KR20020052796A - 전기강판의 표면 절연 저항율 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기강판의 표면에 입히는 절연피막의 절연 저항율을 측정하는 장치에 관한 것이다.

이러한 전기강판의 표면 절연 저항율 측정장치는 전기강판의 양면에 증착된 절연피막에 서로 마주보게 설치된 2개의 프루브와, 상기 2개의 프루브 사이에 교류전원을 공급하는 교류전원 공급부와, 상기 교류전원 공급부로부터 상기 프루브를 통해 흐르는 교류 전류를 측정하는 교류전류 측정부와, 상기 프루브 사이의 교류 전압을 측정하는 교류전압 측정부와, 상기 교류전류 측정부와 교류전압 측정부에서 측정된 교류 전류와 교류 전압 사이의 위상차를 검출하는 위상차 검출부와, 상기 교류전원 공급부에 주파수 제어신호를 출력하고, 상기 교류전류 측정부와 교류전압 측정부로부터 교류 전류와 교류 전압을 각각 입력받고 상기 위상차 검출부로부터 위상차값을 입력받아서 상기 절연피막의 저항치를 계산하고, 상기 프루브의 접촉면적을 이용하여 상기 전기강판의 표면 절연율을 계산하는 중앙처리장치를 포함한다.

이러한 본 발명에 따르면 전기강판 제품에 결함을 유발하지 않으므로 전기강판의 샘플 채취가 필요없게 되어 생산공정에서 직접 측정이 가능하고, 측정시 한 쌍의 프루브를 사용하므로 측정되는 위치가 명확하며, 전기강판의 양쪽 면에 대해 동시에 측정을 하므로 양쪽 면에 대해 두 번 측정을 할 필요가 없다.

Description

전기강판의 표면 절연 저항율 측정장치 { Apparatus for Measuring Surface Insulation Resistance of Electrical Sheet }

본 발명은 전기강판의 표면에 입히는 절연피막의 절연 저항율을 측정하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기강판 양쪽 면의 표면 절연 저항율을 동시에 측정할 수 있는 전기강판의 표면 절연율 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기기기에 사용되는 전기강판은 절연 피막을 입히고, 두께를 얇게 해서 적층 상태로 사용되고 있다. 이는 전기강판 내부에 생기는 와전류를 적게 하여 손실을 줄이기 위해서이다. 적층 상태로 사용되는 경우에 표면의 절연피막이 파괴되어 적층된 전기강판이 서로 접촉하게 되면 와전류 손실이 커지게 된다. 따라서, 일정한 절연 저항을 가지는 절연피막을 입히는 것이 전기강판의 품질을 좌우하는 중요한 요소가 된다.

도 1은 종래의 전기강판의 표면 절연 저항율 측정장치의 구성을 나타낸 것으로, N 개의 측정용 프루브(13)를 직렬저항(14)과 각각 연결하여 전기강판 모재(11)의 절연피막(12)에 접촉시키고, 접지용 프루브(18)를 전기강판 모재(11)에 접촉시키며, 직렬저항(14)과 접지용 프루브(18)에 직류 전원 공급부(15)를 연결함으로써 발생되는 직류 전압값(Ed)과 직류 전류값(Id)을 직류 전압계(16)와 직류 전류계(17)로부터 측정하여 절연피막의 저항(19)을 계산하는 방법을 사용한다.

도 2는 도 1에 도시된 종래의 전기강판의 표면 절연 저항율 측정장치의 전기적인 등가회로를 나타낸 것으로, 직렬로 연결된 직렬저항(14, Ri)과 절연피막의 저항(19, Rn)의 쌍이 N 개가 병렬로 연결된 것으로 등가화될 수 있다. 따라서 직류 전압계(16)와 직류 전류계(17)로부터 수학식 1과 수학식 2와 같이 절연피막의 저항(19, Rn)과, 절연피막의 저항율(Rs)을 구할 수 있다.

위의 수학식 2에서, A₁은 측정용 프루브(13)의 절연피막(12)과의 접촉면적을 나타낸다.

