KR100394602B1 - 고장안전계전기를 구비한 모터용 절전기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터용 절전기에 관한 것으로, 더 상세하게는 모터에 공급할 상용 전원을 입력 받아 마이컴 및 트라이액(TRIOAC)을 이용하여 입력 전압을 위상 제어함으로써 모터의 입력전류와 입력전압의 부호가 동일한 기간동안만 입력 전압이 통전하게 하고, 부호가 동일한 기간 동안에도 사용자가 필요에 따라 통전시간을 조절할 수 있으며, 절전기에 고장이 있을 경우 자동으로 비절전상태로 전환시켜 줄 수 있는 고장안전계전기를 구비한 모터용 절전기에 관한 것이다.
본 발명은 과부하차단릴레이(EOCR;Electrical Overload Cut Relay,16)를 갖는 모터(18)에 있어서, 상기 과부하차단릴레이(16)와 상용전원사이에 설치되되,상용전원측에 애노우드단자가 전기적으로 연결되고 모터용 과전류차단기측에 캐소우드 단자가 전기적으로 연결되도록 형성된 교류 라인 제어용 트라이액(13)과; 상기 트라이액의 양단으로 부터 전류가 영(零)점이 되는 시점(t0)을 검출하여 펄스를 출력하는 웨이브모니터(WAVE MONITOR,14)와; 사용자가 지연시간값(td)을 선택하여 전기적으로 입력할 수 있는 셋팅값입력단자(SETTING VALUE INPUT TERMINAL,11)와; 그 신호출력 단자가 상기 트라이액(13)의 게이트 단자에 연결되어, 게이트에 트리거 신호를 출력할 수 있는 웨이브 트리거(WAVE TRIGGER,12)와;상기 웨이브모니터(14)로 부터 입력된 펄스와 상기 셋팅값입력단자(11)로 부터 입력된 지연시간값(td)을이용하여, 입력전류(im)가 영점을 지나는 시점(t0)을 검출하 후 영점을 지나는 시점(t0)으로 부터 상기 셋팅값입력단자(11)로 부터 입력된 지연시간값(td)만큼 지연된 시점에 상기 트라이액(13)의 게이트에 펄스를 입력하도록 상기 웨이브트리거(12)를 출력제어 하는 마이크로프로세서(10)와;상기 입력전원 및 트라이액(13) 사이에 직렬로 연결된 제1접점(RL1), 상기 트라이액(13)과 과부하차단릴레이(16) 사이에 직렬로 연결된 제2접점(RL2) 및 상용전원과 상기 과부하차단릴레이(EOCR) 사이에 상기 제1접점(RL1), 트라이액(13) 및 제2점점(RL2)과 병렬로 연결된 제3접점(RL3)을 을 구비한 고장안전계전기(Fault Safe Relay,15)과; 상기 회로 각부에 필요한 전압을 공급하는 파워써플라이(Power Supply, 17)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따를 경우 모터에 인가되는 전압을 전류와 동기되도록 사용자가 조정하여 입력할 수 있으므로 어떤 부하 상태에서도 최적의 효율을 낼 수 있으며, 절전기가 오동작하는 경우 자동으로 비절전동작으로 전환되므로 절전기의 오동작에 의한 모터 정지 사고를 사전에 예방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

고장안전계전기를 구비한 모터용 절전기{Power Saver For Motor Equipped With Fault Safe Relay}
본 발명은 모터용 절전기에 관한 것으로, 더 상세하게는 모터에 공급할 상용 전원을 입력 받아 마이컴 및 트라이액(TRIOAC)을 이용하여 입력 전압을 위상 제어함으로써 모터의 입력전류와 입력전압의 부호가 동일한 기간동안만 입력 전압이 통전하게 하고, 부호가 동일한 기간 동안에도 사용자가 통전시간을 조절할 수 있게 하며, 절전기에 고장이 있을 경우 자동으로 비절전상태로 전환시켜 줄 수 있는 고장안전계전기를 구비한 모터용 절전기에 관한 것이다.
종래의 모터용 절전기는 입력전압과 입력전류를 직접 측정한 후 입력 전압을 계산한 다음 이 값이 최소가 되도록, 트라이액의 통전각을 제어하였는데, 이러한 방식은 자체적으로 전류를 궤환하여 필요한 전류를 추종하는 제어 방식으로 실제에 있어 정확한 제어가 어렵고, 특히 과전류에 의하여 트라이액이 소손 되는 경우 전원 공급이 끓어져 모터가 정지되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 모터용 절전기는 절전기 자체에 고장이 생겨 동작하지 못할 경우 모터에의 전원 공급이 중단되도록 형성되어 있어, 특히 모터의 동작이 계속되어야만 하는 시스템에 있어서는 절전기를 사용하는 것이 불안한 상황이었다.
