KR102137978B1 - 모터 보호 장치를 구비하는 전동기 제어반 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터 보호 장치를 구비하는 전동기 제어반에 관한 것이다. 상기 전동기 제어반은, 턴온 동작시, 모터에 공급되는 전원을 차단하는 전자 접촉기(MC), 상기 모터와 상기 전자 접촉기 사이에 배치되고, 상기 모터와 연결되는 전로에 흐르는 전류 또는 전압을 측정하며, 측정값을 기초로 상기 모터의 동작 이상 여부를 판단하는 제1 회로부, 상기 모터와 상기 제1 회로부 사이에 배치되고, 상기 전로에 흐르는 전류 또는 전압을 측정하며, 측정값을 기초로 상기 모터의 동작 이상 여부를 판단하는 제2 회로부, 및 상기 제1 회로부 및 상기 제2 회로부에서 모두 상기 모터가 고장이라고 판단하는 경우, 상기 전자 접촉기를 턴온시키는 스위치부를 포함한다.

Description

모터 보호 장치를 구비하는 전동기 제어반{Motor control centor comprising motor protection relay}
본 발명은 모터 보호 장치를 구비하는 전동기 제어반에 관한 것이다.
일반적으로 공장, 건물, 산업시설 등 다양한 곳에서 상수 및 하수 제어, 온도조절, 공조(air conditioning) 등을 위하여 수많은 전동기(Motor)가 가동되고 있다.
전동기 제어반(Motor Control Center; 이하, MCC)은 전동기 또는 전동기를 구비하는 모터 펌프(Motor Pump)가 구동되기 위한 전력을 공급하거나, 전동기와 관련된 부하 장치를 안전하게 보호하기 위한 것이다. 전동기 제어반(MCC)은 변압기에서 공급되는 저압의 전기를 전동기로 배분하거나, 전동기에 과전류가 흐르는 것을 감시 또는 차단하는 기능을 수행한다.
이러한 전동기는 현장의 요구에 맞추어 자동으로 구동되거나 멈출 필요가 있으므로, 전자개폐기 등을 이용한 회로(circuit)를 통해 제어될 수 있다. 또한, 전동기가 많이 사용되는 경우에는 관리, 운용의 효율을 위하여 여러 개의 전동기용 제어 유니트(Unit)를 하나의 외함(캐비닛)에 집적한 형태의 전동기 전용 제어반을 제작하여 각각의 전동기를 제어하게 된다.
이러한 전동기 제어반에서의 각 제어 유니트는, 내부에 MCCB(Molded Case Circuit Breaker), NFB(No Fuse Breaker), MC(Magnet Contactor), MPR(Motor Protection Relay), OCR(Over Current Relay), EOCR(Electronic Over Current Relay), EMPR(Electronic Motor Protection Relay) 등의 구성요소를 포함하며, 이들을 사용하여 전동기를 보호 및 제어할 수 있다.
도 1은 종래의 모터 보호 장치(EMPR)를 포함하는 전동기 제어반을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, MCC 판넬내부로 3상 모터에 전원을 공급하기 위해 3상 전로(예를 들어, R상, S상, T상 신호)가 인입된다. 3상 전로의 가장 초입에는 배선용 차단기(40)(Molded Case Circuit Breaker; MCCB)가 설치되어 3상 전로의 단락사고 발생시 해당 전로를 차단할 수 있다. 배선용 차단기(40)와 모터(10) 사이에는 전자 접촉기(30)(Magnet Contactor; MC)가 설치된다. 전자 접촉기(30)에 모터 보호 장치(20)(Electronic Motor Protection Relay; EMPR)로부터 나오는 개방신호가 수신되는 경우, 전자 접촉기(30)는 3상 모터(10)로 공급되는 전원을 차단하여 고장 발생시 모터(10)를 정지시킬 수 있다.
모터 보호 장치(20)는 전자 접촉기(30)와 모터(10) 사이에 설치되어, 모터(10)의 고장 유무를 상시 판단할 수 있다. 모터 보호 장치(20)는 일반적으로 3상 전로를 장치 내부의 CT 센서로 관통시켜, 3상 전로에 흐르는 전류를 센싱하도록 하고 있다.
모터 보호 장치(20)는 주회로부(22), HMI(24), 및 전원부(26)를 포함한다.
주회로부(22)는 내부에 포함된 CT 센서를 통해 센싱한 3상 전류를 이용하여 전자회로 또는 전자회로와 수치연산을 결합한 고장 판별 수단을 통해 모터(10) 고장 발생 여부에 대한 판단을 수행한다. 모터 보호 장치(20)의 주회로부(22)에서 모터(10)가 고장 상태라고 판단한 경우, 모터 보호 장치(20)는 전자 접촉기(30)로 개방신호를 출력한다.