그런데 상기와 같은 종래의 방법은 다음과 같은 문제점들이 있다.

첫째, 종래의 방법은 접지용 프루브(18)를 전기강판 모재(11)와 접촉시키기 위해 드릴을 이용해 절연피막을 뚫어서 사용하게 되므로 항상 전기강판 샘플을 채취하여야 하는 문제점이 있다. 따라서 전기강판이 생산되고 있는 생산공정에서 직접 측정을 할 수 없게 된다. 둘째, 종래의 방법은 다수의 측정용 프루브(13)를 사용하게 되므로 측정용 프루브(13)들이 모두 동일한 특성을 갖고 있어야 한다는 제약이 있다. 셋째, 종래의 방법은 다수의 측정용 프루브(13)를 사용함으로 인해 특정 위치의 절연율을 측정하지 못하고 다수의 측정용 프루브(13)가 위치한 전체위치에 대하여 평균적인 값만을 제시하게 되는 단점이 있다. 넷째, 종래의 방법은 전기강판의 한 쪽 면에 대해서만 측정을 한 후에 다른 한 쪽 면은 동일하다고 보고 측정을 하기 때문에 상기의 수학식 2에서와 같이 분모에 2 가 곱해져 있으며, 만일 양 쪽 면의 절연피막이 동일하지 않을 경우 측정값이 틀리게 되는 문제점이 있다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 전기강판의 샘플 채취가 필요 없으며, 한 쌍의 측정용 프루브를 사용하고, 전기강판의 양 쪽 면의 절연피막에 대해 동시에 측정이 가능한 전기강판의 표면 절연 저항율 측정장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 종래에 따른 전기강판의 표면 절연 저항율 측정장치의 구성을 나타낸 것이며,

도 2는 종래에 따른 전기강판의 표면 절연 저항율 측정장치의 전기적 등가회로를 나타낸 것이며,

도 3은 본 발명에 의한 전기강판의 표면 절연 저항율 측정장치의 구성을 나타낸 것이며,

도 4는 본 발명에 의한 전기강판의 표면 절연 저항율 측정장치의 전기적 등가회로를 나타낸 것이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 전기강판22 : 절연피막

23 : 측정용 프루브24 : 교류 전압계

25 : 교류 전류계26 : 교류 전원 공급부

27 : 중앙처리장치28 : 위상차 검출기

Rn₁: 상부 절연피막의 저항Rn₂: 하부 절연피막의 저항

Cn₁: 상부 절연피막의 정전용량Cn₂: 하부 절연피막의 정전용량

Ea : 교류 전압값Ia : 교류 전류값

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기강판의 표면 절연 저항율 측정장치는, 전기강판의 양면에 증착된 절연피막에 서로 마주보게 설치된 2개의 프루브와,

상기 2개의 프루브 사이에 교류전원을 공급하는 교류전원 공급부와,

상기 교류전원 공급부로부터 상기 프루브를 통해 흐르는 교류 전류를 측정하는 교류전류 측정부와,

상기 프루브 사이의 교류 전압을 측정하는 교류전압 측정부와,

상기 교류전류 측정부와 교류전압 측정부에서 측정된 교류 전류와 교류 전압 사이의 위상차를 검출하는 위상차 검출부와,

상기 교류전원 공급부에 주파수 제어신호를 출력하고, 상기 교류전류 측정부와 교류전압 측정부로부터 교류 전류와 교류 전압을 각각 입력받고 상기 위상차 검출부로부터 위상차값을 입력받아서 상기 절연피막의 저항치를 계산하고, 상기 프루브의 접촉면적을 이용하여 상기 전기강판의 표면 절연율을 계산하는 중앙처리장치를 포함한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 한 실시예에 따른 "전기강판의 표면 절연 저항율 측정장치"를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기강판의 표면 절연 저항율 측정장치의 구성도이고, 도 4는 도 3에 도시된 본 발명에 따른 전기강판의 표면 절연 저항율 측정장치의 등가 회로도이다.

