KR20000001048A - 모터운전 보호장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터로 인가되는 전원의 위상을 분석하여 역상 또는 결상 상태를 확인하고, 절연저항치를 측정하여 모터상태를 확인하여 모터가 비정상적인 경우에 전원이 자동으로 차단되도록 하고 사용자에게 알림으로써 모터를 보호하는 동시에 작동불능 상태시간을 최소화하는 모터운전 보호장치( A protection apparatus for motor's driving )에 관한 것으로서,

수중모터(10)로 인가되는 외부의 3상 교류전원을 입력받아 시스템의 구동에 필요한 직류전원으로 변경하는 구동전원 공급부(11)와, 수중모터(10)로 인가되는 전원의 위상을 판단하는 입력위상 판단부(12)와, 수중모터(10)의 절연저항을 측정하는 절연저항 감지부(13)와, 상기 입력위상 판단부(12) 및 절연저항 감지부(13)의 출력신호를 입력받아 수중모터(10)의 상태를 판단하고 그 결과에 따라 시스템을 제어하는 마이컴(14)과, 수중모터(10)의 전원입력단과 외부 3상전원 사이에 연결되고 상기 마이컴(14)의 제어신호에 따라 온/오프 상태가 결정되는 스위칭부(15)와, 상기 마이컴(14)의 제어신호에 따라 수중모터(10)의 역상 또는 결상 상태를 나타내는 결선상태 표시부(16)와, 상기 마이컴(14)의 제어신호에 따라 절연저항치와 절연상태 및 수중모터(10)의 동작여부를 나타내는 절연저항 표시부(17)를 포함한다.

Description

모터운전 보호장치

본 발명은 모터운전 보호장치에 관한 것으로서 특히, 특히 수중에서 동작하는 수중모터에 적용되어 전원연결을 제어함으로써 역상운전 또는 결상운전 및 절연불량 상태에서의 운전으로 인한 모터의 손상을 방지할 수 있도록 하는 모터운전 보호장치에 관한 것이다.

일반적으로 수중모터가 사용되는 분야로서는 수중모터 펌프, 수중폭기 펌프, 수중믹서 등이 있다. 이때, 상기 각각의 제품에서 수중모터의 전원으로는 3상전원을 사용하는데, 수중모터의 설치작업시 3상전원의 결선이 역상으로 바뀌어 연결되는 경우에는 원하는 방향과 반대방향으로 회전하게 되어 제품의 동작에 오동작이 발생되고, 모터의 손상이 발생될 수 있다.

예를 들어, 수중모터가 역상으로 운전하는 경우에는 펌프의 임펠러 또는 프로펠러가 반대방향으로 회전하게 되어 수중모터가 과부하 상태에서 작동하게 되고, 이 상태로 계속해서 운전하면 수중모터의 손상이 발생하여 심각한 고장을 야기될 수 있다. 상기와 같은 동작으로 인해 수중모터에 손상이 발생된 경우에는 펌프의 동작을 정지시키고 수리를 하여야 하기 때문에 수중모터의 수리비용 뿐만 아니라 펌프의 운전정지로 인한 경제적 손실을 야기하게 된다.

상기에서 사용되는 3상전원은 R,S,T의 3가지 위상을 갖고 입력되는 교류전원을 나타내는데, R,S,T 3상의 외부전원이 상기 수중모터의 개별적인 단자를 통하여 인가되도록 연결된다. 이때, 상기 R,S,T 3상은 각각 120도의 위상차를 두고 수중모터에 인가되어 각각 포지티브(+) 영역에서 60도의 중첩부분을 갖는다. 상기와 같은 3상전원의 인가에 따라 수중모터의 회전방향이 결정되는데, 3상의 전원이 R,S,T의 순서를 갖으면 정방향 회전하고, T,S,R의 순서를 갖으면 역방향 회전하게 된다.