HMI(24)는 각종 운전 파라미터(설정치)와 계측치를 표시하는 디스플레이부와, 운전 파라미터를 변경하기 위한 인터페이스부로 구성된다. HMI(24)와 주회로부(22)는 통신라인 또는 신호라인으로 연결되어 각종 운전 정보를 교환할 수 있다.
전원부(26)는 주회로부(22)와 HMI(24)의 전자회로에 동작전원을 공급한다. 전원부(26)는 MCC 판넬 내부의 상용전원(110VAC 또는 220VAC)을 입력받아 모터 보호 장치(20)의 내부 전자회로의 구동전원(12VDC 또는 5VDC 또는 3.3VDC 등 실시예에 따라 다양할 수 있음)을 생성하고, 이 구동전원을 HMI(24)와 주회로부(22)에 제공할 수 있다.
모터(10)에 고장이 발생되는 경우, 고장 전류가 모터 보호 장치(20) 내부의 CT 센서를 통해 센싱되고, 주회로부(22)에서 전자회로 또는 전자회로와 수치연산의 결합을 통해 고장 상태를 판단하여 개방신호를 전자 접촉기(30)로 출력하게 된다. 개방신호를 수신한 전자 접촉기(30)는 개폐기(MS)를 개방하여 모터(10)로 공급되는 전원을 차단함으로써 모터(10)는 운전을 정지시키고, 고장 상태로부터 모터(10)를 보호할 수 있다.
다만, 종래 기술의 전동기 제어반은 모터(10)의 고장을 검출하기 위해 하나의 모터 보호 장치(20)만을 이용한다. 따라서, 모터 보호 장치(20)에서 내부 부품 소손, 수치 연산 상의 오류 등에 의해 고장 상태가 아님에도 고장 상태로 오판하는 경우, 모터 보호 장치(20)가 모터(10)를 제대로 보호할 수 없다는 문제점이 있었다.
또한, 모터 보호 장치(20)의 오동작으로 모터(10)가 정지되는 경우, 각종 산업시설의 생산 차질과 생산설비의 소손이 발생할 수 있다. 따라서, 모터 보호 장치(20)의 동작 신뢰성을 확보하는 것은 모터(10)를 적용한 전력 수용가에 있어서 매우 중요한 사안이라 할 수 있다.
본 발명은 모터 고장에 대한 판별 과정을 이중화함으로써, 모터 보호 장치의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전동기 제어반을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 모터 고장에 대한 판별 과정을 이중화하기 위해 복수의 모터 보호 장치를 설치하는 경우, 요구되는 공간과 비용을 최적화할 수 있는 전동기 제어반을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 전동기 제어반은, 턴온 동작시, 모터에 공급되는 전원을 차단하는 전자 접촉기(MC), 상기 모터와 상기 전자 접촉기 사이에 배치되고, 상기 모터와 연결되는 전로에 흐르는 전류 또는 전압을 측정하며, 측정값을 기초로 상기 모터의 동작 이상 여부를 판단하는 제1 회로부, 상기 모터와 상기 제1 회로부 사이에 배치되고, 상기 전로에 흐르는 전류 또는 전압을 측정하며, 측정값을 기초로 상기 모터의 동작 이상 여부를 판단하는 제2 회로부, 및 상기 제1 회로부 및 상기 제2 회로부에서 모두 상기 모터가 고장이라고 판단하는 경우, 상기 전자 접촉기를 턴온시키는 스위치부를 포함한다.
또한, 상기 제1 및 제2 회로부에서 측정된 전류를 함께 표시하는 디스플레이부와, 사용자의 입력 신호를 상기 제1 및 제2 회로부에 동시에 전달하는 인터페이스부를 포함하는 HMI와, 상기 제1 및 제2 회로부에 동시에 전원을 공급하는 전원부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 HMI와 상기 제1 및 제2 회로부를 연결하며, 상호 간에 데이터를 전달하는 통신라인과, 상기 전원부에서 출력된 구동전원을 상기 제1 및 제2 회로부에 전달하는 전원라인을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 통신라인과 상기 전원라인은, 동일한 전선 피복으로 둘러싸인 하나의 다심 전선에 구비될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 회로부는, 각각 상기 전로에 흐르는 전류를 측정하는 CT 센서와, 상기 측정된 전류가 미리 정해진 정상 동작 범위에 해당되는지 여부를 판단하는 MCU를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 회로부는, 상기 전로에서 측정된 전류가 미리 정한 기준치를 벗어나는 경우, 상기 제1 개방신호를 활성화시키고, 상기 제2 회로부는, 상기 전로에서 측정된 전류가 미리 정한 기준치를 벗어나는 경우, 상기 제2 개방신호를 활성화시키며, 상기 스위치부는, 상기 제1 개방신호 및 제2 개방신호가 모두 활성화되는 경우, 상기 전자 접촉기를 턴온시킬 수 있다.
