KR101362711B1 - Arcless switch - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an arcless switch of a motor, which does not generate arc during operation, thereby reducing failure occurrences and having a long lifespan. The arcless switch of the present invention comprises: an on/off switch; a relay for turning on or off an operation of the motor; a TRIAC connected in parallel to a contact of the relay to prevent generation of an arc when the contact of the relay is switched; and a control circuit controlling operations of the relay and the TRIAC according to whether the switch is of or off to suppress generation of an arc, wherein the control circuit consisting of: a first inverter that changes a low signal into a high signal if the switch is turned on, and changes a high signal into a low signal if the switch is turned off; a second inverter that inverts an output of the first inverter; a relay switching transistor that excites or de-excites a winding of the relay; a TRIAC switching transistor that triggers a gate of the TRIAC; a third inverter that turns on or off the relay switching transistor according to an output of the second inverter; a fourth inverter that turns on or off the TRIAC switching transistor according to the output of the second inverter.

Description

아크없는 개폐기{ ARCLESS SWITCH }Arcless Switchgear {ARCLESS SWITCH}

본 발명은 전동기와 같은 전기 제품의 개폐기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부하의 개폐시에 아크가 발생되지 않아 장애 발생을 줄일 수 있고 수명이 오래가는 아크없는 개폐기에 관한 것이다.
The present invention relates to a switchgear of an electric product such as an electric motor, and more particularly, to an arc-free switchgear that does not generate an arc at the time of opening and closing of a load, thereby reducing the occurrence of a failure and having a long service life.

일반적으로, 단상 유도전동기는 고정자 권선이 단상이기 때문에 회전자계가 발생되지 않으나 회전자가 한번 돌기 시작하면 유도토크가 발생되어 고정자의 맥동 자계(Standing wave)에 따라 회전자가 동기속도로 회전하게 된다. 따라서 단상 유도전동기는 초기에 자계의 평형상태를 불균형 상태로 만들어 주어 기동토크를 얻기 위한 기동방법이 필요하다.In general, since the stator winding is a single phase, the single-phase induction motor does not generate a magnetic field, but when the rotor starts to rotate once, an induction torque is generated so that the rotor rotates at a synchronous speed according to the staging wave of the stator. Therefore, the single-phase induction motor is required to start the method to obtain the starting torque by unbalanced magnetic field initially.

단상 유도전동기는 기동토크를 얻기 위한 기동방법에 따라 분상(split-phase) 전동기, 콘덴서 전동기, 세이딩-폴(Shading-Pole) 전동기로 구분된다. 분상 전동기는 기동권선을 운전권선에 병렬로 연결하여 기동권선과 운전권선의 임피던스 차에 따른 위상차를 발생시켜 기동하는 방식이다. 콘덴서 전동기는 기동권선(start winding)에 콘덴서(capacitor)를 직렬로 삽입하여 분상 전동기보다 큰 기동토크를 얻을 수 있는 전동기로서, 기동권선에 삽입된 콘덴서에 의해 공급전류의 위상이 변화되어 기동권선에 흐르게 됨으로서 전자력의 평형상태가 깨져 기동토크를 얻게 된다. 그리고 회전자가 회전하기 시작하여 일정 회전수까지 속도가 상승하게 되면, 분상 전동기나 콘덴서 전동기는 원심 스위치(centrifugal switch)나 전자식 기동 스위치(Electronic Centrifugal Switch)에 의해 기동권선이나 콘덴서를 분리하여 정상 운전하게 된다.Single-phase induction motors are classified into split-phase motors, condenser motors and shading-pole motors according to the starting method for obtaining starting torque. The phase separation motor is a system in which a start winding is connected to a driving winding in parallel to generate a phase difference according to an impedance difference between the starting winding and the driving winding. A condenser motor is a motor that can obtain a starting torque greater than that of a split motor by inserting a capacitor in series with a start winding. The supply current is changed by a capacitor inserted in the start winding, As it flows, the equilibrium state of the electromagnetic force is broken and a starting torque is obtained. When the rotor starts to rotate and the speed increases to a certain speed, the separation motor or the condenser motor is separated by a centrifugal switch or an electronic centrifugal switch to allow the motor to be operated normally. do.

