KR101915620B1

KR101915620B1 - 저압용 방폭 소프트 스타터

Info

Publication number: KR101915620B1
Application number: KR1020170138041A
Authority: KR
Inventors: 홍병수
Original assignee: (주)모터트로닉스인터내셔날코리아
Priority date: 2017-10-24
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2018-11-07

Abstract

본 발명의 실시 형태는 역병렬 다이오드가 각각 2개 구비된 정방향스위치와 부방향스위치가 병렬로 배치된 SCR(Silicon Controlled Rectifier); 상기 SCR의 게이트를 구동하는 SCR 게이트 구동부; 입력전원단과 상기 SCR의 일단에 개재되어 소프트 스타터(SOFT STARTER)의 입력 전압 및 입력 전류 계측 용도로 사용되는 CT(Current Transformer); 입력전원단에서 분기되어 순간적인 입력 전류 이상 발생시 작동하여 입력 전류를 차단하는 PT(Potential Transformer)와, 상기 PT로부터 입력되는 입력 전압을 SOFT STARTER 제어를 위한 제어 전압으로 변환시켜 UPS로 출력하는 CPT(Control Potential Transformer), 전기 회로의 전압이 끊어지거나 갑자기 올라가거나 내려가는 경우를 제한하여 주변 장치에 대한 전력 공급을 조절하는 장치인 UPS(Uninterruptible Power Supply)를 포함하는 전원공급조절부; 및 상기 CT를 통과한 전류를 광케이블을 통하여 입력받아 계측된 전류량에 따라 상기 SCR의 게이트를 제어하여 유도전동기에 인가되는 전압의 온오프를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 입력 전압이 기준 전압 미만인 경우 미리 설정된 저압 제어 모드로 동작할 수 있다.

Description

저압용 방폭 소프트 스타터{EXPLOSION PROOF SOFT STARTER FOR LOW VOLTAGE}

본 발명은 모터 기동 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시스템 효율 및 안정성을 높일 수 있는 저압용 방폭 소프트 스타터에 관한 것이다.

유도전동기는 일반 동력원으로써 각종 공장, 사업장에서의 동력뿐만 아니라 농업용, 가정용 등 작은 동력에 이르기까지 다양하게 보급되고 있다.

현재 국내 산업계에서 소비되는 전기에너지의 약 70%를 각종 전동기가 소모하며, 그중 90%를 유동전동기가 차지할 정도로 현재 산업현장에서 널리 사용되고 있다.

그러나 유동 전동기는 직입 기동시 정격전류의 약 4~8배 정도의 큰 기동전류를 필요로 한다.

이러한 큰 기동전류는 한전 전원계통에 전압강하를 유발시켜 타 부하설비에 악영향을 미칠 수 있고, 수전 설비용량을 증대시키는 원인이 되어 왔다.

또한, 직입기동으로 발생하는 충격 토크는 설비의 기어나 다른 부분에 손상을 입히고 높은 기동전류는 Magnetic Contactor의 주 접점에 아크(Arc)를 발생시켜 접점손상에 의한 결상 등의 원인이 되기도 한다.

산업현장에서는 이러한 유동전동기의 직입 기동 시 발생하는 큰 기동전류를 감소시키기 위해 Y-Δ기동방식, 리액터 기동방식, 기동보상기(콘돌퍼)기동방식, 인버터기동방식, 소프트 스타트(SOFT-START) 방식 등을 사용하여 기동전류를 제한하는 방식을 사용하고 있다.

이중에서 소프트 스타트 방식은 SCR 이나 사이리스터 혹은 트라이액, 혹은 대전력트랜지스터와 같은 전력용 반도체를 사용하는 방식으로 트랜지스터와 동일한 무접점장치를 사용하여 기동전류를 거의 ZERO에서부터 시작할 수 있고, 기동/정지뿐만 아니라 속도제어까지 폭 넓게 할 수가 있어 널리 사용되고 있다.

소프트 스타트 방식은, 기동전류의 크기를 제한할 수 있고, 부하의 조건에 따라 다양한 기동 패턴을 제공하고 운전상태 감시가 용이하고 조작이 간편하다는 장점이 있다.