또한, 상기 스위치부는, 상기 제1 개방신호 및 상기 제2 개방신호를 입력받아 상기 전자 접촉기의 동작신호를 출력하는 AND 로직 회로로 구성될 수 있다.
또한, 상기 스위치부는, 일측에 전원이 인가되고, 상기 제1 개방신호에 의해 온오프되는 제1 스위치와, 상기 제1 스위치와 상기 전자 접촉기 사이에 연결되고, 상기 제2 개방신호에 의해 온오프되는 제2 스위치를 포함하고, 상기 전자 접촉기는, 상기 제2 스위치에서 출력되는 신호에 의해 온오프될 수 있다.
본 발명의 전동기 제어반은, 모터 고장에 대한 판별 과정을 이중화함으로써, 하나의 모터 보호 장치만을 이용하는 경우보다 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 전동기 제어반은, 복수의 모터 보호 장치가 하나의 HMI 및 전원부를 이용함에 따라, 모터 보호 장치의 설치 공간을 감소시키고, 상호 연결에 이용되는 배선을 최소화하며, 설치 비용을 감소시킬 수 있다. 이를 통해, 사용자는 모터 보호 장치의 설치에 필요한 공간을 최소화함으로써 전동기 제어반의 크기를 감소시킬 수 있으며, 제조 비용 또한 감소시킬 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 종래의 모터 보호 장치를 구비하는 전동기 제어반을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 보호 장치를 구비하는 전동기 제어반을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 보호 장치를 구비하는 전동기 제어반을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 모터보호장치를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터 보호 장치를 구비하는 전동기 제어반을 나타내는 도면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
여기에서, 배선용 차단기(MCCB)는 단락 보호를 목적으로 동작되며, 단락 사고 시 기 설정된 설정 전류 값을 넘어서면 오프(OFF) 상태가 된다. 여기에서, 단락사고란 배선용 차단기(MCCB)의 2차 측 전로 또는 부하에서 합선 또는 상간 절연 파괴로 단락(short)이 발생하여 과대 전류가 발생하는 것을 의미한다.
전자 접촉기(MC)는 외부의 신호(Signal)에 의해 부하 전류를 온오프 해주는 기기이다. 전자 접촉기(MC)에는 개폐기(Magnetic Switch; MS)가 포함되며, 과부하계전기에서 발생되는 신호(Signal)에 의해 개폐기(MS)의 동작이 제어될 수 있다.
모터 보호 장치(EMPR)는 기존 열동형 과부하계전기를 대체하여 저압모터를 보호하기 위해 사용되는 전자식 모터 보호 장치(Smart Electronic Motor Protection Relay)로서, 전자식 과전류계전기(Electronic Overcurrent Rely) 또는 전자식 과부하계전기(Electronic Overload Relay)라고도 한다.
모터 보호 장치(EMPR)는 MCU(Microprocessor Control Unit)가 내장된 디지털형 모터 보호 장치로서, 실시간 데이터 처리와 고정밀성 실현으로 신뢰성이 뛰어나며, 모델에 따라 과전력, 저전력, 과전압, 저전압, 과역률, 저역률, 과전류, 결상, 역상, 불평성, 지락, 단락 등에 대한 보호기능을 구비함으로써, 모터를 안전하게 보호할 수 있다.
이하에서는, 도 2 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 모터 보호 장치를 구비하는 전동기 제어반에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 보호 장치를 구비하는 전동기 제어반을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기 제어반(100)(MCC)은, 제1 모터 보호 장치(110)(EMPR_1), 제2 모터 보호 장치(120)(EMPR_2), 스위치부(118), 전자 접촉기(130)(MC), 및 배선용 차단기(140)(MCCB)를 포함한다.
제1 모터 보호 장치(110)는 모터(10)와 연결되는 전로에 흐르는 전류를 측정하고, 측정된 전류를 기초로 모터(10)의 동작 이상 여부를 판단한다.
제1 모터 보호 장치(110)는 제1 회로부(112), 제1 HMI(114), 제1 전원부(116)을 포함한다.
구체적으로, 제1 회로부(112)는 내부에 포함된 센서를 이용하여, 전로에 흐르는 전류를 측정한다. 여기에서, 센서는 R상, S상, T상과 같은 교류 3상의 전류를 검출하는 수단으로서, 전류 검출 수단으로서는 변류기(Current Transformer)가 이용될 수 있다. 이때, 전로는 3상 전류(예를 들어, R상, S상, T상)가 흐르는 3개의 전로로 구성되며, 각각의 전로는 변류기(Current Transformer)가 각각 구비된 3개의 홀을 통과하도록 구성될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이어서, 제1 회로부(112)는 센서에서 센싱된 전류를 이용하여 모터(10)의 고장 발생 여부에 대한 판단할 수 있다. 제1 회로부(112)는 모터(10)의 고장 발생 여부에 대한 판단하기 위해, 전자회로 또는 전자회로와 수치연산을 결합한 고장 판별 수단을 이용할 수 있다. 예를 들어, 제1 회로부(112)는 센싱된 데이터가 미리 설정된 임계치를 초과하는지를 기초로 모터(10)의 동작 이상 여부를 판별할 수 있다.
