전력선 위에 연결된다. FIG. 10b also shows a structure in which the
도 10c는 주전력선(MPL)사이에 임계온도 소자(100)가 연결된 구조를 보여준다. 이 경우에 임계온도 소자(100)는 전력선으로서의 역할도 겸한다. 이 경우에 발열의 효과를 높이기 위해 임계온도 소자(100)의 열단자(2)는 줄어든 폭의 전력선 사이에 연결될 수 있다. 10c shows a structure in which the
도 10d는 주전력선의 재료로 프레임이 만들어진 임계온도 스위치(400)와 주전력선의 재료와 다른 재료의 도선이 직렬 연결된 임계온도 스위치(CTS)의 형태를 보여준다. 여기서, 상기 임계온도 스위치(400)와 임계온도 스위치(CTS)는 상기 임계온도 소자(100)와 같은 기능을 한다. 10D shows the form of a
10da 에서 HPL은 발열 도선을 가리키고, 10db에서 HPL은 발열 도선을 나타낸다. At 10da, HPL indicates the heating conductor, and at 10db, HPL indicates the heating conductor.
주전력선(MPL2)과 임계온도 스위치(400)가 연결되는 부분은 2개의 온도계수가 다른 금속이 연결되는 부분이다. 따라서 이 부분의 저항이 상대적으로 커서 주전력선보다 큰 열이 생기고 온도가 높게 된다. 결국, 이러한 현상을 이용하여 발열 도선(HPL)을 효과적으로 설계할 수 있다.A portion where the main power line MPL2 and the
본 실시 예에서의 주전력선은 전원을 공급하는 라인인 전력선을 의미하는 것으로서 발열 도선과 구별하기 위한 용도로만 사용된 것임을 유의하라.Note that the main power line in this embodiment means a power line that is a line for supplying power, and is used only for distinguishing it from a heating conductor.
후술될 도 20을 참조하면, 발열 도선으로서 구리선, 구리합금선, 철합금선을 이용하는 예시가 다양하게 나타나 있다. Referring to FIG. 20, which will be described later, various examples using a copper wire, a copper alloy wire, and an iron alloy wire are shown as the heating conductor.
도 11은 전류제어를 위해 일정한 저항 값들로 배열된 단열저항 분배 스위치의 연결 구성도이다. 또한, 도 12는 전류제어를 위하여 서로 다른 저항값들로 배열된 단열저항 분배 스위치의 연결 구성도이다. 도 13a 내지 도 13d는 정전압 공급 회로의 다양한 예시들을 보여주는 도면들이다. 11 is a connection configuration diagram of an adiabatic resistance distribution switch arranged with constant resistance values for current control. 12 is a connection configuration diagram of adiabatic resistance distribution switches arranged with different resistance values for current control. 13A to 13D are diagrams illustrating various examples of a constant voltage supply circuit.
또한, 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 개폐기의 회로도이다.14 is a circuit diagram of an electronic switch according to an embodiment of the present invention.
도 14를 도 11 내지 도 13보다 먼저 설명하기로 한다. FIG. 14 will be described earlier than FIGS. 11 to 13 .
도 14를 참조하면, 전자석(200), 임계온도 소자(100), 및 전자석 제어부를 포함하는 회로 구성이 보여진다. Referring to FIG. 14 , a circuit configuration including an
전자석(200)은 코일(L10)을 통하는 제어전류의 흐름에 응답하여 전력선을 (R,S,T)통해 인가되는 전력을 부하측에 연결된 전력기기로 스위칭한다. The
임계온도 소자(100)는 상기 전력선에서 전력기기로 흐르는 공급전류에 의한 발열 온도가 임계 온도를 초과 시에 출력 전류 값이 변하게 된다. In the
전자석 제어부(150)는 전자석 구동 스위치(TR20, 전자석 전류 공급 스위치)와 전자석 전류 차단 스위치(SCR)를 포함한다. 전자석 제어부(150)는 상기 임계온도 소자(100)의 상기 출력 전류 값에 응답하여 상기 전자석(200)의 상기 제어전류의 흐름이 생성 또는 차단되도록 한다. The
전자석 구동 스위치(TR20)는 상기 전자석(200)에 포함되거나 별도로 구성될 수 있다. 상기 전자석 구동 스위치(TR20)은 베이스로 인가되는 제어 전압에 응답하여 상기 전자석(200)으로 상기 제어전류가 흐르도록 하거나 차단되도록 하는 역할을 한다. 상기 전자석 구동 스위치(TR20)는 바이폴라 트랜지스터로서 구성되었으나, 이에 한정됨이 없이 트라이악, SCR, 또는 릴레이로 구현될 수 있다. 또한, 전자석 전류 차단 스위치(SCR)에 연결되는 R1 저항은 30을 사용하였고 R3는 50을 사용하였다.The electromagnet driving switch TR20 may be included in the
전자 접촉기(400)의 스위치들(S1,S2,S3)이 전자석(200)의 비활성화 또는 활성화 동작에 의해 스위칭되도록 하기 위해 전자석 구동 스위치(TR20)의 베이스는 SCR의 애노드에 저항(R3)을 통해 연결된다. 여기서 전자석 전류 차단 스위치(SCR)은 차단상태를 지속하기 위하여 사용하였다.In order for the switches S1, S2, and S3 of the
임계온도 소자(100)의 발열 센싱 동작에 의해 발열 온도가 임계 온도로 되면, SCR의 게이트에는 임계 온도 이하에서 인가되던 전압보다 높은 전압이 제공된다. 이에 따라 SCR은 턴온되어, 전자석 구동 스위치(TR20)의 베이스에 흐르는 전류가 SCR의 애노드에서 캐소드로 흐르게 된다. 따라서, 전류 경로가 접지를 향해 형성되므로 전자석 구동 스위치(TR20)의 베이스 전압은 하강하게 되고 마침내 전자석 구동 스위치(TR20)는 턴오프된다. 이에 따라, 전자석(200)의 코일(L10)을 통해 흐르던 전류는 사라지게 되어 전자석의 기능이 상실된다. 따라서, 이전 상태에서 클로즈되어 있던 스위치들(S1,S2,S3)은 오픈되어 전력 공급이 차단된다. When the heating temperature reaches the threshold temperature by the heating sensing operation of the