그런데 기존의 소프트 스타트 방식을 이용한 유도전동기의 기동 방식은 다음과 같은 문제가 있다.

첫째, 소프트 스타트 방식으로 유도전동기를 구동하기 위해서 입력전압으로서 미리 설정된 고전압(예컨대, 750V) 이상을 입력받아야 하는 단점이 있다. 따라서 저전압 입력시에는 소프트 스타트를 통한 유도전동기의 구동이 불가능하여 그 운영 폭에 제한이 있다.

둘째, 석유화학공장이나, 광산 등과 같이 인화성 가스 및 증기가 화재/폭발을 발생시킬 수 있는 방폭 에어리어 안에서 소프트 스타터를 사용할 경우가 발생한다. 이 경우 소프트 스타터를 방폭형 재질로 사용함에 따라 어느 정도 폭발의 위험성을 줄일 수는 있으나, 통상 방폭형 재질이 주물로 제작되기 때문에 분해조립이 어려워 외부와의 통신에 문제가 발생하게 된다.

따라서 외부와의 통신에 문제가 없으면서 동시에 저전압에서도 동작될 수 있는 저전압용 방폭 스타터의 필요성이 증대되고 있다.

한국공개특허 10-2015-0048123호

본 발명의 기술적 과제는 방폭 지역에서 사용할 수 있을 뿐만 아니라 통신을 손쉽게 할 수 있음과 동시에 저압에서 사용가능한 저압용 방폭 소프트 스타터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 제어부는, 상기 입력 전압이 기준 전압 이상인 경우 미리 설정된 고압 제어 모드로 동작함을 특징으로 할 수 있다.

상기 전원공급조절부는, 상기 PT로부터 입력되는 입력 전압을 상기 CPT로 출력하는 제1스위칭 모드로 동작하거나, 또는 상기 PT로부터 입력되는 입력 전압을 상기 UPS로 출력하는 제2스위칭 모드로 동작하는 전원공급스위치;를 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 고압 제어 모드로 동작시에는 상기 PT로부터 입력되는 입력 전압을 상기 CPT로 출력하는 제1스위칭 모드로 동작하도록 상기 전원공급스위치를 제어하며, 상기 저압 제어 모드로 동작시에는 상기 PT로부터 입력되는 입력 전압을 상기 UPS로 출력하는 상기 제2스위칭 모드로 동작하도록 상기 전원공급스위치를 제어할 수 있다.

상기 제어부는 상기 전원공급조절부의 제1출력전압과 상기 전원공급조절부와 전기적으로 연결된 UPS의 출력전압과, 상기 CT의 출력전압을 입력받아 기준전압 및 기준 전류와 비교하여 상기 SCR 게이트 구동부를 제어할 수 있다.

상기 입력전원단, SCR, CT, 라인 인덕터, SCR 게이트 구동부, 전원공급조절부, 및 제어부는 주물로 형성된 케이스에 탑재되며, 상기 저압용 방폭 소프트 스타터는, 상기 케이스의 일측에 구비되어 사용자의 운전제어명령을 전달하는 필드버스(Field Bus) 단자; 및 상기 필드버스 단자로부터 사용자의 운전제어명령을 검출하여 상기 제어부로 전달하도록 상기 케이스의 내부에 탑재되는 인터페이스;를 포함하며, 상기 필드버스 단자는, 케이스 외부에 위치한 제1광변환기와 전기적으로 연결되어 유무선 통신을 통하여 제2광변환기와 통신하고, 상기 제2광변환기는 PROFIBUS 컨버터로부터 운전제어명령을 수신하여 제1광변환기를 통하여 운전제어명령을 상기 인터페이스로 전달하며, 상기 제1광변환기와 상기 제2광변환기는 이더넷(ethernet), PROFIBUS 또는 MODBUS 중 어느 하나의 방식으로 통신방식으로 통신할 수 있다.

