KR910007670B1

KR910007670B1 - 회로차단기

Info

Publication number: KR910007670B1
Application number: KR1019880015112A
Authority: KR
Inventors: 가즈히로 이시이
Original assignee: 미츠비시 덴키 가부시키가이샤; 시키 모리야
Priority date: 1988-02-24
Filing date: 1988-11-17
Publication date: 1991-09-30
Also published as: DE68918305D1; EP0330148B1; JPH01218319A; US4873603A; KR890013684A; EP0330148A2; DE68918305T2; JPH0714252B2; ZA891361B; EP0330148A3

Abstract

내용 없음.

Description

회로차단기

제1도는 본원 발명에 의한 회로차단기의 일예를 나타내는 회로도.

제2도는 전원회로와 부족전압동작금지회로의 일예를 나타내는 회로도.

제3도는 전원회로와 부족전압동작금지회로의 동작설명도.

제4도는 차동증폭기의 동작설명도.

제5도는 피크치변환회로의 단상에서의 입출력전압 파형도.

제6도는 회로차단기의 트립특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 교류전로 13, 14 : 테스트신호발생회로

18, 22 : 스위치 19,20 : 직류전원

21 : 변류기 30 : 정류회로

40, 41 : 전류검출저항체 60, 61 : 차동증폭기

70 : 시한회로 80 : 전자트립장치

120 : 개폐회로 170 : 장한시트립회로

201 : 부하개폐접점 220 : 단한시트립회로

230 : 순간트립회로 500 : 전원회로

본원 발명은 과전류트립기능을 구비한 회로차단기에 관한 것이다.

종래 예를 들면 일본국 특개소 60(1985)-32211호에 개시되어 있는 회로차단기는 전류검출수단인 변류기의 2차측 전류가 정류(整流)회로에 흐르고, 이 정류회로로부터의 직류전압의 일부가 마이크로콤퓨터등의 신호처리회로의 전원회로의 인가되는 동시에, 상기 정류회로의 직류전압의 잔부(殘部)가 분류(分流)회로에 흘러서 상기 신호처리회로의 제어신호가 되도록 구성되어 있었다.

종래의 회로차단기에 있어서는 전류검출수단인 변류기의 2차측 전류의 일부가 전원회로에 흐르기 때문에, 분류회로에 흐르는 전류가 교류전로를 흐르는 전류에 대응하지 않게 되어서 사고전류의 레벨검출에 오차가 생긴다. 더욱이 상기 전원회로에 유입되는 전류는 일정하지 않기 때문에 사고전류의 레벨검출 오차의 보정이 곤란하였다.

또한, 종래의 회로차단기의 트립특성을 현장에 있어서 체크하는 것이 매우 위험하고도 곤란하였다.

본원 발명의 상기의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 사고전류의 레벨검출정밀도를 높이는 동시에 트립제특성을 현장에서 안전하고도 용이하게 체크할 수 있는 회로차단기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본원 발명에 의한 회로차단기는 교류전로의 전류를 검출하는 변류기의 출력을 정류회로에서 단일방향의 전류로 변환하고, 이 정류회로의 출력단자에 전원회로와 전류검출저항체를 직렬로 접속하고, 상기 전류검출 저항체의 양끝사이의 전위차를 증폭하는 차동증폭기를 설치하는 동시에, 직류전원으로부터의 의사(疑似)입력전압을 스위치를 통해서 상기 차동증폭회로에 전환하여 인가하기 위한 테스트신호발생회로와, 상기 전원회로 및 테스트신호발생회로에 외부전원으로부터 직류전압을 공급하기 위한 복수의 외부접속단자를 가진 테스트용 코넥터를 구비하고, 상기 전원회로와 이 전원회로에 접속되는 외부접속단자의 사이에 역류방지용 소자를 삽입한 것을 특징으로 한다.

변류기에서 검출된 교류전로의 전류는 정류회로에서 단일방향의 전류로 변환되어서, 전원회로와 전류검출 저항체에 그 전체전류가 흐른다. 이와 같이 전체전류가 상기 검출저항체를 통과하기 때문에 검출전류의 오차가 발생하지 않는다. 그 때문에 사고전류의 레벨검출정밀도를 높일 수 있다.

