KR101376582B1 - 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 장치 및 방법 - Google Patents

절연저항 측정을 이용한 모터 보호 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모터에 교류 전원이 인가되어 작동되는 중에도 모터의 절연저항을 측정하여 모터의 소손상태를 판별할 수 있는 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시형태에 따른 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 장치는 교류 전원에 의해 작동되는 모터를 보호하는 장치로서, 모터와; 상기 모터에 교류 전압을 인가하는 선로와; 상기 선로를 통하여 상기 모터와 접지 사이에 직류 전압을 인가하여 상기 선로에 흐르는 직류 전압 및 직류 전류를 검출하고, 검출된 직류 전압 및 직류 전류를 이용하여 연산되는 모터의 절연저항 값을 운전자가 설정한 설정값과 비교하여 모터의 소손상태를 감지하는 감지 유닛을 포함하고, 상기 감지 유닛은, 직류 전압을 발생시켜 상기 모터에 인가하는 직류 전압 발생부와; 상기 모터와 접지 사이에 인가된 직류 전압을 검출하는 전압 검출부와; 상기 모터와 접지 사이에 흐르는 직류 전류를 검출하는 전류 검출부와; 상기 전압 검출부에서 검출된 직류 전압 값과 상기 전류 검출부에서 검출된 직류 전류 값을 이용하여 상기 모터의 절연저항 값을 연산하는 연산부를 포함하는, 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 장치.

Description

절연저항 측정을 이용한 모터 보호 장치 및 방법{MOTOR PROTECTION APPARATUS AND METHOD USING MEASURING INSULATION RESISTANCE}
본 발명은 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터에 교류 전원이 인가되어 작동되는 중에도 모터의 절연저항을 측정하여 모터의 소손상태를 판별할 수 있는 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 장치 및 방법에 관한 것이다.
제철소와 같은 많은 동력을 사용하는 제조산업에서 각종 설비에 다양한 출력을 발휘하는 모터가 사용된다.
모터는, 고정자 권선 코일에 전원을 인가함에 따라 전자석 또는 권선 코일을 구비한 회전자가 회전 운동을 하도록 구성되며, 이러한 모터는 회전에 의한 진동, 절연 열화 및 누전 등의 원인에 의해 권선 코일의 절연저항이 낮아지게 되기도 한다. 따라서, 모터를 사용하는 동안 정기적으로 코일의 절연저항 값을 측정하여 그 저항값의 적정 여부를 판단한 후 모터를 계속하여 사용하거나 보수 또는 교체를 한다.
만약 절연 상태가 불량한 상태에서 모터를 가동하면, 권선 코일이 소손되거나 과다한 전류가 흐르게 되어 모터의 파손까지 유발시키게 된다.
일반적으로, 모터의 절연저항 측정방법은, 모터가 정지한 상태에서 작업자가 안전을 위해 모터에 연결된 차단기를 개로 동작시키고, 모터에 연결된 전원라인과 모터의 케이스 사이를 절연저항계로 측정하는 방법으로 이루어진다. 이때 절연저항의 측정시 관여하는 전류값이 매우 작아서 직접 전류 또는 전압을 가하여 나타나는 전류 또는 전압을 측정하여 절연저항 값을 산출하게 된다.
종래 절연저항 값을 이용하여 모터의 상태를 판별하는 구성 및 방법에 대해서는 "모터의 절연저항 측정장치(등록특허 10-0403964)" 및 "절연저항측정을 겸한 모터보호 장치 및 그 방법(등록특허 10-1001138)"에서 구체적으로 공지되어 있다.
하지만, 공지된 기술들은 모두 모터를 정지시킨 상태에서 모터의 절연저항을 측정하는 구성 및 방법에 관한 것으로서, 모터가 작동하고 있는 중에는 모터의 절연저항을 측정할 수 없고, 이에 따라 모터가 상당기간 연속적으로 작동되는 제철소와 같은 제조업체에서는 가시적인 모터의 소손이 발생되거나 모터가 적용된 설비의 오동작이 발생되어야 모터의 소손상태를 감지할 수 있는 단점이 있었다.