한편, 종래의 전동기에서는 모터 온/오프시에 릴레이 스위칭에 의해 아크가 발생되어 전기적 마모로 특성이 저하되고, 장애가 발생되거나 수명이 단축되는 문제점이 있다.
(특허문헌 1) KR10-2010-0057932 A
(특허문헌 2) KR10-2001-0081702 A
On the other hand, in the conventional motor, when the motor is turned on / off, the arc is generated by the relay switching, the characteristics are degraded due to electrical wear, there is a problem that the failure occurs or the life is shortened.
(Patent Document 1) KR10-2010-0057932 A
(Patent Document 2) KR10-2001-0081702 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 부하의 개폐시에 아크가 발생되지 않아 장애 발생을 줄일 수 있고 수명이 오래 가는 아크없는 개폐기를 제공하는 것이다.
The present invention has been proposed to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an arc-free switchgear that does not generate an arc during the opening and closing of the load can reduce the occurrence of failure and long life.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는, 온/오프 스위치; 전동기의 동작을 온/오프하기 위한 계전기; 계전기 접점에 병렬로 연결되어 계전기 접점의 스위칭시 아크 발생을 방지하는 트라이악; 및 스위치의 온/오프에 따라 계전기와 트라이악의 동작을 제어하여 아크 발생을 억제하는 제어회로로 이루어지고, 상기 제어회로는 스위치가 온되면 로우신호를 하이신호로 변환하고 오프되면 하이신호를 로우신호로 변환하는 제1 반전기와, 상기 제1 반전기의 출력을 다시 반전시키는 제2 반전기와, 상기 계전기의 권선을 여자 혹은 소자시키는 계전기 스위칭 트랜지스터와, 상기 트라이악의 게이트를 트리거시키는 트라이악 스위칭 트랜지스터와, 상기 제2 반전기의 출력에 따라 상기 계전기 스위칭 트랜지스터를 온/오프시키는 제3 반전기와, 상기 제2 반전기의 출력에 따라 상기 트라이악 스위칭 트랜지스터를 온/오프시키는 제4 반전기로 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the device of the present invention, the on / off switch; A relay for turning on / off an electric motor; A triac connected in parallel to the relay contact to prevent arc generation during switching of the relay contact; And a control circuit for controlling the operation of the relay and the triac according to the on / off of the switch to suppress the generation of arc, wherein the control circuit converts the low signal into a high signal when the switch is turned on and a high signal when the switch is turned off. A first inverter for converting to a second transistor, a second inverter for inverting the output of the first inverter again, a relay switching transistor for exciting or demagnetizing the winding of the relay, a triac switching transistor for triggering the triac gate; And a third inverter for turning on / off the relay switching transistor according to the output of the second inverter, and a fourth inverter for turning on / off the triac switching transistor according to the output of the second inverter. It is done.

상기 개폐기는 전원이 공급되면 하이를 로우로 변환하여 출력하는 제5 반전기와, 상기 제5 반전기의 로우를 하이로 변환시켜 공통 스위칭 트랜지스터를 온시키는 제6 반전기를 더 구비할 수 있다.
The switch may further include a fifth inverter configured to convert high to low when the power is supplied, and a sixth inverter to convert the low of the fifth inverter to high to turn on the common switching transistor.

본 발명에 따르면, 전동기와 같은 부하의 개폐(온/오프)시에 계전기의 스위칭에 앞서 트라이악이 온되어 계전기 접점에서 아크가 발생되지 않아 장애 발생을 줄일 수 있고, 수명도 오래 가는 장점이 있다.
According to the present invention, the triac is turned on prior to switching of the relay when the load such as an electric motor is switched on and off so that an arc does not occur at the relay contact, thereby reducing the occurrence of a failure and having a long service life. .

도 1은 본 발명에 따른 아크없는 개폐기의 전동기 부분을 도시한 회로도,
도 2는 본 발명에 따른 아크없는 개폐기의 개폐 제어 부분을 도시한 회로도,
도 3은 본 발명에 따른 아크없는 개폐기의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.1 is a circuit diagram showing a motor portion of an arcless switchgear according to the present invention;
2 is a circuit diagram showing the opening and closing control portion of the arcless switchgear according to the present invention;
Figure 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the arc-free switch according to the present invention.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. 예컨대, 본 발명의 실시예에서는 단상 모터를 예로 들어 설명하나 본 발명은 3상 모터 등 다양한 종류의 전동기와 전기제품을 온/오프하는 모든 부하의 개폐기에 적용될 수 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings. The following examples are merely illustrative of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention. For example, in the exemplary embodiment of the present invention, a single phase motor is described as an example, but the present invention may be applied to a switch of all loads for turning on / off various kinds of electric motors and electrical appliances such as a three phase motor.