또한, 테스트신호발생회로를 설치하여 직류전원으로부터의 의사입력전압을 상기 차동증폭회로에 전환하여 인가하도록 구성하였으므로, 현장에서 트립제특성의 체크동작을 용이하게 할 수 있다.

또한, 전원회로와 외부접속단자 사이에 역류방지용 소자를 삽입하였으므로, 교류전로가 활선(活線)상태에 있어서 모든 외부접속단자를 단락해도 상기 변류기로부터의 전류가 외부접속단자에 공급될 염려는 없으며, 소기의 과전류트립동작을 달성할 수 있다.

제1도는 본원 발명에 의한 회로차단기의 일예를 나타내는 회로도이다. 이 실시예에 있어서는 설명을 간략화하기 위해 1상의 교류전로(1)를 차단하는 회로차단기에 대하여 설명한다.

도면에 있어서, (101)은 교류전원에 접속되는 전원측단자이며, 이 전원측단자(101)는 부하개폐접점(201)을 통해서 부하측단자(301)에 접속되어 있다. (21)은 전원측단자(101)와 부하측단자(301) 사이의 전로(11)에 삽입된 전류검출용의 변류기이며, 이 변류기(21)의 2차측에는 2차출력전류를 단일방향으로 변화시키는 다이오드브리지회로로 이루어진 정류회로(30)가 접속되어 있다. (500)은 정류회로(30)의 플러스측 출력단자에 접속된 직류전원회로이며, 플러스측단자(5a), 기준단자(5b), 중간단자(5c) 및 마이너스측단자(5d)를 가지고 있다.

제2도는 상기 전원회로(500)의 일예를 나타내며, 도면에 있어서, (501)은 전자(電磁)트립장치(80)의 동작을 용이하게 하는 임피던스회로이며, 이 임피던스회로(501)는 저항체 R₄와 저항체 R₅의 직렬회로를 트랜지스터 Tr₁의 콜렉터에 접속하는 동시에, 상기 저항체 R₄와 저항체 R₅의 접속점과 상기 트랜지스터 Tr₁의 베이스에 저항체 R₆을 접속하고, 또한 상기 저항체 R₄와 저항체 R₅의 접속점과 상기 트랜지스터 Tr₁의 에미터에 제너다이오드 ZD₁를 접속하여 구성되어 있다.

(502)는 상기 임피던스회로(501)에 직렬접속된 예를 들면 제너다이오드로 이루어진 전압제한소자, (503)은 임피던스회로(501)와 전압제한소자(502)의 접속점에 애노드측이 접속된 다이오드, (504)는 다이오드(503)의 캐소드측과 전원회로(500)의 마이너스측단자(5d) 사이에 접속된 평활용 콘덴서이며, 상기 다이오드(503)의 캐소드는 전원회로(500)의 플러스측단자(5a)에 접속되어 있다.

(505)는 상기 플러스측단자(5a)에 접속된 기준전압발생회로, (506)은 기준전압발생회로(505)에 직렬접속된 전압제한소자이며, 이 전압제한소자(506)와 기준전압발생회로(505)의 접속점은 상기 전원회로(500)의 중간단자(5c)에 접속되어 있다. 또한 상기 기준전압발생회로(505)의 출력단자는 전원회로(500)의 기준단자(5b)에 접속되어 있다.

상기 전원회로(500)의 마이너스측단자(5d)에는 제1도에서 나타낸 바와 같이, 전류검출저항체(40)의 일단이 접속되고, 이 전류검출저항체(40)의 타단은 전류검출저항체(41)의 일단에 접속되며, 또 상기 전류전류저항체(41)의 타단은 정류회로(30)의 마이너스측단자에 접속되어 있다.