도 1은 제철소에 적용되는 일반적인 모터의 엠씨씨 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 제철소에 적용되는 모터의 엠씨씨(MCC; Motor Control Center) 구성은 모터(50)와, 상기 모터(50)에 교류 전원을 인가하는 선로(R, S, T)가 구성되고, 상기 선로(R, S, T) 상에 차단기(10), 엔에프비(NFB; Negative Feedback)(20), 컨덕터(Conductor)(30), 이오씨알(EOCR; Electronic Overload Relays)(40)가 구비되고, 상기 컨덕터(30)의 동작을 제어하는 시퀀스(Sequence) 제어부(60)와, 운전자가 모터(50)를 동작시키기 위하여 조작하는 오퍼레이팅 시스템(Operating System)(61)이 구성된다.
다음으로, 교류 440V 피더 판넬에서 차단기로 각 엠씨씨(MCC) 판넬에 전원을 공급하여 모터를 구동시키는 전력계통을 도 1을 참조하여 설명하면, 피더 판넬의 차단기(10)에서 교류 440V를 공급받아 각각의 엔에프비(NFB)(20)에 전원이 공급되면 오퍼레이팅 시스템(61)에서 운전자의 기동 지령 명령에 의해 시퀀스 제어부(60)에서 순차기동 제어신호에 의해 각 컨덕터(30)가 동작되면서 각각의 모터(50)에 교류 440V 전원이 인가되어 각각의 모터(50)가 작동되는 것이다.
하지만, 제철소와 같이 광대한 설비를 갖춘 제조산업 현장에서는 상기 각각의 모터(50)가 주로 옥외에 설치되는데, 각종 요인, 특히 우천시 노후된 모터(50)에 빗물이 침투하여 모터(50)의 절연저항 상태가 저하되는 문제가 빈번하게 발생된다. 만약 모터(50)의 절연저항 상태가 저하된 상태로 모터(50)가 지속적으로 가동되면 모터(50)가 소손되는 문제가 발생된다.
또한, 상기 각각의 모터(50)로 가동되는 기계장치는 벨트 컨베이어, 컴프레셔 등 여러 기계장치가 있는데 이 기계장치들이 가동 중 트립되면 운전자는 가시적으로 기계장치를 점검 후 해당 모터를 재가동하게 된다. 그러나 상기 트립된 기계장치가 내부 결함인 경우나, 가시적으로 점검이 불가한 부분의 결함인 경우에는 운전자가 트립된 기계장치의 해당 모터(50)를 리셋(reset) 후 반복 기동하게 되고, 이러한 조치로 인해 모터(50)는 반복적인 기동 전류에 의해 과열되고 절연이 파괴되어 소손되게 된다. 이렇게 모터(50)가 최종적으로 소손되면 설비가 전체적으로 정지되는 설비사고가 발생된다.
등록특허 10-0403964 (2003. 10. 20) 등록특허 10-1001138 (2010. 12. 08)
본 발명은 모터가 작동되는 도중에도 모터의 절연저항을 측정하여 모터의 소손상태를 판별하여 모터의 소손을 방지하고, 이에 따라 설비사고의 확산을 방지할 수 있는 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 장치는 교류 전원에 의해 작동되는 모터를 보호하는 장치로서, 모터와; 상기 모터에 교류 전압을 인가하는 선로와; 상기 선로를 통하여 상기 모터와 접지 사이에 직류 전압을 인가하여 상기 선로에 흐르는 직류 전압 및 직류 전류를 검출하고, 검출된 직류 전압 및 직류 전류를 이용하여 연산되는 모터의 절연저항 값을 운전자가 설정한 설정값과 비교하여 모터의 소손상태를 감지하는 감지 유닛을 포함하고, 상기 감지 유닛은, 직류 전압을 발생시켜 상기 모터에 인가하는 직류 전압 발생부와; 상기 모터와 접지 사이에 인가된 직류 전압을 검출하는 전압 검출부와; 상기 모터와 접지 사이에 흐르는 직류 전류를 검출하는 전류 검출부와; 상기 전압 검출부에서 검출된 직류 전압 값과 상기 전류 검출부에서 검출된 직류 전류 값을 이용하여 상기 모터의 절연저항 값을 연산하는 연산부를 포함한다.
상기 감지 유닛은 상기 모터에 교류 전압이 인가되어 모터가 작동되는 상태에도 상기 선로에 직류 전압을 인가하여 모터의 소손상태를 감지하는 것을 특징으로 한다.