도 14에서 저항(R2)은 전자석 전류 차단 스위치(SCR)의 턴온(Turn-on)동작을 원활히 하기 위한 소자이다. 저항(R2)의 저항 값이 너무 낮으면 임계온도 소자(100)에서 온(On)시에 흐르는 전류가 저항(R2)을 통해 접지로 많이 흘러 SCR이 동작하지 않게 되는 경우가 있다. 따라서, 저항(R2)의 저항 값이 적당한 값으로 설정될 필요가 있다. 본 실시 예에서 저항(R2)의 저항 값은 5K으로설정되었다.저항(R2)은 환경온도 보정을 위해 PN 접합다이오드로 구현될 수 있다. 캐패시터(C1)은 전원 입력시 갑자기 튀는 잡음신호에 의한 오동작을 방지하기 위해 설치될 수 있다. 즉, 필터링 이나 신호 지연을 위한 용도로 220 pF 의 세라믹 캐패시터가 사용될 수 있다. In FIG. 14 , the resistor R2 is a device for smoothing the turn-on operation of the electromagnet current cutoff switch SCR. If the resistance value of the resistor R2 is too low, the current flowing from the
세팅 시간의 지연을 위해 도 14에서의 SCR 대신에 트랜지스터가 사용될 수 있다. 그리고 SCR 없이도 상기 전자석 구동 스위치(TR20)는 PLC(Programmable Logic Controller)에 의해 제어될 수 있을 것이다.A transistor may be used instead of the SCR in FIG. 14 for delay of the setting time. And even without the SCR, the electromagnet driving switch TR20 may be controlled by a programmable logic controller (PLC).
한편, 임계온도 소자(100)의 임계온도를 임의로 조정하는 것은 쉽지 않을 수 있다. 열원(HS)의 온도가 너무 높은 경우에 임계온도 소자(100)의 열단자 앞에 단열(열차단)을 위한 저항을 두어서 온도가 조절되도록 할 수 있다. On the other hand, it may not be easy to arbitrarily adjust the critical temperature of the
이 경우에 도 11과 같이 단열저항을 직렬로 여러 개를 사용하여 할 수도 있다. 또한 단열저항을 한 개 가진 채널, 두 개 가진 채널, 세 개 가진 채널, 네 개 가진 채널 등으로 배열할 수 있다. 그리고 회전 스위치를 사용하여 채널들 중의 한 채널을 선택하여 선택된 저항 값에 따라 전류의 양이 조절되도록 할 수 있다. 전류제어를 위해 일정한 저항 값들로 배열된 단열저항 분배 스위치의 연결 구성은 도 11을 통해 나타나 있다. In this case, as shown in FIG. 11, a plurality of insulation resistors may be used in series. It can also be arranged as a channel with one insulation resistance, a channel with two, a channel with three, a channel with four, etc. In addition, the amount of current may be adjusted according to the selected resistance value by selecting one of the channels using the rotary switch. The connection configuration of the adiabatic resistance distribution switch arranged with constant resistance values for current control is shown in FIG. 11 .
예를 들어 단열 저항들(R10-R19)의 저항값이 모두 서로 동일(예 1M 오옴)하다고 하고, 회전 스위치(CS)의 스위치(SW1)가 제1 채널(R10)에 선택된 경우에 단열저항은 가장 작은 값으로 설정된다. 한편, 회전 스위치(CS)의 스위치(SW1)가 제4 채널(R16-R19)에 선택된 경우에 단열저항은 가장 높은 값으로 설정된다.For example, it is assumed that the resistance values of the insulation resistors R10-R19 are the same (eg, 1M ohm), and when the switch SW1 of the rotary switch CS is selected for the first channel R10, the insulation resistance is It is set to the smallest value. On the other hand, when the switch SW1 of the rotary switch CS is selected for the fourth channels R16-R19, the insulation resistance is set to the highest value.
한편, 도 12와 같이 저항 값이 각기 서로 다른 단열 저항들을 연결 구성하고 상기 회전 스위치(CS)의 채널 선택을 통해 임계 전류를 조절할 수 있다. 전류제어를 위하여 서로 다른 저항 값들로 배열된 단열저항 분배 스위치의 연결 구성은 도 12를 통해 보여진다. Meanwhile, as shown in FIG. 12 , adiabatic resistors having different resistance values may be connected to each other and the threshold current may be adjusted by selecting a channel of the rotary switch CS. The connection configuration of the adiabatic resistance distribution switch arranged with different resistance values for current control is shown in FIG. 12 .
도 14의 회로는 임계온도 소자(100)의 제1 단자(1)에 일정한 전압을 인가하기 위한 정전압 회로(300)를 포함할 수 있다. The circuit of FIG. 14 may include a
정전압 회로(300)는 저항들(R4-R6), NPN 트랜지스터(TR10), 및 제너 다이오드(ZD)를 이용한 전압 폴로어(voltage follower)구조를 포함할 수 있다. The
또한, 정전압 회로(300)는 유사하게 도 13a와 같이 구성될 수 있다. Also, the
그리고, 정전압 회로(300)는 유사하게 도 13b와 같이 저항들(R1-R3)과 PN P트랜지스터(TR40)를 이용한 전압 폴로어(voltage follower)구조로 구현될 수 있고, And, the
도 13c와 같이 저항들(R1-R3)과 FET 트랜지스터(FE10)를 이용한 전압 폴로어(voltage follower)구조를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 13C , a voltage follower structure using resistors R1-R3 and an FET transistor FE10 may be included.
