KR101168901B1 - 세 개의 인덕터구조를 갖는 아연 유도로용 에스시알전원장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아연 유도로에 구비된 온도센서를 통해 유도로의 온도를 검출하는 온도검출단계와, 상기 온도검출단계 후에 온도센서에 의해 검출된 온도정보를 온도설정치와 비교하고 연속 전력제어정보를 산출하는 전력제어정보산출단계와, 상기 전력제어정보산출단계후에 산출된 연속 전력제어정보에 따라 전자스위치들을 스위칭을 고속으로 제어하여 유도로에 설치된 3개의 인덕터에 연속적으로 3상전원을 인가하는 연속 전력제어단계로 이루어진 세 개의 인덕터구조를 갖는 아연 유도로용 에스시알 전원장치 및 그 제어방법을 제공한다.

상기와 같은 본 발명은 아연유도로에 3개의 인덕터를 설치하고 각 인덕터에 3상 전원을 직접 인가하는 회로로 제공하므로써, 3상부하를 단상부하로 만들어주기 위한 고가의 밸런스회로를 사용할 필요가 없으므로 그에 따라 아연유도로 전원장치의 제조비용도 상당히 저감시킨다.

아연유도로, 3개의 인덕터, 3상 부하, SCR, 전자스위치

Description

세 개의 인덕터구조를 갖는 아연 유도로용 에스시알 전원장치 및 그 제어방법{SCR power controller for Zinc pot with three inductor and controlling method therefore}

도 1은 종래 변압기형 아연유도로의 전원장치를 설명하는 설명도.

도 2는 상기 도2의 전원장치에 사용되는 온/오프제어를 위한 그래프.

도 3은 본 발명의 3개의 인덕터구조를 갖는 아연 유도로용 SCR 전원장치를 설명하는 설명도.

도 4는 본 발명의 플로우차트.

도 5는 본 발명에 의한 위상제어의 일례를 설명하는 그래프.

<부호의 상세한 설명>

1 : 고속스위치부 2 : 유도로

3A-C: 인덕터 4 : 온도센서

5 : 제어패널부

R,S,T : 3상 전원 T1~T6 : SCR(Silicon controlled rectifier)

본 발명은 세 개의 인덕터구조를 갖는 아연 유도로용 에스시알 전원장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 아연유도로에 3개의 인덕터를 설치하고 각 인덕터에 3상 전원을 직접 인가하는 회로로 제공하므로써, 3상부하를 단상부하로 만들어주기 위한 고가의 밸런스회로를 사용할 필요가 없으므로 그에 따라 아연유도로 전원장치의 제조비용도 상당히 저감시키는 세개의 인덕터구조를 갖는 아연 유도로용 에스시알 전원장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 유도로 [誘導爐]는 금속과 같은 전기전도체를 용해하는 노(爐)로서, 고주파, 중주파, 저주파의 전기를 노 속의 도가니를 둘러싼 코일에 흐르게 함으로써 발생하는 유도전류에 의한 저항가열에 의해 도가니에 넣은 금속을 용해하는 장치이다. 이러한 유도로는 대기 중에서 용해하는 방식과 진공,비활성기체에서 용해하는 방식이 있는데, 소형일 경우는 외열식(外熱式)도 있다. 그리고, 상기 도가니의 내장(內張)에는 철강,니켈 용해용으로 마그네시아가 사용되고, 구리 용해용으로 흑연이 사용된다. 그리고, 상기 유도로는 베릴륨?우라늄 등과 같은 특수금속의 용해도 유도로 용해가 사용되지만, 이러한 경우는 진공 중에서 행하여야 하며 금속제련 때 사용한 마그네슘 등의 활성금속을 비롯하여 증기압이 높은 불순물을 휘발?제거하는 정제를 겸한다. 잉곳(ingot)을 만드는 외에 주물용의 용해로로 쓰인다. 또한, 상기 유도로는 무철심유도로(無鐵心誘導爐)와 홈형유도로[溝形誘導爐]로 구별되는 데, 무철심유도로는 도가니 모양의 용해실에 피용해물을 넣고 용해실을 둘러 감은 코일에 전류를 흘려 교번자기장(交番磁氣場)을 발생시켜서 가열용해시키는 방식이고, 일반적으로 상용 주파수보다 높은 주파수의 전원을 사용하는 것을 고주 파 무철심유도로라고 하며, 상용 주파수를 사용한 것을 저주파유도로라고 한다. 반면에 G상기 홈형유도로는 변압기처럼 폐로철심(閉路鐵心)에 1차 코일을 감고 2차 회로는 내화재료로 적당한 단면적을 가지도록 만들어져서, 철심을 에워싸고 배치된 홈속의 용해금속으로 구성되는 것으로, 1차 코일에 전류를 흐르게 하면 변압기와 마찬가지로 홈 속의 피용해물에 전류가 흘러 가열되고 이 홈은 용해심에 연결되어 설치된다. 그런데, 상기 아연유도로는 통상 3상의 전원을 받아서 이를 단상의 전원으로 변환하여 아연유도로의 인덕터에 필요한 전력을 공급하는 방식을 취하게 된다.