따라서, 3상전원을 사용하는 수중모터는 설치작업시 결선의 역상여부를 반드시 확인하여야 한다. 그러나, 외부전원과 수중모터를 연결하는 경우 작업자는 각 상의 표시에 따라 수작업으로 연결하는데, 각 상의 표시는 전선의 색으로 표시되거나 글자의 인쇄로 표시되기 때문에 그 구분을 위하여 상당한 주의를 기울여야 한다. 결국, 숙련된 엔지니어가 아닌 일반 사용자들은 결선의 역상여부를 확인하는 것이 쉽지 않기 때문에 작업자의 혼동 또는 부주의로 인해 결선이 잘못되는 경우가 발생될 수 있다.

또한, 수중모터의 설치작업시 역상 뿐만 아니라 결상이 발생될 수 있는데, 이는 단선으로 인해 전원이 수중모터에 인가되지 못하는 상태를 나타낸다. 상기 결상이 발생되면 수중모터는 작동불능 상태가 된다.

한편, 수중모터는 코일과 프레임 사이에 소정치 이상의 절연저항을 갖고 있어야 한다. 그를 위하여 수중모터에서는 소정의 밀폐수단을 이용하여 내부와 외부를 차단하고 있으나, 계속적으로 수중에서 동작하여야 하는 관계로 누수로 인한 절연불량의 위험성을 내포하고 있다. 이와 같은 이유로 인해 종래의 경우 누수감지센서를 부착하여 그 상태를 확인하도록 하는 수중모터가 개발되었으나, 누수 이외의 이유로 절연불량이 발생된 경우에는 그 상태를 확인할 수 없기 때문에 수중모터를 적절히 보호할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 모터로 인가되는 전원의 위상을 분석하여 역상 또는 결상 상태를 확인하고, 절연저항의 상태를 확인하여 모터가 비정상적인 경우에 모터로 인가되는 전원을 자동으로 차단시킴으로써 모터가 비정상적인 상태에서 동작하지 않도록 하여 모터를 보호할 수 있도록 하는 모터운전 보호장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 모터가 비정상적인 경우에 그 상태를 사용자에게 알려줌으로써 사용자가 신속히 조치를 취할 수 있도록 하여 모터의 작동불능 상태시간을 최소화할 수 있도록 하는 모터운전 보호장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 구성을 나타내는 블록도,

도 2는 본 발명에 의한 모터운전 보호장치의 전면패널을 나타내는 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 수중모터 11 : 구동전원 공급부

12 : 입력위상 판단부 13 : 절연저항 감지부

14 : 마이컴 15 : 스위칭부

16 : 결선상태 표시부 17 : 절연저항 표시부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 외부의 3상 교류전원을 입력받아 시스템의 구동에 필요한 직류전원으로 변경하여 시스템 내부로 공급하는 구동전원 공급부; 3상전원을 구동전원으로 하는 모터로 인가되는 외부 3상전원의 위상을 판단하는 입력위상 판단부; 상기 모터의 코일과 프레임 사이의 절연저항을 측정하는 절연저항 감지부; 상기 입력위상 판단부 및 절연저항 감지부의 출력신호를 입력받아 상기 모터의 역상 또는 결상이 감지되거나, 상기 모터의 절연저항이 소정치 이하로 떨어지는 경우에 상기 모터로 인가되는 외부 3상전원을 차단시키도록 하는 제어신호를 출력하는 마이컴; 및 상기 모터의 전원입력단과 외부 3상전원 사이에 연결되고, 상기 마이컴의 제어신호에 따라 온/오프 상태가 결정되어 상기 모터로 외부 3상전원을 선택적으로 인가하는 스위칭부를 포함하는 모터운전 보호장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 마이컴의 제어신호에 따라 모터의 역상 또는 결상 상태를 나타내는 결선상태 표시부; 상기 마이컴의 제어신호에 따라 절연저항치 및 모터의 동작여부를 나타내는 절연저항 표시부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 의한 모터운전 보호장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명에 의한 모터운전 보호장치의 전면패널을 나타내는 도면이다.