또한, 정전압 회로(300)는 저항(R1), NPN 트랜지스터(TR50), 커패시터(C10), 및 제너 다이오드(ZD)를 이용한 전압 폴로어(voltage follower)구조를 포함할 수 있다. In addition, the
도 14에서는 전자석이 직류로 제어되는 것이 나타나 있지만, 본 발명의 실시 예는 전자석이 교류로 제어되든지 혹은 직류로 제어되든 지에 상관 없이 적용될 수 있다. 즉 전자석 제어를 위한 전류가 교류 110V 또는 220V 인 경우는 전자석의 저항이 직류 방식의 전자석 보다 크다는 것 밖에 차이가 없는 것이다. 결국, 직류 제어를 교류 제어로 바꾸면 도 14의 회로에 근거하여 도 16과 같은 확장 회로를 만들 수 있다.Although it is shown in FIG. 14 that the electromagnet is controlled by direct current, an embodiment of the present invention may be applied regardless of whether the electromagnet is controlled by alternating current or direct current. That is, when the current for controlling the electromagnet is AC 110V or 220V, the only difference is that the resistance of the electromagnet is larger than that of the DC type electromagnet. As a result, if the DC control is changed to the AC control, an extension circuit as shown in FIG. 16 can be made based on the circuit of FIG. 14 .
도 15는 도 14에 따른 동작을 설명하기 위해 제시된 도면이다. FIG. 15 is a diagram provided to explain the operation according to FIG. 14 .
도 15에서 보여지는 실험에서 교류 10A 전압 220V의 전력(전력기기 공급용 Operation Power)과 전자석 제어전력(Control power)은 직류 24V 0.1A의 규격을 갖는 전자접촉기(MC)를 사용하였다. 니크롬선 두께 1mm의 도선을 전력기기 공급용 전력 (Operation power)선에 연결하였다. 그리고 시험용으로 2500W의 라디에타(Radiator)를 전력기기로 사용하였다. 도 5와 같은 그래프 특성을 내는 도 6a의 MIT-CTS를 열원인 니크롬선에 도 15와 같이 연결한 다음, 도 14의 회로에 일치되도록 전체 회로를 연결하였다. In the experiment shown in FIG. 15 , a magnetic contactor (MC) having a standard of DC 24V 0.1A was used for power (operation power for supplying power equipment) and electromagnet control power of AC 10A voltage of 220V. A nichrome wire with a thickness of 1 mm was connected to an operation power line for power equipment. And for the test, a radiator of 2500W was used as a power device. The MIT-CTS of FIG. 6A, which shows the graph characteristics as shown in FIG. 5, was connected to a nichrome wire, a heat source, as shown in FIG. 15, and then the entire circuit was connected to match the circuit of FIG.
실험에서 라디에터 전력 220V 10A의 전력과 전자석 전력 (8.1V 0.09A)을 넣었다. 그 결과 전자석은 동작되어 라디에터를 On 시켰고 니크롬선의 온도는 올라갔고 MIT 소자는 임계온도에서 동작되어 (고저항에서 저저항으로 떨어진 상태, 도 15) SCR과 전자석 제어용 트랜지스터를 제어하여 전자석의 Off를 통해 전자 접촉기를 단락시켜서 그 시스템을 차단하였다. SCR On 상태에서 SCR로 흐르는 전류는 약 150 ~200 mA 정도였다. 이 시스템은 반복 실험에서도 이상이 발견되지 않았다. 15a1 은 전자 접촉기내의 스위치들이 클로즈되어 부하에 전력이 공급되는 상태를 보여주고, 15a2는 임계 동작의 수행 후에 전자 접촉기내의 스위치들이 오픈되어 부하에 공급되던 전력이 차단되는 상태를 보여준다. In the experiment, the power of the radiator power 220V 10A and the electromagnet power (8.1V 0.09A) were put. As a result, the electromagnet was operated and the radiator was turned on, the temperature of the nichrome wire increased, and the MIT device was operated at a critical temperature (a state that fell from high resistance to low resistance, Fig. 15). The system was disconnected by shorting the magnetic contactor. The current flowing to the SCR in the SCR On state was about 150 ~ 200 mA. No abnormalities were found in this system even in repeated experiments. 15a1 shows a state in which the switches in the magnetic contactor are closed and power is supplied to the load, and 15a2 shows a state in which the switches in the magnetic contactor are opened after the critical operation is performed and the power supplied to the load is cut off.
또한 전자석 제어용 교류 100V 0.1A (전자석 자화용 전압 전류, 저항 1 K) 전자 접촉기도 실험으로 사용하였다. 이 접촉기에 직류 50V 0.5A를 가할 때 전자 접촉기 내의 코일부분이 전자석으로 자화되어서 교류 접촉기의 접촉 동작이 수행되는 것을 확인하였다. 따라서 도 14의 회로는 직류 혹은 교류 접촉기 어느 것에도 동작되므로 전자 개폐기 회로로 사용될 수 있음이 확인되었다. Also, an AC 100V 0.1A for electromagnet control (voltage current for electromagnet magnetization, resistance 1K) electromagnetic contactor was used as an experiment. When DC 50V 0.5A was applied to this contactor, it was confirmed that the coil part in the electromagnetic contactor was magnetized with an electromagnet, so that the contact operation of the AC contactor was performed. Therefore, it was confirmed that the circuit of FIG. 14 can be used as an electromagnetic switch circuit because it operates on either a DC or AC contactor.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전자 개폐기의 회로도이다.16 is a circuit diagram of an electronic switch according to another embodiment of the present invention.
도 16을 참조하면, 전자석을 교류전류로 제어하기 위해 트라이악(TRA1)을 전자석 구동 스위치로서 이용하는 것을 보여준다. 이에 따라 교류 제어용 전자 접촉기의 전자석이 활성화 상태 또는 비활성화 상태로 제어된다. Referring to FIG. 16 , it is shown that the triac TRA1 is used as an electromagnet driving switch to control the electromagnet with an alternating current. Accordingly, the electromagnet of the electromagnetic contactor for AC control is controlled in an activated state or an inactive state.
