KR100497515B1

KR100497515B1 - 전동기의 절연감시 장치

Info

Publication number: KR100497515B1
Application number: KR10-2002-0013900A
Authority: KR
Inventors: 육유경
Original assignee: 디이시스 주식회사
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2005-07-01
Also published as: KR20030074904A

Abstract

본 발명은 전동기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전동기의 절연 상태에 따른 전동기의 절연저항치를 측정하여 비정상적인 경우 전동기의 상태를 사용자에게 알려주는 전동기의 절연감시 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 전동기의 절연감시 장치는 전동기의 구동 여부에 따른 감지신호를 출력하는 감지부와, 상기 전동기의 각 상에 연결된 Y결선 저항기와, 스위칭 절환 신호에 따라 상기 Y결선 저항기의 중성점 출력전압을 단속하는 스위칭부와, 상기 감지부로부터 상기 전동기의 구동이 감지되지 않으면 스위칭 절환 신호를 출력하여 상기 스위칭부를 통해 입력되는 상기 Y결선 저항기의 중성점 출력전압으로부터 상기 전동기의 절연저항치를 산출하여 출력하는 제어부와, 상기 제어부로부터 입력된 전동기의 절연저항치를 출력하는 절연저항 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동기의 절연감시 장치{Apparatus for monitoring insulation of a motor}

본 발명은 전동기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전동기의 절연 상태에 따른 전동기의 절연저항치를 측정하여 비정상적인 경우 사용자에게 전동기의 절연 상태를 알려주는 전동기의 절연감시 장치에 관한 것이다.

일반적으로 전동기는 절연권선으로 제작되어 사용 연수가 길어지면 지면과 전동기와의 절연저항이 점점 낮아진다. 이로 인하여 갑자기 전동기가 소손되는 문제가 발생하여 사용자들이 곤란을 겪는 경우가 빈번하다. 따라서 전동기의 사용자들은 절연저항계, 예를 들면 메가링 메터 등을 이용하여 주기적으로 전동기의 절연상태를 측정, 관리하고 있다.

그러나 이와 같이 절연저항계를 이용하여 전동기의 절연상태를 측정하는 방법으로는 전동기의 절연저항을 검사하기 위한 작업이 매우 번거로울 뿐만 아니라, 주기적으로 측정하므로 지속적인 검사가 되지 못하여 그 효과를 얻지 못하는 문제가 있었다. 또한 특히 고전압용 전동기는 고전압이라는 특성에 의해 절연체가 파괴될 위험이 높고 이로부터 전동기의 절연상태를 상시적으로 측정, 감시하기가 어렵다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명은 전동기의 전원 공급선로에 연결되어 항상 전동기의 절연상태를 감시하며 비정상적인 경우 경보음을 발하여 전동기의 소손을 사전에 방지할 수 있는 전동기의 절연감시 장치를 제공하는 것을 목적이 있다.

더 나아가 본 발명의 또 다른 목적은 고전압용 전동기에서도 지속적으로 전동기의 절연상태를 감시할 수 있는 전동기의 절연감시 장치를 제공하는 것을 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 전동기의 절연감시 장치는 전동기의 구동 여부에 따른 감지신호를 출력하는 감지부와, 상기 전동기의 각 상에 연결된 Y결선 저항기와, 스위칭 절환 신호에 따라 상기 Y결선 저항기의 중성점 출력전압을 단속하는 스위칭부와, 상기 감지부로부터 상기 전동기의 구동이 감지되지 않으면 스위칭 절환 신호를 출력하여 상기 스위칭부를 통해 입력되는 상기 Y결선 저항기의 중성점 출력전압으로부터 상기 전동기의 절연저항치를 산출하여 출력하는 제어부와, 상기 제어부로부터 입력된 전동기의 절연저항치를 출력하는 절연저항 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 양상에 따라 본 발명에 따른 전동기의 절연감시 장치는 전동기의 절연상태를 지속적으로 관찰할 수 있으며 전동기의 절연상태가 비정상적인 경우 이를 외부로 알림으로써, 사전에 전동기의 절연상태를 감지하여 전동기의 소손을 방지하는 것이 가능하다. 그리고 전동기가 구동되는 경우, 전동기로부터 유입되는 고전압을 차단할 수 있어 보다 안정적이며 지속적으로 전동기의 절연 상태를 감지할 수 있다.

