KR101519597B1 - 교류 모터 이상상태 검출장치 및 이를 구비한 배전반 - Google Patents

교류 모터 이상상태 검출장치 및 이를 구비한 배전반 Download PDF

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Abstract

본 발명은 교류 모터의 이상상태를 검출하는 교류 모터 이상상태 검출장치 및 이를 구비한 배전반에 관한 것으로서, 본 발명의 교류 모터 이상상태 검출장치는, 상기 교류 모터의 전압 입력단자에 연결되며, 입력 전압의 위상을 0(zero)에서 90도까지 지연시키는 전압 위상 지연 설정부(130); 상기 전압 위상 지연 설정부(130)의 출력과 기준전압을 비교하여 전압 위상을 구형파로 변환하여 출력하는 제1 비교기(IC1)를 포함하는 전압 위상 변환부(100); 상기 교류 모터의 전류 입력단자에 연결되며, 부하측에 흐르는 전류 위상을 구형파로 검출하는 전류 위상 검출부(210); 상기 전류 위상 검출부(210)의 출력과 기준전압을 비교하여 전류 위상을 구형파로 변환하여 출력하는 제2 비교기(IC2)를 포함하는 전류 위상 변환부(200); 상기 전압 위상 변환부(100)의 출력 및 상기 전류 위상 변환부(200)의 출력 합성분과 기준전압을 비교하여 전압 위상과 전류 위상의 위상차를 구형파로 출력하는 제3 비교기(IC3)를 포함하는 위상 비교부(300); 상기 위상 비교부(300)의 출력을 적분하여 톱니파 형태로 변환하는 톱니파 발생부(400); 상기 톱니파 발생부(400)의 출력과 기준전압을 비교하여 전압 위상과 전류 위상의 위상차에 대응하는 펄스 신호를 출력하는 제4 비교기(IC4)를 포함하는 위상차 검출부(500); 상기 위상차 검출부(500)의 출력을 계수하며 누적 계수치가 소정치 이상일 때 출력을 발생시키는 리플 카운터(IC5)를 포함하는 노이즈 필터부(520); 및 상기 노이즈 필터부(520)의 출력에 따라 스위칭되어 이상신호를 출력하는 이상신호 출력부(600)를 포함한다.
본 발명에 따르면, 교류 모터의 전류 지연 특성에 대응하여 전압 위상을 지연 설정하고 전압 위상과 전류 위상의 합성분으로부터 전류 위상의 변동을 누적 카운트하여 이상신호를 출력함으로써, 교류 모터의 이상상태에 따른 전류의 지상 및 진상 현상을 높은 감도로 검출할 수 있고 종래 검출이 어려웠던 다양한 이상상태를 진단할 수 있는 효과가 있다.

Description

교류 모터 이상상태 검출장치 및 이를 구비한 배전반{DETECTOR FOR MALFUNCTION OF AC MOTOR AND DISTRIBUTION PANEL HAVING THAT}
본 발명은 교류 모터의 이상상태를 검출하는 장치 및 이를 구비한 배전반에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 교류 모터의 전류 지연 특성을 이용하여 비정상적인 상태를 검출하고 경보장치, 차단장치, 또는 기록장치 등에 이상신호를 출력하는 교류 모터 이상상태 검출장치 및 이를 구비한 배전반에 관한 것이다.
일반적으로, 교류 모터의 이상상태를 진단하는 다양한 장치들이 개시되어 있다. 통상적으로 교류 모터에 이상이 발생될 경우 경보장치를 동작시켜 알람을 울리거나, 모터의 동작을 차단시킨다.
통상적으로 모터의 과부하는 전류를 측정하여 검사하며, 과전류 발생 시에 모터를 정지시켜 과부하로부터 모터를 보호한다. 하지만, 이러한 과전류 검출 방식은 사고 전류에 대한 대안으로, 모터의 예방 보호 대책으로는 미흡하다.
모터 코일의 층간 절연불량은 모터를 정지시킨 후 절연저항을 측정하거나 숙련된 전문가의 육안 검사를 통해 이루어진다. 하지만, 코일 수 가닥이 합선되는 경우 등과 같이 미약한 층간 절연불량은 절연저항 측정법이나 육안 검출로 찾아내기 어렵다.
