KR101325446B1 - 모터 스타터의 전원 공급장치 및 전원상태 감시방법 - Google Patents

모터 스타터의 전원 공급장치 및 전원상태 감시방법 Download PDF

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Abstract

모터 스타터의 전원 공급장치 및 전원상태 감시방법이 개시된다. 본 발명에 따른 전원 공급장치는 모터 스타터를 동작시키기 위한 동작 전원을 공급하는 전원 공급부, 상기 전원으로부터 공급되는 전원에 포함된 서지를 흡수하는 서지 흡수부, 서지가 흡수된 전원을 직류 전원으로 정류하는 정류 회로부, 상기 정류 회로부에서 출력되는 직류 전원을 일정한 크기의 전원으로 변환하는 PWM 제어부 및 상기 동작 전원의 크기를 모니터링하여 상기 동작 전원의 상태를 사용자에게 표시하는 상태 감시부를 포함한다. 이에 의하면 전원 공급장치의 상태를 파악하여 사용자에게 표시함으로써 시스템의 손상을 미연에 방지할 수 있게 된다.

Description

모터 스타터의 전원 공급장치 및 전원상태 감시방법 {POWER SUPPLY APPARATUS OF MOTOR STARTER AND POWER STATUS MONITORING METHOD}
본 발명은 모터 스타터의 전원 공급장치 및 전원상태 감시방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전원 공급장치의 상태를 모니터링하여 모터스타터가 소손되는 것을 미연에 방지할 수 있는 모터 스타터의 전원 공급장치 및 전원상태 감시방법에 관한 것이다.
모터스타터(Motor Starter)는 모터보호용 배선차단기(Manual Motor Starter: MMS)와 전자접촉기(Magnetic Contactor: MC)를 포함하는 장치이다.
모터보호용 배선차단기는 정격 절연전압이 교류 690V(주파수 50Hz 또는 60Hz) 직류 250V 이하의 전로에 사용하는 기기로써, 모터의 전단에 설치하여 과전류, 결상, 순시전류 및 단락전류 등에 의한 사고 전류 발생시 동작해 계통을 차단해 줌으로써 계통 및 부하기기를 보호해주는 장치이다.
전자접촉기는 전자석에 전류를 통해 접촉자를 갖다 붙여 접점을 닫게 하는 장치로 부하전류 정도의 개폐를 가능하게 하는 장치이다.
일반적인 모터스타터는 동작 전력의 이상 현상으로 저전압 및 과전압 등의 장시간 발생으로 인해 전원 공급장치가 손상되면, 제어부의 기능 상실로 인해 전자접촉기의 채터링(chattering) 혹은 전자석 코일의 손상이 발생하는 문제점이 있었고, 이는 공장 자동화 시스템 운영에 막대한 피해로 이어질 우려가 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전원 공급장치의 상태를 파악하여 사용자에게 표시함으로써 시스템의 손상을 미연에 방지할 수 있는 모터 스타터의 전원 공급장치 및 전원상태 감시방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 스타터의 전원 공급장치는 모터 스타터를 동작시키기 위한 동작 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 전원으로부터 공급되는 전원에 포함된 서지를 흡수하는 서지 흡수부; 상기 서지가 흡수된 전원을 직류 전원으로 정류하는 정류 회로부; 상기 정류 회로부에서 출력되는 직류 전원을 일정한 크기의 전원으로 변환하는 PWM 제어부; 및 상기 동작 전원의 크기를 모니터링하여 상기 동작 전원의 상태를 사용자에게 표시하는 상태 감시부;를 포함한다.
그리고 상기 상태 감시부는, 상기 동작 전원으로부터 입력된 전압의 크기를 실시간으로 검출하는 입력전압 검출부; 상기 검출된 입력 전압의 크기를 기준 전압의 크기와 비교하는 비교부; 및 상기 비교부의 비교 결과를 기초로 상기 동작 전원의 상태를 표시하는 상태 표시부;를 포함할 수 있다.
또한 상기 기준 전압의 크기를 저장하는 저장부;를 더 포함하며, 상기 기준 전압의 크기는 저전압, 정격 전압 및 과전압 상태를 판단하기 위한 기준이 되는 전압값일 수 있다.
그리고 상기 입력전압 검출부는, 상기 입력 전압의 크기를 검출하기 위하여 입력 전압을 직류 전압으로 정류하기 위한 복수의 정류용 다이오드; 상기 정류된 직류 전압의 전압 레벨을 축소하기 위한 저항 분압 회로; 리플 전압을 줄이기 위한 평활용 콘덴서; 및 과도 전압에 의한 소손을 방지하기 위한 다이오드;로 구성될 수 있다.
또한 상기 비교부는, 저항 분압 회로로 구성된 기준 전압부; 상기 기준 전압부의 전압 및 상기 입력 전압의 크기를 비교하기 위한 비교기; 및 히스테리시스 특성을 가지는 저항;으로 구성될 수 있다.
그리고 상기 상태 표시부는, LED(Light emitting diode), 7-세그먼트(segment), LCD(Liquid crystal display) 혹은 램프(lamp)로 구성될 수 있다.