도 16의 전자 개폐기는 과전류 방지용 기능을 포함하는 누전 차단기(Earth Leakage Breaker)와 회로 차단기(Circuit Breaker)에도 적용될 수 있다. 이 경우 전력선을 연결해 주는 수동형 시소 스위치를 이용하여 전력선을 강제적인 힘으로 연결되게 할 수 있다. 그러한 상태에서 전자석의 활성화 시에 인력으로 그 수동형 스위치의 조작부를 당겨 전력선이 개방되도록 함에 의해 교류 전력이 차단되도록 할 수 있다. The electronic switchgear of FIG. 16 may also be applied to an Earth Leakage Breaker and a circuit breaker including a function for preventing overcurrent. In this case, it is possible to force the power line to be connected by force using a passive seesaw switch that connects the power line. In such a state, when the electromagnet is activated, the AC power can be cut off by pulling the manipulating part of the passive switch by manpower to open the power line.
한편, 반대로 전자석의 인력에 의해 전력 공급이 연결되도록 하고 전자석의 비활성화 제어에 의해 전력 공급이 차단되도록 할 수도 있을 것이다. On the other hand, on the other hand, the power supply may be connected by the attraction of the electromagnet, and the power supply may be cut off by the deactivation control of the electromagnet.
전자 개폐기에서의 전자 접촉기는 차단기에서의 수동 스위치와 전자석에 대응될 수 있다. 이에 따른 응용 회로는 도 19에 나타나 있다. The magnetic contactor in the electromagnetic switch may correspond to the manual switch and the electromagnet in the circuit breaker. The corresponding application circuit is shown in FIG. 19 .
도 16은 트라이악(TRA1)을 이용하여 교류 220V로 전자 접촉기(전자석)를 직접적으로 제어하는 전자 개폐기를 보여준다. 16 shows an electromagnetic switch that directly controls an electromagnetic contactor (electromagnet) with AC 220V using a triac (TRA1).
트라이악(TRA1)의 T2 단자와 T1 단자 사이에 교류 220V가 흐르면 전자석은 활성화 상태로 된다. 전자석의 비활성화 상태 즉 차단동작(Off)은 트라이악(TRA1)의 게이트 전류를 차단시킴에 의해 실현된다. 트라이악(TRA1)의 게이트 전류와 SCR1의 제어를 위하여 직류 전원이 제어 전원으로 사용된다. When AC 220V flows between the T2 terminal and the T1 terminal of the triac (TRA1), the electromagnet is activated. The deactivation state of the electromagnet, that is, the blocking operation (Off) is realized by blocking the gate current of the triac TRA1. A DC power supply is used as a control power supply to control the gate current of the triac (TRA1) and the SCR1.
먼저 파워가 On 될 때 AC 전자 접촉기 즉 전자석이 On 된다. 그 후 전력선에 큰 전류가 흘러서 임계온도 소자(100)의 온도가 임계온도에 도달 할 때 SCR이 턴온 상태로 되어, 트라이악(TRA1)의 게이트로 흐르는 전류가 SCR1의 애노드에서 캐소드 로 흐르게 된다. 따라서, 트라이악(TRA1)의 T2 단자와 T1 단자가 전기적으로 끊어진다. 상기 SCR1의 애노드에서 캐소드 흐르는 전류에 의해 모니터링 시스템(MS)이 동작되고 모니터링 시스템(MS)에 연결된 LED가 발광될 수 있다. First, when the power is On, the AC magnetic contactor, that is, the electromagnet is On. After that, when a large current flows in the power line and the temperature of the
모니터링 시스템(MS)은 SCR이 On 되어 트라이악이 Off 될 때 전자 개폐기 차단 신호를 알리는 부저 음을 발생하거나, 경고용 통신 신호를 출력할 수 있다. The monitoring system (MS) may generate a buzzer sound notifying the electromagnetic switch blocking signal when the SCR is on and the triac is off, or may output a communication signal for warning.
도 16에서는 도 17의 회로 원리에 근거하여 2개의 SCR1,2이 설치된다. 즉, SCR에 높은 전압이 걸려 SCR이 파괴되는 것을 막기 위해 2개의 SCR이 직렬로 연결된다. In FIG. 16, two SCR1,2 are installed based on the circuit principle of FIG. That is, two SCRs are connected in series to prevent the SCR from being destroyed by applying a high voltage to the SCR.
한편, MIT-CTS(100)에도 과도한 전압이 걸리지 않도록 도 13에서 보여지는 바와 같은 정전압 회로들 중의 하나가 적용될 수 있다. 도 16에서 사용된 저항은 R1=20K, R2=450, R3=10K, R4=20K, R5=820, R6=15K, R7=1K, R8=1K 이다. 캐패시터 C1은 10nF이다. 모니터링 시스템(MS)에서는 파워 LED를 사용하였다. 트랜지스터(TR10)은 2N3904를 사용하였고, SCR은 P0115DA 5AL3을 사용하였다. R6는 환경온도 보정을 위해 PN 접합다이오드를 사용할 수 있다. 캐패시터 C1은 전원 입력시 갑자기 튀는 잡음신호에 의해 오동작을 방지하기 위하여 신호지연을 위하여 사용된다. 트라이악(TRA1)은 TO-200 패키지의 교류용을 사용하였다. MIT-CTS(100)는 상온에서 1M 이고 임계온도 이상에서는 수백 옴을 가진다. 여기서 트라이악 (TRA1)게이트를 Turn-on 시키기 위해 직류전압은 220V이상으로 설정된다. 이러한 직류 전압은 SCR이 동작시(Turn-on) 매우 높은 값에 해당되므로 전류를 줄이지 않으면서도 전압을 줄여야 할 필요성이 있다. 일반적으로 높은 전압에 한 개의 SCR을 걸면 SCR이 동작될 때 높은 전압에 의해 SCR이 타버릴 수 있다. Meanwhile, one of the constant voltage circuits as shown in FIG. 13 may be applied so that an excessive voltage is not applied to the MIT-
한편, SCR의 게이트로 고전압이 타고 들어와서 임계온도 소자(100)를 파괴해 버리는 것을 방지하기 위하여 임계온도 소자(100)와 SCR의 게이트 사이에는 다이오드(D2)가 연결된다. 또한, 트라이악의 게이트로 고전압 교류가 들어오는 것을 차단하기 위해 다이오드(D1)가 트라이악의 게이트와 저항(R5) 사이에 연결된다. Meanwhile, a diode D2 is connected between the
도 16의 회로는 임계온도 소자(100)의 제1 단자(1)에 낮고 안정된 전압을 인가하기 위한 정전압 회로(300)를 포함할 수 있다. The circuit of FIG. 16 may include a
정전압 회로(310)는 저항들(R1-R4), 및 NPN 트랜지스터(TR10)를 이용한 전압 폴로어(voltage follower)구조를 포함할 수 있다. 또한, 정전압 회로(310)는 유사하게 도 13a 내지 도 13d와 같이 구성될 수 있다. The
도 17은 본 발명의 실시 예에 적용되는 SCR 파괴 방지를 위한 보호 회로도이다. 17 is a protection circuit diagram for preventing SCR destruction applied to an embodiment of the present invention.