본 발명에서는 수중모터에서 발생될 수 있는 비정상적인 상태를 모두 검출하기 위하여 모터결선을 감지하는 부분과, 모터의 절연저항을 감지하는 부분이 구비된다. 또한, 상기에서 비정상적인 상태가 검출된 경우에 모터로 인가되는 전원을 차단하는 인터로크(interlock) 기능이 구비된다.

도 1을 참조하면, 본 발명은 수중모터(10)로 인가되는 외부의 3상 교류전원을 입력받아 시스템의 구동에 필요한 직류전원으로 변경하여 시스템 내부로 공급하는 구동전원 공급부(11)와, 수중모터(10)로 인가되는 외부 3상전원의 위상을 판단하는 입력위상 판단부(12)와, 상기 수중모터(10)의 코일과 프레임 사이의 절연저항을 측정하는 절연저항 감지부(13)와, 상기 입력위상 판단부(12) 및 절연저항 감지부(13)의 출력신호를 입력받아 상기 수중모터(10)의 상태를 판단하고 그 결과에 따라 시스템을 제어하는 마이컴(14)과, 상기 수중모터(10)의 전원입력단과 외부 3상전원 사이에 연결되고 상기 마이컴(14)의 제어신호에 따라 온/오프 상태가 결정되는 스위칭부(15)와, 상기 마이컴(14)의 제어신호에 따라 수중모터(10)의 역상 또는 결상 상태를 나타내는 결선상태 표시부(16)와, 상기 마이컴(14)의 제어신호에 따라 절연저항치와 절연상태 및 수중모터(10)의 동작여부를 나타내는 절연저항 표시부(17)를 포함한다.

상기에서 구동전원 공급부(11)에는 입력전원에 관계없이 일정한 직류전원(5V/24V/33V)이 출력되는 장치가 내장되어 220V/380V/440V의 3가지 교류전원에서 사용이 가능하다.

또한, 상기 결선상태 표시부(16) 및 절연저항 표시부(17)는 도 2에 도시된 바와 같이 시스템의 전면패널에 다수의 발광소자(LED) 및 상태표시문자를 구비하여 이루어지는데, 상태에 따라 발광소자의 색깔을 다르게 하여 표시한다. 이때, 정상적인 경우에는 녹색(G)이 점등되도록 하고, 비정상적인 경우에는 적색(R)이 점등되도록 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 외부로부터 수중모터(10)로 3상의 교류전원이 인가됨과 동시에 상기 구동전원 공급부(11)에서는 소정의 직류전원으로 변경하여 마이컴(14)으로 제공하여 시스템이 동작하도록 한다.

이때, 상기 입력위상 판단부(12)에서는 수중모터(10)로 인가되고 있는 교류전원의 위상을 검출하여 그 순서 및 유무를 판단하고, 그 결과를 상기 마이컴(14)으로 출력한다. 상기 입력위상 판단부(12)에서는 상기 R,S,T이 각각 포지티브(+) 영역에서 60도의 중첩부분을 갖음을 이용하여 중첩부분의 유무 및 그 순서에 따라 3상의 유무 및 입력순서를 판단할 수 있다.

상기 입력위상 판단부(12)의 위상 판단동작이 이루어지는 동안 상기 절연저항 감지부(13)에서는 상기 수중모터(10)의 코일과 프레임 사이의 절연저항을 측정하여 그 결과를 상기 마이컴(14)으로 출력한다.

상기 마이컴(14)에서는 입력위상 판단부(12)에서 검출된 위상의 존재여부 및 순서에 따라 전원이 정상인지 또는 비정상인지를 판단한다. 이때, 원하는 순서에 맞게 모든 위상이 입력되는 경우에는 정상으로 판단하여 상기 결선상태 표시부(16)에 정상운전이 표시되도록 한다. 또한, 원하는 순서와 다른 경우에는 역상으로 판단하여 상기 결선상태 표시부(16)에 역상고장이 표시되도록 하는 동시에 상기 스위칭부(15)로 제어신호를 출력하여 오프(off)되도록 함으로써 상기 수중모터(10)로 인가되는 교류전원을 차단하고, 상기 결선상태 표시부(16)에 전원차단이 표시되도록 한다.