상기의 문제점을 고려한 본 발명은 모터에의 입력 전류가 영점을 교차할 때 마다 트라이액의 게이트에 펄스를 입력하여 통전을 개시하도록 하되, 사용자가 입력전압의 게이트 펄스의 입력 시점을 입력 전류의 영점 교차 시점보다 일정시간 지연되도록 조절할 수 있도록 하여 부하에 알맞는 절전이 하고, 절전기가 하드웨어나 소프트웨어적인 문제로 동작이 멈춘 경우에는 절전기를 바이패스하여 비절전상태로 모터에 전원을 공급할 수 있는 모터용 절전기를 공급하는데 그 목적이 있다.
도1은 발 본명에 따른 고장안전계전기를 구비한 모터용 절전기의 블럭도이다.
도2는 본 발명에 따른 고장안전계전기를 구비한 모터용 절전기의 출력파형도이다.
도3은 본 발명에 따른 고장안전계전기를 구비한 모터용 절전기의 고장안전계전기의 회로도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10:마이크로 프로세서 11:셋팅값입력단자 12:웨이브 트리거
13:트라이액 14:웨이브 모니터 15:고장안전릴레이
16:과부하차단릴레이 17:파워써플라이 18:모터
RL1:고장안전 릴레이 접점1 RL2:고장안전 릴레이 접점2 RL3:고장안전 릴레이 접점3
본 발명은 과부하차단릴레이(EOCR;Electrical Overload Cut Relay,16)를 갖는 모터(18)에 있어서, 상기 과부하차단릴레이(16)와 상용전원사이에 설치되되,상용전원측에 애노우드단자가 전기적으로 연결되고 모터용 과전류차단기측에 캐소우드 단자가 전기적으로 연결되도록 형성된 교류 라인 제어용 트라이액(13)과; 상기 트라이액의 양단으로 부터 전류가 영(零)점이 되는 시점(t0)을 검출하여 펄스를 출력하는 웨이브모니터(WAVE MONITOR,14)와; 사용자가 지연시간값(td)을 선택하여 전기적으로 입력할 수 있는 셋팅값입력단자(SETTING VALUE INPUT TERMINAL,11)와; 그 신호출력 단자가 상기 트라이액(13)의 게이트 단자에 연결되어, 게이트에 트리거 신호를 출력할 수 있는 웨이브 트리거(WAVE TRIGGER,12)와;상기 웨이브모니터(14)로 부터 입력된 펄스와 상기 셋팅값입력단자(11)로 부터 입력된 지연시간값(td)을 이용하여, 입력전류(im)가 영점을 지나는 시점(t0)을 검출하 후 영점을 지나는 시점(t0)으로 부터 상기 셋팅값입력단자(11)로 부터 입력된 지연시간값(td)만큼 지연된 시점에 상기 트라이액(13)의 게이트에 펄스를 입력하도록 상기 웨이브트리거(12)를 출력제어 하는 마이크로프로세서(10)와;상기 입력전원 및 트라이액(13) 사이에 직렬로 연결된 제1접점(RL1), 상기 트라이액(13)과 과부하차단릴레이(16) 사이에 직렬로 연결된 제2접점(RL2) 및 상용전원과 상기 과부하차단릴레이(EOCR) 사이에 상기 제1접점(RL1), 트라이액(13) 및 제2점점(RL2)과 병렬로 연결된 제3접점(RL3)을 을 구비한 고장안전계전기(Fault Safe Relay,15)과, 상기 회로 각부에 필요한 전압을 공급하는 파워써플라이(Power Supply, 17)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 고장안전계전기를 구비한 모터용 절전기를 상세히 설명한다.
도1은 발 본명에 따른 고장안전계전기를 구비한 모터용 절전기의 블럭도를,도2는 본 발명에 따른 고장안전계전기를 구비한 모터용 절전기의 출력파형도를,도3은 본 발명에 따른 고장안전계전기를 구비한 모터용 절전기의 고장안전계전기의 회로도를 각각 나타낸다.
도1에서 도시된 바와 같이 모터(18)의 전원입력단에는 과부하차단릴레이(16)가 구비되어 있어서, 어떤 이유로 일정한 크기 이상의 전류가 모터에 유입될 경우, 입력전원을 차단할 수 있도록 되어 있다. 이러한 과부하차단릴레이(16)는 본 발명에 특유한 것은 아니지만 실제에 있어 본 발명에 따른 절전기와 일체로 형성될 수 있다.
도1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 모터용 절전기는 교류 입력 전압의제어를 위하여 트라이액(13)을 채택하고 있다. 일반적으로 교류 전압의 통전각 제어에는 2개의 다이리스터를 역병렬로 접속한 트라이액(13)이 사용되는 바, 본 발명에서도 모터 입력 전압의 통전각 제어를 트라이액(13)에 의하여 구현하고 있다.