도 17을 참조하면, SCR이 2개이상 직렬로 연결된 회로 구조가 보여진다. 제1 SCR1의 게이트에는 제어 전압이 인가되고, 제2 SCR2의 게이트는 저항(R20)을 통해 애노드에 연결된다. 이러한 구조는 SCR에 높은 전압을 걸어줄 때 꼭 필요하게 된다. Referring to FIG. 17, a circuit structure in which two or more SCRs are connected in series is shown. A control voltage is applied to the gate of the first SCR1, and the gate of the second SCR2 is connected to the anode through a resistor R20. This structure is essential when applying a high voltage to the SCR.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 개폐기의 적용 예를 보여주는 도면이다. 18A and 18B are diagrams illustrating an application example of an electromagnetic switch according to an embodiment of the present invention.
도 18a를 참조하면, 전자석을 교류전류로 제어하기 위해 포토트라이악(PTRA1)을 전자석 구동 스위치(152)로서 이용하는 것을 보여준다. 이에 따라 교류 제어용 전자 접촉기의 전자석이 활성화 상태 또는 비활성화 상태로 제어된다. Referring to FIG. 18A , it is shown that the phototriac PTRA1 is used as the
도 18a는 포토트라이악(PTRA1)을 이용하여 교류 220V로써 전자 접촉기(전자석)를 직접적으로 제어하는 전자 개폐기를 보여준다. 18A shows an electromagnetic switch that directly controls an electromagnetic contactor (electromagnet) by AC 220V using a phototriac (PTRA1).
포토트라이악(PTRA1)의 MT2 단자 (애노드)와 MT1 단자(캐소드) 사이에 교류 220V가 흐르면 전자석은 활성화 상태로 된다. 전자석의 비활성화 상태 즉 차단동작(Off)은 포토트라이악(PTRA1)의 애노드(Anode)와 캐소드(Cathode) 사이에 전류를 차단시킴에 의해 실현된다. 포토트라이악(PTRA1)의 게이트로서 포토 다이오드 (Photo LED) 전류와 SCR의 제어를 위하여 직류 전원이 제어 전원으로 사용된다. When AC 220V flows between the MT2 terminal (anode) and the MT1 terminal (cathode) of the phototriac (PTRA1), the electromagnet is activated. The deactivation state of the electromagnet, that is, the blocking operation (Off) is realized by blocking the current between the anode and the cathode of the phototriac PTRA1. As the gate of the phototriac (PTRA1), a DC power is used as a control power to control the current and SCR of the photodiode (Photo LED).
도 18a에서, 포토트라이악 제어신호를 만들기 위해 전원은 파워선 R, S, T에서 가져오되 AC 전자접촉기(400) 앞단에서 가져온다. 파워선 R,S,T 에 전력이 들어올 때(On) AC 전자 접촉기(400) 즉 전자석에 전류가 흘러(On) R,S,T 전력이 전력기기쪽으로 연결된다. 그 후 전력선에 큰 전류가 흘러서 임계온도 소자(100)의 온도가 임계온도에 도달 할 때 SCR이 턴온 상태로 되어, 포토트라이악(PTRA1)의 LED로 인가되는 전압이 작아지게 된다. 이에 따라 포토트라이악(PTRA1)의 포토 LED에 흐르는 전류가 줄어들게되어 포토트라이악(PTRA1)의 MT2 단자와 MT1 단자가 전기적으로 끊어져서 전자접촉기(400)에 전류가 차단(Off)되어 전력이 끊어진다. In FIG. 18A , power is taken from the power lines R, S, and T, but from the front end of the AC
상기 SCR의 애노드에서 캐소드를 흐르는 전류에 의해 모니터링 시스템(MS)이 동작되고 모니터링 시스템(MS)에 연결된 LED가 발광될 수 있다. The monitoring system (MS) is operated by the current flowing from the anode to the cathode of the SCR, and the LED connected to the monitoring system (MS) may be emitted.
모니터링 시스템(MS)은 SCR이 On 되어 포토트라이악이 차단 될 때 전자 개폐기 차단 신호를 알리는 부저 음을 발생하거나, 경고용 통신 신호를 출력할 수 있다. The monitoring system (MS) may generate a buzzer sound notifying an electronic switchgear blocking signal when the SCR is turned on and the phototriac is blocked, or may output a communication signal for warning.