상기 제어부는 상기 인터페이스를 통하여 사용자의 운전제어명령이 검출되면, 상기 SCR의 정방향스위치와 부방향스위치를 검출된 전압과 전압기준값에 따라 온오프제어되도록 상기 SCR 게이트 구동부를 제어하여 상기 운전제어명령에 대응되는 유도전동기의 속도에 도달할 때까지 상기 전압기준값을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면 다양한 입력 전압 범위에서도 사용될 수 있는 범용적인 저압용 방폭 소프트 스타터로 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 저압용 방폭 소프트 스타터의 회로도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SCR을 상세하게 도시한 회로도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 고압 제어 모드로 스위칭이 이루어지는 모습을 도시한 그림.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 고압 제어 모드로 스위칭이 이루어지는 모습을 도시한 그림.
도 5는 본 발명의 필드버스를 설명하기 위한 계층도.

이하, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 저압용 방폭 소프트 스타터의 회로도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SCR을 상세하게 도시한 회로도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 고압 제어 모드로 스위칭이 이루어지는 모습을 도시한 그림이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 고압 제어 모드로 스위칭이 이루어지는 모습을 도시한 그림이다.

본 발명에서는 무접점 소자인 SCR(160)을 이용하여 유도전동기(200)를 가장 효율적인 방법으로 기동시키며 무접점의 파워 소자 SCR(160)을 이용하여 3상 전원 위상을 조절하여 기동시에 초기 전압, 제한 전류(CURRENT LIMIT) 기동시간 등을 계산하여 완전한 기동을 실시하도록 한다.

무접점 SCR(160) 소자는 기동에 알맞은 저전압부터 고전압까지 서서히 증가시키면서 저전류로 모터를 기동시키고, 기동시간과 토크의 크기를 부하에 따라 조정이 가능하여 저전류 기동이 가능하기 때문에 사용된다. 그리고 과부하시 트립, 결상시 트립, 2차측 단락시 트립 등을 통해 모터를 보호할 수 있다. 또한, 무접점 방식이기 때문에 유지보수가 불필요하다.

본 발명의 저압용 방폭 소프트 스타터는, 도 1에 도시한 바와 같이, SCR(160), SCR 게이트 구동부(150), CT(183), 라인 인덕터(184), 출력 조절부, 전원공급조절부(120), 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.

SCR(Silicon Controlled Rectifier;160)은, 도 2에 도시한 바와 같이 역병렬 다이오드가 각각 2개 구비된 정방향스위치와 부방향스위치가 병렬로 배치된다.

SCR 게이트 구동부(150)는, SCR(160)의 게이트를 구동한다. 따라서 SCR 게이트 구동부(150)의 출력에 따라 정방향스위치로 동작하거나 부방향스위치로 동작되어, SCR(160)로 공급되는 전압을 도통시키거나 차단하도록 동작된다.

따라서 교류전원이 입력되는 입력전원단(110)과 양의 방향의 전류를 도통시키는 정방향스위치와 음의 방향의 전류를 도통시키는 부방향스위치로 구성된 SCR(160), 그리고 입력전원단(110)에 전기적으로 연결된 유도전동기(200)의 구성을 가지게 된다. 따라서 입력전원단(110)과 유도전동기(200)가 직접 연결되면 직입기동이 되는데, 이때 유도전동기(200)로는 과전류가 유입되어 유도전동기(200)에 손상을 줄 수 있다. 이렇게 발생하는 과전류를 적절히 제어하여 가감속을 하기 위해 전력용 반도체 소자인 SCR(160)을 사용하여 위상제어에 의한 속도제어를 하는 것이다.

CT(Current Transformer;183)는, 입력전원단(110)과 상기 SCR(160)의 일단에 개재되어 소프트 스타터(SOFT STARTER) 입력 전압 및 입력 전류 계측 용도로 사용된다.

라인 인덕터(Line Inductor;184)는, CT(183)와 상기 SCR(160)의 일단에 개재되어 상기 SCR(160)로 입력되는 전류의 급격한 전류변화를 억제한다. 즉, Line Inductor(160)를 SCR(160)의 입력단에 구성함으로써, di/dt 값의 변화를 억제하는 기능을 수행하여 안정된 전류를 공급하도록 하는 것이다.