상기 감지 유닛은 상기 감지 유닛은, 상기 절연저항 값을 운전자가 식별할 수 있도록 표시하는 표시부와; 상기 절연저항 값을 전기신호로 변환하는 변환부와; 상기 변환부에서 입력된 절연저항 값과 상기 설정값을 비교하는 비교부를 더 포함한다.
상기 직류 전압 발생부에서 인가되는 직류 전압은 100 ~ 200V 인 것을 특징으로 한다.
상기 전류 검출부에서 검출되는 직류 전류 값이 2mA 이하가 되도록 상기 직류 전압 발생부에서 발생시키는 직류 전압 값을 조정하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 실시형태에 따른 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 방법은 교류 전원에 의해 작동되는 모터를 보호하는 방법으로서, 교류 전원에 의해 작동되는 모터를 보호하는 방법으로서, 상기 모터와 접지 사이에 직류 전압을 인가하는 단계와; 상기 모터와 접지 사이에 인가된 직류 전압 값을 검출하는 단계와; 상기 모터와 접지 사이에 흐르는 직류 전류 값을 검출하는 단계와; 검출된 직류 전압 값과 직류 전류 값을 이용하여 모터의 절연저항 값을 연산하는 단계를 포함하되, 상기 모터의 작동 중에 상기 모터와 접지 사이에 직류 전압을 인가하여 얻어지는 모터의 절연저항 값을 운전자가 설정한 설정값과 비교하여 모터의 소손 상태를 판별하는 것을 특징한다.
상기 모터의 절연저항 값을 연산하는 단계 이후, 연산된 모터의 절연저항 값을 전기신호로 변환하는 단계와; 변환된 모터의 절연저항 신호를 운전자가 설정한 설정값과 비교하여 모터의 소손상태를 판별하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
삭제
상기 모터와 접지 사이에 흐르는 직류 전류 값을 검출하는 단계에서 검출된 직류 전류 값이 2mA를 초과하면, 상기 모터에 인가되는 직류 전압을 감소시켜 상기 모터와 접지 사이에 흐르는 직류 전류 값을 2mA 이하로 조정하는 것을 특징으로 한다.
상기 모터의 소손상태를 판별하는 단계에서 상기 변환된 모터의 절연저항 신호가 운전자가 설정한 설정값 보다 작은 경우에는 모터의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 모터가 작동되지 않는 경우와 더불어 모터가 작동되고 있는 경우에도 모터의 절연저항 상태를 항상 검출하고 이에 따라 모터의 소손상태를 판단할 수 있어 모터의 소손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 모터가 작동되는 도중에 모터의 소손 정도를 판단할 수 있어 모터가 최종적으로 소손되어 설비사고가 발생되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 생산 라인에서 설비가 정지되는 사고를 예방하여 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 제철소에 적용되는 일반적인 모터의 엠씨씨 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 장치가 적용된 모터의 엠씨씨 구성도이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 장치의 요부 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 장치가 적용된 모터의 엠씨씨 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 장치의 요부 구성도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 장치는 모터(50)와, 상기 모터(50)에 교류 전압을 인가하는 선로(R, S, T)와, 상기 선로(R, S, T)를 통하여 상기 모터(50)와 접지 사이에 직류 전압을 인가하여 상기 모터(50)의 절연저항을 검출하여 상기 모터(50)의 소손상태를 감지하는 감지 유닛(100)을 포함한다.
본 실시예에서 모터(50)를 작동시키기 위하여 선로(R, S, T)를 통하여 인가되는 전원은 440V, 3상 및 60Hz의 교류 전원이 사용된다.
이때 상기 선로(R, S, T) 상에는 종래의 구성과 마찬가지로 차단기(10), 엔에프비(NFB; Negative Feedback)(20), 컨덕터(Conductor)(30), 이오씨알(EOCR; Electronic Overload Relays)(40)가 구비된다.
또한, 운전자가 직접 조작하는 오퍼레이팅 시스템(Operating System)(200) 및 상기 컨덕터(30)의 동작을 제어하는 시퀀스(Sequence) 제어부(300)가 구성된다.