이어서, 제1 회로부(112)는 모터(10)가 고장 상태라고 판단되는 경우, 전자 접촉기(30)에 제1 개방 신호(S1)를 출력한다. 여기에서, 제1 개방 신호(S1)는, 모터(10)가 고장 상태인 경우 활성화(예를 들어, 논리값 '1')되고, 모터(10)가 정상 상태인 경우 비활성화(예를 들어, 논리값 '0')될 수 있다.
제1 HMI(114)는 제1 회로부(112)의 각종 운전 파라미터(설정치)와 계측치를 표시하는 디스플레이부와, 운전 파라미터를 변경하기 위한 인터페이스부를 포함한다. 제1 HMI(114)와 제1 회로부(112)는 통신라인 또는 신호라인으로 연결되어 각종 운전 정보를 교환할 수 있다.
제1 전원부(116)는 제1 회로부(112)와 제1 HMI(114)에 동작전원을 공급한다. 제1 전원부(116)는 전동기 제어반(100)의 MCC 판넬 내부에 구비된 상용전원(110VAC 또는 220VAC)을 입력받고, 제1 모터 보호 장치(110)의 내부 전자회로의 구동전원(11VDC, 5VDC 또는 3.3VDC 등 실시예에 따라 다양할 수 있음)을 생성하고, 이 구동전원을 제1 회로부(112) 및 제1 HMI(114)에 제공할 수 있다.
제2 모터 보호 장치(120)는 모터(10)와 연결되는 전로에 흐르는 전류를 측정하고, 측정된 전류를 기초로 모터(10)의 동작 이상 여부를 판단한다. 이때, 제1 모터 보호 장치(110)와 제2 모터 보호 장치(120)는 동일한 전로에 흐르는 전류를 측정하되, 서로 별개의 검출 장치를 포함한다.
구체적으로, 제2 모터 보호 장치(120)는 제2 회로부(122), 제2 HMI(124), 제2 전원부(126)을 포함한다. 제2 모터 보호 장치(120)는 실질적으로 앞에서 설명한 제1 모터 보호 장치(110)와 동일한 구성요소를 포함하고, 동일한 방식으로 동작할 수 있다. 따라서, 이하에서는 제2 모터 보호 장치(120)의 구성요소에 대한 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
제2 회로부(122)는 내부에 포함된 복수의 센서를 이용하여, 전로에 흐르는 전류를 측정한다. 이어서, 제2 회로부(122)는 센서에서 센싱된 전류를 이용하여 모터(10)의 고장 발생 여부에 대한 판단할 수 있다. 제2 회로부(122)는 모터(10)의 고장 발생 여부를 판단하기 위해, 전자회로 또는 전자회로와 수치연산을 결합한 고장 판별 수단을 이용할 수 있다. 이어서, 제2 회로부(122)는 모터(10)가 고장 상태라고 판단되는 경우, 전자 접촉기(30)에 제2 개방 신호(S2)를 출력한다. 여기에서 제2 개방 신호(S2)는, 모터(10)가 고장 상태인 경우 활성화(예를 들어, 논리값 '1')되고, 모터(10)가 정상 상태인 경우 비활성화(예를 들어, 논리값 '0')될 수 있다.
스위치부(118)는 제1 모터 보호 장치(110)에서 출력되는 제1 개방 신호(S1)와 제2 모터 보호 장치(120)에서 출력되는 제2 개방 신호(S2)를 수신하고, 제1 개방 신호(S1) 및 제2 개방 신호(S2)가 모두 활성화되는 경우, 전자 접촉기(130)(MC)를 턴온시키는 제어 신호(St)를 출력한다.
여기에서, 스위치부(118)는 AND 로직 회로(예를 들어, AND 게이트 로직 회로)로 표현될 수 있다.
예를 들어, 스위치부(118)는 직렬로 연결된 복수의 스위치(또는, 릴레이 소자)로 구성되고, 각 스위치는 제1 개방 신호(S1) 및 제2 개방 신호(S2)에 의해 제어될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 이에 대한 설명은 이하에서 자세히 후술하도록 한다.
전자 접촉기(130)(MC)는 모터(10)로 인가되는 전원을 차단할 수 있다. 구체적으로, 전자 접촉기(130)는 하나 이상의 개폐기(Magnetic Switch; MS)를 포함할 수 있으며, 스위치부(118)에서 출력된 제어 신호(St)를 기초로 개폐기가 온오프됨에 따라, 모터(10)로 인가되는 전원이 차단될 수 있다.