도 1은 본 발명에 따른 전동기의 아크없는 개폐기의 전동기 부분을 도시한 회로도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전동기의 아크없는 개폐기의 개폐 제어 부분을 도시한 회로도이다.1 is a circuit diagram showing the motor portion of the arc-free switch of the motor according to the invention, Figure 2 is a circuit diagram showing the opening and closing control portion of the arc-free switch of the motor according to the invention.

본 발명에 따른 전동기의 아크 없는 개폐기는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 온/오프 스위치(SW1)와, 단상 전동기(10)의 동작을 온/오프하기 위한 계전기(RL1)와, 계전기 접점에 병렬로 연결되어 계전기 접점의 스위칭시 아크 발생을 방지하는 트라이악(Q1)과, 스위치의 온/오프에 따라 계전기(RL1)와 트라이악(Q1)의 동작을 제어하여 아크 발생을 억제하는 제어회로(도 2의 회로)로 구성된다.The arc-free switch of the motor according to the present invention, as shown in Figs. 1 and 2, the on / off switch (SW1), the relay (RL1) for turning on / off the operation of the single-phase motor 10, the relay Triac Q1 is connected in parallel to the contact to prevent arc generation during switching of the relay contact, and the operation of the relay RL1 and triac Q1 is controlled according to the on / off of the switch to suppress arc generation. It consists of a control circuit (circuit of FIG. 2).

도 1을 참조하면, 단상 모터(10)는 주권선(M)과 기동권선(ST)을 포함하고, 기동권선(ST)은 전자식 기동스위치(20)를 통해 기동콘덴서(Cs)와 연결되어 있으며 계전기(RL1)와 트라이악(Q1)을 통해 교류 인입선로(L1)와 연결되어 온/오프 동작을 하도록 되어 있다. 계전기(RL1)는 계전기 접점과 계전기 권선으로 이루어지는데, 계전기 접점은 계전기 권선의 여자/소자로 인해 온/오프되고, 트라이악(Q1)은 게이트신호(Q1G)에 의해 턴-온/턴-오프된다.Referring to FIG. 1, the single phase motor 10 includes a main winding M and a starting winding ST, and the starting winding ST is connected to the starting capacitor Cs through an electronic starting switch 20. It is connected to the AC lead-in line L1 through the relay RL1 and the triac Q1 to perform on / off operation. The relay RL1 consists of a relay contact and a relay winding. The relay contact is turned on / off due to the excitation / element of the relay winding, and the triac Q1 is turned on / turned by the gate signal Q1 G. Is off.

온/오프 스위치(SW1)의 온/오프에 따라 계전기(RL1)와 트라이악(Q1)을 제어하기 위한 제어회로는 도 2에 도시된 바와 같이, 스위치(SW1)가 온되면 로우신호를 하이신호로 변환하고 오프되면 하이신호를 로우신호로 변환하는 제1 반전기(U1)와, 제1 반전기(U1)의 출력을 다시 반전시키는 제2 반전기(U2)와, 계전기(RL1)와, 계전기(RL1)의 권선을 여자 혹은 소자시키는 계전기 스위칭 트랜지스터(Q2)와, 트라이악(Q1)의 게이트를 트리거시키는 트라이악 스위칭 트랜지스터(Q3)와, 제2 반전기(U2)의 출력에 따라 계전기 스위칭 트랜지스터(Q2)를 온/오프시키는 제3 반전기(U3)와, 제2 반전기(U2)의 출력에 따라 트라이악 스위칭 트랜지스터(Q3)를 온/오프시키는 제4 반전기(U4)와, 전원이 온되면 공통 스위칭 트랜지스터(Q4)를 턴-온시키는 제5 및 제6 반전기(U5,U6)로 구성된다.
As shown in FIG. 2, the control circuit for controlling the relay RL1 and the triac Q1 according to on / off of the on / off switch SW1 is a high signal when the switch SW1 is turned on. The first inverter U1 converts the high signal into the low signal when the signal is turned off, and the second inverter U2 inverts the output of the first inverter U1, the relay RL1, Relay switching transistor Q2 for exciting or demagnetizing the winding of relay RL1, triac switching transistor Q3 for triggering the gate of triac Q1, and relay in accordance with the output of second inverter U2. A third inverter U3 for turning on / off the switching transistor Q2, a fourth inverter U4 for turning on / off the triac switching transistor Q3 according to the output of the second inverter U2, When the power is turned on, the common switching transistor Q4 turns on the fifth and sixth inverters U5 and U6.