상기 감지 유닛(100)은 상기 선로(R, S, T)에 흐르는 직류 전압 및 직류 전류를 검출하여 모터(50)의 절연저항 값을 연산하고, 이를 이용하여 모터(50)의 소손상태를 감지하는 유닛으로서, 구체적으로는 직류 전압을 발생시켜 상기 모터에 인가하는 직류 전압 발생부(110)와; 상기 모터(50)와 접지 사이에 인가된 직류 전압을 검출하는 전압 검출부(120)120)와; 상기 모터(50)와 접지 사이에 흐르는 직류 전류를 검출하는 전류 검출부(130)와; 상기 전압 검출부(120)에서 검출된 직류 전압 값과 상기 전류 검출부(130)에서 검출된 직류 전류 값을 이용하여 상기 모터(50)의 절연저항 값을 연산하는 연산부(140)와; 상기 절연저항 값을 운전자가 식별할 수 있도록 표시하는 표시부(150)와; 상기 절연저항 값을 전기신호로 변환하는 변환부(160)와; 상기 변환부(160)에서 입력된 절연저항 값과 상기 설정값을 비교하는 비교부(170)를 포함한다. 이때 상기 직류 전압 발생부(110), 전압 검출부(120) 및 전류 검출부(130)는 각각 접지된다.
도 3에 도시된 바와 같이 상기 직류 전압 발생부(110)는 직류 전압을 발생시켜 상기 선로(R, S, T)를 통하여 상기 모터(50)에 인가하는 수단으로서, 본 실시예에서는 모터(50)가 작동되는 동안에 선로 상에 흐르는 교류 전압에 영향이 없도록 직류를 발생시켜 사용한다. 그 이유는 선로(R, S, T) 상에 교류가 흐르더라도 직류는 위상이 없어 교류의 위상에 간섭을 유발하지 않기 때문이다.
이때 상기 직류 전압 발생부(110)에서 인가되는 직류 전압은 100 ~ 200V 인 것이 바람직하다. 이렇게 직류 전압을 한정하는 이유는 직류 전압이 제시된 전압보다 너무 높은 경우에는 선로(R, S, T)를 통하여 모터(50)에 전해지는 직류 전류의 값이 너무 높아져 상기 모터(50)가 소손되어 절연저항이 제로(0)가 되더라도 안전상 접지 전류를 제한시키기 위함이고, 직류 전압이 제시된 전압보다 너무 낮은 경우에는 선로(R, S, T)를 통하여 모터(50)에 전해지는 직류 전류의 값이 너무 작아서 모터(50)의 절연저항을 정확하게 검출할 수 없기 때문이다.
한편, 상기 직류 전압 발생부(110)는 모터(50)에 교류 전원이 인가되어 모터(50)가 작동되는 동안이거나 모터(50)에 교류 전원의 인가가 중단되어 모터(50)의 작동이 중단되어 있는 동안에 상관없이 항상 직류 전압을 발생시켜 모터(50)로 제공한다. 이에 따라 상기 감지 유닛(100)은 상기 모터(50)에 교류 전압이 인가되어 모터(50)가 작동되는 상태에도 항상 상기 모터(50)의 소손상태를 감지할 수 있는 것이다.
상기 전압 검출부(120)는 상기 직류 전압 발생부(110)에서 발생되어 모터로 인가되는 직류 전압의 값을 검출하는 수단이고, 상기 전류 검출부(130)는 상기 직류 전압 발생부(110)에서 발생되어 모터(50)로 흐르는 직류 전류의 값을 검출하는 수단으로서, 상기 전류 검출부(130)에서 검출되는 직류 전류가 2mA를 초과하게 되면 모터(50)의 선로(R, S, T)와 접지에 흐르는 직류 전류를 2mA 이하가 되도록 직류 전압 발생부(110)에서 인가되는 직류 전압을 감소시킨다.
이렇게 상기 모터(50)의 선로(R, S, T)와 접지에 흐르는 전류를 2mA 이하로 제한하는 이유는 상기 모터(50)가 소손되어 절연저항이 제로(0)가 되어도 안전상 접지 전류를 제한시키기 위함이다.
상기 연산부(140)는 상기 전압 검출부(120)에서 검출된 직류 전압 값과 상기 전류 검출부(130)에서 검출된 직류 전류 값을 이용하여 상기 모터(50)의 절연저항 값을 연산하는 수단으로서, 옴의 법칙을 이용하여 모터(50)의 절연저항 값을 연산한다.