도면에서, 부호 21은 전기강판 모재이고, 부호 22는 절연피막이고, 부호 23은 측정용 프루브이고, 부호 24는 교류 전압계이고, 부호 25는 교류 전류계이고, 부호 26은 교류 전원 공급부이고, 부호 27은 중앙처리장치이고, 부호 28은 위상차 검출기이고, 부호 Rn₁은 상부 절연피막의 저항이고, 부호 Rn₂는 하부 절연피막의 저항이고, 부호 Cn₁은 상부 절연피막의 정전용량이고, 부호 Cn₂은 하부 절연피막의 정전용량이고, 부호 Ea는 교류 전압값이고, 부호 Ia는 교류 전류값이다.

측정용 프루브(23) 한 쌍을 전기강판의 상부 및 하부의 절연피막(22)에 일정 압력으로 서로 마주보게 접촉시키고, 각각의 측정용 프루브(23)를 교류 전원 공급부(26)의 각각의 단자에 연결시킨다. 하부 측정용 프루브(23)와 교류 전원 공급부(26) 사이에 교류 전류계(25)를 직렬로 연결하고, 교류 전원 공급부(26)의 양 단자 사이에 교류 전압계(24)를 연결한다. 중앙처리장치(27)와 교류 전원 공급부(26) 사이에는 주파수 지령치(F)를 보내기 위한 기재가 연결되고, 교류 전압계(24)와 교류 전류계(25)에는 중앙처리장치(27)에 교류 전압값(Ea)과 교류 전류값(Ia)을 보내기 위한 기재가 각각 설치되며, 교류 전압계(24)와 교류 전류계(25)는 위상차 검출기(28)에 입력되고 위상차 검출기(28)에는 교류 전압값(Ea)과 교류 전류값(Ia)의 위상차(Da)를 검출하여 중앙처리장치(27)에 전달하기 위한 기재가 설치된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용에 관하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 측정용 프루브(23) 한 쌍을 전기강판의 상부 및 하부 절연피막(22)에 서로 마주보게 하여 일정한 압력으로 접촉을 시킨다. 중앙처리장치(27)는 교류 전원 공급부(26)에 주파수 지령치(F)를 출력하고, 교류 전압계(24)로부터 교류 전압값(Ea)을 읽어들이고 교류 전류계(25)로부터 교류 전류값(Ia)을 읽어 들이며 위상차 검출기(28)로부터 교류 전압값(Ea)과 교류 전류값(Ia)의 위상차(Da)를 읽어 들인다. 다시 중앙처리장치(27)는 이전과 다른 주파수 지령치(F)를 교류 전원 공급부(26)에 보내고, 교류 전압값(Ea)과 교류 전류값(Ia) 및 위상차(Da)를 읽어 들이는 것을 1회 반복하여 실시한다.

교류 전원 공급부(26)는 주파수 지령치(F)에 해당하는 주파수의 전원을 일정 전압으로 출력하여 각각의 측정용 프루브(23)에 인가한다. 이때 절연피막(22)은 저항과 콘덴서로 등가화 되고, 전기강판 모재(21)는 전기적으로 상부 및 하부의 측정용 프루브(23)에 대응되는 가상의 측정용 프루브 쌍으로 등가화 될 수 있다. 따라서 도 3의 전기강판 표면 절연율 측정장치의 구성도를 전기 회로적으로 도 4와 같이 등가화할 수 있다.

도 4는 도 3의 등가화된 회로를 나타낸 것으로 전기강판의 표면 절연율(Rs)을 상부 절연피막의 저항(Rn₁)과 하부 절연피막의 저항(Rn₂)으로부터 계산할 수 있다. 도 4에서 알 수 있듯이 측정해야 할 값이 상부 절연피막의 저항(Rn₁)과 정전용량(Cn₁) 그리고 하부 절연피막의 저항(Rn₂)과 정전용량(Cn₂)의 네 개이지만 아래의 수학식 3과 수학식 4로부터 복소수값을 가지므로 실수부와 허수부로 나누어 보면 4 개의 방정식이 되므로 각각의 값을 계산할 수 있다. 수학식 3과 수학식 4는 2 개의 주파수에서 측정한 경우의 수식을 나타낸다.