이어서, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 아크없는 개폐기의 동작을 설명한다.Next, the operation of the arcless switch according to the present invention configured as described above will be described.

도 3은 본 발명에 따른 전동기의 아크없는 개폐기의 동작을 설명하기 위한 파형도로서, (a)는 스위치(SW1)의 온/오프 타이밍도이고, (b)는 트라이악 스위칭 트랜지스터(Q3)의 동작 타이밍도이며, (c)는 트라이악(Q1)의 동작 타이밍도이고, (d)는 계전기 스위칭 트랜지스터(Q2)의 동작 타이밍도이며, (e)는 계전기(RL1)의 동작 타이밍도이다.Figure 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the arc-free switch of the electric motor according to the present invention, (a) is an on / off timing diagram of the switch SW1, (b) is a triac switching transistor Q3 It is an operation timing diagram, (c) is an operation timing diagram of the triac Q1, (d) is an operation timing diagram of the relay switching transistor Q2, and (e) is an operation timing diagram of the relay RL1.

[ 모터 온시 동작][Motion on motor]

온/오프 스위치(SW1)를 온시키면, 제1 반전기(U1)의 입력이 하이에서 로우로 변환되면서 제1 반전기(U1)는 하이를 출력하고, 제2 반전기(U2)는 하이를 로우로 변환하여 출력한다. 제4 반전기(U4)는 로우신호를 하이로 변환시켜 트라이악 스위칭 트랜지스터(Q3)를 턴-온시키고, 이에 따라 트라이악 게이트신호(Q1G)가 트라이악(Q1)을 트리거시켜 트라이악(Q1)이 턴-온된다. 이어 제3 반전기(U3)는 로우신호를 하이로 변환시켜 계전기 스위칭 트랜지스터(Q2)를 턴-온시키고, 이에 따라 계전기(RL1)가 온되어 계전기 접점이 연결되는데, 트라이악(Q1)이 온된 상태이므로 계전기 접점 동작시 아크가 발생되지 않는다.When the on / off switch SW1 is turned on, the first inverter U1 outputs high while the input of the first inverter U1 is changed from high to low, and the second inverter U2 turns high. The output is converted to low. The fourth inverter U4 converts the low signal to high to turn on the triac switching transistor Q3. Accordingly, the triac gate signal Q1 G triggers the triac Q1 so that the triac Q1 is turned on. Q1) is turned on. Subsequently, the third inverter U3 converts the low signal to high to turn on the relay switching transistor Q2. Accordingly, the relay RL1 is turned on to connect the relay contact. The triac Q1 is turned on. Because of this state, no arc occurs during relay contact operation.

[모터 오프시 동작][Operation when motor off]

온/오프 스위치(SW1)를 오프시키면, 제1 반전기(U1)의 입력이 로우에서 하이로 변환되면서 제1 반전기(U1)는 로우를 출력하고, 제2 반전기(U2)는 로우를 하이로 변환하여 출력한다. 제3 반전기(U3)는 하이신호를 로우로 변환시켜 계전기 스위칭 트랜지스터(Q2)를 턴-오프시키고, 이에 따라 계전기(RL1)가 오프되어 계전기 접점이 차단되는데, 트라이악(Q1)이 아직 온상태를 유지하므로 계전기 접점 동작시 아크가 발생되지 않는다. 이어 제4 반전기(U4)는 하이신호를 로우로 변환시켜 트라이악 스위칭 트랜지스터(Q3)를 턴-오프시키고, 이에 따라 트라이악(Q1)이 턴-오프되어 모터(10)의 동작을 중지시킨다.When the on / off switch SW1 is turned off, the first inverter U1 outputs a low while the input of the first inverter U1 is changed from low to high, and the second inverter U2 outputs a low. The output is converted to high. The third inverter U3 turns the high signal low to turn off the relay switching transistor Q2. As a result, the relay RL1 is turned off to cut off the relay contact. The triac Q1 is still on. Since the state is maintained, no arc occurs during relay contact operation. Subsequently, the fourth inverter U4 converts the high signal to low to turn off the triac switching transistor Q3, and accordingly, the triac Q1 is turned off to stop the operation of the motor 10. .

