KR200249341Y1 - 전동기 제어반 - Google Patents

Abstract

목적 : 본 고안은 Y-Δ기동 방식의 3상 교류 전동기에서 Y결선과 Δ결선의 변경을 간단하게 하는 전동기 제어반을 제공하는 데 그 목적이 있다.

구성 : 본 고안에 따른 전동기 제어반은, 자동/수동 선택 스위치(11), 온 스위치(13), 오프 스위치(15), 리셋 스위치(17)의 조작에 따라 구동 및 정지되는 3상 교류 전동기(M)의 3개 마그네틱 코일의 일단과 전원 사이에 설치되는 제1마그네틱 스위치(25), 상기 3개의 마그네틱 코일의 다른 일단과 전원 사이에 설치되는 제2마그네틱 스위치(27), 상기 3개의 마그네틱 코일의 다른 일단들 사이에 설치되는 제3마그네틱 스위치(29),를 제어하여 Y결선과 Δ결선을 변경하도록 구성되며, 특히, 제1,2,3마그네틱 스위치(25,27,29)를 각각 온/오프 작동시키도록 제1,2,3마그네틱 스위치(25,27,29)에 각각 연결되는 제1,2,3포토 커플러(37,39,41) 및 제1,2,3릴레이(43,45,47); 자동/수동 선택 스위치(11), 온 스위치(13), 오프 스위치(15), 리셋 스위치(17) 및 타이머(35)의 입력 신호에 따라, 제1,2,3릴레이(43,45,47)를 제어하도록 제1,2,3포토 커플러(37,39,41)에 연결되는 마이콤(33); 마이콤(33)과 제1,2,3포토 커플러(37,39,41) 및 제1,2,3릴레이(43,45,47) 그리고 타이머(35)가 설치되어 제1,2,3마그네틱 스위치(25,27,29)의 Y-Δ결선을 변경하는 Y-Δ결선 변경 회로를 형성하는 인쇄 회로 기판(19);으로 구성된다.

효과 : 이 전동기 제어반은 3상 교류 전동기를 Y결선으로 기동하고 Δ결선으로 운전하여 기동 전류를 절감하면서도, 타이머와 제1,2,3포토 커플러 및 제1,2,3릴레이가 장착된 인쇄 회로 기판을 적용함으로서, 전동기의 Y-Δ결선을 변경하는 제1,2,3마그네틱 스위치와 타이머 등의 결선을 보다 간단하게 할 수 있다.

Description

전동기 제어반 {motor control center}

본 고안은 전동기를 제어하는 전동기 제어반(motor control center : MCC)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 Y결선으로 기동하여 Δ결선으로 운전하도록 제어하는 3개의 마그네틱 스위치 및 타이머의 결선을 단순하게 하는 전동기 제어반에 관한 것이다.

일반적으로 전동기 제어반은 산업용 기기의 하나로서, 전동기를 제어하는 다수의 전장품들을 외함에 안전하게 절연 처리하여 내장하고 있다.

산업용, 특히, 농용 전동기에는 3상 교류 전동기가 많이 사용되고 있다. 이 3상 교류 전동기는 그 출력이 약 15HP이하일 경우에는 운전과 기동이 동일한 결선으로 이루어지지만, 15HP이상일 경우에는 Y결선으로 기동하여 Δ결선으로 운전하게 된다. 이와 같이 Y결선에서 Δ결선으로 전환시키는 것은 기동 시 기동 전류를 1/3로 줄일 수 있기 때문이다.

이러한 장점으로 인하여 15HP이상의 3상 교류 전동기에는 Y결선으로 기동을 하고, Δ결선으로 운전하는 Y-Δ기동 방식이 대부분 채택되고 있다.

이 Y-Δ기동 방식은 3상 교류 전동기를 제어하기 위하여 3개의 마그네틱 스위치를 필요로 하며, 이 마그네틱 스위치를 일정 시차를 두고 제어하기 위한 타이머, 그리고 마그네틱 스위치와 타이머가 작동될 수 있도록 기본적인 조작신호를 발생시키는 자동/수동 선택, 온, 오프, 그리고 리셋 스위치 등을 최소한 구비하고 있다.

그러나, Y-Δ기동 방식은 3상 교류 전동기의 기동 전류를 줄일 수 있는 장점이 있음에도 불구하고, Y결선으로 기동 후, 일정 시간 후에는 다시 Δ결선으로 전동기의 결선을 전환하여야 하므로, 3개의 마그네틱 스위치, 별도로 구비된 타이머, 그리고 각종 조작 스위치들을 연결하는 결선이 복잡한 단점이 있다.