도면에 명확히 도시되지는 않았으나, 배선용 차단기(140)도 스위치부(118)에서 출력되는 제어 신호(St)에 의해 동작이 제어될 수 있다. 예를 들어, 모터(10)에서 앞서 기술한 단락사고가 발생한 경우 제1 회로부(112)가 출력한 제1 개방 신호(S1)와 제2 회로부(122)가 출력한 제2 개방 신호(S2)가 모두 활성화되어 상술한 제어 신호(St)가 활성화되는 경우, 배선용 차단기(140)는 모터(10)에 전원이 인가되지 않도록 전로를 차단시킬 수 있다. 다만, 이는 하나의 예에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전동기 제어반(100)의 경우, 각각의 모터 보호 장치(110, 120)는 동일한 모터(10)에 흐르는 3상 전류를 개별적으로 센싱하고, 센싱한 3상 전류를 이용하여 각각의 회로부에서 모터(10)의 고장 발생 여부에 대한 판단을 상호 독립적으로 수행한다.
이어서, 전동기 제어반(100)은 각각의 모터 보호 장치(110, 120)에서 상호 독립적으로 모터(10)의 동작 이상 여부를 판단한 결과 고장 상태라고 판단한 경우, 개별적으로 개방신호(S1, S2)를 출력하게 된다. 각각의 모터 보호 장치(110, 120)로부터 출력된 개방신호(S1, S2)는 AND 로직 회로(118)에 입력되고, AND 로직 회로(118)의 출력이 최종 개방신호가 되어 전자 접촉기(130)를 동작시키게 된다.
따라서, 전동기 제어반(100)은 복수의 모터 보호 장치(110, 120) 모두에서 모터(10)가 고장 상태라고 판단한 경우에만 모터(10)로 제공되는 전원을 차단시키고, 복수의 모터 보호 장치(110, 120) 중 어느 하나에서만 모터(10)의 고장을 판단한 경우에는, 전자 접촉기(130)는 동작시키지 않는다.
이를 통해, 본 발명의 전동기 제어반(100)은 모터 고장에 대한 판별 과정을 이중화함으로써, 모터 보호 장치의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명의 전동기 제어반(100)은 복수의 모터 보호 장치(110, 120)를 이용하기에, MCC 판넬 내부에 설치 공간이 더 필요하게 되어 MCC 판넬 크기가 커지게 되며, 배선 증가에 따른 설치 비용이 증가될 수 있다.
이하에서는 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기 제어반(100)의 문제를 해결하기 위해 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동기 제어반에 대해 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 보호 장치를 구비하는 전동기 제어반을 나타내는 도면이다. 도 4는 도 3의 모터보호장치를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동기 제어반(200)은 모터 보호 장치(210)(EMPR), 전자 접촉기(230)(MC), 및 배선용 차단기(240)(MCCB)를 포함한다.
여기에서, 전자 접촉기(230), 및 배선용 차단기(240)는 앞에서 도 2를 참조하여 설명한 전자 접촉기(130), 및 배선용 차단기(140)와 실질적으로 동일하게 동작하는 바, 이하에서는 앞에서 설명한 내용과 중복되는 내용을 생략하고 차이점을 위주로 설명하도록 한다.
모터 보호 장치(210)는 제1 회로부(212), 제2 회로부(214), 스위치부(216), HMI(222) 및 전원부(224)를 포함한다. 이러한 모터 보호 장치(210)는 MCC 판넬 내부에 구비될 수 있다.
구체적으로, 제1 회로부(212)는 내부에 포함된 센서를 이용하여, 전로에 흐르는 전류를 측정한다.
이어서, 제1 회로부(212)는 센서에서 센싱된 전류를 이용하여 모터(10)의 고장 발생 여부에 대한 판단할 수 있다. 제1 회로부(212)는 모터(10)의 고장 발생 여부에 대한 판단하기 위해, 전자회로 또는 전자회로와 수치연산을 결합한 고장 판별 수단을 이용할 수 있다.
이어서, 제1 회로부(212)는 모터(10)가 고장 상태라고 판단되는 경우, 전자 접촉기(30)에 제1 개방 신호(S1)를 출력한다. 여기에서 제1 개방 신호(S1)는, 모터(10)가 고장 상태인 경우 활성화(예를 들어, 논리값 '1')되고, 모터(10)가 정상 상태인 경우 비활성화(예를 들어, 논리값 '0')될 수 있다.
제2 회로부(214)는 모터(10)와 연결되는 전로에 흐르는 전류를 측정하고, 측정된 전류를 기초로 모터(10)의 동작 이상 여부를 판단한다. 이때, 제2 회로부(214)는 제1 회로부(212)와 동일한 전로에 흐르는 전류를 측정한다.
제2 회로부(214)는 내부에 포함된 복수의 센서를 이용하여, 전로에 흐르는 전류를 측정한다.