한편, MIT-CTS(100)에도 과도한 전압이 걸리지 않도록 도 13에서 보여지는 바와 같은 정전압 회로들 중의 하나가 적용될 수 있다. 모니터링 시스템(MS)에서는 모니터링 기능의 구현을 위해 부저, LED, 이더넷, 블루투스 통신 등이 사용될 수 있다. R4는 환경온도 보정을 위해 PN 접합다이오드를 사용할 수 있다. 캐패시터 C1은 전원 입력시 갑자기 튀는 잡음신호에 의해 오동작을 방지하기 위하여 신호지연을 위하여 사용된다. MIT-CTS(100)는 상온에서 1M 이고 임계온도 이상에서는 수백 옴을 가진다. 여기서 포토트라이악 (PTRA1)의 게이트를 Turn-on 시키기 위해 직류전압은 5V이상으로 설정된다. Meanwhile, one of the constant voltage circuits as shown in FIG. 13 may be applied so that an excessive voltage is not applied to the MIT-
도 18a의 회로는 임계온도 소자(100)의 제1 단자(1)에 낮고 안정된 전압을 인가하기 위한 정전압 회로(330)를 포함할 수 있다. The circuit of FIG. 18A may include a
정전압 회로(330)는 저항들(R1-R5), 및 NPN 트랜지스터(TR10)를 이용한 전압 폴로어(voltage follower)구조를 포함할 수 있다. 또한, 정전압 회로(330)는 유사하게 도 13a 내지 도 13d와 같이 구성될 수 있다. The
한편, 도 18b의 경우에는, 전자석 구동 스위치(153)로서 포토트라이악(PTRA1)이 사용되며, 포토트라이악 제어신호를 만들기 위해 전원은 파워선 R, S, T에서 가져오된 수동스위치(400) 뒷단에서 가져온다 (이 부분은 도 18a와 다르다). 이 경우는 전자접촉기가 수동스위치로 바뀐다. 도 18b와 도 18a를 비교 시에 도 18a에 있는 SCR과 R5가 없어지고 다른 부분은 그대로 유지된다. R,S,T 전력선은 수동 스위치에 의해 전력기기와 연결되고, 포토트라이악 제어용 전원이 들어가게되어도, 포토트라이악과 전자석은 동작되지 않는다 (이 부분도 도 18a와 다르다). 전력선에 큰 전류가 흐르면 그 때 임계온도 소자의 온도가 임계온도에 도달되면 포토트라이악 내부에 있는 포토 다이오드가 On 되어 포토트라이악이 동작되어 전자석(L10)이 동작되어 수동 스위치내에 있는 공이가 수동스위치의 조작부분을 당겨서 수동스위치를 Off 시킴에 의해 전력선이 차단된다. 도 18b의 회로 구성은 배선차단기와 누전차단기에서 과전류 차단을 위해 사용될 수 있다. 도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 개폐기의 적용 예를 보여주는 도면이다. On the other hand, in the case of FIG. 18B, a phototriac (PTRA1) is used as the
도 19는 본 발명의 개폐기가 차단기(Circuit breaker)와 누전차단기(Earth leakage breaker)의 과전류 감지 및 제어에 적용될 수 있는 응용 회로이다. 즉, 도 19의 회로는 도 14의 변형 회로이다. 19 is an application circuit that the switchgear of the present invention can be applied to overcurrent detection and control of a circuit breaker and an earth leakage breaker. That is, the circuit of FIG. 19 is a modified circuit of FIG. 14 .
먼저 정상 동작시 차단용 수동 On-Off 시소 스위치(400)가 On이 되어 전력선 (R, S, T)으로 교류 전류가 흐르며, 이 때 전자석은 동작하지 않는다. 그런데 전력선에 과전류가 흐르면 임계온도 소자(MIT-CTS)가 동작되어 SCR을 제어하면 그 때 전자석이 동작되면서 기계적 공이(총의 방아쇠 같은 것, 전자석 앞부분에 달려있음)가 스위치 조작부를 당긴다. 즉 이러한 당기는 힘 즉 인력은 차단용 수동 시소 스위치(400)의 조작부를 당겨서 Off 시킨다. 이 때 교류 전력선이 완전히 끊어지므로 전자석에 공급되는 전류도 끊어진다. 이렇게 해서 전력선에 흐르는 전류는 완전히 차단된다. 전자 개폐기에서 전자석의 인력(전자석에 전류가 흐를 때 생기는 힘)은 전자 접촉기를 통해 전력선을 연결해주는 역할을 하지만, 차단기에서는 수동으로 연결된 전력선을 전자석의 인력을 통해 수동스위치로 흐르는 전력선을 끊어주는 역할이 서로 반대이다.First, during normal operation, the manual on-off
도 19에서, 전자석 구동 스위치는 SCR에 의해 구현되고 SCR은 상기 임계온도 소자(100)에 의해 제어된다. 즉, SCR의 게이트가 임계온도 소자(100)에 의해 제어되어 SCR의 에노드에서 캐소드로 전류가 흐른다. 이에 따라 전자석이 액티브 상태가 되어 전력이 차단된다.In FIG. 19 , the electromagnet driving switch is implemented by the SCR and the SCR is controlled by the
상기 SCR의 게이트에는 상기 SCR에 정격 전류를 흐르게 하기 위한 전류 제어용 저항(R4)이 전자석에 병렬로 연결되며, 캐패시터가 전류제어용 저항과 병렬로 연결될 수 있다. 전류 제어용 저항(R4)은 PN 접합 다이오드로 구현될 수 있다. At the gate of the SCR, a current control resistor R4 for allowing a rated current to flow through the SCR is connected in parallel to the electromagnet, and a capacitor may be connected in parallel with the current control resistor. The current control resistor R4 may be implemented as a PN junction diode.
상기 SCR의 게이트에는 임계온도 소자를 보호하기 위한 역류 방지용 다이오드가 더 연결된다.A reverse flow prevention diode for protecting the critical temperature element is further connected to the gate of the SCR.
전자석 구동 스위치는 SCR 이외에도 트랜지스터, 트라이악, 또는 릴레이로 구현될 수 있다. In addition to the SCR, the electromagnet drive switch may be implemented as a transistor, a triac, or a relay.
도 19는 과전류 차단 기능을 갖는 배선차단기와 누전 차단기능을 갖는 누전차단기에 적용될 수 있다.19 can be applied to a wiring breaker having an overcurrent blocking function and an earth leakage breaker having an earth leakage blocking function.
도 20은 본 발명의 실시 예에서 도선의 크기나 재질에 따라 달라지는 발열을 설명하기 위해 제시된 도면들이다. 20 is a diagram provided to explain heat generated according to a size or material of a conducting wire in an embodiment of the present invention.