(60),(61)은 전류검출저항체(40),(41)의 전압강하를 전원회로(500)의 중간전위 Vo를 기준으로 하는 신호로 변환하는 차동증폭회로이다. 상기 차동증폭기(60)은 연산증폭기(63)와 4개의 저항체(64),(65),(66),(67)로 구성되어 있다. 또 차동증폭기(61)은 연산증폭기(631)와 4개의 저항체(641),(651),(661),(671)로 구성되어 있다.

상기 차동증폭기(60),(61)의 전원은 전원회로(500)의 플러스측단자(5a)와 마이너스측단자(5d)에서 공급되고, 차동증폭기(60),(61)의 입력단자는 전류검출저항체(40),(41)의 양단에 접속되어 있다. 상기 차동증폭기(60),(61)의 각 이득은 예를 들면 전원회로(500)에 가까운 쪽이 작게 설정되어 있다. 즉, 차동증폭기(60)의 이득＜차동증폭기(61)의 이득으로 설정되어 있다.

(70)은 시한(時限)회로이며, 이 시한회로(70)는 순간트립회로(230), 단한시(短限時)트립회로(220) 및 장한시(長恨時)트립회로(170)를 구비하고, 각 회로(230),(220),(170)의 출력단자는 병렬접속되어서 시한회로(70)의 출력단자로 되어 있다.

즉, 차동증폭기(60)의 출력단자에는 순간트립회로(230)가 접속되고, 이 순간트립회로(230)에는 피크치변환회로(210)와 단한시트립회로(220)의 직렬회로 및 피크치변환회로(210)와 장한시트립회로(170)의 직렬회로가 각기 병렬접속되어 있다.

(80)은 정류회로(30)의 플러스측 출력단자에 접속된 전자트립코일, (120)은 전자트립코일(80)에 직렬접속된 개폐회로이며, 이 개폐회로(120)의 타단은 전원회로(500)의 마이너스측단자(5d)에 접속되어 있다. 상기 전자트립코일(80)은 차단기구(100)를 통해 개폐접점(201)에 대하여 기계적으로 연동하고 있으며, 개폐회로(120)가 개방에서 폐쇄로 전환하므로써 상기 개폐접점(201)이 개방되도록 구성되어 있다.

(50)은 시한회로(70)의 출력과 개폐회로(120)의 입력사이에 접속된 출력스위치(54)를 가진 부족전압동작금지회로이며, 이 부족전압동작금지회로(50)는 제2도에서 나타내는 바와 같이 비교기(53)와 전압분할회로(51)로 구성되고, 저항체 R₇와 R₈로 이루어지는 전압분할회로(51)는 전원회로(500)의 플러스측단자(5a)와 중간단자(5c)에 접속되는 동시에, 상기 저항체 R₇와 R₈의 접속점이 상기 비교기(53)의 한쪽의 입력단자에 접속되고, 비교기(53)의 다른쪽의 입력단자는 기준단자(5b)에 접속되어 있다.

(11)는 테스트용 코넥터이며, 이 코넥터(11)는 외부접속단자(11a),(11b),(11c)를 갖는다. 상기 접속단자(11a)는 상기 전원회로(500)의 마이너스측단자(5d)에, 접속단자(11b)는 역류방지용의 다이오드(12)를 통해서 정류회로(30)의 플러스측 출력단장에 각기 접속되어 있다. 또 상기 접속단자(11c)는 제1의 테스트신호발생회로(13)에, 접속단자(11d)는 제2의 테스트신호발생회로(14)에 각기 접속되어 있다.

(15a),(15b),(15c),(15d)는 상기 각 접속단자(11a),(11b),(11c),(11d)에 각기 착탈할 수 있게 접속되는 단자이며, 단자(15a)는 직류전원(16)의 마이너스극에 접속되고, 다른 단자(15b),(15c),(15d)는 스위치(17a),(17b),(17c)를 통해서 직류전원(16)의 플러스극에 각기 접속되어 있다.

다음에 상기 구성의 동작에 대하여 설명한다.

