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래칭 릴레이의 온도에 따른 동작 특성 변화
Change of Operating Characteristics of Latching Relay with Temperature 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.30 no.8, 2017년, pp.520 - 524  

류재만 (인하대학교 전기공학과) ,  진인영 (인하대학교 전기공학과) ,  허창수 (인하대학교 전기공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Electrical relay in an essential part of smart grids, electrical vehicles, and LED lightning systems. Therefore, studying relay reliability is important. Relays using permanent magnet actuators (PMAs), which are energy efficient, are also in the spotlight. However, most of the permanent magnets used...

주제어

#Permanent magnet actuator   #PMA   #Latch relay   #Bouncing phenomenon   #Temperature   #Zero-crossing  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 주변 온도 상승에 따른 영구자석의 표면 자속 감소와 그에 따른 릴레이 동작 속도 감소 정도를 측정하고, 추가적으로 바운싱 현상 변화에 미치는 영향을 분석하였다.

가설 설정

  • 바운싱 현상에 영향을 미치는 중요한 요소로는 접촉 시 접점의 운동에너지, 접점의 소재, 접촉부의 형상이 있다. 동작 속도의 감소는 접점의 운동에너지를 감소시키고 그로 인해 바운싱 현상에 영향을 미치게 된다. 총 바운싱 시간은 주변 온도에 영향을 받지 않고 거의 일정한 것을 확인할 수 있다.
  • Zero-cross 스위칭을 하기 위해서는 전류위상의 센싱 이외에도 릴레이의 기계적인 부분의 지연시간 즉, 동작 시간을 고려하여야한다. 미세한 동작 시간 변화에도 전류의 위상은 크게 변하게 된다. 따라서 래치형 릴레이에 zero-cross 스위칭이 적용되기 위해서는 온도에 따른 동작 시간의 변화에 관한 함수가 추가적으로 계산되어야 할 것이다.
  • 4 ms의 시간이 소요되었다. 영구자석형 액추에이터의 동작 속도는 영구자석의 자속, 코일에 의한 자속에 비례하고 가동자의 무게에 반비례한다. 다른 모든 조건은 동일한 상태에서 항온챔버를 사용해 릴레이 주변 온도를 상승시키게 되면 영구자속의 자속밀도는 감소하게 된다.
  • 접점 사이에 고열, 바운싱 현상이 일어나게 되면 접점에 융착(welding) 현상이 발생한다 [3]. 주변 온도에 의해 접점의 동작 속도가 느려지게 되면 접점의 융착 현상은 더 쉽게 나타날 것이고 릴레이의 신뢰성은 떨어지게 될 것이다. 추가적으로 액추에이터에 작용하는 힘이 감소하게 되면 접점의 바운싱 현상에도 영향을 미칠 것으로 판단된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
릴레이에 솔레노이드 타입의 전자석 액추에이터 사용시 단점은 무엇인가? 릴레이에 솔레노이드 타입의 전자석 액추에이터를 사용할 경우 투입 상태를 유지하기 위하여 코일 전류를 지속적으로 인가해 주어야 하므로 에너지 소모가 많고 환경에 부정적인 영향을 미치게 된다 [1]. 이를 보완하기 위해 영구자석형 액추에이터를 사용하게 되면 투입 동작 완료 후 전류의 인가 없이 영구자석에 의한 홀딩력으로 투입 상태를 유지하므로 에너지 소모가 절감된다 [2].
릴레이에 영구자석형 액추에이터를 사용함으로 나타날 수 있는 단점은 무엇인가? 이를 보완하기 위해 영구자석형 액추에이터를 사용하게 되면 투입 동작 완료 후 전류의 인가 없이 영구자석에 의한 홀딩력으로 투입 상태를 유지하므로 에너지 소모가 절감된다 [2]. 그러나 액추에이터에 사용되는 대부분의 영구자석은 온도 상승에 따라 자속이 감소하는 특성을 가지고 있다. 따라서 돌입전류, 과전류에 의한 온도 상승과 주변 온도 상승에 의해 영구자석의 자속이 감소하고, 결국 액추에이터에 작용하는 힘이 줄어들게 되어 릴레이 동작 속도가 느려지게 된다. 접점 사이에 고열, 바운싱 현상이 일어나게 되면 접점에 융착(welding) 현상이 발생한다 [3]. 주변 온도에 의해 접점의 동작 속도가 느려지게 되면 접점의 융착 현상은 더 쉽게 나타날 것이고 릴레이의 신뢰성은 떨어지게 될 것이다. 추가적으로 액추에이터에 작용하는 힘이 감소하게 되면 접점의 바운싱 현상에도 영향을 미칠 것으로 판단된다.
릴레이에 영구자석형 액추에이터를 사용하여 얻는 효과는 무엇인가? 릴레이에 솔레노이드 타입의 전자석 액추에이터를 사용할 경우 투입 상태를 유지하기 위하여 코일 전류를 지속적으로 인가해 주어야 하므로 에너지 소모가 많고 환경에 부정적인 영향을 미치게 된다 [1]. 이를 보완하기 위해 영구자석형 액추에이터를 사용하게 되면 투입 동작 완료 후 전류의 인가 없이 영구자석에 의한 홀딩력으로 투입 상태를 유지하므로 에너지 소모가 절감된다 [2]. 그러나 액추에이터에 사용되는 대부분의 영구자석은 온도 상승에 따라 자속이 감소하는 특성을 가지고 있다.
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참고문헌 (6)

  1. C. T. Chi, WSEAS Transactions on Electronics, 5, 313 (2008). 

  2. S. Fang, H. Lin, C. Yang, X. Liu, and J. Guo, Proc. 2007 International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS) (IEEE, Seoul, Korea, 2007) p. 939. 

  3. Y. K. Ko, S. S. Cho, H. Huh, S. Y. Lee, H. T. Park, and I. S. Oh, Proc. 2009 IEEE International Symposium on Industrial Electronics (IEEE, Seoul, Korea, 2009) p. 169. 

  4. J. H. Kang, C. Y. Bae, and H. Jung, Proc. ICEMS 2003 (IEEE, Beijing, China, 2003) p. 100. 

  5. P. G. Slade, Electric Contacts: Principles and Application (CRC Press, New York, 1999) p. 464. 

  6. P. Barkan, IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, PAS-86, 231 (1967). [DOI: https://doi.org/10.1109/TPAS.1967.291840] 

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