또한, 특정위상의 입력이 없는 경우에는 결상으로 판단하여 상기 결선상태 표시부(16)에 결상고장이 표시되도록 하는 동시에 상기 스위칭부(15)로 제어신호를 출력하여 오프(off)되도록 함으로써 상기 수중모터(10)로 인가되는 교류전원을 차단하고, 상기 결선상태 표시부(16)에 전원차단이 표시되도록 한다.

한편, 상기 마이컴(14)에서는 절연저항 감지부(13)의 출력신호를 입력받아 상기 절연저항 표시부(17)에 절연저항치를 표시한다. 이때, 일반적으로 수중모터(10)에서 코일과 프레임 사이의 절연저항은 10㏁ 이상을 유지하여야 하기 때문에 10㏁ 이하로 떨어지면 절연불량으로 판단하게 된다. 즉, 절연저항이 10㏁ 이상이면 정상으로 판단하여 상기 절연저항 표시부(17)에 절연양호가 표시되도록 하고, 절연저항이 10㏁ 이하이면 절연불량으로 판단하여 상기 절연저항 표시부(17)에 그 상태가 표시되도록 하는 동시에 상기 스위칭부(15)로 제어신호를 출력하여 오프(off)되도록 함으로써 상기 수중모터(10)로 인가되는 교류전원을 차단하고, 상기 절연저항 표시부(17)에 전원차단이 표시되도록 한다.

결국, 본 발명은 전원의 역상 여부를 자동으로 확인하여 역상으로 결선되었을 경우 펌프 기동전에 사용자에게 알려주고, 전원을 자동으로 차단시킴으로써 수중모터를 보호할 수 있게 된다.

또한, 수중모터를 기동하기 전에 그 절연저항을 미리 확인하여 절연상태가 양호한 경우에 기동하도록 하고, 절연불량 상태가 감지되면 사용자에게 알려주고, 전원을 자동으로 차단시킴으로써 모터를 보호할 수 있게 된다.

상기의 동작에 의해 수중모터(10)의 결선상태 및 절연저항 상태가 정상적이라고 판단되면 상기 스위칭부(15)가 온(on)상태를 유지하도록 제어함으로써 외부의 교류전원이 수중모터(10)에 인가되도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 모터운전 보호장치는 수중모터로 인가되는 전원이 비정상적인 경우 또는 수중모터의 절연저항이 비정상적인 경우에 수중모터로 인가되는 전원을 차단하고, 사용자에게 알리기 때문에 수중모터의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 수중모터의 작동불능 상태시간을 최소화할 수 있게 되어 제품의 작업효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 절연이 나빠 인명을 손상시킬 수 있는 위험으로부터 예견하여 미리 고칠 수 있는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 외부의 3상 교류전원을 입력받아 시스템의 구동에 필요한 직류전원으로 변경하여 시스템 내부로 공급하는 구동전원 공급부; 3상전원을 구동전원으로 하는 모터로 인가되는 외부 3상전원의 위상을 판단하는 입력위상 판단부; 상기 모터의 코일과 프레임 사이의 절연저항을 측정하는 절연저항 감지부; 상기 입력위상 판단부 및 절연저항 감지부의 출력신호를 입력받아 상기 모터의 역상 또는 결상이 감지되거나, 상기 모터의 절연저항이 소정치 이하로 떨어지는 경우에 상기 모터로 인가되는 외부 3상전원을 차단시키도록 하는 제어신호를 출력하는 마이컴; 및 상기 모터의 전원입력단과 외부 3상전원 사이에 연결되고, 상기 마이컴의 제어신호에 따라 온/오프 상태가 결정되어 상기 모터로 외부 3상전원을 선택적으로 인가하는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터운전 보호장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 마이컴의 제어신호에 따라 모터의 역상 또는 결상 상태를 나타내는 결선상태 표시부; 상기 마이컴의 제어신호에 따라 절연저항치 및 모터의 동작여부를 나타내는 절연저항 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터운전 보호장치.