상기 표시부(150)는 상기 연산부(140)에서 연산된 모터(50)의 절연저항 값을 운전자가 식별할 수 있도록 표시하는 수단으로서, 절연저항 값이 수치로 표시될 수 있는 디스플레이 장치, 예를 들어 모니터 등으로 구현할 수 있다. 그래서 운전자가 육안으로 식별할 수 있도록 한다. 물론 상기 표시부(150)는 운전자가 육안뿐만이 아니라 소리로도 식별할 수 있도록 모니터와 함께 스피커가 사용될 수 있다.
상기 변환부(160)는 상기 연산부(140)에서 연산된 상기 절연저항 값을 전기신호로 변환한다.
상기 비교부(170)는 상기 전기신호로 변환된 절연저항 값을 운전자가 최초에 설정한 설정값과 비교하는 수단이다. 이때 상기 설정값은 운전자가 모터(50)의 용량 등과 같은 조건에 따라 모터(50)의 적정 절연저항에 대한 기준값으로서, 본 실시예에서는 0.5MΩ으로 설정한다. 설정값 0.5MΩ은 교류 440V 모터에 있어서 모터(50)가 소손되지 않을 정도의 절연저항 최소 범위이다.
이에 따라 상기 모터(50)의 절연저항 값이 설정값인 0.5MΩ 보다 작으면 모터의 절연저항을 "불량"으로 판단하고, 상기 모터(50)의 절연저항 값이 0.5MΩ 보다 크면 모터(50)의 절연저항을 "정상"으로 판단한다.
상기와 같은 설정값은 운전자가 오퍼레이팅 시스템(200)을 이용하여 설정한다.
상기 오퍼레이팅 시스템(200)은 운전자가 직접 절연저항의 설정값 입력, 모터(50)를 기동 또는 정지시키기 위한 조작 등을 수행하는 수단으로서, 오퍼레이팅 시스템(200)을 조작하여 모터(50)의 운전 및 정지, 모터(50)의 절연저항 감시, 경향 관리, 모터의 절연저항 최저 설정값 등을 설정한다.
상기 시퀀스(Sequence) 제어부(300)는 상기 선로(R, S, T) 상에 구비된 컨덕터(30)의 동작을 제어하여 모터(50)의 기동을 제어하는 수단이다.
상기와 같이 구성되는 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 장치를 이용하여 모터를 작동시키고 보호하는 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 모터(50)를 보호하는 방법은 모터(50)의 작동 중에 상기 모터(50)와 접지 사이에 직류 전압을 인가하여 얻어지는 모터(50)의 절연저항 값을 운전자가 설정한 설정값과 비교하여 모터(50)의 소손상태를 판별하는 것이다. 부연하자면, 상기와 같이 모터(50)의 소손상태를 판별하는 것은 상기 모터(50)와 접지 사이에 직류 전압을 인가하는 단계와; 상기 모터(50)와 접지 사이에 인가된 직류 전압 값을 검출하는 단계와; 상기 모터(50)와 접지 사이에 흐르는 직류 전류 값을 검출하는 단계와; 검출된 직류 전압 값과 직류 전류 값을 이용하여 모터(50)의 절연저항 값을 연산하는 단계와; 연산된 모터(50)의 절연저항 값을 전기신호로 변환하는 단계와; 변환된 모터(50)의 절연저항 신호를 운전자가 설정한 설정값과 비교하여 모터(50)의 소손상태를 판별하는 단계를 포함한다.
다음으로, 상기와 같이 모터(50)를 보호하는 방법이 적용된 상태로 모터(50)가 작동되는 상태를 상세하게 설명한다.
먼저, 운전자는 오퍼레이팅 시스템(200)에서 절연저항의 최소 설정값을 0.5㏁으로 설정한다.
그리고, 오퍼레이팅 시스템(200)에서 운전자의 기동 지령 명령에 의해 시퀀스 제어부(300)에서 순차기동 제어신호에 의해 각 컨덕터(30)가 온(on)되면서 모터(50)에 교류 440V 전원이 인가되어 모터(50)가 운전된다.
