KR0165407B1 - 커패시터 교환시기 경보방법 및 장치 - Google Patents

커패시터 교환시기 경보방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 커패시터(capacitor)의 수명을 체크하여 커패시터의 교환시기를 자동적으로 알려주는 커패시터 교환시기 경보방법 및 장치에 관한 것으로 커패시터에 부하되는 전압의 위상과 전류의 위상을 각각 검출하는 위상검출단계; 상기 위상검출단계에서 검출된 커패시터에 부하되는 전압의 위상과 전류의 위상차를 계산하는 위상차 계산단계; 상기 위상차 계산단계에서 계산된 위상차를 '90°- (전압과 전류의 위상차)'를 계산하여 커패시터의 수명의 기준이 되는 손실각을 계산하는 손실각 계산단계; 커패시터의 수명의 기준척도가 되는 소정의 기준 손실각과 상기 손실각 계산단계에서 계산된 손실각을 비교하는 손실각 비교단계; 및 상기 손실각 비교단계에서 비교하여 기준 손실각보다 상기 손실각 계산단계에서 계산된 커패시터의 손실각이 작으면 정상이고, 그렇지 않으면 커패시터 교환을 알리는 정보를 경보하는 교환경보단계를 포함한다.
따라서, 커패시터에 부하되는 전압 및 전류간의 위상차를 구하여 소정의 기준위상차와 비교해줌으로써, 커패시터의 교환시기를 자동적으로 알려주는 효과가 있다.