한편 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전원상태 감시방법은 모터 스타터에 공급되는 동작 전원의 상태를 감시하는 전원상태 감시방법에 있어서, 상기 동작 전원으로부터 입력되는 입력 전압의 크기를 실시간으로 검출하는 단계; 상기 검출된 입력 전압의 크기를 기준 전원의 크기와 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과를 기초로 상기 동작 전원의 상태를 표시하는 단계;를 포함한다.
그리고 상기 기준 전압의 크기를 저장하는 단계;를 더 포함하며, 상기 기준 전압의 크기는 저전압, 정격 전압 및 과전압 상태를 판단하기 위한 기준이 되는 전압값일 수 있다.
또한 상기 입력 전압의 크기를 검출하는 단계는, 상기 입력 전압을 직류 전압으로 정류하는 단계; 상기 정류된 직류 전압의 전압 레벨을 축소하는 단계; 및 리플 전압을 제거하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 구성에 따른 모터 스타터의 전원 공급장치 및 전원상태 감시방법에 의하면, 전원 공급장치의 상태를 파악하여 사용자에게 표시함으로써 시스템의 손상을 미연에 방지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 스타터의 전원 공급장치의 구성을 나타내는 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 스타터의 전원 공급장치의 구성 중 전력전압 검출부의 회로도,
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 스타터의 전원 공급장치의 구성 중 비교부의 회로도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 스타터의 전원 공급장치의 구성 중 상태 표시부의 회로도, 그리고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원상태 감시방법의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 스타터의 전원 공급장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 스타터의 전원 공급장치(100)는 전원 공급부(110), 서지 흡수부(120), PWM 제어부(140) 및 상태 감시부(150)를 포함한다. 그리고 상태 감시부(150)는 입력전압 검출부(152), 비교부(154) 및 상태 표시부(156)를 포함한다.
전원 공급부(110)는 모터 스타터를 동작시키기 위한 동작 전원을 공급하는 기능을 갖는다. 전원 공급부(110)에서 공급되는 전원은 직류 전압 혹은 교류 전압이 될 수 있다.
서지 흡수부(120)는 전원 공급부(110)와 연결되어 전원 공급부(110)가 공급하는 동작 전원에 포함되어 있는 서지(surge) 전압을 흡수하여 제거하는 기능을 가진다. 서지 흡수부(120)는 서지 전압을 흡수하는 바리스터(varistor) 등으로 구성될 수 있다.
정류 회로부(130)는 전원 공급부(110)에서 공급되는 교류 전압을 직류 전압으로 정류하는 기능을 갖는다. 만일 전원 공급부(110)에서 공급되는 전압이 직류 전압인 경우라면, 정류 회로부(130)는 생략될 수 있다. 정류 회로부(130)는 브릿지 회로(bridge circuit) 등으로 구현될 수 있다.
한편 도 1에는 도시하지 않았지만, 서지 흡수부(120)와 정류 회로부(130) 사이에 교류 전원에 포함되는 노이즈(noise) 성분을 제거할 수 있는 필터부(미도시)가 더 포함될 수 있다.
PWM 제어부(140)는 특정 주기로 PWM(pulse width modulation) 하여 정류 회로부(130)에서 출력되는 전압의 크기를 일정하게 조정할 수 있다. 이렇게 발생된 직류 정전압은 모터 스타터에 공급된다.
상태 감시부(150)는 전원 공급부(110)와 물리적으로 연결되어 전원 공급부(110)로부터 입력되는 입력 전압을 실시간으로 검출하고, 검출된 전압의 크기를 기준 전압과 비교하여 저전압 상태인지, 정격전압인지, 과전압 상태인지를 판단하고, 각 상태에 따라 달리 표시하는 기능을 갖는다.
구체적으로 상태 감시부(150)는 입력전압 검출부(152), 비교부(154) 및 상태 표시부(156)를 포함한다.
입력전압 검출부(152)는 입력 전압을 직류 전압으로 정류한 후 직류 전압의 전압 레벨을 축소하고, 리플 전압을 줄이는 과정을 거쳐 입력전압의 크기를 검출한다.
이와 같은 입력전압 검출부(152)의 회로를 도 2에 도시하였다. 도 2에 도시된 바와 같이 입력전압 검출부(152)는 전원 공급부(110)에 직접 연결되며, 입력 전압의 크기를 검출하기 위하여 입력 전압을 직류 전압으로 정류하기 위한 복수의 정류용 다이오드(D7, D8)을 구비한다. 그리고 정류된 직류 전압의 전압 레벨을 축소하기 위한 저항 분압 회로(R2, R3) 및 리플 전압을 줄이기 위한 평활용 콘덴서(C4)를 포함한다. 또한 입력전압 검출부(152)는 과도 전압에 의한 소손을 방지하기 위한 다이오드(D11)를 더 포함할 수 있다.