교류전로(1)에 전류가 흐르면, 변류기(21)의 2차권선에 고유의 변류비로 정해진 2차전류가 흐른다. 이 2차전류를 정류회로(30)에서 단일방향의 전류로 변환하고, 정류회로(30)의 출력전류가 전원회로(500)와 검출저항체(40),(41)을 통과하여 정류회로(30)로 돌아간다. 이때 전원회로(500)와 검출저항체(40),(41)에는 전로(1)에 있어서의 부하전류에 대응하는 전파정류파형(全波整流波形) 전류가 흐른다.

상기 전원회로(500)에 전파전류파형전류가 흘러들어가면, 이 전원회로(500)는 제2도에서 나타낸 구성으로 하므로써, 그 각 출력단자(5a),(5b),(5c) 및 (5d)에는 제3도에서 나타낸 바와 같은 접지된 중간단자(5c)의 전위 Vo를 기준으로 한 전압(+V),(Vref),(-V)이 발생한다. 그 경우, 상기 출력단자(5a)의 출력전압(+V)에는 리플분이 포함되어도 되며, 출력전압(+V)과 출력전압(Vref)의 관계는

(+V)＞(Vref)

이다.

또 전원회로(500)의 출력전압은 부족전압동작금지회로(50)에 공급되고, 히스테리시스를 가진 비교기(53)를 위한 출력전압(+V)이 제3도의 온레벨보다 커지면 출력스위치(54)를 폐쇄하고, 출력전압(+V)이 오프레벨보다 작아지면 출력스위치(54)를 개방한다.

이 온레벨과 오프레벨의 차는 출력전압(+V)의 리플분보다 크게 설정되어 있으며, 리플분에 의해 출력스위치(54)가 온, 오프를 반복하지 않도록 설정되어 있다.

즉, 출력전압(+V)이 규정치 이상에서 출력전압(Vref)이 충분히 안정되고, 출력전압(-V)이 규정치일때만 부족전압동작금지회로(50)의 출력스위치(54)가 폐쇄된다.

한편 상기 차동증폭기(60),(61)의 전력은 전원회로(500)에서 공급되고, 차동증폭기(60),(61)의 각 입력은 전류검출저항체(40),(41)에서 공급된다.

상술한 바와 같이, 상기 차동증폭기(60),(61)의 각 이득은 차동증폭기(60)의 이득＜차동증폭기(61)의 이득으로 설정되어 있기 때문에 제4도에서 나타내는 바와 같이 차동증폭기(60)의 출력전압특성 A을 장한시트립영역에 있어서 높일 수 있다. 즉 장한시트립영역에 있어서의 미약한 전류변화를 정밀도 높게 검출할 수 있다.

그리고 다른쪽의 차동증폭기(61)의 출력전압특성 B은 전류변화의 커다란 단한시트립영역을 담당하므로, 종래와 같은 특성 C라도 된다. 그러나 상기 차동증폭기(60)의 출력전압특성 A은 다른쪽의 차동증폭기(61)의 출력전압특성 B와 동일한 특성 C라도 된다.

상기 차동증폭기(60)의 출력의 순간치가 제4도에서 나타낸 순간트립전류영역을 넘었을 때, 순간트립회로(230)에서 시한회로(70)로서의 출력신호를 보낸다. 또 상기 차동증폭기(60)의 출력은 각 피크치변환회로(210),(210)에 인가되고, 이 피크치변환회로(210),(210)의 입출력전압파형은 예를 들면 제5도에 나타내는 바와 같이 된다. 이 피크치변환회로(210),(210)의 각 출력은 단한시트립회로(220) 및 장한시트립회로(170)에 각기 입력되고, 그 출력전류가 제4도로 나타낸 단한시트립전류영역 및 장한시트립전류영역을 넘었을 때, 상기 각 트립회로(220),(170)에서 시한회로(70)로서의 출력신호를 보낸다.

시한회로(70)의 출력은 부족전압동작금지회로(50)의 출력스위치(54)를 경유하여 개폐회로(120)의 압력을 트리거(trigger)하여 개폐회로의 출력을 개방에서 폐쇄로 하고, 전자트립장치(120)를 여자(勵磁)한다. 전자트립장치(120)는 개폐접점(201)을 폐쇄에서 개방으로 조작하여 사고전류를 차단한다. 이 동작특성곡선의 일예를 나타내면 예를 들어 제6도와 같다.