본 발명에 따른 모터용 절전기는 모터의 입력 전압 제어를 위하여 상기 트라이액(13)의 양단에 흐르는 전류를 웨이브모니터(14)를 이용하여 검출하여 전류값이 영(Zero)이되는 시점(t0; 이하 "전류영점교차시점"이라고 함)과 일치된 펄스를 출력하게 하고, 사용자로 부터 입력 전압의 통전각 제어에 필요한 지연시간값(td)을 입력 받아, 마이크로프로세서(10)에 의하여 상기 전류영점교차시점(t0)에서 상기 지연시간값(td)만큼 도과한 시점과 동기화된 펄스를 상기 트라이액(13)의 게이트에 입력할 수 있도록 상기 웨이브 트리거(12)를 제어하는데 그 특징이 있다.
이러한 제어를 통하여 얻어지는 모터의 입력전류 및 입력전압의 파형도가 도2에 도시되어 있다. 일반적으로 모터에 입력되는 전력은 모터의 인덕턴스 성분으로 인하여 전압의 위상이 전류의 위상 보다 앞서고 이러한 위상차에 의하여 전력의효율이 저하된다. 본 발명에 따른 모터용 절전기는 위상 제어를 통하여 이러한 위상차로 인한 전력 효율을 줄여 그에 상응하는 전력을 절약하도록 구성된 데 그 특징이 있다. 즉, 입력전압을 부호가 바뀔 때마다 전류영점교차시점(t0) 또는 전류영점교차시점(t0)으로 부터 사용자가 지정한 지연시간값(td)만큼 도과한 시점까지 차단되도록 상기 트라이액(13) 게이트 펄스를 제어하는 것이다. 이러한 통전시간의제어 결과, 전압 및 전류가 동일한 부호(동일한 위상)에 있는 동안에만 전력이 공급되게 되어 모터의 효율을 높일 수 있게 된다.
상기 셋팅값입력단자(11)는 상술한 바와 같이 사용자가 부하에 맞는 지연시간값(td)을 전기적 신호로 인력하는 장치로서, 가변저항이나 로터리 스위치등에 의하여 용이하게 구현할 수 있다.
상기 웨이브 모니터(14) 및 웨이브트리거(12)의 회로도 공지 회로로써 당업계의 통상의 지식으로 용이하게 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 부품화되어 유통되는 것을 사용할 수도 있다.
도1에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로프로세서(10)의 상기 웨이브트리거(12)로의 출력단에는 고장안전계전기(15)가 상기 웨이브트리거(12)와 병렬연결되어 있어 마이크로프로세서(10)로 부터의 출력 펄스를 상기 웨이브트리거(12)와 동시에 입력 받을 수 있도록 구성되어 있다.
상기 고장안전계전기(15)의 회로도가 도3에 도시되어 있다. 도3에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 모터 절전기의 고장안전계전기(15)는 상기 마이크로프로세서(10)의 웨이브트리거용 출력 펄스를 입력 받도록 그 일단이 상기 웨이버트리거(12)와 병렬로 연결된 커패시터(C1)과, 베이스단자에 상기 커패시터(C1)의 타단 및 저항(R1)의 일단이 연결되어, 펄스가 상기 커패시터(C1)에 정상적으로 입력될 경우에는 베이스단자의 전압이 하이레벨을 유지하여 에미터와 콜렉터간이 도통되고, 펄스가 상기 커패시터(C1)에 정상적으로 입력되지 않을 경우에는 베이스단에 전압이 로레벨을 유지하여 에미터와 콜렉터간이 폐쇄되는 트랜지스터(TR1)와, 상기 트랜지스터(TR1)의 에미터단에 연결되되 상기 입력전원 및 트라이액(13) 사이에 직렬로 연결된 제1접점(RL1), 상기 트라이액(13)과 과부하차단릴레이(16) 사이에 직렬로 연결된 제2접점(RL2) 및 상용전원과 상기 과부하차단릴레이(EOCR) 사이에 상기 제1접점(RL1), 트라이액(13) 및 제2점점(RL2)과 병렬로 연결된 제3접점(RL3)을 갖는 릴레이(RL)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 릴레이(RL)의 상기 제1접점(RL1) 및 제2접점(RL2)은 상기 트랜지스터(TR1)가 도통되는 동안에만 닫히고, 상기 제3접점(RL3)은 상기 트랜지스터(TR1)가 폐쇄되는 동안에만 닫히도록 구성된다.