이어서, 제2 제2 회로부(214)는 센서에서 센싱된 전류를 이용하여 모터(10)의 고장 발생 여부에 대한 판단할 수 있다. 제2 회로부(214)는 모터(10)의 고장 발생 여부에 대한 판단하기 위해, 전자회로 또는 전자회로와 수치연산을 결합한 고장 판별 수단을 이용할 수 있다.
이어서, 제2 회로부(214)는 모터(10)가 고장 상태라고 판단되는 경우, 전자 접촉기(30)에 제2 개방 신호(S2)를 출력한다. 여기에서 제2 개방 신호(S2)는, 모터(10)가 고장 상태인 경우 활성화(예를 들어, 논리값 '1')되고, 모터(10)가 정상 상태인 경우 비활성화(예를 들어, 논리값 '0')될 수 있다.
스위치부(216)는 제1 모터 보호 장치(110)에서 출력되는 제1 개방 신호(S1)와 제2 모터 보호 장치(120)에서 출력되는 제2 개방 신호(S2)를 수신하고, 제1 개방 신호(S1) 및 제2 개방 신호(S2)가 모두 활성화되는 경우, 전자 접촉기(230)를 턴온시키는 제어 신호(St)를 출력한다. 여기에서, 스위치부(118)는 AND 로직 회로(예를 들어, AND 게이트 로직 회로)로써 동작할 수 있다. 이하에서는 도 4를 참조하여, 스위치부(216)에 대한 일 예를 설명하도록 한다.
도 4를 참조하면, 모터 보호 장치(210)(EMPR)는 직렬로 연결된 제1 릴레이 모듈(211) 및 제2 릴레이 모듈(213)을 포함한다.
제1 릴레이 모듈(211)은 릴레이 소자로서 동작하는 제1 스위치(216a)와 제1 스위치(216a)를 제어하는 제1 회로부(212)를 포함한다.
제2 릴레이 모듈(213)은 릴레이 소자로서 동작하는 제2 스위치(216b)와 제2 스위치(216b)를 제어하는 제2 회로부(214)를 포함한다.
여기에서, 제1 스위치(216a)는 제1 회로부(212)의 제1 개방 신호(S1)에 의해 온오프되고, 제2 스위치(216b)는 제2 회로부(214)의 제2 개방 신호(S2)에 의해 온오프된다.
제1 회로부(212)는 전로에 흐르는 전류를 측정하는 CT 센서(212a)와, CT 센서(212a)에서 측정된 전류가 정상 범위 이내인지를 판단하는 MCU(212b)를 포함한다.
마찬가지로, 제2 회로부(214)는 전로에 흐르는 전류를 측정하는 CT 센서(214a)와, CT 센서(214a)에서 측정된 전류가 정상 범위 이내인지를 판단하는 MCU(214b)를 포함한다.
여기에서, 제1 스위치(216a)의 일단에는 전원(예를 들어, 교류 전원(Vac))이 인가되고, 타단에는 제2 스위치(216b)가 연결된다.
또한, 제2 스위치(216b)의 일단에는 제1 스위치(216a)가 연결되고, 타단에는 전자 접촉기(230)가 연결된다.
제1 회로부(212)에서 출력되는 제1 개방 신호(S1)와 제2 회로부(214)에서 출력되는 제2 개방 신호(S2)가 모두 활성화되어, 제1 스위치(216a) 및 제2 스위치(216b)가 닫히는 경우, 교류 전원(Vac)은 전자 접촉기(230)에 인가되어 전자 접촉기(230)를 동작시킨다. 이에 따라, 모터(10)에 공급되는 전원은 차단된다.
다만, 이와 같은 모터 보호 장치(210)의 구성은 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
다시 도 3을 참조하면, HMI(222)는 제1 회로부(212) 및 제2 회로부(214)에 대한 각각의 각종 운전 파라미터(설정치)와 계측치를 표시하는 디스플레이부와, 운전 파라미터를 변경하기 위한 인터페이스부를 포함한다.
이때, HMI(222)는 제1 회로부(212) 및 제2 회로부(214)와 병렬로 연결되고, 통신라인(L1)을 통해 각종 데이터를 교환할 수 있다. 또한, HMI(222)는 사용자로부터 입력받은 입력 신호를 제1 회로부(212) 및 제2 회로부(214)에 전달함으로써, 제1 회로부(212) 및 제2 회로부(214)의 동작을 동일하게 제어할 수 있다.