본 고안은 이와 같은 점들을 감안한 것으로서, Y-Δ기동 방식의 3상 교류 전동기에서 Y결선과 Δ결선을 변경하는 3개 마그네틱 스위치, 타이머, 그리고 각종 조작 스위치들의 결선을 단순하게 하는 전동기 제어반을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이를 실현하는 본 고안에 따른 전동기 제어반은, 자동/수동 선택 스위치, 온 스위치, 오프 스위치, 리셋 스위치의 조작에 따라 구동 및 정지되는 3상 교류 전동기의 3개 마그네틱 코일의 일단과 전원 사이에 설치되는 제1마그네틱 스위치, 상기 3개의 마그네틱 코일의 다른 일단과 전원 사이에 설치되는 제2마그네틱 스위치, 상기 3개의 마그네틱 코일의 다른 일단들 사이에 설치되는 제3마그네틱 스위치,를 제어하여 Y결선과 Δ결선을 변경하도록 구성되며,

상기 제1,2,3마그네틱 스위치를 각각 온/오프 작동시키도록 제1,2,3마그네틱 스위치에 각각 연결되는 제1,2,3스위칭 소자,

상기 자동/수동 선택 스위치, 온 스위치, 오프 스위치, 리셋 스위치 및 타이머의 입력 신호에 따라, 상기 제1,2,3스위칭 소자를 제어하도록 제1,2,3스위칭 소자에 연결되는 마이콤,

상기 마이콤과 제1,2,3스위칭 소자 및 타이머가 설치되어 제1,2,3마그네틱 스위치의 Y-Δ결선을 변경하는 Y-Δ결선 변경 회로를 형성하는 인쇄 회로 기판을포함한다.

여기서, 제1,2,3스위칭 소자는 마이콤에 의하여 각각 제어되는 제1,2,3포토 커플러, 이 제1,2,3포토 커플러에 의하여 각각 제어되는 제1,2,3릴레이로 구성되며, 결국, 이 제1,2,3릴레이에 의하여 제1,2,3마그네틱 스위치를 제어하도록 구성되어 있다.

이와 같이 본 고안에 따른 전동기 제어반은 제1,2,3스위칭 소자, 마이콤, 그리고 이 제1,2,3스위칭 소자와 마이콤 및 타이머로 Y-Δ결선 변경 회로를 형성하는 인쇄 회로 기판을 구비하여 제1,2,3마그네틱 스위치를 제어하므로 3상 교류 전동기의 Y-Δ결선 변경 회로 중 결선의 많은 부분을 인쇄 회로 기판이 담당케 하므로 제1,2,3마그네틱 스위치와 타이머 등의 결선을 간단하게 할 수 있다.

도 1은 본 고안에 따른 전동기 제어반의 외부 사시도.

도 2는 전동기 제어 스위치들이 배열된 평면도.

도 3은 개방된 전동기 제어반의 내부 사시도.

도 4는 본 고안에 따른 전동기 제어반의 블록도.

도 5는 3상 교류 전동기와 제1,2,3마그네틱 스위치의 배선도.

도 6은 제1,2,3마그네틱 스위치와 제1,2,3릴레이의 배선도.

도 7은 본 고안에 따른 전동기 제어반의 제어 순서도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

11 : 자동/수동 선택 스위치 13 : 온 스위치

15 : 오프 스위치 17 : 리셋 스위치

19 : 인쇄 회로 기판 25,27,29 : 제1,2,3마그네틱 스위치

33 : 마이콤 35 : 타이머

37,39,41 : 제1,2,3포토 커플러 43,45,47 : 제1,2,3릴레이

본 고안의 이점과 장점은 이하의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명함으로서 보다 명확하게 될 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 전동기 제어반의 외부 사시도로서, 바디(1)와 이에 경첩(3)으로 개폐 가능하게 장착된 덮개(5)를 포함하고 있다. 이 덮개(5)는 바디(1)에 그 일측이 고정 설치되고 다른 일측이 관통하는 스테이 볼트(7)와 이에 체결되는 나비 볼트(9)에 의하여 바디(1)에 고정되도록 구성되어 있다.

또한, 덮개(5)에는 자동/수동 선택 스위치(11), 온 스위치(13), 오프 스위치(15), 리셋 스위치(17) 등이 구비되어 있다.

여기서, 자동/수동 선택 스위치(11)는 3상 교류 전동기(M, 이하 전동기라함)의 구동을 자동 모드와 수동 모드로 선택할 수 있도록 구성되어 있으며, 리모트/로컬, 원격/현장, 메인/필드와 같이 다양하게 명명될 수 있다.

온 스위치(13)는 전동기(M)를 기동시키는 스위치로서, 이는 자동/수동 스위치(11)가 수동 모드로 조작되어 있을 때에만 조작이 가능하고, 자동 도드로 조작되어 있을 때에는 조작되지 않도록 회로를 구성하고 있다.