상기 모터(50)는 교류 440V 전원이 인가되어 운전 중에도 모터(50)의 절연저항을 측정하기 위하여 직류 전압 발생부(110)에서 직류 200V의 전압이 이중으로 인가된다.
부연하자면, 직류 전압 발생부(110)에서는 직류 200V를 발생시켜 모터(50)의 선로(R, S, T)와 접지에 인가시킨다. 이렇게 상기 직류 전압 발생부(110)에서 직류 200V를 발생시켜 모터(50)의 선로(R, S, T)와 접지에 직류 전압을 인가하는 것은 컨덕터(30)가 온(on)되어 모터(50)가 운전되는 중이나 컨덕터(30)가 오프(off)되어 모터(50)가 정지되더라도 항상 전압을 인가한다. 이에 따라 상기 모터(50)의 절연저항 측정은 항상 이루어진다.
이렇게 직류 전압 발생부(110)에서 직류 전압을 발생시켜 인가하면 전압 검출부(120)에서는 모터(50)의 선로(R, S, T)와 접지에 인가된 직류 전압을 검출한다. 그리고 전류 검출부(130)에서는 모터(50)의 선로(R, S, T)와 접지에 흐르는 직류 전류를 검출한다. 이때 상기 전류 검출부(130)에서 직류 전류가 2mA를 초과하여 검출되면 모터(50)의 선로(R, S, T)와 접지에 흐르는 전류를 2mA 이하로 흐르도록 직류 전압 발생부(110)에서 인가되는 직류 전압을 감소시킨다.
모터(50)의 선로(R, S, T)와 접지에 인가된 직류 전압 및 모터(50)의 선로(R, S, T)와 접지에 흐르는 직류 전류가 검출되었다면 검출된 직류전압 값과 직류전류 값을 이용하여 연산부(140)에서 모터(50)의 절연저항을 연산한다. 이렇게 연산된 모터(50)의 절연저항 값은 표시부(150)에 표시되어 운전자가 항상 식별할 수 있도록 한다.
한편, 변환부(160)에서는 연산부(140)에서 연산된 절연저항 값을 그에 상응한 전기신호로 변환한다. 그리고 비교부(170)에서는 변환부(160)에서 입력된 모터(50)의 절연저항 신호와 오퍼레이팅 시스템(200)에서 운전자가 설정한 설정신호(설정값)를 비교한 후 모터(50)의 절연저항 신호가 설정신호보다 작으면 모터를 "불량"으로 판단하여 시퀀스 제어부(300)에 신호를 보내어 모터(50)를 정지시키고, 모터(50)의 절연저항 신호가 설정신호보다 크면 모터를 "정상"으로 판단하여 시퀀스 제어부(300)에 신호를 보내어 모터(50)를 계속 운전시킨다.
예를 들어, 상기 모터(50)의 절연저항이 정상상태에서는 전류 검출부(130)에 검출되는 직류 전류가 거의 검출되지 않는다.(수(㎂)정도) 이에 따라 모터(50)가 정상인 상태에서는 절연저항 값이 수백㏁(메가 옴)이다. 따라서 연산된 절연저항 값은 운전자가 설정한 절연저항의 설정값인 0.5㏁보다 크기 때문에 모터(50)를 계속 운전시키게 되는 것이다.
하지만, 모터(50)가 각종 원인에 의해 소손된 모터(50)의 절연저항 값은 저하되는데, 이때 연산된 절연저항 값이 운전자가 설정한 절연저항의 설정값인 0.5㏁보다 작으면 바로 시퀀스 제어부(300)로 신호를 보내어 모터(50)를 정지시켜 모터(50)의 소손을 방지하게 된다.
또한, 모터(50)가 정지된 상태에서도 비교부(170)에서 정지된 모터(50)의 절연저항 값을 운전자가 설정한 설정값과 비교하여 설정값 보다 작으면 모터(50)의 기동이 되지 않도록 한다.