본 발명의 부가적인 양상에 따라 본 발명의 일실시예에 따른 전동기의 절연감시 장치는 상기 제어부로부터 입력되는 PWM 미터 구동전류를 출력하는 미터 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 양상에 따라 본 발명에 따른 전동기의 절연감시 장치는 내부에 설치된 채널, 즉 미터기를 통해 사용자에게 전동기의 절연상태를 알림으로써, 사용자는 이를 보고 전동기의 절연상태 등을 용이하게 파악할 수 있어 사전에 전동기의 소손을 방지할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 부가적인 양상에 따라 본 발명의 일실시예에 따른 전동기의 절연감시 장치는 상기 스위칭부와 상기 제어부 사이에 위치하며 상기 중성점 출력전압을 버퍼링하는 버퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이와 같은, 또 추가적인 양상은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동기의 절연감시 장치의 구성을 개략적으로 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전동기의 절연감시 장치는 전동기(100)와 대지 간의 절연저항(R_X)을 측정하여 전동기의 권선 절연상태를 감시하는 장치로서, 본 발명에 따른 전동기의 절연감시 장치(10)는 전동기의 각 상 코일에 Y결선 저항기(30)를 연결하여 전동기의 절연저항(R_X)을 측정함과 동시에 측정된 절연저항이 기 설정된 전동기의 절연저항 값보다 작을 경우 이를 사용자에게 알려주어 사전에 전동기가 소손되는 것을 방지할 수 있다.

즉 이와 같은 양상에 따라 본 발명에 따른 감시 장치(10)는 전동기가 구동되는 경우에는 전동기로부터 감시 장치로 유입되는 고전압을 차단시켜 본 발명에 따른 감시 장치를 보호하고, 구동되지 않는 경우 전동기의 절연저항치를 측정하여 절연상태를 분석하여 사전에 전동기의 절연상태를 사용자에게 알려주게 된다.

한편 본 발명에 따른 절연감시 장치(10)는 감지부(20)와 전동기(100)의 각 상 코일에 연결된 Y결선 저항기(30)와 스위칭부(40)와 제어부(50)와 기준값 설정부(60)와 절연저항 출력부(70)를 포함한다. 그리고 본 발명의 부가적인 양상에 따라 기준값 설정부(60)와 버퍼(90)와 미터 구동부(80)를 더 포함하며, 도시되지는 않았지만 구동전원 공급부를 포함한다.

상기 감지부(20)는 전동기의 구동 여부에 따른 감지신호를 출력하는 것으로, 전동기의 구동에 따른 신호를 상기 제어부(50)로 출력한다. 즉 상기 전동기의 구동 스위치(110)에 연결되어 전동기의 구동 여부를 감지하게 된다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 감지부(20)는 감시 장치에 내장되는 AC/DC변환기일 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서 상기 감지부(20)는 별도의 감지장치나 센서 등을 이용하여 이로부터 전동기의 구동여부를 확인하고 이를 본 발명의 감시 장치로 출력하는 독립적인 장치일 수도 있다.

상기 Y결선 저항기(30)는 전동기의 구동시 전동기(100)로부터 상기 감시 장치(10)로 유입되는 고전압(6.6KV 또는 3.3KV)을 감압시켜 상기 감시 장치를 보호하는 역할을 한다. 본 발명의 일실시예에 있어서 상기 Y결선 저항기(30)는 10MΩ의 저항이 Y결선된 것으로 상기 전동기(100)의 각 상에 연결되어 있다. 본 발명에 따른 감시 장치는 상기와 같이 연결된 Y결선 저항기를 이용하여 전동기 권선의 절연저항을 감시하므로 어떤 상에도 결선하여 측정할 수 있다. 그러나 Y결선 저항기의 중성점에 결선하여 측정하는 것이 바람직하다.