이렇게 구성함으로써, 절전기가 정상적인 동작을 하여 상기 마이크로프로세서(10)가 상기 웨이브트리거(12)에 정상적인 출력을 할 경우에는 상기 릴레이 제1접점(RL1) 및 제2접점(RL2)을 닫고, 제3접점(RL3)을 열어 모터에의 입력전력이 절전회로를 통과하도록 하고, 절전기가 정상적인 동작을 하지 않아 상기 마이크로프로세서(10)가 상기 웨이브트리거(12)에 정상적인 출력을 하지 않을 경우에는 상기 릴레이 제1접점(RL1) 및 제2접점(RL2)을 열고, 제3접점(RL3)을 닫아 절전기 없이 직접 상용전원이 모터에 공급되도록 할 수 있다.
본 발명에 따를 경우 모터에 인가되는 전압을 전류와 동기되도록 사용자가 조정하여 입력할 수 있으므로 어떤 부하 상태에서도 최적의 효율을 낼 수 있으며,절전기가 오동작하는 경우 자동으로 비절전동작으로 전환되므로 절전기의 오동작에 의한 모터 정지 사고를 사전에 예방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 과부하차단릴레이(EOCR;Electrical Overload Cut Relay,16)를 갖는 모터(18)에 있어서, 상기 과부하차단릴레이(16)와 상용전원사이에 설치되되,상용전원측에 애노우드단자가 전기적으로 연결되고 모터용 과전류차단기측에 캐소우드 단자가 전기적으로 연결되도록 형성된 교류 라인 제어용 트라이액(13)과; 상기 트라이액의 양단으로 부터 전류가 영(零)점이 되는 시점(t0)을 검출하여 펄스를 출력하는 웨이브모니터(WAVE MONITOR,14)와; 사용자가 지연시간값(td)을 선택하여 전기적으로 입력할 수 있는 셋팅값입력단자(SETTING VALUE INPUT TERMINAL,11)와; 그 신호출력 단자가 상기 트라이액(13)의 게이트 단자에 연결되어, 게이트에 트리거 신호를 출력할 수 있는 웨이브 트리거(WAVE TRIGGER,12)와;상기 웨이브모니터(14)로 부터 입력된 펄스와 상기 셋팅값입력단자(11)로 부터 입력된 지연시간값(td)을 이용하여, 입력전류(im)가 영점을 지나는 시점(t0)을 검출하 후 영점을 지나는 시점(t0)으로 부터 상기 셋팅값입력단자(11)로 부터 입력된 지연시간값(td)만큼 지연된 시점에 상기 트라이액(13)의 게이트에 펄스를 입력하도록 상기 웨이브트리거(12)를 출력제어 하는 마이크로프로세서(10)와;상기 입력전원 및 트라이액(13) 사이에 직렬로 연결된 제1접점(RL1), 상기 트라이액(13)과 과부하차단릴레이(16) 사이에 직렬로 연결된 제2접점(RL2) 및 상용전원과 상기 과부하차단릴레이(EOCR) 사이에 상기제1접점(RL1), 트라이액(13) 및 제2점점(RL2)과 병렬로 연결된 제3접점(RL3)을 을 구비한 고장안전계전기(Fault Safe Relay,15)과; 상기 회로 각부에 필요한 전압을 공급하는 파워써플라이(Power Supply, 17)로 구성되는 것을 특징으로 하는 고장안전계전기를 구비한 모터용 절전기.
  2. 제1항에 있어서, 고장안전계전기(15)는 상기 마이크로프로세서(10)의 웨이브트리거용 출력 펄스를 입력 받도록 그 일단이 상기 웨이버트리거(12)와 병렬로 연결된 커패시터(C1)와;
    베이스단자에 상기 커패시터(C1)의 타단 및 저항(R1)의 일단이 연결되어, 펄스가 상기 커패시터(C1)에 정상적으로 입력될 경우에는 베이스단자의 전압이 하이레벨을 유지하여 에미터와 콜렉터간이 도통되고, 펄스가 상기 커패시터(C1)에 정상적으로 입력되지 않을 경우에는 베이스단에 전압이 로레벨을 유지하여 에미터와 콜렉터간이 폐쇄되는 트랜지스터(TR1)와;
    상기 트랜지스터(TR1)의 에미터단에 연결되되, 상기 입력전원 및 트라이액 (13) 사이에 직렬로 연결되어 상기 트랜지스터(TR1)가 도통될 때만 닫히는 제1접점(RL1), 상기 트라이액(13)과 과부하차단릴레이 (16) 사이에 직렬로 연결되어 상기 트랜지스터(TR1)가 도통될 때만 닫히는 제2접점(RL2) 및 상용전원과 상기 과부하차단릴레이 (EOCR) 사이에 상기 제1접점(RL1), 트라이액(13) 및 제2점점(RL2)과 병렬로 연결되어 상기 트랜지스터가 폐쇄될 때만 닫히는 제3접점(RL3)을 갖는 릴레이(RL)로 구성되는 것을 특징으로 하는 고장안전계전기를 구비한 모터용 절전기.
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