도 20은 여러 종류의 도선(니크롬선, 구리 및 구리(동)합금 도선, 강철도선)의 발열실험을 보여준다. 부하를 걸기 위하여 라디에이터 (2500W)와 구리도선 0.1Ω 이하, 니크롬선 1 (130 x 1 mm) 0.8Ω, 구리(동)합금 (열동형과부하계전기 속) 0.2Ω·, 스테인레스 1 (150 x 4 mm) 0.5Ω, 스테인레스 2 (30 x 4 mm) 2Ω이 사용되었다. 그 결과 표는 아래에 보여준다. PCB 동판은 1온스 (동판두께 35 m)를 사용하였다.FIG. 20 shows exothermic experiments of various types of conductive wires (nichrome wires, copper and copper (copper) alloy wires, and steel wires). To apply a load, radiator (2500W) and copper wire 0.1Ω or less, nichrome wire 1 (130 x 1 mm) 0.8Ω, copper (copper) alloy (in thermal overload relay) 0.2Ω·, stainless steel 1 (150 x 4 mm) ) 0.5Ω, stainless 2 (30 x 4 mm) 2Ω was used. The resulting table is shown below. For the PCB copper plate, 1 oz (copper plate thickness 35 m) was used.
위 실험데이터는 도선의 재료와 도선의 폭과 길이에 따라 다른 발열정도와 도선의 설계에 따라 도선발열을 임계온도소자의 임계온도에 맞출 수 있음을 보여준다.The above experimental data show that the heating of the conductor can be adjusted to the critical temperature of the critical temperature element according to the different degree of heating according to the material of the conductor and the width and length of the conductor and the design of the conductor.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, although specific embodiments have been described, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be defined by the claims and equivalents of the claims as well as the claims to be described later.
100: 임계온도 소자 200: 전자석
300: 정전압 회로
400: 전자접촉기 혹은 수동스위치 100: critical temperature element 200: electromagnet
300: constant voltage circuit
400: magnetic contactor or manual switch
Claims (57)
상기 전력기기로 흐르는 공급전류에 의한 상기 전력선과 연결된 발열도선의 온도가 임계 온도를 초과 시에 출력 전류 값이 변하는 임계온도 소자; 및
상기 임계온도 소자의 상기 출력 전류 값에 응답하여 상기 전자석의 전자석 제어전류의 흐름이 생성 또는 차단되도록 하는 전자석 제어부를 포함하되,
상기 임계온도 소자는, 입력 단자, 출력 단자, 및 온도-센싱 단자를 포함하며, 상기 온도-센싱 단자는 상기 발열도선에 의해 생성되는 열의 레벨에 따라 가변하는 온도를 센싱하며, 상기 임계온도 소자는 상기 입력 단자와 상기 출력 단자 사이에 연결된 바나듐 산화물을 포함하는 금속-절연체 전이 소자로 구성되는 전자 개폐기. an electromagnet that turns on/off the power line in response to the flow of the electromagnet control current so that power is supplied to or cut off from the power device as a load;
a threshold temperature element in which an output current value changes when the temperature of the heating conductor connected to the power line by the supply current flowing to the power device exceeds a threshold temperature; and
An electromagnet control unit for generating or blocking the flow of the electromagnet control current of the electromagnet in response to the output current value of the critical temperature element,
The critical temperature element includes an input terminal, an output terminal, and a temperature-sensing terminal, wherein the temperature-sensing terminal senses a temperature varying according to a level of heat generated by the heating conductor, and the critical temperature element includes: and a metal-insulator transition element comprising vanadium oxide connected between the input terminal and the output terminal.
제어 입력단에 연결되는 제1 단자;
제어 출력단에 연결되는 제3 단자; 및
상기 제1,3 단자들과는 절연되며 열원에 연결되는 제2 단자를 포함하는 전자 개폐기.According to claim 1, wherein the critical temperature element,
a first terminal connected to the control input;
a third terminal connected to the control output; and
and a second terminal insulated from the first and third terminals and connected to a heat source.
상기 전자석 제어부는 전자석 구동 스위치 및 구동 스위치 제어부를 포함하며,
상기 전자석 구동 스위치가 NPN 트랜지스터로 구성되고 상기 구동 스위치 제어부가 SCR로 구성될 경우에, 상기 SCR의 게이트가 상기 임계온도 소자의 출력에 연결되고, 상기 SCR의 애노드는 상기 NPN 트랜지스터의 베이스에 연결되어, 상기 SCR이 턴온 시에 상기 전자석 구동 스위치가 턴오프되어 상기 전자석에는 상기 전자석 제어전류가 흐르지 않아 전자석의 기능이 상실되는 전자 개폐기.27. The method of claim 26,
The electromagnet control unit includes an electromagnet driving switch and a driving switch control unit,
When the electromagnet driving switch is composed of an NPN transistor and the driving switch control unit is composed of an SCR, the gate of the SCR is connected to the output of the threshold temperature element, and the anode of the SCR is connected to the base of the NPN transistor. , when the SCR is turned on, the electromagnet driving switch is turned off and the electromagnet control current does not flow in the electromagnet, so that the function of the electromagnet is lost.
상기 전력기기로 흐르는 공급전류에 의한 상기 전력선과 연결된 발열도선의 온도가 임계 온도를 초과 시에 출력 전류 값이 변하는 임계온도 소자; 및
상기 임계온도 소자의 상기 출력 전류 값에 응답하여 상기 전자석의 전자석 제어전류의 흐름이 생성 또는 차단되도록 하는 전자석 제어부를 포함하되,
상기 임계온도 소자는, 입력 단자, 출력 단자, 및 온도-센싱 단자를 포함하며, 상기 온도-센싱 단자는 상기 발열도선에 의해 생성되는 열의 레벨에 따라 가변하는 온도를 센싱하며, 상기 임계온도 소자는 상기 입력 단자와 상기 출력 단자 사이에 연결된 바냐듐 산화물을 포함하는 금속-절연체 전이 소자로 구성되는 전자 개폐기.an electromagnet for supplying or blocking power to a power device as a load by switching the power line on/off in response to the flow of the AC control current;
a threshold temperature element in which an output current value changes when the temperature of the heating conductor connected to the power line by the supply current flowing to the power device exceeds a threshold temperature; and
An electromagnet control unit for generating or blocking the flow of the electromagnet control current of the electromagnet in response to the output current value of the critical temperature element,
The critical temperature element includes an input terminal, an output terminal, and a temperature-sensing terminal, wherein the temperature-sensing terminal senses a temperature varying according to a level of heat generated by the heating conductor, and the critical temperature element includes: and a metal-insulator transition element comprising vanadium oxide connected between the input terminal and the output terminal.