그러면, 상기와 같은 종래 아연 유도로 전원장치를 도 1을 참고로 살펴보면, 3상 전원(R,S,T)을 설정된 일정 전압으로 변환하는 변압기(70A-C)와, 상기 변압기(70A-C)의 2차측에 고압탭과 저압탭에 각기 연결되어 스위칭을 실행하는 스위치(SH1-3, SL1-3)가 구비된 제어스위치부(71)와, 상기 제어스위치부(71)의 스위치(SH1-3, SL1-3)에 연결되어 3상에서 단상 변환시 상 평형시키는 대용량의 캐패시터(C, C)와 코일(L)로 구성되는 밸런스회로부(72)와, 상기 제어스위치부(71)의 스위치(SH1-3, SL1-3)를 온/오프 제어하는 제어패널부(73)를 포함한다.

여기서, 상기 밸런스회로부(72)에는 아연 유도로(도시안됨)의 등가 인덕터(L)와 부하저항(R)이 연결된다. 그리고, 상기 스위치(SH1-3, SL1-3)가 구비된 제어스위치부(71)는 기계식스위치를 사용한다.

한편, 상기와 같은 종래 아연 유도로 전원장치의 동작을 살펴보면, 먼저, 제어패널부(73)에서 고압탭과 저압탭을 이용하여 상기 아연유도로의 인덕터(L)에 단 상 전류를 흘려주도록 제어하게되는데, 이때, 상기 제어패널부(73)는 온도센서(도시안됨)에 의해 검출설정되는 스위칭 제어신호에 따라 변압기(70A-C)의 전압변환기능을 제어하게된다. 예컨대, 상기 제어패널부(73)는 먼저 저압탭 운전기간에는 변압기(70A-C)의 저압탭을 제어하는 상기 제어스위치부(71)의 스위치(SL1-3)를 턴온하여 도 2에 도시된 바와같이 예컨대, 저압탭기간의 삼각파형태로 제어한다. 반면에, 상기 제어패널부(73)는 고압탭운전기간에 변압기(70A-C)의 고압탭을 제어하는 상기 제어스위치부(71)의 스위치(SH1-3)를 턴온하여 도 2에 도시된 바와같이 예컨대, 고압탭기간의 삼각파형태로 제어한다. 그러면, 상기 제어스위치부(71)를 통과한 3상의 고압 혹은 저압신호는 밸런스회로부(72)의 대용량의 캐패시터(C, C)와 코일(L)에 의해 단상으로 상평형되어 아연유도로의 인덕터(L)로 인가된다. 따라서, 상기 인덕터(L)는 아연유도로를 부하가열한다.

그러나, 상기와 같은 종래 아연 유도로 전원장치는 아연유도로에 설치된 인덕터가 단상부하이기 때문에 입력 3상을 단상 부하로 만들어주기위해서 대용량의 캐패시터와 인덕터로 구성된 밸런스회로부가 반드시 사용되어야 한다. 그런데, 상기와 같은 밸런스회로부를 사용하는 종래 아연 유도로 전원장치는 기계식 스위치를 이용하여 온/오프 스위칭할 경우 상기 기계식 스위치의 스위칭접점으로 캐패시터 돌입전류 및 인덕터에 저장된 에너지 방전으로 인한 스파크로 스위치가 조기마모되는 현상이 발생 될 뿐만 아니라 대용량의 캐패시터와 인덕터로 구성된 밸런스회로부를 사용하기 때문에 전원회로의 제조비용 및 유지보수성도 상당히 저하시켰다.