한편, 대한민국 특허공개 제10-2012-0100280호는 역기전력을 기초로 하여 단상 교류 모터의 이상을 감지하는 단상 교류 모터 제어장치를 개시하고 있다. 동 선행문헌을 참조하면, 역기전력을 감지하여 역기전력에 비례하는 펄스 신호를 소정 시간 간격으로 출력하고 두 펄스 신호에 기초하여 모터의 이상을 판단한다. 하지만, 역기전력을 이용한 모터 이상 감지는 모터의 역회전이나 위상 커패시터의 수명을 검출할 수 있을 뿐이며, 모터의 과열, 과전류, 층간 절연불량 등을 판단하는 것은 곤란하다.
대한민국 특허공개 제10-2012-0100280호
본 발명은 교류 모터의 전류 지연 특성을 이용하여 교류 모터의 이상상태를 검출함으로써, 종래 측정이 곤란한 모터 이상상태를 높은 감도로 검출할 수 있으며, 단일의 검출회로를 통해 다양한 모터 이상상태를 검출할 수 있으며, 모터 고장이 발생되기 전에 이상상태 진단이 가능한 교류 모터 이상상태 검출장치 및 이를 구비한 배전반을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 교류 모터 이상상태 검출장치는, 교류 모터의 이상상태를 검출하는 교류 모터 이상상태 검출장치에 있어서, 상기 교류 모터의 전압 입력단자에 연결되며, 입력 전압의 위상을 0(zero)에서 90도까지 지연시키는 전압 위상 지연 설정부(130); 상기 전압 위상 지연 설정부(130)의 출력과 기준전압을 비교하여 전압 위상을 구형파로 변환하여 출력하는 제1 비교기(IC1)를 포함하는 전압 위상 변환부(100); 상기 교류 모터의 전류 입력단자에 연결되며, 부하측에 흐르는 전류 위상을 구형파로 검출하는 전류 위상 검출부(210); 상기 전류 위상 검출부(210)의 출력과 기준전압을 비교하여 전류 위상을 구형파로 변환하여 출력하는 제2 비교기(IC2)를 포함하는 전류 위상 변환부(200); 상기 전압 위상 변환부(100)의 출력 및 상기 전류 위상 변환부(200)의 출력 합성분과 기준전압을 비교하여 전압 위상과 전류 위상의 위상차를 구형파로 출력하는 제3 비교기(IC3)를 포함하는 위상 비교부(300); 상기 위상 비교부(300)의 출력을 적분하여 톱니파 형태로 변환하는 톱니파 발생부(400); 상기 톱니파 발생부(400)의 출력과 기준전압을 비교하여 전압 위상과 전류 위상의 위상차에 대응하는 펄스 신호를 출력하는 제4 비교기(IC4)를 포함하는 위상차 검출부(500); 상기 위상차 검출부(500)의 출력을 계수하며 누적 계수치가 소정치 이상일 때 출력을 발생시키는 리플 카운터(IC5)를 포함하는 노이즈 필터부(520); 및 상기 노이즈 필터부(520)의 출력에 따라 스위칭되어 이상신호를 출력하는 이상신호 출력부(600)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 교류 모터 이상상태 검출장치는, 상기 위상차 검출부(500)의 제4 비교기(IC4)는 반전 비교기이며, 상기 제4 비교기(IC4)의 비반전 단자에는 저항(R12) 및 가변저항(R13)이 직렬 연결되어 상기 위상차 검출부(500)의 위상차 검출 대역을 조정하는 위상 이탈 대역폭 설정부(510)가 연결된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류 모터 이상상태 검출장치는, 상기 톱니파 발생부(400)는 상기 제3 비교기(IC3)의 출력 단자와 상기 제4 비교기(IC4)의 반전 단자 사이에 병렬 접속되는 저항(R11) 및 다이오드(D7)와, 상기 저항(R11) 및 다이오드(D7)의 병렬 접속점과 상기 전압 입력단자 일측에 접속되는 커패시터(C5)로 구성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류 모터 이상상태 검출장치는, 상기 전압 위상 지연 설정부(130)는 상기 전압 입력단자에 직렬 연결되는 가변저항(R1) 및 커패시터(C4)와, 일측은 상기 가변저항(R1) 및 커패시터(C4)의 접속점에 연결되고 타측은 상기 제1 비교기(IC1)의 반전 단자에 연결되는 저항(R2)으로 구성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류 