또한, 출력조절부(140)는 유도전동기(200)로 입력되는 전압의 변화를 억제하도록 동작되며, 바이패스용 진공차단기(141)의 출력과 SCR(160)의 출력 중 어느 하나를 유도전동기(200)로 출력하도록 동작한다. 부호 131은 ZGF(Zero Ground Fault)이고 부호 143은 유동 전동기 접속단자를 부호 142와 144는 광케이블을 의미한다.

전원공급조절부(120)는, 입력전원단(110)에서 분기되어 순간적인 입력 전류 이상 발생시 작동하여 입력 전류를 차단하는 PT(Potential Transformer;121)와, PT(121)로부터 입력되는 입력 전압을 SOFT STARTER 제어를 위한 제어 전압으로 변환시켜 UPS(124)로 출력하는 CPT(Control Potential Transformer;123), 전기 회로의 전압이 끊어지거나 갑자기 올라가거나 내려가는 경우를 제한하여 주변 장치에 대한 전력 공급을 조절하는 장치인 UPS(Uninterruptible Power Supply;124)를 포함한다.

즉, 전원공급조절부(120)는 입력전원단(110)으로부터 입력 전원을 인가받아, CPT(Control Potential Transformer;123)를 보호하기 위한 단락용 퓨즈로써 순간적인 전류 이상 발생시 작동하여 전류를 차단하는 역할을 수행하는 PT(Potential Transformer;121)와 PT(121)로부터 입력되는 메인 입력 전압을 다운(11kV → 120V)시켜 SOFT STARTER 제어를 위한 전원을 공급하는 CPT(123)와 전기 회로의 전압이 끊어지거나 갑자기 올라가거나 내려가는 경우를 제한하여 주변 장치에 대한 전력 공급을 조절하는 장치인 UPS(Uninterruptible Power Supply;124)를 포함한다.

전원공급조절부(120)는 입력전원단(110)에서 입력되는 전원을 2개로 분기하여 각각 PT(121)와 CPT(123)를 통과하게 하여 하나는 UPS(124)로 입력되고 UPS(124)의 출력이 소프트 스타터 제어부(130)로 입력되고, 분기된 다른 하나는 직접 제어부(130)로 입력되게 한다.

제어부(130)는, CT(183)를 통과한 전류를 광케이블을 통하여 입력받아 계측된 전류량에 따라 SCR(160)의 게이트를 제어하여 유도전동기(200)에 인가되는 전압의 온오프를 제어한다. 제어부(130)는 소프트 스타터(SOFT STARTER)를 제어하는 control part로서 동작되며, 운전자의 운전 제어명령을 필드버스(FieldBus)로 수신받아 운전명령을 검출하는 운전제어명령검출부를 포함한다.

또한, 제어부(130)는 입력전원단(110)에서 SCR(160)과 같은 계통 보호를 위한 진공 차단기를 통과한 입력 전원으로부터 전류의 크기를 바꾸기 위하여 사용하는 장치로써, SOFT STARTER 전류 계측 용도로 사용되는 CT(Current Transfomer;183)를 통과한 전류를 광케이블(181)을 통하여 입력받아 전류를 계측하도록 한다. 따라서 CT(183)는 입력전원단(110)과 SCR(160)의 일단에 개재되어야 한다.

제어부(130)는 전원공급조절부(120)의 제1출력전압과 전원공급조절부(120)와 전기적으로 연결된 UPS(124)의 제2출력전압과, CT(183)의 제3출력전압을 입력받아 기준전압 및 기준 전류와 비교하여 SCR 게이트 구동부(150)를 제어하여 정방향스위치 또는 부방향스위치가 동작되도록 제어하는 것이다. 즉, CT(183)를 통과한 전류를 광케이블을 통하여 입력받아 계측된 전류량에 따라 SCR(160)의 게이트를 제어하여 유도전동기(200)에 인가되는 전압의 온오프를 제어하는 것이다. SCR(160)의 게이트는 SCR 게이트 구동부(150)에 의해 구동되는 데, 제어부(130)는 계측된 전류량과 전원공급조절부(120)에서 입력되는 전원을 계측하여 SCR(160)을 구동하기 위한 게이트 제어신호를 광케이블(151)을 통하여 SCR 게이트 구동부(150)로 출력하여 제어한다. 광케이블은 신호 전달시 노이즈 방지를 위하여 사용된다.