상기 수동 스위치의 작동부를 물리적인 힘으로 당겨서 상기 수동 스위치가 오프되도록 함에 의해 상기 전력기기로 공급되는 전력을 차단하는 전자석;
제어 전압에 응답하여 상기 전자석으로 제어전류가 흐르도록 하거나 차단되도록 하는 전자석 구동 스위치;
상기 전자석 구동 스위치의 구동 스위치 제어부로서 기능하며, 상기 전력선에서 상기 전력기기로 흐르는 공급전류에 의한 상기 전력선과 연결된 발열도선의 온도가 임계 온도를 초과 시에 출력 전류 값이 변하는 임계온도 소자; 및
상기 임계온도 소자의 출력에 응답하여 상기 전자석 구동 스위치를 제어하기 위한 상기 제어 전압을 생성하는 구동 스위치 제어부를 포함하되,
상기 임계온도 소자는, 입력 단자, 출력 단자, 및 온도-센싱 단자를 포함하며, 상기 온도-센싱 단자는 상기 발열도선에 의해 생성되는 열의 레벨에 따라 가변하는 온도를 센싱하며, 상기 임계온도 소자는 상기 입력 단자와 상기 출력 단자 사이에 연결된 바냐듐 산화물을 포함하는 금속-절연체 전이 소자로 구성되는 전자 개폐기.a manual switch for supplying power applied through the power line to the power device in response to a manual operation;
an electromagnet for cutting off the power supplied to the power device by pulling the operating part of the manual switch with a physical force to turn off the manual switch;
an electromagnet driving switch for allowing a control current to flow to or blocking the electromagnet in response to a control voltage;
a threshold temperature element that functions as a driving switch control unit of the electromagnet driving switch and changes an output current value when a temperature of a heating conductor connected to the power line by a supply current flowing from the power line to the power device exceeds a threshold temperature; and
a driving switch control unit for generating the control voltage for controlling the electromagnet driving switch in response to the output of the threshold temperature element,
The critical temperature element includes an input terminal, an output terminal, and a temperature-sensing terminal, wherein the temperature-sensing terminal senses a temperature varying according to a level of heat generated by the heating conductor, and the critical temperature element includes: and a metal-insulator transition element comprising vanadium oxide connected between the input terminal and the output terminal.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI628975B (en) | 2017-05-27 | 2018-07-01 | 李玉麟 | Driver system |
EP3562272B1 (en) | 2017-05-27 | 2022-09-07 | Lee, Yu-Lin | Drive system |
TWI687132B (en) | 2018-05-03 | 2020-03-01 | 李玉麟 | Driver device |
CN109148129A (en) * | 2018-06-10 | 2019-01-04 | 金嘉宏 | A kind of A.C. contactor electromagnetic coil noise-reduction energy-saving device |
KR102305558B1 (en) | 2019-10-04 | 2021-09-27 | 탑인더스트리(주) | Distribution board and motor control panel with high temperature stop function |
KR102334037B1 (en) * | 2020-12-01 | 2021-12-03 | (주)청보 | Temperature alarming and automatically electric breaking circuit |
CN113960950A (en) * | 2021-11-26 | 2022-01-21 | 沈阳诚高科技股份有限公司 | Power environment monitoring system |
CN114721461B (en) * | 2022-04-27 | 2023-07-18 | 华荣科技股份有限公司 | Irradiation-resistant dual-protection constant current source circuit |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030123205A1 (en) * | 2001-12-17 | 2003-07-03 | Yazaki Corporation | Overcurrent protection circuit |
US20120170164A1 (en) * | 2009-09-29 | 2012-07-05 | Autonetworks Technologies, Ltd. | Overcurrent cutoff device, and overcurrent detecting element to be used in overcurrent cutoff device |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5515512A (en) * | 1978-07-19 | 1980-02-02 | Hitachi Ltd | Constant voltage output circuit |
US4994651A (en) * | 1989-06-02 | 1991-02-19 | Jones Thad M | Solid state temperature dependent direct voltage interrupter for a heater circuit |
KR20090049008A (en) * | 2007-11-12 | 2009-05-15 | 한국전자통신연구원 | Circuit and method for controlling radiant heat of transistor using metal-insulator transition(mit) device |
KR101022661B1 (en) * | 2008-02-28 | 2011-03-22 | 한국전자통신연구원 | High current control circuit comprising metal-insulator transitionMIT device and system comprising the same circuit |
CN103001177B (en) * | 2011-09-19 | 2016-03-30 | 海洋王(东莞)照明科技有限公司 | A kind of LED lamp and overheating protection circuit thereof |
-
2015
- 2015-11-12 KR KR1020150159021A patent/KR102260843B1/en active IP Right Grant
-
2016
- 2016-01-20 CN CN201610135891.0A patent/CN105826898B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030123205A1 (en) * | 2001-12-17 | 2003-07-03 | Yazaki Corporation | Overcurrent protection circuit |
US20120170164A1 (en) * | 2009-09-29 | 2012-07-05 | Autonetworks Technologies, Ltd. | Overcurrent cutoff device, and overcurrent detecting element to be used in overcurrent cutoff device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20160090237A (en) | 2016-07-29 |
CN105826898A (en) | 2016-08-03 |
CN105826898B (en) | 2019-09-17 |
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