모터 이상상태 검출장치는, 상기 전류 위상 검출부(210)는 상기 전류 입력단자에 상호 반대 방향으로 병렬 접속되어 전류 위상을 파고치 1V의 구형파로 변환하는 한 쌍의 다이오드(D1, D2)로 구성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류 모터 이상상태 검출장치는, 상기 한 쌍의 다이오드(D1, D2)의 병렬 접속점 일측과 상기 제2 비교기(IC2)의 비반전 단자 사이에 직렬 연결되는 저항(R3)과, 상기 저항(R3)과 상기 한 쌍의 다이오드(D1, D2)의 병렬 접속점 타측 사이에 병렬 접속되는 저항(R4) 및 역류 방지용 다이오드(D6)를 포함하며, 상기 전류 위상 검출부(210)에서 생성된 전압에 의한 상기 제2 비교기(IC2)의 손상을 방지하는 비교기 보호회로부(220)를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류 모터 이상상태 검출장치는, 상기 전압 입력단자 사이에 연결되는 서미스터(PTC) 및 바리스터(V1)를 포함하며, 입력 전원의 스위칭 개폐 서지를 흡수하는 서지 보호회로부(110)를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교류 모터 이상상태 검출장치는, 상기 이상신호 출력부(600)는 상기 리플 카운터(IC5)의 출력 신호에 따라 스위칭 신호를 출력하는 포토 커플러(P.C)이다.
본 발명의 일실시예에 따른 배전반은, 전술한 교류 모터 이상상태 검출장치를 구비한다.
본 발명의 교류 모터 이상상태 검출장치 및 이를 구비한 배전반에 따르면, 교류 모터의 전류 지연 특성에 대응하여 전압 위상을 지연 설정하고 전압 위상과 전류 위상의 합성분으로부터 전류 위상의 변동을 누적 카운트하여 이상신호를 출력함으로써, 교류 모터의 이상상태에 따른 전류의 지상 및 진상 현상을 높은 감도로 검출할 수 있고 종래 검출이 어려웠던 다양한 이상상태를 진단할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 교류 모터 이상상태 검출장치를 예시한 블록도, 및
도 2는 본 발명에 따른 교류 모터 이상상태 검출장치를 예시한 회로도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구체적인 실시예가 설명된다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대하여 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
명세서 전체에 걸쳐 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 그리고 본 발명에 첨부된 도면은 설명의 편의를 위한 것으로서, 그 형상과 상대적인 척도는 과장되거나 생략될 수 있다.
실시예를 구체적으로 설명함에 있어서, 중복되는 설명이나 당해 분야에서 자명한 기술에 대한 설명은 생략되었다. 또한, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 기재된 구성요소 외에 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "~부", "~기", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.
통상적으로 교류 모터는 인덕터 특성을 가지므로 공급되는 전압의 위상에 비하여 전류 위상이 지연되어 흐른다. 이러한 전류 지연 현상은 교류 모터의 상태에 따라 다양하게 변동된다. 예를 들어, 무부하 상태에서 공회전 할 때는 전류 위상이 지연되어 흐르다가 기계적인 부하가 걸리면 전류 위상이 빨라진다. 이때, 모터의 코어가 과열되거나 코일의 층간 절연이 불량하여 수 가닥의 합선이 발생한 경우 전류 위상은 더욱 빨라진다. 그밖에 과열, 과부하, 접촉 불량에 의한 아크 발생, 코일 단선, 운전용 콘덴서 단락 등의 경우에도 전류의 위상은 정상상태에 비해 빨라지거나 지연되는 등으로 나타난다. 본 발명은 이러한 교류 모터의 전류 지연 특성을 이용하여 이상상태를 검출하고, 검출 결과를 경보장치, 차단장치, 또는 기록장치 등에 전달한다.