비교부(154)는 저항 분압 회로로 구성된 기준 전압부, 기준 전압부의 전압 및 상기 입력 전압의 크기를 비교하기 위한 비교기 및 히스테리시스 특성을 가지는 저항을 포함할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 각각 저전압, 정격전압, 과전압을 판단하기 위한 비교부(154)의 회로도를 나타내며, 회로상으로는 크게 차이가 없지만, 기준이 되는 전압이 설정된 회로, 즉 저항 분압 회로만이 다를 뿐이다. 회로의 나머지 부분은 비교기(LM2902)를 통해서 기준 전압과 크기를 비교한 후 그 결과(Data #1, Data #2, Data #3)를 출력한다는 점에서 동일하다.
상태 표시부(156)는 비교부(154)에서 출력된 비교 결과(Data #1, Data #2, Data #3)를 기초로 각각의 상태를 사용자에게 표시하는 기능을 갖는다.
도 4는 상태 표시부(156)의 구성을 구체적으로 표현한 회로도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 상태 표시부(156)는 비교부(154)로부터 비교 결과(Data #1, Data #2, Data #3)를 입력받아, 서로 다른 LED를 이용하여 구분하여 표시할 수 있다. 즉 서로 다른 3개의 LED(D9, D10, D12)를 이용하여 저전압, 정격전압, 과전압 여부를 구분하여 표시할 수 있다. 다만 LED의 개수는 이에 한정되지 않고, 이보다 많거나 적은 수의 다이오드를 이용하여 표시하는 것도 가능하다.
다만 도 4에 도시된 바와 달리 상태 표시부(156)는 LED(Light emitting diode) 이외에 7-세그먼트(segment), LCD(Liquid crystal display) 혹은 램프(lamp)로 구성될 수 있다. 램프로 구성된 경우에는 LED와 마찬가지로 저전압, 정격전압, 과전압 상태에 따라 각각 다른 색의 빛으로 표시할 수 있다. 그리고 7-세그먼트를 이용한다면 숫자로 표시할 수 있을 것이다. 또한 LCD를 이용한다면 구체적인 상태를 텍스트 혹은 기호로 표시할 수 있을 것이다.
상술한 구성을 갖는 모터 스타터의 전원 공급장치에 의하면, 전원 공급장치의 상태를 파악하여 사용자에게 표시함으로써 시스템의 손상을 미연에 방지할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원상태 감시방법의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
우선 동작 전원으로부터 입력되는 전압의 크기를 검출한다(S200). 상기 전압은 교류 전압 혹은 직류 전압일 수 있고, 교류 전압인 경우에는 입력전압 검출부(110)에서 교류 전압을 정류하여 직류 전압으로 변환한 후, 전압의 크기를 측정하게 된다.
다음으로 검출된 전압의 크기를 기준 전압과 비교한다(S210). 기준 전압은 저전압, 정격 전압, 과전압 상태를 판단하기 위한 기준이 되는 전압값을 말하며, 따라서 도 5에는 표시하지 않았지만 단계 S210 이전에 상기 기준 전압의 크기를 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
비교 과정이 끝나면 상기 동작 전원의 상태를 판단한다(S220). 즉 검출된 전압의 크기가 저전압을 판단하기 위한 기준 전압보다 작은 경우에는 저전압으로 판단하며, 정격 전압 범위라고 판단되는 기준 전압에 해당하는 경우에는 정격전압으로 판단하며, 과전압으로 판단하기 위한 기준 전압보다 큰 경우에는 과전압으로 판단하게 된다.
마지막으로 판단된 동작 전원의 상태를 사용자에게 표시한다(S230). 이때 표시 방법은 LED(Light emitting diode), 7-세그먼트(segment), LCD(Liquid crystal display) 혹은 램프(lamp)과 같은 표시수단을 이용할 수 있다. 물론 이에 한정되지 않으며 상태별로 구분 가능한 방법이 있다면 이와 다른 방법을 이용해도 무방할 것이다.
상기 구성에 따른 전원상태 감시방법에 의하면, 전원 공급장치의 상태를 파악하여 사용자에게 표시함으로써 시스템의 손상을 미연에 방지할 수 있게 된다.
상기한 바에서, 다양한 실시예에서 설명한 각 구성요소 및/또는 기능은 서로 복합적으로 결합하여 구현될 수 있으며, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100...........................................전원 공급장치
110...........................................전원 공급부
120...........................................서지 흡수부
130...........................................정류 회로부
140...........................................PWM 제어부
150...........................................상태 감시부
152...........................................입력전압 검출부
154...........................................비교부
156...........................................상태 표시부

