KR100198115B1 - 교류발전기의 출력전류측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차에 장착되는 교류발전기의 전류출력특성을 제어부에 의한 입력된 데이타에 의해 자동적으로 작동하여 작업자의 관능적인 작업으로 인한 오동작을 방지할 수 있고 정확한 출력전류데이타를 측정할 수 있는 교류발전기의 출력전류측정기에 관한 것으로, 각종 센서의 신호를 인가받은 제어부(70)와, 교류발전기(20)를 구동시키는 회전모터(30)와, 교류발전기(20)의 출력단자전류 및 출력전류를 제어할 수 있는 가변부하(90)와, 교류발전기(20)의 회전속도를 측정하는 회전수감지센서(50)와, 전류검출기(80),(81)와, 온도감지센서(60)로 이루어진 것이다.

Description

교류발전기의 출력전류측정장치

본 발명은 교류발전기의 출력전류측정기에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 자동차에 장착되는 교류발전기의 전류출력특성을 제어부에 의한 입력된 데이타에 의해 자동적으로 작동하여 작업자의 관능적인 작업으로 인한 오동작을 방지할 수 있고, 측정조건의 획일성을 부여하여 정확한 출력전류데이터를 측정할 수 있는 교류발전기의 출력전류측정기에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 교류발전기는 엔진의 크랭크풀리로부터 벨트로 구동되는 교류발전기로 발전능력은 엔진회전수에 의존한다.

전기부하가 교류발전기의 발전량보다 많을 때에는 배터리가 부족분을 공급하여 작동에 지장이 없도록 하고 발전량이 전기부하보다 많을 때에는 배터리가 충전된다.

교류발전기는 엔진에 의해서 구동되므로 사용회전수의 광범위한 변화와 함께 발전기의 출력도 계속해서 변동된다.

또한 사용되는 전기부하, 주행환경, 주행상태와 운전자의 사용방법에 따라 끊임 없이 변동된다.

이러한 교류발전기의 일반적인 출력특성은 제1도(a)에서와 같이 회전수를 일정하게 했을 때 무부하 출력전류는 로터에 공급되는 전류가 많이 흐르면 자기회로가 포화되므로 출력전류도 포화되고, 제1도(b)에서와 같이 로터전류 및 회전수를 일정하게 하여 출력 전류를 증가하면 출력전류는 저하된다.

이것은 전기자 반작용 리액턴스분에 의한 전류 손실이 증가되기 때문이다.

또한 제1도(c)에서와 같이 전류를 일정하게 할 때, 회전수가 높아지게 되면 최대 출력 전류의 증가분이 적어진다.

이것은 회전수가 높아지면 리액턴스분의 증가가 커지는 것에 기인하기 때문이다.

제1도(d)는 출력전류를 일정하게 하였을 때 회전수와 출력 전류와의 관계를 나타낸 것으로, 12V인 경우 전류는 13.5V, 회전수 5000rpm일 때의 출력 전류값으로, 24V의 경우 전류는 27V, 회전수 5000rpm일 때의 출력 전류값으로 공칭출력이 표시된다.

이 같은 출력전류특성을 갖는 교류발전기의 기구적 구성은 3상교류발전기로 정류용의 실리콘다이오드에 의해 직류출력을 얻는 제너레이터이다. 고속 및 내구성이 우수하고 저속충전성능이 양호하기 때문에 자동차용 충전장치에 사용되며, 볼티지레귤레이터, 충전릴레이, 계자릴레이등으로 구성되어 있다.

이러한 교류발전기는 통상적으로 자동차에 장착되기 전 출력전류특성을 측정하게되는데, 종래에 이 같은 교류발전기의 출력전류측정장치는 제2도에 도시한 바와 같이 고정대(1)의 하부에 구동력을 부여하는 회전모터(3)가 위치하고 고정대(1)의 상부면에는 교류발전기(2)가 고정되면 이같이 설치된 교류발전기(2)는 교류발전기(2) 내부의 회전자의 회전수를 감지하는 RPM 메타(4)가 연결된 구조로 이루어진다.

한편, 교류발전기(2)는 이의 일면에 형성된 L,S단자와 교류발전기 본체에 전류계(5)를 연결하고 B단자의 출력선에는 전류계(6)를 연결하며, B단자와 본체 사이에는 부하를 가변적으로 설정할 수 있는 가변부하(7)가 접속된 구조로 이루어지는 것이 통상적이다.

이와 같이 구성된 종래의 교류발전기의 출력전류측정기의 작동을 설명하면 먼저 교류발전기(2)의 온도가 상온상태에서의 시험인 냉시 출력 특성시험은 스위치1(Sw1), 스위치2(Sw2)를 온(On)하고 속도조절계(8)로 정격회전속도 5000rpm으로 맞춘다.