한편, 이하에서는 본 발명에 따른 교류 모터 이상상태 검출장치에 대하여 실시예를 참조하여 설명한다. 하지만, 본 발명은 이하에서 설명되는 교류 모터 이상상태 검출장치 뿐만 아니라, 그러한 교류 모터 이상상태 검출장치를 구비하는 배전반을 포함한다. 여기서 '배전반'은 수용가 측에 고압을 배전하는 고압 배전반, 저압을 배전하는 저압 배전반, 배전반에서 배전된 간선을 다시 분전하는 분전반, MCC(Motor Control Center)에 적용되는 동력반을 포함하는 개념으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 배전반은 통상 알려진 바와 같이 송전 라인을 인입하는 버스 바, 배전 측에 연결되는 접속 단자, 주 차단기 및 누전 차단기 등의 스위치 장치 등을 포함하며, 여기에 아래에 설명되는 교류 모터 이상상태 검출장치와 검출 결과에 따라 동작하는 경보장치, 차단장치, 또는 기록장치가 포함될 수 있다. 버스 바, 접속 단자, 스위치 장치, 이상상태 검출신호에 따라 동작하는 경보장치, 차단장치, 기록장치 등은 통상 알려진 기술에 상응하므로 자세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 교류 모터 이상상태 검출장치를 예시한 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 교류 모터 이상상태 검출장치를 예시한 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 교류 모터 이상상태 검출장치는 전압 위상 지연 설정부(130)와, 전압 위상 변환부(100)와, 전류 위상 검출부(210)와, 전류 위상 변환부(200)와, 위상 비교부(300)와, 톱니파 발생부(400)와, 위상차 검출부(500)와, 위상 이탈 대역폭 설정부(510)와, 노이즈 필터부(520)와, 이상신호 출력부(600)로 구성된다.
도 2를 참조하면, T1 및 T3는 교류 모터의 동작전원이 공급되는 전압 입력단자이며, T2 및 T3는 전류 입력 단자이다. 단자 T1과 T2에는 전체 회로와 병렬로 커패시터(C1)가 접속된다. 이 커패시터(C1)는 부하측의 단선을 감지하기 위한 것으로서, 부하측 커패시턴스에 비해 미세한 용량(예컨대, 0.1uF)으로 선택된다. 따라서 부하가 접속된 상태에서는 커패시터(C1)의 용량값은 무시될 수 있다. 하지만, 부하가 단선된 경우에는 전류의 위상을 전압의 위상보다 90도 진상으로 만들어, 후술하는 위상차 검출에 의해 부하 단선 상태가 용이하게 검출될 수 있도록 한다.
도시한 바와 같이, 전압 입력단자(T1, T3)의 사이에는 서미스터(PTC) 및 바리스터(V1)가 직렬 연결되어 서지 보호회로부(110)를 구성한다. 서지 보호회로부(110)는 입력 전원의 스위칭 개폐 시에 발생되는 개폐 서지를 흡수하여 회로를 보호한다.
서미스터(PTC)와 바리스터(V1)의 접속점과 전압 입력단자(T3) 사이에는 커패시터(C2, C3) 및 다이오드(D3, D5)로 구성되는 정류회로부(120)가 설치된다. 다이오드(D3)는 제너 다이오드로서 정류 전압을 결정하며, 커패시터(C3)는 평활용 커패시터이다. 정류회로부(120)는 회로를 구성하는 비교기(IC1, IC2, IC3, IC4) 및 리플 카운터(IC5)의 동작전원을 제공하며, 비교기(IC1, IC2, IC3, IC4)의 기준전압을 제공하기 위해 사용된다.
전압 위상 지연 설정부(130)는 전압 입력단자(T1, T3)에 연결되며, 입력 전압의 위상을 0(zero)에서 90도까지 지연시킨다. 도 2를 참조하면, 전압 위상 지연 설정부(130)는 전압 입력단자(T1, T3) 사이에 직렬 연결되는 가변저항(R1) 및 커패시터(C4)와, 일측은 가변저항(R1) 및 커패시터(C4)의 접속점에 연결되고 타측은 제1 비교기(IC1)의 반전 단자에 연결되는 저항(R2)으로 구성된다.
가변저항(R1)은 입력되는 교류 전원전압으로 커패시터(C4)를 충방전시키고, 저항(R2)를 통해 제1 비교기(IC1)의 반전 단자로 입력되는 위상각이 결정된다. 이때, 가변저항(R1)을 조절하여 전압 위상의 지연분을 설정한다.