위의 식에서 Ea₁, Ea₂는 주파수 지령치(F)가 각각 F₁, F₂Hz 일 때의 교류 전원 공급부(26)의 교류 전압값(Ea)을 나타내고, Ia₁, Ia₂는 주파수 지령치(F)가 각각 F₁, F₂Hz 일 때의 교류 전원 공급부(26)의 교류 전류값(Ia)을 나타내고, Da₁, Da₂는 주파수 지령치(F)가 각각 F₁, F₂Hz 일 때의 교류 전압값과 교류 전류값 사이의 위상차를 나타낸다. 이상의 수학식 3과 수학식 4로부터 Rn₁, Cn₁, Rn₂, Cn₂를 계산할 수 있다. 계산된 Rn₁과 Rn₂로부터 전기강판의 표면 절연율(Rs)은 아래의 수학식 5와 같이 계산할 수 있다.

즉, 전기강판 표면 절연율(Rs)은 전기강판 상하부의 절연피막(22)의 저항에 측정용 프루브의 접촉면적(A₁)을 곱해줌으로써 구할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 전기강판 제품에 결함을 유발하지 않으므로전기강판의 샘플 채취가 필요없게 되어 생산공정에서 직접 측정이 가능하고, 측정시 한 쌍의 프루브를 사용하므로 측정되는 위치가 명확하며, 전기강판의 양쪽 면에 대해 동시에 측정을 하므로 양쪽 면에 대해 두 번 측정을 할 필요가 없는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 전기강판의 양면에 증착된 절연피막에 서로 마주보게 설치된 2개의 프루브와,

   상기 2개의 프루브 사이에 교류전원을 공급하는 교류전원 공급부와,

   상기 교류전원 공급부로부터 상기 프루브를 통해 흐르는 교류 전류를 측정하는 교류전류 측정부와,

   상기 프루브 사이의 교류 전압을 측정하는 교류전압 측정부와,

   상기 교류전류 측정부와 교류전압 측정부에서 측정된 교류 전류와 교류 전압 사이의 위상차를 검출하는 위상차 검출부와,

   상기 교류전원 공급부에 주파수 제어신호를 출력하고, 상기 교류전류 측정부와 교류전압 측정부로부터 교류 전류와 교류 전압을 각각 입력받고 상기 위상차 검출부로부터 위상차값을 입력받아서 상기 절연피막의 저항치를 계산하고, 상기 프루브의 접촉면적을 이용하여 상기 전기강판의 표면 절연율을 계산하는 중앙처리장치를 포함한 것을 특징으로 하는 전기강판의 표면 절연 저항율 측정장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 교류전원 공급부는 상기 중앙처리장치로부터 주파수 제어신호를 입력받아 상기 교류전원의 주파수를 조절하여 출력하는 것을 특징으로 하는 전기강판의표면 절연 저항율 측정장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 중앙처리장치는,

   아래의 두 식을 이용하여 상부 절연피막의 저항(Rn₁)과 정전용량(Cn₁) 그리고 하부 절연피막의 저항(Rn₂)과 정전용량(Cn₂)을 구하는 것을 특징으로 하는 전기강판의 표면 절연 저항율 측정장치.

   여기서, Ea1과 Ea2 는 제어 주파수(F)가 각각 F1, F2 Hz 일 때의 교류 전압값이고, Ia1과 Ia2 는 제어 주파수(F)가 각각 F1, F2 Hz 일 때의 교류 전류값이고, Da1, Da2 는 제어 주파수(F)가 각각 F1, F2 Hz 일 때의 교류 전압값과 교류 전류값 사이의 위상차이다.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 중앙처리장치는,

   상기 전기강판의 상하부 절연피막의 저항(Rn₁, Rn₂)값과 상기 프루브의 접촉면적(A₁)을 식에 적용하여 전기강판 표면 절연율(Rs)을 구하는 것을 특징으로 하는 전기강판의 표면 절연 저항율 측정장치.