그리고 개폐접점(201)을 흐르는 전류가 정격전류의 10%-20% 정도인 작은 전류일때는 전원회로(500)의 출력전압은 시한회로(70)의 동작에 불충분한 상태가 있다. 그 상태에서 시한회로(70)가 잘못된 출력을 보내는 것을 방지하기 위해 부족전압동작금지회로(50)의 출력스위치(54)가 개방으로 되어서 개폐회로(120)의 동작을 막는다.

다음에 상기 구성에 의한 회로차단기의 테스트동작에 대하여 설명한다.

먼저 테스트용 코넥터(11)의 각 접속단자(11a),(11b),(11c),(11d)에 단자(15a),(15b),(15c),(15d)를 각기 접속한다.

이제 개폐접점(201)을 개방하고, 교류전로(1)에 전류가 흐르고 있지 않은 상태에 있어서, 스위치(17a)를 폐쇄하면, 외부의 직류전원(16)에서 소정의 전압 예를 들면 24V가 전원회로(500)에 공급되어서 전원회로(500)에 직류전류가 흐른다.

상기의 상태에서 스위치(17b)를 폐쇄하면, 제1의 테스트신호발생회로(13)의 출력으로 스위치(18)가 제1의 직류전원(19)측으로 전환되고, 상기 직류전원(19)으로부터의 전압이 차동증폭기(60)의 한쪽의 입력으로서 인가되어, 상기 차동증폭기(60)의 제4도 및 제6도에서 나타낸 순간트립영역에 있어서 순간트립회로(230)로부터 시한회로(70)로서의 출력신호를 보낸다.

한편 상기 스위치(17b)를 대신해서 스위치(17c)를 폐쇄하면, 제2의 테스트신호발생회로(14)의 출력으로 스위치(22)가 제2의 직류전원(20)측으로 전환되고, 상기 직류전원(20)으로부터의 전압이 차동증폭기(61)의 한쪽의 입력으로서 인가되어, 상기 차동증폭기(61)의 출력의 실효치가 제4도 및 제6도에서 나타낸 장한시트립전류영역에 있어서, 장한시트립회로(170)로부터 시한회로(70)로서의 출력신호를 보낸다.

상술에서 명백한 바와 같이, 현장에서 테스트용 코넥터(11)의 각 접속단자(11a),(11b),(11c),(11d)에 단자(15a),(15b),(15c),(15d)를 접속하여 스위치(17a)를 폐쇄하고, 직류전원(16)으로부터의 전압을 전원회로(500)에 공급한 상태에서, 스위치(17b) 또는 (17c)를 폐쇄하고 회로차단기에 내장된 테스트신호발생회로(13),(14)의 출력으로 스위치(18),(22)를 폐쇄하여, 직류전원(19),(20)의 전원전압을 차동증폭기(60),(61)의 한쪽의 의사입력으로서 인가함으로써, 순간트립 및 장한시트립특성의 체크를 용이하게 달성할 수 있다.

또 상기 실시예에 있어서, 개폐접점(201)을 폐쇄하고 교류전로(1)에 전류가 흐르고 있는 활선상태에 있어서, 코넥터(11)의 각 접속단자(11a),(11b),(11c),(11d)를 단락해도, 접속단자(11b)와 정류회로(30)의 플러스측 출력단자 사이에는 역류방지용의 다이오드(12)가 사이에 삽입되어 있으므로, 상기 순간트립 및 장한시트립특성에 악영향을 미치는 불측사태가 발생될 염려가 없다.

그리고 상기 실시예에 있어서는 순간트립 및 장한시트립특성의 체크동작에 대하여 설명하였으나, 단한시트립특성의 체크동작에 대해서도 동일한 수단으로 달성할 수 있음은 물론이다.