교류발전기(2) 단자전류가 13.5V(냉시, 열시 시험상태비교를 위한 테스트코드상의 전류)가 되도록 가변부하(7)를 조정하면서 교류발전기(2)를 저속회전에서 고속회전으로 (0∼10000rpm)운전하면서 출력전류를 측정한다.

다음으로 어느 정도 교류발전기(2)의 온도가 높아진 상태에서의 시험인 열시 출력특성시험의 작동을 설명하면, 스위치1(Sw1), 스위치2(Sw2)를 온(On)하고 속도조절계(8)로 5,000rpm으로 설정한다.

교류발전기(2) 단자전류 V가 13.5V가 되도록 가변부하(7)를 조정하면서 시험하고 어느 정도 온도가 올라간 상태에서는 일정시간 경과 후 저항이 일정해지므로 출력이 안정될 때까지 40분 정도 연속 운전한 후 교류발전기(2)를 저속회전에서 고속회전으로(0∼1000 rpm)운전하면서 출력전류를 측정한다.

일정전압을 유지시켜주는 레귤레이터의 조정전압특성시험은 스위치1(Sw1)만을 온(On)하고 운전속도를 5000rpm으로 설정하고 배터리측(100)만 부하로 하는 폐회로를 형성케 하여 충전전류 5A(시동을 켰을 때 일반적으로 걸리는 전류) 이하일 때, 교류발전기(2) 단자전압을 측정한다.

그러나 상기와 같은 교류발전기(2)의 출력전류측정장치는 교류발전기(2)를 운전하는 측정시간이 작업자가 임의로 설정하게 되므로 작업자마다 다를 수가 있고, 이 측정시간의 차이는 온도가 낮은 상태와 온도가 높은 상태의 각 측정출력전류 데이타의 편차를 발생시켜 측정의 신뢰성을 저하시키는 주요 요인으로 작용한다.

또한, 모든 스위치의 조작이 작업자가 작동시켜야 하므로 작업자가 모든 동작을 제어하게 되고 이것은 측정데이타의 오차를 더욱 가중시키는 문제점으로 대두되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 본 고안의 목적은 자동차에 장착되는 교류발전기의 전류출력특성을 제어부에 의한 입력된 데이타에 의해 자동적으로 작동하여 작업자의 관능적인 작업으로 인한 오동작을 방지할 수 있고 정확한 출력전압전류 데아타를 측정할 수 있는 교류발전기의 출력전류측정기를 제공하는 것에 있다.

제1도는 교류발전기의 일반적인 출력특성을 나타낸 그래프.

제2도는 종래 출력전류측정기의 구성을 나타낸 구성도.

제3도는 본 발명에 의한 출력전류측정기의 정면도.

제4도는 본 발명에 의한 교류발전기의 전기회로도.

제5도는 본 발명에 의한 출력전류측정기의 측정전류 시험순서도.

제6도는 본 발명에 의한 출력전류측정기의 저온상태의 측정전류시험순서도.

제7도는 본 발명에 의한 교류발전기의 출력전류측정기의 고온상태의 측정전류시험순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 고정대 20 : 교류발전기(Alternator)

21 : 피동풀리 30 : 회전모터

31 : 원동풀리 40 : 밸트

50 : 회전수감지센서 60 : 온도감지센서

70 : 제어부 80,81 : 전류검출기

90 : 가변부하 100 : 배터리

110 : 전원투입차단기 Sw1 : 스위치 1

Sw2 : 스위치 2

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 각종 센서의 신호를 인가 받은 제어부와, 교류발전기를 구동시키는 회전모터와, 교류발전기의 출력단 자전류 및 출력전류를 제어할 수 있는 가변부하와, 교류발전기의 회전속도를 측정하는 회전수감지센서와, 전류검출기와, 온도감지센서로 이루어짐을 기본특징으로 한다.

본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 발명에 의한 교류발전기의 출력전류측정기 정면도로서, 기구적인 구성은 기본적으로 교류발전기(20)를 고정시키는 고정대(10)와, 고정대(10)의 상부에 고정되는 교류발전기(20)와, 하부에 설치되어 구동력을 부여하는 회전모터(30)와, 교류발전기(20)와 회전모터(30)를 구조적으로 연결하는 밸트(40)로 이루어지고 밸트는 각각 회전모터(30)측의 원동풀리(31)와 교류발전기(20)측의 피동풀리(21)에 걸려있는 상태이다.

이와 같이 형성되는 출력전류측정기의 일측에는 교류발전기(20)의 회전수를 감지하는 회전수감지센서(50)가 설치되고 또 다른 일측에는 온도를 감지하는 온도감지센서(60)가 설치된다.