전압 위상 변환부(100)의 제1 비교기(IC1)는 반전 비교기로서, 반전 단자로 전압 위상 지연 설정부(130)의 출력을 받고, 비반전 단자로 기준전압을 받는다. 기준전압은 정류회로부(120)에 연결된 저항(R5, R6)의 분압 저항에 의해 결정된다. 제1 비교기(IC1)는 전압 위상 지연 설정부(130)의 출력과 기준전압을 비교하고 위상이 지연된 전압 위상을 반전시켜 구형파 형태로 출력한다.
전류 위상 검출부(210)는 전류 입력단자(T2, T3)에 상호 반대 방향으로 병렬 접속되는 한 쌍의 다이오드(D1, D2)로 구성된다. 한 쌍의 다이오드(D1, D2)는 전류 위상을 파고치 1V의 구형파로 변환한다.
도시한 바와 같이, 전류 위상 검출부(210)와 전류 위상 변환부(200) 사이에는 비교기 보호회로부(220)가 설치된다. 비교기 보호회로부(220)는 한 쌍의 다이오드(D1, D2)의 병렬 접속점 일측과 제2 비교기(IC2)의 비반전 단자 사이에 직렬 연결되는 저항(R3)과, 이 저항(R3)과 한 쌍의 다이오드(D1, D2)의 병렬 접속점 타측 사이에 병렬 접속되는 저항(R4) 및 역류 방지용 다이오드(D6)로 구성된다. 비교기 보호회로부(220)는 전류 위상 검출부(210)에서 생성된 전압에 의하여 제2 비교기(IC2)가 손상되는 것을 방지한다.
전류 위상 변환부(200)의 제2 비교기(IC2)는 비반전 비교기로서, 비반전 단자로 전류 위상 검출부(210)의 출력을 받고, 반전 단자로 기준전압을 받는다. 기준전압은 저항(R5, R6)의 분압 저항에 의해 결정된다. 제2 비교기(IC2)는 전류 위상 검출부(210)의 출력과 기준전압을 비교하고 전류 위상을 구형파 형태로 출력한다.
위상 비교부(300)는 전압 위상 변환부(100)의 출력 및 전류 위상 변환부(200)의 출력 합성분과 기준전압을 비교하여 전압 위상과 전류 위상의 위상차를 구형파로 출력한다.
도 2를 참조하면, 위상 비교부(300)는 제1 비교기(IC1)와 제2 비교기(IC2)의 출력단자 사이에 연결되어 두 출력을 혼합하는 저항(R7, R8)과, 이 두 저항(R7, R8)의 접속점에 비반전 단자가 연결되는 제3 비교기(IC3)로 구성된다. 제3 비교기(IC3)의 반전 단자에는 정류회로부(120)에 연결된 저항(R9, R10)의 분압 저항에 의해 결정되는 기준전압이 인가된다.
제1 비교기(IC1) 및 제2 비교기(IC2)의 출력이 일치할 때에는 전원전압의 1/2에 해당하는 전압이 제3 비교기(IC3)의 비반전 단자에 인가되며, 출력이 다를 때는 전원전압과 동일한 양의 전압 또는 음의 전압이 인가된다. 제3 비교기(IC3)는 제1 비교기(IC1) 및 제2 비교기(IC2)의 출력이 상이하고 전원전압과 동일한 양의 전압으로 나타나는 순간을 선별하여 출력한다.
톱니파 발생부(400)는 위상 비교부(300)의 출력을 적분하여 톱니파 형태로 변환한다. 도 2를 참조하면, 톱니파 발생부(400)는 제3 비교기(IC3)의 출력 단자와 제4 비교기(IC4)의 반전 단자 사이에 병렬 접속되는 저항(R11) 및 다이오드(D7)와, 이 저항(R11) 및 다이오드(D7)의 병렬 접속점과 교류 입력단자(T3)에 접속되는 커패시터(C5)로 구성된다.
위상차 검출부(500)는 톱니파 발생부(400)의 출력과 기준전압을 비교하여 전압 위상과 전류 위상의 위상차에 대응하는 펄스 신호를 출력하는 제4 비교기(IC4)로 구성된다. 제4 비교기(IC4)는 반전 비교기로, 반전 단자로 톱니파 발생부(400)의 출력을 받는다. 제4 비교기(IC4)의 비반전 단자에는 기준전압이 인가되며, 이 기준전압은 위상 이탈 대역폭 설정부(510)에 의해 결정된다.