이렇게 본 발명은 직류 전압을 이용하여 모터(50)가 운전 중이거나 정지된 상태에 상관없이 항상 모터(50)의 절연저항을 검출하여 모터(50)의 소손상태를 판단하기 때문에 모터(50)가 상당기간 연속적으로 운전되는 환경에서도 각각의 모터(50) 상태를 판단하여 모터(50)의 고장에 의해 설비가 정지되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
R, S, T: 선로 10: 차단기
20: 엔에프비(NFB; Negative Feedback) 30: 컨덕터(Conductor)
40: 이오씨알(EOCR; Electronic Overload Relays)
50: 모터 60: 시퀀스(Sequence) 제어부
61: 오퍼레이팅 시스템(Operating System)
100: 감지 유닛 110: 직류 전압 발생부
120: 전압 검출부 130: 전류 검출부
140: 연산부 150: 표시부
160: 변환부 170: 비교부
200: 오퍼레이팅 시스템(Operating System)
300: 시퀀스(Sequence) 제어부

Claims (9)

  1. 교류 전원에 의해 작동되는 모터를 보호하는 장치로서,
    모터와; 상기 모터에 교류 전압을 인가하는 선로와; 상기 선로를 통하여 상기 모터와 접지 사이에 직류 전압을 인가하여 상기 선로에 흐르는 직류 전압 및 직류 전류를 검출하고, 검출된 직류 전압 및 직류 전류를 이용하여 연산되는 모터의 절연저항 값을 운전자가 설정한 설정값과 비교하여 모터의 소손상태를 감지하는 감지 유닛을 포함하고,
    상기 감지 유닛은, 직류 전압을 발생시켜 상기 모터에 인가하는 직류 전압 발생부와; 상기 모터와 접지 사이에 인가된 직류 전압을 검출하는 전압 검출부와; 상기 모터와 접지 사이에 흐르는 직류 전류를 검출하는 전류 검출부와; 상기 전압 검출부에서 검출된 직류 전압 값과 상기 전류 검출부에서 검출된 직류 전류 값을 이용하여 상기 모터의 절연저항 값을 연산하는 연산부를 포함하는, 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 감지 유닛은 상기 모터에 교류 전압이 인가되어 모터가 작동되는 상태에도 상기 선로에 직류 전압을 인가하여 모터의 소손상태를 감지하는 것을 특징으로 하는 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감지 유닛은, 상기 절연저항 값을 운전자가 식별할 수 있도록 표시하는 표시부와; 상기 절연저항 값을 전기신호로 변환하는 변환부와; 상기 변환부에서 입력된 절연저항 값과 상기 설정값을 비교하는 비교부를 더 포함하는 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 장치.

  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 직류 전압 발생부에서 인가되는 직류 전압은 100 ~ 200V 인 것을 특징으로 하는 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전류 검출부에서 검출되는 직류 전류 값이 2mA 이하가 되도록 상기 직류 전압 발생부에서 발생시키는 직류 전압 값을 조정하는 것을 특징으로 하는 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 장치.
  6. 교류 전원에 의해 작동되는 모터를 보호하는 방법으로서,
    상기 모터와 접지 사이에 직류 전압을 인가하는 단계와;
    상기 모터와 접지 사이에 인가된 직류 전압 값을 검출하는 단계와;
    상기 모터와 접지 사이에 흐르는 직류 전류 값을 검출하는 단계와;
    검출된 직류 전압 값과 직류 전류 값을 이용하여 모터의 절연저항 값을 연산하는 단계를 포함하되,
    상기 모터의 작동 중에 상기 모터와 접지 사이에 직류 전압을 인가하여 얻어지는 모터의 절연저항 값을 운전자가 설정한 설정값과 비교하여 모터의 소손 상태를 판별하는 것을 특징으로 하는 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 방법.

  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 모터의 절연저항 값을 연산하는 단계 이후, 연산된 모터의 절연저항 값을 전기신호로 변환하는 단계와;
    변환된 모터의 절연저항 신호를 운전자가 설정한 설정값과 비교하여 모터의 소손상태를 판별하는 단계를 더 포함하는 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 모터와 접지 사이에 흐르는 직류 전류 값을 검출하는 단계에서 검출된 직류 전류 값이 2mA를 초과하면, 상기 모터에 인가되는 직류 전압을 감소시켜 상기 모터와 접지 사이에 흐르는 직류 전류 값을 2mA 이하로 조정하는 것을 특징으로 하는 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 모터의 소손상태를 판별하는 단계에서 상기 변환된 모터의 절연저항 신호가 운전자가 설정한 설정값 보다 작은 경우에는 모터의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 절연저항 측정을 이용한 모터 보호 방법.
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