특히 본 발명의 제어부(130)는, 입력 전압이 기준 전압(예컨대, 750V) 미만인 경우 미리 설정된 저압 제어 모드로 동작한다. 반대로, 제어부(130)는, 입력 전압이 기준 전압(예컨대, 750V) 이상인 경우 미리 설정된 고압 제어 모드로 동작한다.

이를 위하여 전원공급조절부(120)는, PT(121)로부터 입력되는 입력 전압을 CPT(123)로 출력하는 제1스위칭 모드로 동작하거나, 또는 PT(121)로부터 입력되는 입력 전압을 UPS(124)로 출력하는 제2스위칭 모드로 동작하는 전원공급스위치(122)를 더 포함한다.

즉, 제어부(130)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 고압 제어 모드로 동작시에는 PT(121)로부터 입력되는 입력 전압을 CPT(123)로 출력하는 제1스위칭 모드로 동작하도록 전원공급스위치(122)를 제어한다. 따라서 입력 전압이 CPT(123)에서 다운되어 제어부(130)로 제공된다.

또한 제어부(130)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 저압 제어 모드로 동작시에는 PT(121)로부터 입력되는 입력 전압을 CPT(123)에 제공하지 않고 UPS(124)로 직접 출력하는 제2스위칭 모드로 동작하도록 전원공급스위치(122)를 제어한다. 저압 제어 모드 시에는 따라서 입력 전압이 CPT(123)를 거치지 않기 때문에 전압 다운없이 그대로 전달된다. 따라서 저압(예컨대 750V 미만 전압)이 입력 전압으로 사용되더라도 안정적으로 소프트 스타트를 통한 유도전동기(200)를 구동할 수 있게 된다.

한편, 폭발 위험성을 차단하기 위하여 방폭 특성을 가지도록, 입력전원단(110), SCR(160), CT(183), 라인 인덕터(184), SCR 게이트 구동부(150), 전원공급조절부(120), 및 제어부(130)는 주물로 형성된 케이스(170)에 탑재된다.

제어부(130)는 계측된 전류량과 전원공급조절부에서 입력되는 전원을 계측하여 SCR(160)을 구동하기 위한 게이트 제어신호를 광케이블을 통하여 SCR 게이트 구동부(150)로 출력하여 제어하는데, 이러한 동작은 인터페이스(132)를 통하여 수신된 운전자의 운전지령에 따라 수행된다. 이와 같이 주물 케이스(170) 내에서 통신 라인을 구축해야 하는데, 이하 도 5와 함께 상술한다.

도 5는 본 발명의 필드버스를 설명하기 위한 계층도이다.

인터페이스(132)는 필드버스(133)를 통하여 운전자의 제어명령을 전달하게 되는 데, 이러한 필드버스(133)를 통하여 주물로 제작된 방폭형 케이스(170)의 제어부(130)와 운전자가 통신을 수행하게 된다.

이러한 통신방법에 대해서는 아래에서 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명에서는 방폭형 케이스(170)를 주물로 제작되어 방폭 지역에 사용될 수 있게 한다.

또한, 본 발명의 저압용 방폭 소프트 스타터는 SCR(160)의 고장 시 유도전동기(200)의 작동을 보장하는 바이패스용 진공차단기(Vacuum Contactor;141)가 SCR(160)의 입출력단자에 병렬 연결된다.

그리고 본 발명의 저압용 방폭 소프트 스타터는 SCR(160)로 입력되는 전류의 변화량에 비례해 전압을 유도함으로써 전류의 급격한 변화를 억제하는 기능의 Line Inductor(184)를 입력전원단(110)과 SCR(160) 사이에 개재시킨다.

즉, Line Inductor(160)를 SCR(160)의 입력단에 구성함으로써, di/dt 값의 변화를 억제하는 기능을 수행하여 안정된 전류를 공급하도록 하는 것이다.