또한 교류발전기(20)의 전류검출회로는 제4도에 도시한 바와 같이 교류발전기(20)의 후면에 S,L단자, B단자, E단자가 형성되고 이와 같은 S,L단자에는 배터리(100)와의 사이에 충전표시기가 접속되고 이의 사이에 스위치1(Sw1)가 형성되어 E단자에 연결된 폐회로를 갖게된다.

한편 B단자는 중간에 제1및 제2전류검출기(80), (81)가 접속되고 E단자 및 S, L단자에 연결된다.

이상과 같이 결선되는 단자에 대한 각 측정소자의 결선은 가변부하(90)를 동시에 공유하도록 접속되고 사이에 스위치2(Sw2)를 갖는 폐회로를 갖는다.

한편 제어부(70)는 회전수감지센터(50)와 온도센서(60)의 출력단에 연결되어 출력되는 아날로그 신호를 입력하여 디지털로 변환하는 A/D변환기와 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력단과 연결된 전원투입차단기(110)를 제어하는 D/A변환기가 내장되어 이루어진 구성을 가지고 있다.

상기 제어부(70)는 입력단에 각각 연결된 제1및 제2전류검출기(80),(81)의 출력신호를 입력하여 내부에 저장된 프로그램에 따라 출력단에 연결된 스위치1(Sw1) 및 스위치2(Sw2)를 온,오프 제어하고 다른 출력단에 마그네틱 스위치로 이루어진 전원투입차단기(110)를 제어할 수 있도록 연결한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작동흐름을 설명하면 다음과 같다.

먼저 제5도는 본 발명에 의한 출력전류측정기의 조정전압측정시험순서도로서, 제어부(70)를 초기화 한 다음 전원투입차단기(110)가 전류를 도통시킬 수 있도록 접점을 접속시켜 회전모터(30)를 구동시킨다.

다음 회전모터(30)와 연결된 교류발전기(20)가 회전수를 설정치인 5000rpm으로 상승시킨다.

이때 만약 교류발전기(20)의 회전수가 5000rpm을 넘어서게 되면 교류발전기(20)의 회전수를 감소시키고, 5000rpm보다 낮으면 회전수를 증가시켜 5000rpm으로 조정한다. 교류발전기(20)의 회전수가 5000rpm이 되면 이때부터 작업자는 교류발전기(20)의 단자전압을 측정하게 되는 것이다.

이와 같은 상태에서 전술한 바와 같이 교류발전기(20)의 단자 전압을 측정한 후 회전모터(30)를 정지시키고, 전원투입차단기(110)를 차단한 다음 측정작업을 완료하게 된다.

제6도는 본 발명에 의한 교류발전기의 출력전류측정기의 냉시(상온)상태의 측정전류 시험 순서도를 나타낸다.

먼저 제어부(70)를 초기화 한 다음 전원투입차단기(110)가 전류를 도통시킬 수 있도록 접점을 접속시켜 회전모터(30)를 구동시킨다.

이때 가변부하(90)를 13.5V로 조절하여 설정하고 콘스탄트 볼테지가 13.5V에 이르면 0rpm에서 회전수를 증가시킨다.

이와 같은 상태에서 교류발전기(20)의 회전수, 온도를 각 회전수감지센서(50)와 온도센서(60)가 감지하여 제어부(70)에 출력하여 제어부(70)의 내부 메모리와 비교하여 측정하고 교류발전기(20)와 연결된 B단자의 잔류검출기(80)(81)에 의해 도통하는 전류의 크기를 측정할 수 있도록 한다.

다음 교류발전기(20)의 회전수가 10000rpm에 이르면 회전모터(30)는 정지하고 교류발전기(20)에 걸려있던 가변부하(90)를 해제하고, 전원투입차단기(110)가 동작하여 접점이 떨어지면서 전류를 차단시키는 것으로 작업을 완료하게 되는 것이다.

한편 제7도는 본 발명에 의한 교류발전기의 출력전류측정기의 고온상태의 측정전류시험순서도로서, 제어부(70)를 초기화한 다음 마그네틱스위치로 이루어진 전원투입차단기(110)가 전류를 도통시킬 수 있도록 접점을 접속시켜 회전모터(30)를 구동시킨다.

이와 같이 회전모터(30)를 구동시킨 다음 가변부하(90)를 13.5V로 조절하여 셋팅한다.

이때 콘스탄트 볼테지가 13.5V에 이르면 교류발전기(20)의 회전수도 5000r pm으로 셋팅하여 교류발전기(20)의 회전수가 5000rpm에 이르게 한다.

이상과 같이 교류발전기(20)가 5000rpm에 이른 상태에서 시험규격 조건인 40분간 구동하게 되고 약 1분간 출력전류를 측정하게 된다.