상기 스위칭부(40)는 일단이 상기 Y결선 저항기(30)의 중성점과 연결되고 타단은 접점 A에 연결되어, 제어부(50)로부터 입력되는 스위칭 절환 신호에 따라 상기 Y결선 저항기(30)의 중성점 출력전압을 단속한다. 본 발명의 일실시예에 있어서 상기 스위칭부(40)는 차단 릴레이를 이용한 것으로, 상기 제어부(50)를 통해 전동기의 구동이 감지되면 상기 스위칭부(40)를 오프시켜 상기 중성점의 출력전압이 유입되는 것을 차단하고, 전동기의 구동이 감지되지 않는 경우 상기 중성점의 출력전압을 연결시킨다.

상기 제어부(50)는 상기 감지부(20)로부터 상기 전동기(100)의 구동이 감지되지 않으면 스위칭 절환 신호를 출력하여 상기 스위칭부(40)를 통해 입력되는 상기 Y결선 저항기(30)의 중성점 출력전압으로부터 상기 전동기(100)의 절연저항치를 산출하여 출력한다. 여기에서 전동기의 절연저항치라는 것은 전동기가 구동되지 않을 때 전동기와 대지 간의 절연상태를 나타내는 것으로 도 1의 R_X를 의미한다.

한편 도 2에 도시된 바와 같이 상기 절연저항치는 기준전압에 대하여 전동기 권선 코일에 연결된 중성점 저항이 R₁, R_X 직렬로 연결되어 전압을 분할한다. 즉 상기 절연저항치는 접점 B에서의 측정 전압이라 할 수 있다. 이를 식으로 표현하면 다음과 같다.

상기 식에서 R₁₁은 중성점 저항과 전동기 권선 저항의 총 저항값으로 상기 R₁에 비하여 무시할 수 있으므로 상기 식은 다음과 같아 표시될 수 있다.

따라서 절연저항은 상기 식에서 용이하게 산출될 수 있다. 한편 상기 중성점의 출력전압은 상기 제어부에 포함된 A/D컨버터를 통하여 측정 및 디지털로 변환되며 본 발명에 따른 감시 장치는 변환된 출력전압을 이용하여 전동기의 절연저항치를 산출하게 된다. 이와 같이 산출된 전동기의 절연저항치는 상기 제어부(50)에 저장된 기준 절연저항 값보다 작을 경우 경보신호를 출력하거나 절연상태를 외부로 표시하여 준다.

상기 절연저항 출력부(70)는 상기 제어부(50)로부터 입력된 전동기의 절연저항치를 출력하는 것으로, 본 발명의 보조적인 양상에 따라 상기 절연저항 출력부(70)는 절연저항 표시부(71), 절연상태 표시부(73)를 포함한다. 그리고 부가적인 양상에 따라 상기 절연저항 출력부(70)는 후술할 경보신호 출력부(72)를 포함한다.

상기 절연저항 표시부(71)는 상기 제어부(50)로부터 입력된 전동기의 절연저항치를 표시한다. 이와 같은 표시장치로 본 발명에 일실시예에 있어서는 FND를 이용하여 표시하였으나 LED를 이용하여 표시하는 것도 가능하다. 그리고 상기 절연상태 표시부(73)는 상기 제어부(50)로부터 입력된 전동기의 절연저항치에 따라 전동기의 권선 절연상태, 예를 들면 상기 전동기가 비정상적인 경우, 전동기의 절연저항치가 기 설정된 절연저항 값보다 작으면 적색 LED를 점등 혹은 점멸시켜 사용자에게 시각적으로 전동기의 절연상태를 제공함으로써, 사용자는 용이하게 전동기의 절연상태를 파악할 수 있는 장점이 있다,