위상 이탈 대역폭 설정부(510)는 정류회로부(120)의 출력단과 제4 비교기(IC4)의 비반전 단자 사이에 직렬 연결되는 저항(R12) 및 가변저항(R13)으로 구성된다. 가변저항(R13)을 조절하여 위상 이탈 대역폭을 설정할 수 있으며, 위상차 검출 감도가 조절된다.
위상차 검출부(500)는 제4 비교기(IC4)의 출력 단자에 역방향으로 접속되는 발광 다이오드(LED)와, 이 발광 다이오드(LED)에 병렬 접속되는 다이오드(D8)를 더 포함한다. 위상차 검출부(500)의 출력은 다이오드(D8)를 통해 노이즈 필터부(520)의 리플 카운터(IC5) 입력 단자로 전달된다. 위상차 검출부(500)의 출력이 미리 정해진 회수만큼 카운트되면, 리플 카운터(IC5)의 출력에 따라 발광 다이오드(LED)가 점등된다. 발광 다이오드(LED)의 점등으로 전류 위상이 비정상적으로 지연되거나 빨라진 상태를 알 수 있다. 또한, 발광 다이오드(LED)는 전류 위상과 전압 위상이 일치하는지를 확인하는데 사용될 수 있다. 전술한 전압 위상 지연 설정부(130)의 가변저항(R1)을 미세 조절하여 발광 다이오드(LED)가 OFF되는 지점이 전류와 전압의 위상이 일치하는 지점이다.
노이즈 필터부(520)는 리플 카운터(IC5)와, 이 리플 카운터(IC5)의 리셋 단자에 병렬 접속되는 저항(R15) 및 커패시터(C6)로 구성된다. 저항(R15) 및 커패시터(C6)의 시정수에 따라 전원 투입 후 리플 카운터(IC5)가 리셋되며, 새로운 카운트 동작을 실시한다.
리플 카운터(IC5)는 모터가 OFF되는 순간 교류 전압의 잔류자속에 의해 모터의 감쇄 진동이 발생되는 현상 및 스위칭 노이즈 펄스 등에 의해 오작동하는 것을 방지하는 수단으로, 이러한 노이즈를 필터링하여 위상차 검출부(500)의 출력이 소정 회수의 출력을 발생시키는 것을 카운트한다.
이상신호 출력부(600)는 리플 카운터(IC5)의 출력단자에 연결되는 포토 커플러(P.C)로 구성된다. 리플 카운터(IC5)의 출력에 따라 포토 커플러(P.C)의 발광 다이오드가 광신호를 출력하고, 전기적으로 절연된 포토 트랜지스터가 턴 온 되어 이상신호 출력단자(T4, T5)에 스위칭 신호를 출력한다. 이상신호 출력단자(T4, T5)는 예컨대, 경보장치, 차단장치, 또는 기록장치에 연결될 수 있다.
위에서 개시된 발명은 기본적인 사상을 훼손하지 않는 범위 내에서 다양한 변형예가 가능하다. 즉, 위의 실시예들은 모두 예시적으로 해석되어야 하며, 한정적으로 해석되지 않는다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상술한 실시예가 아니라 첨부된 청구항에 따라 정해져야 하며, 첨부된 청구항에 한정된 구성요소를 균등물로 치환한 경우 이는 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
100 : 전압 위상 변환부 110 : 서지 보호회로부
120 : 정류회로부 130 : 전압 위상 지연 설정부
200 : 전류 위상 변환부 210 : 전류 위상 검출부
220 : 비교기 보호회로부 300 : 위상 비교부
400 : 톱니파 발생부 500 : 위상차 검출부
510 : 위상 이탈 대역폭 설정부 520 : 노이즈 필터부
600 : 이상신호 출력부

Claims (9)

  1. 교류 모터의 이상상태를 검출하는 교류 모터 이상상태 검출장치에 있어서,
    상기 교류 모터의 전압 입력단자에 연결되며, 입력 전압의 위상을 0(zero)에서 90도까지 지연시키는 전압 위상 지연 설정부(130);
    상기 전압 위상 지연 설정부(130)의 출력과 기준전압을 비교하여 전압 위상을 구형파로 변환하여 출력하는 제1 비교기(IC1)를 포함하는 전압 위상 변환부(100);
    상기 교류 모터의 전류 입력단자에 연결되며, 부하측에 흐르는 전류 위상을 구형파로 검출하는 전류 위상 검출부(210);
    상기 전류 위상 검출부(210)의 출력과 기준전압을 비교하여 전류 위상을 구형파로 변환하여 출력하는 제2 비교기(IC2)를 포함하는 전류 위상 변환부(200);
    상기 전압 위상 변환부(100)의 출력 및 상기 전류 위상 변환부(200)의 출력 합성분과 기준전압을 비교하여 전압 위상과 전류 위상의 위상차를 구형파로 출력하는 제3 비교기(IC3)를 포함하는 위상 비교부(300);