이때 출력전류의 변동값이 0.5A보다 작거나 같으면 교류발전기(20)의 회전수를 0rpm에서 회전수를 증가시키고 만약, 크면 다시 전단계로 복귀하여 출력전류의 변동값이 0.5A보다 작거나 크게 한다.

이와 같은 상태에서 교류발전기(20)의 출력전류, 회전수, 배터리충전전류, 온도를 각 감지센서 및 전류측정기를 통해 측정한다.

다음 교류발전기(20)의 회전수가 10000rpm에 이르면 회전모터(30)는 정지시키고 교류발전기(20)에 걸려있던 가변부하(90)를 해제한 다음 전원투입차단기(110)를 오프하여 작업을 완료하게 된다.

한편 제7도는 본 발명에 의한 교류발전기의 출력전류측정기의 열시(고온)상태의 측정전류시험순서도로서 제어부(70)를 초기화한 다음 전원투입차단기(110)가 전류를 도통시킬 수 있도록 접점을 접속시켜 회전모터(30)를 구동시킨다.

상기 회전모터(30)의 회전수는 상승으로 5000rpm이 되게 한후 가변부하(90)로 조절하여 13.5V로 설정한다.

이상과 같이 교류발전기(20)가 5000rpm, 13.5V에 이른 상태에서 시험규격조건인 40분간 구동하게 되고 약 1분간 출력전류의 변동량을 측정하게 된다. 이때 출력전류의 변동값이 0.5A보다 작거나 같으면 교류발전기(20)의 회전수를 0rpm에서 회전수를 증가시키며, 만약 변동값이 0.5A보다 크면 다시 전단계로 복귀하여 1분간 출력전류의 변동량을 측정한다.

각 감지센서는 교류발전기(20)의 출력전류, 회전수, 배터리 충전 전류, 온도를 감지한다.

다음 교류발전기(20)의 회전수가 10000rpm에 이르면 회전모터(30)는 정지시키고 교류발전기(20)에 걸려있던 가변부하(90)를 해제한 다음 전원투입차단기(110)가 동작하여 접점이 떨어지면서 전류를 차단시키는 것으로 작업을 완료하게 되는 것이다.

따라서 본 발명은 교류발전기의 시험조건에 따라 제어부가 회전모터의 회전수, 가변부하의 저항설정, 배터리의 온,오프를 제어부가 설정된 프로그램에 의해 제어하고 교류발전기의 상태를 각 센서에 의해 감지된 신호가 제어부에 입력되는 제어부가 설정된 프로그램에 따라 입력된 프로그램(데이터)와 설정된 프로그램(데이터)를 비교하여 측정할 수 있도록 하고 있어 측정오차를 줄일 수 있도록 함과 동시에 안정적인 측정작업을 수행할 수 있다. 또한 출력전압값을 피드백 받아 항상 공칭출력인 13.5V로 유지하고 열시(熱時)시험측정시 출력전류의 변동값이 0.5A를 벗어날 때, 자동적으로 열포화가 안된 것으로 판단하여 열시(고온)테스트를 계속하여 열포화 확인기능을 갖고 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명은 자동차에 장작되는 교류발전기의 전류출력특성을 제어 프로그램에 의해 자동적으로 처리하여 작업자의 관능적인 작업으로 인한 오동작을 방지할 수 있고 정확한 출력전류전압데이타를 측정할 수 있는 발명이다.

Claims (1)

1. 출력전류를 통해 회전모터를 회전시키는 교류발전기의 출력전류를 측정하는 장치에 있어서, 상기 회전모터(30)의 회전정도를 감지하는 회전수감지센서(50)와, 상기 교류발전기(20)의 동작에 의한 발열상태를 감지하는 온도센서(60)와, 상기 교류발전기(20)의 각 단자에 연결되어 배터리(100)의 출력전류를 감지하고 각 입력단에 가변된 전압을 인가하는 가변부하(90)와 복수의 스위치(Sw1)(Sw2)를 연결하여 이루어진 전류검출기(80)(81)와, 상기 전류검출기(80)81)의 출력단에 연결되고 다른 출력단에 상기 회전수감지센서(50)와 온도센서(60)를 연결하여 내부에 저장된 프로그램에 따라 회전수가 기준치 이상일 때 출력단에 연결되어 출력전압을 일정전압으로 조절하여 가변부하(90)의 동작이 중지되도록 스위치(Sw2)를 온 또는 오프시키고 다른 출력단의 전원투입차단기(110)를 제어하며 회전모터(30)가 더 이상 회전할 수 없도록 접점을 떨어트려 전압 전류가 인가될 수 없도록 제어하는 제어부(70)를 포함하여 이루어진 교류발전기의 출력전류측정장치.