전원부(224)는 제1 회로부(212) 및 제2 회로부(214)와, HMI(222)에 동작전원을 공급한다. 전원부(224)는 전동기 제어반(200)의 MCC 판넬 내부에 구비된 상용전원(110VAC 또는 220VAC)을 입력받고, 모터 보호 장치(210)의 내부 전자회로의 구동전원을 생성하며, 생성된 구동전원을 제1 회로부(212) 및 제2 회로부(214)와, HMI(222)에 제공할 수 있다. 여기에서, 전원부(224)는 제1 회로부(212) 및 제2 회로부(214)에 병렬로 연결된 전원라인(L2)을 통해 구동전원을 제공할 수 있다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동기 제어반(200)은 하나의 HMI(222)와 전원부(224)를 이용하여 제1 회로부(212) 및 제2 회로부(214)를 제어하거나, 전원을 공급할 수 있다.
따라서, 모터 고장에 대한 판별 과정을 이중화하기 위한 방안으로 2대의 모터 보호 장치를 설치하는 일 실시예에 따른 전동기 제어반(100)의 구성과 비교하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동기 제어반(200)은 2대의 모터 보호 장치에 있어 동일 구성 요소인 HMI(222)와 전원부(224)를 하나로 일원화 하였다.
이를 통해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동기 제어반(200)은 전동기 제어반(100)과 비교하여 하나의 HMI와 하나의 전원부가 감소되므로, MCC 판넬 내부의 설치 공간 및 배선의 길이가 감소되고, 설치 비용도 감소될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동기 제어반(200)은, 모터 고장에 대한 판별 과정을 이중화하기 위해 복수의 모터 보호 장치를 설치하는 경우 요구되는 공간과 비용을 최적화할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터 보호 장치를 구비하는 전동기 제어반을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동기 제어반(201)은 모터 보호 장치(210)(EMPR), 전자 접촉기(230)(MC), 및 배선용 차단기(240)(MCCB)를 포함한다. 여기에서, 전자 접촉기(230), 및 배선용 차단기(240)는 앞에서 도 2를 참조하여 설명한 전자 접촉기(130), 및 배선용 차단기(140)와 실질적으로 동일하게 동작한다.
또한, 모터 보호 장치(210)는 도 3을 참조하여 설명한 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동기 제어반(200)의 모터 보호 장치(210)와 실질적으로 동일하게 동작하므로, 이하에서는 앞에서 설명한 내용과 중복되는 내용을 생략하고 차이점을 위주로 설명하도록 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동기 제어반(201)은 MCC 판넬 내부(250)와 MCC 판넬 내부(250)를 덮는 MCC 판넬 도어(260)를 포함한다.
또한, 모터 보호 장치(210)는 제1 회로부(212), 제2 회로부(214), 스위치부(216), HMI(222) 및 전원부(224)를 포함한다. 여기에서, 제1 회로부(212), 제2 회로부(214) 및 스위치부(216)는 MCC 판넬 내부(250)에 구비되고, HMI(222) 및 전원부(224)는 MCC 판넬 도어(260)에 구비될 수 있다.
이때, HMI(222) 및 전원부(224)는 MCC 판넬 도어(260)의 전면에 구비된 타공부와 결합되어 일측이 외부로 노출될 수 있다.
사용자는 제1 회로부(212) 및 제2 회로부(214)에서 측정한 데이터와, 모터 보호 장치(201)의 상태를 HMI(222)의 디스플레이부를 통해 확인할 수 있다. 또한, 사용자는 모터 보호 장치(210)를 제어하기 위한 입력 신호를 인터페이스부를 통해 입력할 수 있다.
이때, HMI(222)는 제1 회로부(212) 및 제2 회로부(214)와 병렬로 연결되고, 통신라인을 통해 상호 간에 데이터를 교환할 수 있다. 또한, HMI(222)는 사용자로부터 입력받은 입력 신호를 제1 회로부(212) 및 제2 회로부(214)에 전달함으로써, 제1 회로부(212) 및 제2 회로부(214)의 동작을 동일하게 제어할 수 있다.
전원부(224)는 제1 회로부(212) 및 제2 회로부(214)와, HMI(222)에 동작전원을 공급한다. 전원부(224)는 전동기 제어반(200)의 MCC 판넬 내부에 구비된 상용전원을 입력받고, 모터 보호 장치(210)의 내부 전자회로의 구동전원을 생성하며, 이 구동전원을 제1 회로부(212) 및 제2 회로부(214)와, HMI(222)에 제공할 수 있다. 여기에서, 전원부(224)는 제1 회로부(212) 및 제2 회로부(214)에 병렬로 연결된 전원라인을 통해 구동전원을 제공할 수 있다.
여기에서, HMI(222)와 제1 회로부(212) 및 제2 회로부(214)를 연결하는 통신라인과, 전원부(224)와 제1 회로부(212) 및 제2 회로부(214)를 연결하는 전원라인은 동일한 전선 피복으로 둘러싸인 하나의 다심 전선(Lt)에 포함된다.