그리고 본 발명의 부가적인 양상에 따라 본 발명에 따른 전동기의 절연감시 장치의 미터 구동부(80)는 상기 제어부(50)로부터 입력되는 PWM 미터 구동전류를 출력한다. 즉 상기 Y결선 저항기(30)의 중성점 출력전압을 이용하여 상기 절연저항 출력부(70)로 출력된 절연저항치에 대응하는 구동전류를 펄스 폭 변조(PWM)를 통해 출력하게 된다. 이 경우에 출력되는 전류 범위는 0∼1mA로 내부 패널에 설치된 미터기를 구동하기 위함이다. 또한 상기 미터 구동부(80)는 본 발명의 보조적인 양상에 따라 상기 경보신호 출력부(72)의 아날로그 신호인 직류 4∼20mA 범위의 구동전류를 출력한다. 이와 같이 출력함으로써 프로그램머블 로직 컨트롤러(PLC)를 통해 원격지에서 용이하게 절연상태를 파악할 수 있다.

그리고 본 발명의 부가적인 양상에 따라 본 발명에 따른 전동기의 절연감시 장치의 버퍼(90)는 접점 A와 상기 제어부(50) 사이에 위치하며 상기 중성점 출력전압을 버퍼링한다. 이와 같이 버퍼를 사용함으로써, 상기 Y결선 저항기로부터 입력되는 중성점의 출력전압의 노이즈나 서지를 제거하여 보다 안정적이고 정확하게 절연저항치를 측정할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명의 부가적인 양상에 따라 본 발명에 따른 전동기의 기준값 설정부(60)는 전동기 절연상태의 판단기준이 되는 기준값을 입력하는 것으로, 여기에서 상기 기준 절연저항 값은 이미 상용화되어 있는 딥(DIP)스위치를 이용하거나 플래시 메모리 칩을 사용하여 소프트웨어적으로 설정하는 것도 가능하다. 한편 상기 기준값 설정부는 전동기의 발전용량에 따라 상이하게 사용자가 설정할 수 있다. 또한 사용자는 상기 기준값 설정부를 통해 전동기의 권선 절연상태를, 예를 들면 양호, 나쁨, 위험 등과 같이 분리하여 설정함으로써, 전동기의 절연상태를 보다 정밀하게 감시하는 것도 가능하다.

이와 같은 양상에 따라 상기 절연저항 출력부는 경보신호 출력부(72)를 포함한다. 상기 경보신호 출력부(72)는 상기 제어부(50)로부터 입력된 전동기의 절연저항치가 상기 기준값 설정부(60)를 통해 설정된 절연저항 값보다 작을 경우 경보기를 구동하는 경보기 구동 릴레이의 접점 구동신호를 출력한다. 이와 같은 경보신호 출력부는 더 바람직하게는 상기 감시 장치를 통해 측정된 전동기의 절연저항치가 상기 기준값 설정부를 통해 절연상태에 따라 분리된 기준값에 의해 서로 상이한 경보기 구동 릴레이의 접점 구동신호를 출력하는 것도 가능하다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 전동기의 절연감시 장치의 작동을 설명하면 다음과 같다. 우선 전동기(100)에 구동 스위치(110)가 온(On)되면 이를 상기 감지부(20)에서 감지하여 상기 제어부(50)로 감지신호를 출력한다. 그러면 상기 제어부(50)는 이 신호에 따라 상기 스위칭부(40)를 오프(Off)시켜 전동기(100)로부터 유입되는 고전압을 차단하고 전동기의 절연저항치를 확인하지 않는다. 그러나 상기 감지부(20)로부터 전동기(100)의 비구동신호가 입력되면 상기 제어부(50)는 상기 스위칭부(40)를 온(On)시키고, 상기 Y결선 저항기(30)의 중성점 출력전압을 상기 제어부(50)에 내장된 A/D컨버터를 통해 측정 및 디지털로 변환하고, 이를 분석하여 전동기의 절연저항치를 산출하여 출력한다.