뿐만 아니라, 상기와 같은 종래 아연 유도로 전원장치는 설정된 온도범위내 에서 온도가 계속 변화하므로 정밀한 온도제어를 할 수가 없다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 3상부하를 단상부하로 만들어주기 위한 고가의 밸런스회로를 사용할 필요가 없으므로 그에 따라 아연유도로 전원장치의 제조비용도 상당히 저감시키는 세개의 인덕터구조를 갖는 아연 유도로용 에스시알 전원장치 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 3개의 인덕터에 2개의 SCR를 한조로 하는 위상제어부를 각기 연결하여 연속적인 전력제어를 위한 위상제어를 하기 때문에 온도 편차없이 정밀하게 온도제어를 할 수 있으므로 그에 따라 아연유도로 전원장치의 온도 제어성을 극대화하는 세개의 인덕터구조를 갖는 아연 유도로용 에스시알 전원장치 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 3상 전원(R,S,T)을 이용하여 유도가열하는 유도로의 전원장치에서, 상기 3상 전원(R,S,T)에 각기 연결되어 3상 전압을 고속으로 스위칭하는 고속스위치부와, 상기 고속스위치부에 각기 연결되어 3상 전압을 이용하여 부하가열을 실행하는 유도로에 각기 설치되는 3개의 인덕터와, 상기 유도로의 일정위치에 설치되어 유도로의 온도정보를 검출하는 온도센서와, 상기 온도센서에 의해 검출된 온도정보를 온도설정치와 비교하고 그 결과에 따라 고속스위치부의 스위치들을 연속적으로 전력제어하는 제어패널부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세 개의 인덕터구조를 갖는 아연 유도로용 에스시알 전원장치. 제공한다.

본 발명의 다른 특징은 아연 유도로에 구비된 온도센서를 통해 유도로의 온도를 검출하는 온도검출단계와, 상기 온도검출단계 후에 온도센서에 의해 검출된 온도정보를 온도설정치와 비교하고 연속 전력제어정보를 산출하는 전력제어정보산출단계와, 상기 전력제어정보산출단계 후에 산출된 연속 전력제어정보에 따라 전자스위치들을 스위칭을 고속으로 제어하여 유도로에 설치된 3개의 인덕터에 연속적으로 3상전원을 인가하는 연속 전력제어단계로 이루어진 세 개의 인덕터구조를 갖는 아연 유도로용 에스시알 전원장치의 제어방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 3상 전원(R,S,T)에 각기 연결되어 3상 전압을 고속으로 스위칭하는 고속스위치부(1)와, 상기 고속스위치부(1)에 각기 연결되어 3상 전압을 이용하여 부하가열을 실행하는 유도로(2)에 각기 설치되는 3개의 인덕터(3A-C)와, 상기 유도로(2)의 일정위치에 설치되어 유도로(2)의 온도정보를 검출하는 온도센서(4)와, 상기 온도센서(3)에 의해 검출된 온도정보를 온도설정치와 비교하고 그 결과에 따라 고속스위치부(1)의 스위치들을 연속적으로 전력제어하는 제어패널부(5)를 포함한다.

그리고, 상기 고속스위치부(1)에는 각기 서로 다른 접속방향을 갖는 전자스위치가 한조로 구성되고 이 1조로 구성된 전자스위치가 상기 3상 전원(R,S,T)에 각기 하나씩 연결된다. 여기서, 상기 전자스위치(T1~6)는 SCR을 사용한다. 그리고, 상기 전자스위치(T1~6)들은 제어패널부(4)에 각기 연결된다.

다음에는 상기와 같은 장치에 적용되는 제어방법을 설명한다.

본 발명의 방법은 도 4에 도시된 바와 같이 초기상태(S1)에서 온도검출단계(S2)로 진행하여 유도로에 구비된 온도센서를 통해 유도로의 온도를 검출한다. 그리고, 상기 온도검출단계(S2) 후에 전력제어정보산출단계(S3)로 진행하여 온도센서에 의해 검출된 온도정보를 온도설정치와 비교하고 연속 전력제어정보를 산출한다. 또한, 상기 전력제어정보산출단계(S3) 후에 연속 전력제어단계(S4)로 진행하여 산출된 연속 전력제어정보에 따라 전자스위치들을 고속으로 제어하여 유도로에 설치된 3개의 인덕터에 연속적으로 3상전원을 인가한다.