Description

커패시터 교환시기 경보방법 및 장치
제1도는 본 발명에 따른 커패시터 교환시기 경보방법을 나타내는 플로우챠트이다.
제2도는 본 발명에 따른 커패시터 교환시기 경보장치를 설명하기 위한 개요도이다.
제3도는 커패시터의 '교환경보'표시수단을 일실시예로서 설명하기 위해 인버터(inverter)에 적용한 도면이다.
본 발명은 커패시터(capacitor)의 수명을 체크하여 커패시터의 교환시기를 자동적으로 알려주는 커패시터 교환시기 경보방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 인버터(inverter)의 기능 중 직류측 평활용으로 쓰이는 커패시터의 수명을 체크하여 커패시터의 일정 효율이 떨어지면 커패시터의 교환시기를 자동적으로 알려주는 커패시터 교환시기 경보방법 및 장치에 관한 것이다.
인버터에 사용되는 커패시터는 내구연한으로 인하여 수명이 다 할 경우 인버터의 동작뿐만 아니라 인버터를 부속하는 시스템에 큰 영향을 끼치게 된다.
종래에는 인버터에 쓰이는 커패시터의 교환은 커패시터 구입시 제공되는 제품(커패시터)의 사양에 나타난 사용시간을 사용자가 체크함으로써 이루어졌다. 또한, 커패시터에 이상이 생겨 시스템의 효율이 떨어지거나 시스템의 오동작을 야기했을 경우에만 수동적으로 커패시터를 교환하는 비능률적인 방법이 성행하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 종래 기술의 비능률적인 방법을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 커패시터가 제 기능을 발휘하지 못하고 수명을 다 할 경우로 인한 시스템의 오동작을 육안으로 직접 확인하고 커패시터를 교환하는 피동적인 방법을 탈피하여 인버터에 사용되는 커패시터의 교환시기를 사용자가 자동적으로 그 시기를 알 수 있도록 알려주는 커패시터 교환시기 경보방법 및 장치를 제공함에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 커패시터 교환시기 경보방법은, 소정의 시스템내에서 커패시터의 정상 기능수행여부의 기준척도가 되는 전압과 전류의 위상차를 기준위상차로 설정하여 두고, 커패시터에 부하되는 전압 및 전류의 위상차를 검출하여, 커패시터의 정상상태 및 교환경보를 표시하기 위한 커패시터 교환시기 경보방법에 있어서, 커패시터에 부하되는 전압의 위상과 전류의 위상을 각각 검출하는 위상검출단계; 상기 위상검출단계에서 검출된 커패시터에 부하되는 전압의 위상과 전류의 위상차를 계산하는 위상차 계산단계; 상기 위상차 계산단계에서 계산된 위상차를 '90°- (전압과 전류의 위상차)'를 계산하여 커패시터의 수명의 기준이 되는 손실각을 계산하는 손실각 계산단계; 커패시터의 수명의 기준척도가 되는 소정의 기준 손실각과 상기 손실각 계산단계에서 계산된 손실각을 비교하는 손실각 비교단계; 및 상기 손실각 비교단계에서 비교하여 기준 손실각보다 상기 손실각 계산단계에서 계산된 커패시터의 손실각이 작으면 정상이고, 그렇지 않으면 커패시터 교환을 알리는 정보를 경보하는 교환경보단계를 포함한다.
또한, 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 커패시터 교환시기 경보장치는, 소정의 시스템내에서 커패시터의 정상 기능수행여부의 기준척도가 되는 전압과 전류의 위상차를 기준위상차로 설정하여 두고, 커패시터에 부하되는 전압 및 전류의 위상차를 검출하여, 커패시터의 정상상태 및 교환경보를 표시하기 위한 커패시터 교환시기 경보장치에 있어서, 커패시터에 부하되는 전압의 위상을 검출하는 전압위상검출수단; 커패시터에 부하되는 전류의 위상을 검출하는 전류위상검출수단; 상기 전압위상검출수단 및 전류위상검출수단에서 검출한 커패시터의 전압 및 전류의 위상차를 검출하는 위상차 검출수단; 상기 기준위상차와 상기 위상차 검출수단에서 검출된 전압 및 전류의 실제위상차를 비교하는 위상차 비교수단; 상기 위상차 비교수단에서 비교된 결과가 기준위상차가 실제위상차보다 크면 커패시터의 상태가 정상임을 표시하는 '정상'표시수단; 및 상기 위상차 비교수단에서 비교된 결과가 기준위상차가 실제위상차보다 작거나 같으면 커패시터의 상태가 교환시기가 되었음을 알리기 위한 커패시터 교환경보를 표시하는 '커패시터 교환경보'표시수단을 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 따른 커패시터 교환시기 경보방법을 나타내는 플로우챠트이다. 제1도에 있어서, 참조부호 100은 논리의 시작을 나타내는 단계이고, 102는 사용자가 커패시터의 교환시기를 알아 보고자 소정의 동작을 수행했는가를 판단하는 단계이고, 104는 102단계에서 사용자가 커패시터의 교환시기를 알아 보고자 소정의 동작을 수행했으면 테스트의 대상이 되는 커패시터에 부하되는 전압의 위상 및 전류의 위상을 검출하는 단계이고, 106은 104단계에서 검출된 전압 및 전류의 각각의 위상을 비교하여 양자간의 위상차를 계산하는 단계이고, 108은 106단계에서 계산된 위상차를 90도에서 빼는 관계식을 적용하여 손실각을 계산하는 단계이고, 110은 108단계에서 계산된 손실각과 소정의 기준 손실각과 비교하는 단계인데, 여기서 소정의 기준이 되는 손실각은 커패시터가 소정의 시스템에서 커패시터로서의 역할을 정상적으로 수행할 수 있느냐가 커패시터의 정상여부를 판가름하는 척도가 된다. 112는 110단계의 손실각 비교에 있어서 기준 손실각이 108단계에서 계산된 실제 테스트 대상이 되는 커패시터의 손실각보다 작으면 커패시터의 상태를 '정상'으로 표시하는 단계이고, 114는 110단계의 손실각 비교에 있어서 기준 손실각이 108단계에서 계산된 실제 테스트 대상이 되는 커패시터의 손실각보다 크거나 또는 크거나 같으면 커패시터의 교환경보를 표시하는 단계이며, 116은 논리의 끝을 나타내는 단계이다.
커패시터에 부하되는 전압의 위상 및 전류의 위상을 각각 검출하면 이상적인 커패시터 특성의 경우 전류가 전압보다 90도 만큼 위상이 앞서야 한다. 그러나, 실제의 커패시터는 커패시터에 사용되는 유전체로 인하여 전압과 전류의 위상차가 90도가 아닌 90도보다만큼 뒤진 위상차를 갖게 되는데, 이 때 tan를 유전정접이라 한다. 이 유전정접의 값은 커패시터의 사용시간이 지날수록 커지며 이것은 커패시터의 수명이 떨어지게 됨을 의미한다. 즉, 전압과 전류의 위상차이가 점점 작아져 소정의 값을 넘기면 커패시터는 수명이 다한 것으로 보면 된다. 이 점에 착안하여 전압과 전류의 위상차이가 90도보다 작게 되면 '90도 - (전압과 전류의 위상차)'가 실제의 손실각이 되고, 이 손실각을 주기적으로 체크하여 평균값을 취하면 커패시터의 수명을 체크할 수 있다.
제2도는 본 발명에 따른 커패시터 교환시기 경보장치를 설명하기 위한 개요도이다. 제2도에 있어서, 참조부호 200은 전압위상검출수단이고, 202는 전류위상검출수단이고, 204는 위상차 검출수단이고, 206은 위상차 비교수단이고, 208은 커패시터의 상태 '정상'표시수단이며, 210은 커패시터의 '교환경보'표시수단이다.
전압위상검출수단(200)은 소정의 시스템에 부속하는 커패시터(미도시)에 부하되는 전압의 위상을 검출하며, 전류위상검출수단(202)은 전류의 위상을 검출한다. 위상차 검출수단(204)은 전압위상검출수단(200)에서 검출한 커패시터에 부하되는 전압의 위상과 전류위상검출수단(202)에서 검출한 커패시터에 부하되는 전류의 위상간의 차이를 검출한다. 위상차 비교수단(206)은 위상차 검출수단(204)에서 검출한 전압 및 전류의 실제 위상차와 미리 설정해 놓은 기준위상차간의 크기를 비교한다. '정상'표시수단(208)은 위상차 비교수단(206)에서 양 위상간에 비교된 결과가 기준위상차가 실제위상차보다 큰 경우에 '정상'임을 표시한다. '교환경보'표시수단(210)은 위상차 비교수단(206)에서 양 위상간에 비교된 결과가 기준위상차가 실제위상차보다 작거나 같은 경우에 '교환경보'를 표시한다.
커패시터의 교환을 알리는 '교환경보'표시수단(210)은 실시예로서 설명한다.
제3도는 커패시터의 '교환경보'표시수단(210)을 일실시예로서 설명하기 위해 인버터(inverter)의 표시패녈 도면이다. 제3도에 있어서, 참조부호 300은 인버터의 사용자 인터페이스 패널이고, 302 내지 316은 사용자 인터페이스를 위한 소정의 키들이다. 302는 인버터(미도시) 동작 및 인버터에 포함된 커패시터(미도시)의 상태를 표시하는 표시부이고, 304는 인버터 구동을 위한 프로그램 설정키이고, 306은 인버터의 모터 방향이 정방향을 향하도록 설정하는 정방향키이고, 308은 306과 반대인 역방향키이고, 310은 인버터 기동키이고, 312는 인버터 동작 정지키이고, 314는 디스플레이 콘트롤부이며, 316은 시스템 초기화키이다. 제3도에 있어서, 표시부(302) 및 디스플레이 콘트롤부(314)를 제외한 키들은 종래의 인버터 패널에 존재하는 사용자 인터페이스 키들과 동일한 역할을 수행하는 키들로서, 그 설명을 생략한다.
커패시터의 교환을 알리는 '교환경보'수단은 제3도에 도시된 바와 같은 표시부(302)에서 그 역할을 담당한다. 즉, 인버터 표시패널(300)의 표시부(302)에 커패시터의 교환을 알리는 램프단을 설치하거나 교환경보음을 출력 장치를 설치한다. 이때, 인버터 표시패널을 이용하는 사용자는 이 커패시터 교환 램프를 확인하거나 경고음을 통하여 커패시터의 교환시기를 알고 인버터를 정상적으로 정지시켜 커패시터를 교환할 수 있다. 또한, 인버터를 사용하는 사용자가 임의로 커패시터의 교환여부를 알고자 할 때, 디스플레이 컨트롤부(314)를 누르면 그에 대한 결과가 출력되는 기능을 추가하여 사용자가 확인하게함으로써 커패시터의 교환여부를 알게 하는 것이다. 이 기능은 커패시터 메이커뿐만 아니라 사용자도 유전정접의 데이타를 얻게 함으로써 커패시터의 특성을 알게하는 결과도 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이 구성한 커패시터 교환시기 경보방법 및 장치는 커패시터에 부하되는 전압 및 전류간의 위상차를 구하여 소정의 기준위상차와 비교해줌으로써, 커패시터의 교환시기를 자동적으로 알려주는 효과가 있다. 이는 커패시터를 효율적이고 경제적으로 사용할 수 있으며, 커패시터가 부속하는 시스템 전체의 안정성을 증가시켜주는 효과를 제공한다.