또한, 출력조절부(140)는 유도전동기(200)로 입력되는 전압의 변화를 억제하도록 동작되며, 바이패스용 진공차단기(141)의 출력과 SCR(160)의 출력 중 어느 하나를 유도전동기(200)로 출력하도록 동작한다.

미설명부호 131은 ZGF(Zero Ground Fault)이고 143은 유동전동기 접속단자를 144는 광케이블을 의미한다.

한편, 입력전원단(110), SCR(160), CT(183), 제어부(130), SCR 게이트 구동부(150), 전원공급조절부(120) 등은 주물로 형성된 케이스(170)내에 탑재되어 방폭지역에서 안전하게 사용될 수 있도록 구성한다.

본 발명의 저압용 방폭 소프트 스타터는 방폭지역에서 사용되기 때문에 내부 구성요소를 보호하기 위하여 주물로 형성된 케이스(170)를 사용하는 것이다.

또한, 제어부(130)는 외부에서의 운전제어명령에 따라 가동되어야 하므로, 외부의 운전자와 통신이 가능하도록 구성되어야 한다.

이를 위하여 케이스(170)의 일측에 구비되어 사용자의 운전제어명령을 전달하는 필드버스(Field Bus) 단자(133)를 구비하고, 필드버스 단자(133)로부터 사용자의 운전제어명령을 검출하여 제어부(130)로 전달하도록 케이스(170)의 내부에 탑재되는 인터페이스(132)를 포함한다.

이러한 필드버스 단자(133)는 케이스(170) 외부에 위치한 운전자와 유무선통신을 통하여 통신할 수 있도록 구성된다.

도 5의 본 발명의 필드버스를 설명하기 위한 계층도를 참고하면, 본 발명의 소프트 스타터가 위치하는 필드레벨(Field Level;210)이 광변환기를 이용하여 상위 계층의 제어레벨(Control level;250)과 제어레벨(250)의 상위 계층인 동작레벨(Operation Level;260) 그리고 최상위 레벨인 경영레벨(Management Level;270)과 통신하도록 구성된다.

필드레벨(210)은 소프트 스타터를 포함하여 실제 제어대상인 센서, I/O 등과 같은 장치들이 될 수 있으며, 제어레벨(250)은 수치제어나 동작제어, 기구통신, 기타 인터페이스 등이 포함된다.

동작레벨(260)은 DCS, SCADA, HMI 등이 속하며, 최상위 레벨인 경영레벨(270)은 생산제어시스템(Manufacturing Execution System) 등이 속한다.

또한, 필드레벨(210)은 이더넷(ethernet;133a), PROFIBUS(133b) 또는 MODBUS(133c) 중 어느 하나의 통신방식을 이용하여 상위 계층과 통신한다.

이를 위하여 필드레벨(210)의 소프트스타터로 운전제어명령을 전달하는 제1광변환기(220)와 제1광변환기(220)와 전기적으로 연결되어 유무선 통신을 행하는 제2광변환기(230)를 포함하고, 제2광변환기(230)는 PROFIBUS 컨버터(240)로부터 제어레벨(250)로부터 운전제어명령을 수신하여 제1광변환기(220)로 운전제어명령을 전달하고, 제1광변환기(220)는 필드버스를 통하여 인터페이스(132)로 전달하면 이에 따라 제어부(130)가 SCR(160)을 운전제어하게 되는 것이다.

즉, 제어부(130)는 인터페이스(132)를 통하여 사용자의 운전제어명령이 검출되면, SCR(160)의 정방향스위치와 부방향스위치를 검출된 전압과 전압기준값에 따라 온오프제어되도록 SCR 게이트 구동부(150)를 제어하여 운전제어명령에 대응되는 유도전동기(200)의 속도에 도달할 때까지 전압기준값을 증가시켜 제어하는 것이다.

상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.