다시말해서, 본 발명 장치의 제어패널부(5)는 유도로(2)에 구비된 온도센서(4)를 통해 유도로의 온도를 검출한다. 그리고, 상기 제어패널부(4)는 상기 온도센서(4)에 의해 검출된 온도정보를 온도설정치와 비교하고 연속 전력제어정보를 산출하게 되는데, 즉, 고속스위치부(1)의 SCR(T1~6)의 도통각을 조절하기위한 연속 전력제어정보를 산출한다. 따라서, 상기 제어패널부(5)는 상기와 같은 과정을 통해 산출한 연속 전력제어정보에 따라 상기 고속스위치부(1)의 SCR(T1~6)의 도통각을 조절하여 위상제어를 수행하게 된다. 예컨대, 상기 제어패널부(5)는 상기 3상 전원(R,S,T)에 각기 1조씩 연결된 SCR(T1~6)을, 먼저 SCR(T1,T2)을, 그리고 SCR(T3,T4) 또한, SCR(T5,T6)을 순차적으로 도통시키는데, 이때, 상기 SCR(T1,T3, T5)은 상기 3상 전원(R,S,T)의 (+) 반주기를, 상기 SCR(T2,T4, T6)은 상기 3상 전원(R,S,T)의 (-)반주기에서 동작한다.

여기서, 상기 제어패널부(5)는 상기 SCR(T1~6)의 도통각을 모두 동일하게 제어하는 것이 아니라, 자신의 반주기 동안 유도로(2)의 검출온도에 따라 도통각의 위상을 세분하여 제어하게 된다.

따라서, 상기 SCR(T1~6)이 도 5에 도시된 바와같이 고속스위칭됨에 따라 유도로(2)에 설치된 3개의 인덕터(3A-C)에 연속적으로 3상전원(VR0,VS0, VT0)이 각기 인가된다. 그리고, 상기 3개의 인덕터(3A-C)는 각기 인가된 전압에 따라 아연유도로(2)를 부하가열 한다.

이상 설명에서와 같이 본 발명은 아연유도로에 3개의 인덕터를 설치하고 각 인덕터에 3상 전원을 직접 인가하는 회로로 제공하므로써, 3상부하를 단상부하로 만들어주기위한 고가의 밸런스회로를 사용할 필요가 없으므로 그에 따라 아연유도로 전원장치의 제조비용도 상당히 저감시키는 장점을 가지고 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 3개의 인덕터에 2개의 SCR를 한조로 하는 위상제어부를 각기 연결하여 연속적인 전력제어를 위한 위상제어를 하기 때문에 온도 편차없이 정밀하게 온도제어를 할 수 있으므로 그에 따라 아연유도로 전원장치의 온도제어성을 극대화하는 효과도 있다.

Claims (4)

1. 3상 전원(R,S,T)을 이용하여 유도가열하는 유도로의 전원장치에 있어서,

   상기 유도로에 각각 설치되어 부하가열을 실행하는 3개의 인덕터와,

   상기 3상 전원(R,S,T)의 각 상과 상기 3개의 인덕터 사이에 각각 연결된 스위치부와,

   상기 유도로의 일정위치에 설치되어 유도로의 온도정보를 검출하는 온도센서와,

   상기 온도센서에 의해 검출된 온도정보를 기설정된 온도설정치와 비교하고 그 결과에 따라 상기 스위치부를 연속적으로 제어함으로써 각 인덕터에 인가되는 전력을 위상제어하는 제어패널부를 포함하며,

   상기 스위치부는 각기 서로 다른 접속방향을 갖는 한 조의 전자스위치로 구성되는 것을 특징으로 하는 세 개의 인덕터구조를 갖는 아연 유도로용 에스시알 전원장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 전자스위치는 SCR(silicon controlled rectifier)로 구성되는 것을 특징으로 하는 세 개의 인덕터구조를 갖는 아연 유도로용 에스시알 전원장치.
4. 유도로에 구비된 온도센서를 통해 유도로의 온도를 검출하는 온도검출단계와,

   상기 온도검출단계 후에 온도센서에 의해 검출된 온도정보를 기설정된 온도설정치와 비교하여 연속 전력제어정보를 산출하는 전력제어정보산출단계와,

   상기 전력제어정보산출단계 후에 산출된 연속 전력제어정보에 따라 각 인덕터에 연결된 스위치부를 스위칭을 제어하여 유도로에 설치된 3개의 인덕터에 인가되는 3상 전압을 연속적으로 위상제어하는 연속 전력제어단계로 이루어지며,

   상기 스위치부는 각기 서로 다른 접속방향을 갖는 한 조의 전자스위치로 구성되는 것을 특징으로 하는 세 개의 인덕터구조를 갖는 아연 유도로용 에스시알 전원장치의 제어방법.

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