Claims (9)

  1. 모터 스타터를 동작시키기 위한 동작 전원을 공급하는 전원 공급부;
    상기 전원으로부터 공급되는 전원에 포함된 서지를 흡수하는 서지 흡수부;
    상기 서지가 흡수된 전원에 포함된 노이즈 성분을 제거하는 필터부;
    상기 필터부를 통과한 노이즈 성분이 제거된 전원을 직류 전원으로 정류하는 정류 회로부;
    상기 정류 회로부에서 출력되는 직류 전원을 일정한 크기의 전원으로 변환하는 PWM 제어부; 및
    상기 전원 공급부와 연결되고, 상기 동작 전원의 크기를 모니터링하여 상기 동작 전원의 상태를 사용자에게 표시하는 상태 감시부;를 포함하고,
    상기 상태 감시부는,
    상기 전원 공급부에 연결되어 공급되는 상기 동작 전원으로부터 입력된 전압의 크기를 실시간으로 검출하는 입력전압 검출부;
    상기 검출된 입력 전압의 크기를 기준 전압의 크기와 비교하는 비교부;
    상기 기준 전압의 크기를 저장하는 저장부; 및
    상기 비교부의 비교 결과를 기초로 상기 동작 전원의 상태를 표시하는 상태 표시부;를 포함하며,
    상기 기준 전압의 크기는 저전압, 정격 전압 및 과전압 상태를 판단하기 위한 기준이 되는 전압값을 나타내고,
    상기 비교부는,
    저항 분압 회로로 구성된 기준 전압부;
    상기 기준 전압부의 전압 및 상기 입력 전압의 크기를 비교하기 위한 비교기; 및
    히스테리시스 특성을 가지는 저항;으로 구성된 모터 스타터의 전원 공급장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 입력전압 검출부는,
    상기 입력 전압의 크기를 검출하기 위하여 입력 전압을 직류 전압으로 정류하기 위한 복수의 정류용 다이오드;
    상기 정류된 직류 전압의 전압 레벨을 축소하기 위한 저항 분압 회로;
    리플 전압을 줄이기 위한 평활용 콘덴서; 및
    과도 전압에 의한 소손을 방지하기 위한 다이오드;로 구성된 것을 특징으로 하는 모터 스타터의 전원 공급장치.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 상태 표시부는,
    LED(Light emitting diode), 7-세그먼트(segment), LCD(Liquid crystal display) 혹은 램프(lamp)로 구성된 것을 특징으로 하는 모터 스타터의 전원 공급장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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