즉, 다심 전선(Lt)은 데이터를 전송하기 위한 통신라인(예를 들어, RS485 통신라인 2가닥)과, 전력을 전달하기 위한 전원라인(예를 들어, 5VDC 및 그라운드선 2가닥)을 하나의 전선 피복으로 감싸도록 구성된 단일 전선일 수 있다. 즉, HMI(222)과 전원부(224)는 하나의 다심 전선(Lt)을 통해 제1 회로부(212) 및 제2 회로부(214)와 병렬로 연결될 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동기 제어반(201)은 복수의 모터 보호 장치를 구비하는 실시예와 비교할 때, MCC 판넬 내부(250)의 설치 공간 및 배선의 길이가 감소되고, 설치 비용도 감소될 수 있다. 또한, MCC 판넬 도어(260)에 설치된 HMI(222) 및 전원부(224)와, MCC 판넬 내부(250)에 설치된 제1 회로부(212) 및 제2 회로부(214)를 하나의 다심 전선으로 연결함으로써, 배선 감소를 추가적으로 달성할 수 있으며, 모터 보호 장치의 설치가 간편해져 사용자의 편의성이 향상될 수 있다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
100: 전동기 제어반 110: 제1 모터 보호 장치
112: 제1 회로부 114: 제1 HMI
116: 제1 전원부 118: 스위치부
120: 제2 모터 보호 장치 122: 제2 회로부
124: 제2 HMI 126: 제2 전원부
130: 전자 접촉기 140: 배선용 차단기

Claims (7)

  1. 턴온 동작시, 모터에 공급되는 전원을 차단하는 전자 접촉기(MC);
    상기 모터와 상기 전자 접촉기 사이에 배치되고, 상기 모터와 연결되는 전로에 흐르는 전류 또는 전압을 측정하며, 측정값을 기초로 상기 모터의 동작 이상 여부를 판단하는 제1 회로부;
    상기 전자 접촉기와 상기 제1 회로부 사이에 배치되고, 상기 전로에 흐르는 전류 또는 전압을 측정하며, 측정값을 기초로 상기 모터의 동작 이상 여부를 판단하는 제2 회로부;
    상기 제1 회로부 및 상기 제2 회로부에서 모두 상기 모터가 고장이라고 판단하는 경우, 상기 전자 접촉기를 턴온시키는 스위치부; 및
    상기 제1 및 제2 회로부에서 측정된 전류 및 판단 결과를 함께 표시하는 디스플레이부와, 사용자의 입력 신호를 상기 제1 및 제2 회로부에 동시에 전달하는 인터페이스부를 포함하는 HMI를 포함하고,
    상기 전자 접촉기는 상기 제1 회로부 및 상기 제2 회로부에서 모두 상기 모터가 고장이라고 판단하는 경우에만 상기 스위치부에 의하여 턴온되어 상기 모터로 제공되는 전원을 차단시키고, 상기 제1 회로부 및 상기 제2 회로부 중 어느 하나에서만 상기 모터가 고장이라고 판단하는 경우에는 상기 모터로 제공되는 전원을 차단시키지 않는
    전동기 제어반.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 회로부에 동시에 전원을 공급하는 전원부를 더 포함하는
    전동기 제어반.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 HMI와 상기 제1 및 제2 회로부를 연결하며, 상호 간에 데이터를 전달하는 통신라인과,
    상기 전원부에서 출력된 구동전원을 상기 제1 및 제2 회로부에 전달하는 전원라인을 더 포함하고,
    상기 통신라인과 상기 전원라인은, 동일한 전선 피복으로 둘러싸인 하나의 다심 전선에 구비되는
    전동기 제어반.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 회로부는, 각각 상기 전로에 흐르는 전류를 측정하는 CT 센서와, 상기 측정된 전류가 미리 정해진 정상 동작 범위에 해당되는지 여부를 판단하는 MCU를 포함하는
    전동기 제어반.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 회로부는, 상기 전로에서 측정된 전류가 미리 정한 기준치를 벗어나는 경우, 제1 개방신호를 활성화시키고,
    상기 제2 회로부는, 상기 전로에서 측정된 전류가 미리 정한 기준치를 벗어나는 경우, 제2 개방신호를 활성화시키며,
    상기 스위치부는, 상기 제1 개방신호 및 제2 개방신호가 모두 활성화되는 경우, 상기 전자 접촉기를 턴온시키는
    전동기 제어반.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 스위치부는, 상기 제1 개방신호 및 상기 제2 개방신호를 입력받아 상기 전자 접촉기의 동작신호를 출력하는 AND 로직 회로로 구성되는
    전동기 제어반.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 스위치부는,
    일측에 전원이 인가되고, 상기 제1 개방신호에 의해 온오프되는 제1 스위치와,
    상기 제1 스위치와 상기 전자 접촉기 사이에 연결되고, 상기 제2 개방신호에 의해 온오프되는 제2 스위치를 포함하고,
    상기 전자 접촉기는, 상기 제2 스위치에서 출력되는 신호에 의해 온오프되는
    전동기 제어반.
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