    상기 위상 비교부(300)의 출력을 적분하여 톱니파 형태로 변환하는 톱니파 발생부(400);
    상기 톱니파 발생부(400)의 출력과 기준전압을 비교하여 전압 위상과 전류 위상의 위상차에 대응하는 펄스 신호를 출력하는 제4 비교기(IC4)를 포함하는 위상차 검출부(500);
    상기 위상차 검출부(500)의 출력을 계수하며 누적 계수치가 소정치 이상일 때 출력을 발생시키는 리플 카운터(IC5)를 포함하는 노이즈 필터부(520); 및
    상기 노이즈 필터부(520)의 출력에 따라 스위칭되어 이상신호를 출력하는 이상신호 출력부(600)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 모터 이상상태 검출장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위상차 검출부(500)의 제4 비교기(IC4)는 반전 비교기이며, 상기 제4 비교기(IC4)의 비반전 단자에는 저항(R12) 및 가변저항(R13)이 직렬 연결되어 상기 위상차 검출부(500)의 위상차 검출 대역을 조정하는 위상 이탈 대역폭 설정부(510)가 연결되는 것을 특징으로 하는 교류 모터 이상상태 검출장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 톱니파 발생부(400)는 상기 제3 비교기(IC3)의 출력 단자와 상기 제4 비교기(IC4)의 반전 단자 사이에 병렬 접속되는 저항(R11) 및 다이오드(D7)와, 상기 저항(R11) 및 다이오드(D7)의 병렬 접속점과 상기 전압 입력단자 일측에 접속되는 커패시터(C5)로 구성되는 것을 특징으로 하는 교류 모터 이상상태 검출장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전압 위상 지연 설정부(130)는 상기 전압 입력단자에 직렬 연결되는 가변저항(R1) 및 커패시터(C4)와, 일측은 상기 가변저항(R1) 및 커패시터(C4)의 접속점에 연결되고 타측은 상기 제1 비교기(IC1)의 반전 단자에 연결되는 저항(R2)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 교류 모터 이상상태 검출장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전류 위상 검출부(210)는 상기 전류 입력단자에 상호 반대 방향으로 병렬 접속되어 전류 위상을 파고치 1V의 구형파로 변환하는 한 쌍의 다이오드(D1, D2)로 구성되는 것을 특징으로 하는 교류 모터 이상상태 검출장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 한 쌍의 다이오드(D1, D2)의 병렬 접속점 일측과 상기 제2 비교기(IC2)의 비반전 단자 사이에 직렬 연결되는 저항(R3)과, 상기 저항(R3)과 상기 한 쌍의 다이오드(D1, D2)의 병렬 접속점 타측 사이에 병렬 접속되는 저항(R4) 및 역류 방지용 다이오드(D6)를 포함하며, 상기 전류 위상 검출부(210)에서 생성된 전압에 의한 상기 제2 비교기(IC2)의 손상을 방지하는 비교기 보호회로부(220)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 모터 이상상태 검출장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전압 입력단자 사이에 연결되는 서미스터(PTC) 및 바리스터(V1)를 포함하며, 입력 전원의 스위칭 개폐 서지를 흡수하는 서지 보호회로부(110)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 모터 이상상태 검출장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이상신호 출력부(600)는 상기 리플 카운터(IC5)의 출력 신호에 따라 스위칭 신호를 출력하는 포토 커플러(P.C)인 것을 특징으로 하는 교류 모터 이상상태 검출장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 교류 모터 이상상태 검출장치를 구비하는 배전반.
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