110 : 입력전원단 120 : 전원공급조절부
121 : PT 122 : 전원공급스위치
123 : CPT 124: UPS
130 : 제어부

Claims

역병렬 다이오드가 각각 2개 구비된 정방향스위치와 부방향스위치가 병렬로 배치된 SCR(Silicon Controlled Rectifier);
상기 SCR의 게이트를 구동하는 SCR 게이트 구동부;
입력전원단과 상기 SCR의 일단에 개재되어 소프트 스타터(SOFT STARTER)의 입력 전압 및 입력 전류 계측 용도로 사용되는 CT(Current Transformer);
입력전원단에서 분기되어 순간적인 입력 전류 이상 발생시 작동하여 입력 전류를 차단하는 PT(Potential Transformer)와, 상기 PT로부터 입력되는 입력 전압을 SOFT STARTER 제어를 위한 제어 전압으로 변환시켜 UPS로 출력하는 CPT(Control Potential Transformer), 전기 회로의 전압이 끊어지거나 갑자기 올라가거나 내려가는 경우를 제한하여 주변 장치에 대한 전력 공급을 조절하는 장치인 UPS(Uninterruptible Power Supply)를 포함하는 전원공급조절부; 및
상기 CT를 통과한 전류를 광케이블을 통하여 입력받아 계측된 전류량에 따라 상기 SCR의 게이트를 제어하여 유도전동기에 인가되는 전압의 온오프를 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 입력 전압이 기준 전압 미만인 경우 미리 설정된 저압 제어 모드로 동작하고, 상기 입력 전압이 기준 전압 이상인 경우 미리 설정된 고압 제어 모드로 동작하고,
상기 전원공급조절부는,
상기 PT로부터 입력되는 입력 전압을 상기 CPT로 출력하는 제1스위칭 모드로 동작하거나, 또는 상기 PT로부터 입력되는 입력 전압을 상기 UPS로 출력하는 제2스위칭 모드로 동작하는 전원공급스위치;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 고압 제어 모드로 동작시에는 상기 PT로부터 입력되는 입력 전압을 상기 CPT로 출력하는 제1스위칭 모드로 동작하도록 상기 전원공급스위치를 제어하며,
상기 저압 제어 모드로 동작시에는 상기 PT로부터 입력되는 입력 전압을 상기 UPS로 출력하는 상기 제2스위칭 모드로 동작하도록 상기 전원공급스위치를 제어함을 특징으로 하는 저압용 방폭 소프트 스타터.
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청구항 1에 있어서, 상기 제어부는
상기 전원공급조절부의 제1출력전압과 상기 전원공급조절부와 전기적으로 연결된 UPS의 출력전압과, 상기 CT의 출력전압을 입력받아 기준전압 및 기준 전류와 비교하여 상기 SCR 게이트 구동부를 제어하는 저압용 방폭 소프트 스타터.
청구항 1에 있어서,
상기 입력전원단, SCR, CT, 라인 인덕터, SCR 게이트 구동부, 전원공급조절부, 및 제어부는 주물로 형성된 케이스에 탑재되며,
상기 저압용 방폭 소프트 스타터는,
상기 케이스의 일측에 구비되어 사용자의 운전제어명령을 전달하는 필드버스(Field Bus) 단자; 및
상기 필드버스 단자로부터 사용자의 운전제어명령을 검출하여 상기 제어부로 전달하도록 상기 케이스의 내부에 탑재되는 인터페이스;를 포함하며,
상기 필드버스 단자는,
케이스 외부에 위치한 제1광변환기와 전기적으로 연결되어 유무선 통신을 통하여 제2광변환기와 통신하고, 상기 제2광변환기는 PROFIBUS 컨버터로부터 운전제어명령을 수신하여 제1광변환기를 통하여 운전제어명령을 상기 인터페이스로 전달하며, 상기 제1광변환기와 상기 제2광변환기는 이더넷(ethernet), PROFIBUS 또는 MODBUS 중 어느 하나의 방식으로 통신방식으로 통신하는 저압용 방폭 소프트 스타터.
청구항 6에 있어서, 상기 제어부는
상기 인터페이스를 통하여 사용자의 운전제어명령이 검출되면, 상기 SCR의 정방향스위치와 부방향스위치를 검출된 전압과 전압기준값에 따라 온오프제어되도록 상기 SCR 게이트 구동부를 제어하여 상기 운전제어명령에 대응되는 유도전동기의 속도에 도달할 때까지 상기 전압기준값을 증가시키는 저압용 방폭 소프트 스타터.