Claims (3)

  1. 소정 시스템내에 있는 커패시터를 통과하는 전압 및 전류의 기준 위상차 및 상기 커패시터의 유전체로 인한 기준 손실각을 설정하는 단계; 소정 시간 간격으로 상기 커패시터를 통과하는 전압의 위상과 전류의 위상을 각각 검출하는 단계; 상기 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이를 계산하는 단계; 상기 기준 위상차에서 상기 계산된 위상차를 감산하여 그 결과인 현 커패시터 손실각을 산출하는 단계; 및 상기 기준 손실각과 상기 커패시터 손실각을 비교하여 상기 기준 손실각보다 상기 현 커패시터 손실각이 크면 커패시터가 비정상임을 알리는 경보를 표시하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 커패시터 교환시기 경보방법.
  2. 커패시터를 통과하는 전압의 위상을 검출하는 전압위상검출수단; 커패시터를 통과하는 전류의 위상을 검출하는 전류위상검출수단; 상기 전압위상검출수단 및 전류위상검출수단에서 검출한 커패시터의 전압 및 전류의 위상차를 검출하는 위상차 검출수단; 상기 커패시터의 전압 및 전류의 기준 위상차에 상기 커패시터의 유전체로 인해 지연되는 소정의 기준 손실각을 더한 값과, 상기 위상차 검출수단에서 출력된 위상차를 비교하는 위상차 비교수단; 상기 위상차 비교수단의 결과, 상기 위상차 검출수단에서 출력된 위상차가 상기 기준위상차에 상기 기준 손실각을 더한 값보다 작으면 상기 커패시터의 상태가 정상임을 표시하는 '정상' 표시수단; 및 상기 위상차 비교수단의 결과, 상기 위상차 검출수단에서 출력된 위상차가 상기 기준위상차에 상기 기준 손실각을 더한 값보다 크면 상기 커패시터가 교환시기가 되었음을 알리는 '커패시터 교환경보'표시수단을 포함하는 커패시터 교환시기 경보장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기준 위상차는, 90°임을 특징으로 하는 커패시터 교환시기 경보 방법.
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