도 3을 참조하면, 스위치(SW1)가 온되는 제1 시점(t1)으로부터 소정시간 지연되어 제2 시점(t2)에 트라이악 스위칭 트랜지스터(Q3)와 트라이악(Q1)이 온되고, 소정시간 자연 후 제3 시점(t3)에서 계전기 스위칭 트랜지스터(Q2)가 온되면서 계전기(RL1)도 온된다. 스위치 오프시에는 제4 시점(t4)으로부터 소정시간 지연되어 제5 시점(t5)에 계전기 스위칭 트랜지스터(Q2)가 오프되면서 계전기(RL1)도 오프되고, 이후 소정시간 자연 후 제6 시점(t6)에서 트라이악 스위칭 트랜지스터(Q3)와 트라이악(Q1)이 오프된다.
Referring to FIG. 3, the triac switching transistor Q3 and the triac Q1 are turned on at a second time t2 by a predetermined time delay from the first time t1 when the switch SW1 is turned on, and the predetermined time is turned on. At the third time point t3 after the natural state, the relay switching transistor Q2 is turned on and the relay RL1 is also turned on. When the switch is off, the relay RL1 is also turned off after the predetermined time is delayed from the fourth time point t4 and the relay switching transistor Q2 is turned off at the fifth time point t5. In turn, the triac switching transistor Q3 and the triac Q1 are turned off.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.

10: 단상모터 20: 전자식기동스위치
SW1: 온/오프 스위치 RL1: 온/오프 계전기
Q1: 아크방지 트라이악10: Single phase motor 20: Electronic start switch
SW1: on / off switch RL1: on / off relay
Q1: Arc resistant triac

Claims (2)

온/오프 스위치(SW1);
부하의 동작을 온/오프하기 위한 계전기(RL1);
계전기 접점에 병렬로 연결되어 계전기 접점의 스위칭시 아크 발생을 방지하는 트라이악(Q1); 및
스위치의 온/오프에 따라 계전기(RL1)와 트라이악(Q1)의 동작을 제어하여 아크 발생을 억제하는 제어회로로 이루어지고,
상기 제어회로는 스위치가 온되면 로우신호를 하이신호로 변환하고 오프되면 하이신호를 로우신호로 변환하는 제1 반전기와,
상기 제1 반전기의 출력을 다시 반전시키는 제2 반전기와,
상기 계전기의 권선을 여자 혹은 소자시키는 계전기 스위칭 트랜지스터와,
상기 트라이악의 게이트를 트리거시키는 트라이악 스위칭 트랜지스터와,
상기 제2 반전기의 출력에 따라 상기 계전기 스위칭 트랜지스터를 온/오프시키는 제3 반전기와,
상기 제2 반전기의 출력에 따라 상기 트라이악 스위칭 트랜지스터를 온/오프시키는 제4 반전기로 구성된 것을 특징으로 하는 아크없는 개폐기.On / off switch SW1;
A relay RL1 for turning on / off the operation of the load;
A triac (Q1) connected in parallel to the relay contact to prevent arc generation during switching of the relay contact; And
Control circuit for controlling the operation of the relay (RL1) and triac (Q1) according to the on / off of the switch to suppress the generation of arc,
The control circuit includes a first inverter converting a low signal into a high signal when the switch is turned on and a high signal into a low signal when the switch is turned off;
A second inverter for inverting the output of the first inverter again;
A relay switching transistor for exciting or element winding of the relay;
A triac switching transistor for triggering the triac gate;
A third inverter for turning on / off the relay switching transistor according to the output of the second inverter;
And a fourth inverter for turning on / off the triac switching transistor according to the output of the second inverter. 제1항에 있어서, 상기 개폐기는
전원이 공급되면 하이를 로우로 변환하여 출력하는 제5 반전기와, 상기 제5 반전기의 로우를 하이로 변환시켜 공통 스위칭 트랜지스터를 온시키는 제6 반전기를 더 구비한 것을 특징으로 하는 아크없는 개폐기.The method of claim 1, wherein the switch
And a fifth inverter configured to convert high to low when the power is supplied, and a sixth inverter configured to convert the low of the fifth inverter to high to turn on the common switching transistor.
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