이와 같이 상기 제어부(50)를 통해 산출된 전동기의 절연저항치는 상기 절연저항 표시부(71)를 통해 FND 표시로 숫자로 출력되며, 상기 제어부(50)는 이에 해당하는 미터기 구동전류를 펄스 폭 변조(PWM)를 통해 출력한다. 그리고 상기 절연저항치가 상기 기준값 설정부(60)를 통해 상기 제어부(50)에 설정된 기준 절연저항 값보다 작으면 상기 경보신호 출력부(72)를 통해 경보음을 출력하며, 펄스 폭 변조를 통해 상기 경보신호 출력부(72)의 릴레이를 제어하는 구동전류를 출력한다. 또한 상기 절연상태 표시부(73)의 적색 LED를 점등 혹은 점멸시킨다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전동기의 절연감시 장치는 전동기의 각 상 코일에 연결되어 전동기가 구동되지 않는 경우에는 지속적으로 전동기의 절연상태를 감시할 수 있어 사전에 전동기의 소손을 방지할 수 있으며, 사용자는 용이하게 절연상태를 측정할 수 있는 장점이 있다.

또한 고전압용 전동기에서도 지속적이며 안정적으로 전동기의 절연상태를 감시할 수 있는 장점이 있다.

그리고 측정된 절연저항치에 대한 출력수단을 다양하게 제공함으로써, 사용자는 보다 용이하게 전동기의 절연상태를 파악할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동기의 절연감시 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전동기의 절연감시 장치에 있어서 절연저항을 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 절연감시 장치 20 : 감지부

30 : Y결선 저항기 40 : 스위칭부

50 : 제어부 60 : 기준값 설정부

70 : 절연저항 출력부 71 : 절연저항 표시부

72 : 경보신호 출력부 73 : 절연상태 표시부

80 : 미터 구동부 90 : 버퍼

100 : 전동기 110 : 구동 스위치

R_X : 절연저항

Claims

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전동기의 구동 여부에 따른 감지신호를 출력하는 감지부와;

상기 전동기의 각 상에 연결된 Y결선 저항기와;

스위칭 절환 신호에 따라 상기 Y결선 저항기의 중성점 출력전압을 단속하는 스위칭부와;

상기 감지부로부터 상기 전동기의 구동이 감지되지 않으면 스위칭 절환 신호를 출력하여 상기 스위칭부를 통해 입력되는 상기 Y결선 저항기의 중성점 출력전압으로부터 상기 전동기의 절연저항치를 산출하여 출력하는 제어부와;

상기 전동기 절연상태의 판단 기준이 되는 절연저항 기준값을 입력하는 기준값 설정부와;

상기 제어부로부터 입력된 전동기의 절연저항치를 표시하는 절연저항 표시부와, 입력된 전동기의 절연저항치가 상기 기준값 설정부를 통해 설정된 절연저항 값보다 작을 경우 경보기를 구동하는 경보기 구동 릴레이의 접점 구동신호를 출력하는 경보신호 출력부를 포함하는 절연저항 출력부와;

상기 제어부로부터 입력되는 PWM 신호를 이용하여 외부 미터 구동전류를 출력하는 미터 구동부와;

상기 스위칭부와 상기 제어부 사이에 위치하며 상기 중성점 출력전압을 버퍼링하는 버퍼를;

포함하는 것을 특징으로 하는 전동기의 절연감시 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 미터 구동부는 펄스 폭 변조(PWM)를 통해 0∼1mA 범위의 구동 전류를 출력하는 것을 특징으로 하는 전동기의 절연감시 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 미터 구동부는 펄스 폭 변조(PWM)를 통해 절연저항치를 환산하여 아날로그 직류 4∼20mA 범위의 프로그램머블 로직 컨트롤러(PLC) 구동 전류를 출력하는 것을 특징으로 하는 전동기의 절연감시 장치.
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