또 상기 실시예에 있어서는 단상의 교류전로(1)를 차단하는 회로차단기에 대하여 설명하였으나, 2상 또는 3상의 교류전로에 흐르는 전류를 고유의 변류비로 정해진 2차전류로 변환하는 복수의 변류기를 설치하고, 이 2차전류를 정류회로에서 단일방향의 전류로 변환시켜, 정류회로의 출력전류가 전원회로(500)와 검출저항체(40),(41) 및 부가된 검출저항체를 통과하여 정류회로(30)에 복귀하는 2상 또는 3상의 교류전로를 차단하는 회로차단기를 구성하고, 상기 검출저항체(40),(41)에 직렬접속된 다른 검출저항체에 대하여 상기 차동증폭기(61) 및 이것에 수반되는 테스트신호발생회로(14)나 스위치(22)에 해당하는 차동증폭기, 테스트신호발생회로 및 스위치등을 부가함으로서 상기와 동일한 트립특성의 체크기능을 가진 회로차단기를 제공할 수 있다.

이상과 같이, 본원 발명의 의하면 변류기로 검출된 교류전로의 전류는 정류회로에서 단일방향의 전류로 변환되어서, 전원회로와 전류검출저항체에 그 전체전류가 흘러 상기 검출저항체를 통과하므로, 검출전류의 오차가 발생하지 않는다. 그 때문에 사고전류의 레벨검출정밀도를 높일 수 있다.

또 현장에서 외부의 직류전원으로부터 전원회로와 전류검출저항체 및 차동증폭기에 전압을 공급한 상태에서 상기 차동증폭기에 의사입력을 인가함으로써, 트립제특성의 체크가 안전하고도 용이하게 이루어진다.

Claims

교류전로에 삽입된 부하개폐접점과, 이 접점에 흐르는 전류를 검출하는 변류기와, 이 변류기의 2차권선에 접속되어서 상기 변류기의 교류 2차전류를 단일방향전류로 변환하는 정류회로와, 이 정류회로의 출력단자 사이에 접속되고 또한 플러스측, 중간, 마이너스측의 각 출력단자에 플러스전위, 중간전위, 마이너스전위를 출력하는 직류전압 전원회로와, 이 전원회로에 직렬접속된 전류검출저항체와 상기 전원회로의 출력에 의해 전력이 공급되고 또한 상기 단일방향전류에 비례하는 상기 전류검출저항체의 전압강하를 상기 전원회로의 출력의 플러스전위와 마이너스전위 사이에서 또한 중간전위를 기준으로하는 출력신호로 변환하는 차동증폭회로와, 상기 전원회로에서 전력이 공급되고 또한 상기 단일방향전류에 비례하는 상기 차동증폭회로의 출력신호를 입력하도록 접속되고 또한 상기 단일방향전류의 소정의 크기에 대하여 소정의 시간지연을 발생시키는 시한회로와, 상기 시한회로의 출력에 의해 개방에서 폐쇄로 조작되는 개폐회로와 이 개폐회로에 직렬접속되고 또한 그 직렬회로가 상기 정류회로와 상기 전원회로의 접속점 및 상기 전원회로와 상기 전류검출저항체의 접속점과의 사이에 접속된 전자트립코일과, 상기 개폐회로가 폐쇄됨으로써 여자되는 동시에 상기 전자트립코일에 의해 구동되어서 상기 부하개폐접점을 폐쇄에서 개방으로 하는 차단기구와, 직류전원으로부터의 의사입력전압을 상기 차동증폭회로에 전환하여 인가하기 위한 스위치와, 상기 직류전원으로부터의 의사입력전압이 상기 차동증폭회로에 인가되도록 상기 스위치를 전환조작하는 테스트신호발생회로와, 상기 전원회로 및 테스트신호발생회로에 외부전원으로부터 직류전압을 공급하기 위한 복수의 외부접속단자를 가진 테스트용 코넥터를 구비하고, 상기 전원회로와 이 전원회로에 접속되는 외부접속단자 사이에 역류방지용 소자를 삽입한 것을 특징으로 하는 회로차단기.