오프 스위치(15)는 온 스위치(13)와 반대 개념으로서 전동기(M)를 정지시키는 스위치로서, 이 또한 자동/수동 스위치(11)가 수동 모드로 조작되어 있을 때에만 조작이 가능하고, 자동 모드로 조작되어 있을 때에는 조작되지 않도록 회로를 구성하고 있다.

따라서, 온 스위치(13)가 정 회전 스위치로 사용될 경우, 오프 스위치(15)는 역 회전 스위치로 사용될 수도 있다.

그리고, 리셋 스위치(17)는 이상 신호 발생 시, 이상 현상을 완전히 제거한 후, 조작하여 최초와 같이 자동/수동 선택 스위치(11)를 조작할 수 있게 하는 것으로서, 트립 스위치, 비상 스위치 등으로 명명될 수도 있다. 따라서 이상 현상이 제거되지 않은 상태에서 리셋 스위치(17)를 조작하게 되면 자동/수동 선택 스위치(11)가 조작되지 않도록 회로가 구성되어 있다.

이와 같은 자동/수동 선택 스위치(11), 온 스위치(13), 오프 스위치(15), 리셋 스위치(17)는 도 2에 도시된 바와 같이 인쇄 회로 기판(19)의 전면에 구비되어, 도 3에 도시된 바와 같이 덮개(5)에 장착되어 있다. 이 인쇄 회로 기판(19)이 덮개(5)에 장착되는 구조는 덮개(5)의 전방에서 삽입하여 인쇄 회로 기판(19)의 일측에 구비된 돌기를 덮개(5)에 걸리게 할 수도 있고, 인쇄 회로 기판(19)을 관통하는 체결 볼트를 사용할 수도 있다.

이 인쇄 회로 기판(19)에서 스위치(11,13,15,17)의 일측에는 각 스위치의 작동 및 선택된 상태를 표시하는 발광소자(21)가 각각 구비되어 있다.

이러한 인쇄 회로 기판(19)은 덮개(5)의 이면에 결합되는 커버(23)에 의하여 보호되며, 전동기(M)의 Y-Δ결선을 변경하는 제1,2,3마그네틱 스위치(25,27,29)를 제어할 수 있도록 연결(31)되어 있다.

도 3에서는 제1,2,3마그네틱 스위치(25,27,29)를 제어하는 상기 스위치(11,13,15,17)와의 연결(31)만이 도시되어 있고, 이 제1,2,3마그네틱 스위치(25,27,29)에 의하여 제어되는 전동기(M)와의 결선이 생략되어 있다.

상기한 자동/수동 선택 스위치(11), 온 스위치(13), 오프 스위치(15), 리셋 스위치(17)와 인쇄 회로 기판(19), 그리고 전동기(M)를 제어하는 제1,2,3마그네틱 스위치(25,27,29)는 도 4에 도시된 블록도를 형성한다.

즉, 자동/수동 선택 스위치(11), 온 스위치(13), 오프 스위치(15), 리셋 스위치(17)는 전동기(M)의 제어 신호를 발생시키는 부분으로서 인쇄 회로 기판(19)에 구비된 마이콤(33)에 연결된다. 또 마이콤(33)에는 전동기(M)의 제어 신호를 발생시키도록 인쇄 회로 기판(19)에 설치된 타이머(35)가 연결되어 있다.

마이콤(33)은 이들 자동/수동 선택 스위치(11), 온 스위치(13), 오프 스위치(15), 리셋 스위치(17), 그리고 타이머(35)의 입력 신호에 의하여 그에 적절하게 프로그램된 로직에 따라 출력 신호를 발생시키도록 구성되어 있다.

이 마이콤(33)의 출력단에는 제1,2,3포토 커플러(37,39,41)와 제1,2,3릴레이(43,45,47)로 구성되는 스위칭 소자가 연결되어 있다. 즉, 마이콤(33)은 1차적으로 제1,2,3포토 커플러(37,39,41)를 제어하고, 이 제1,2,3포토 커플러(37,39,41)에 의하여 제1,2,3릴레이(43,45,47)를 제어함으로서 최종적으로 제1,2,3마그네틱 스위치(25,27,29)를 제어하여, 전동기(M)를 Y-Δ결선을 제어하게 된다.

이 전동기(M)와 제1,2,3마그네틱 스위치(25,27,29)의 결선은 도 5에 도시된 바와 같다. 즉, 제1마그네틱 스위치(25)는 전동기(M)의 3개 마그네틱 코일의 일단과 전원(AC1,AC2,AC3) 사이에 설치되고, 제2마그네틱 스위치(27)는 3개의 마그네틱 코일의 다른 일단과 전원(AC1,AC2,AC3) 사이에 설치되며, 제3마그네틱 스위치(29)는 3개의 마그네틱 코일의 다른 일단들 사이에 설치된다.

따라서 제2,3마그네틱 스위치(27,29)의 온/오프를 전환시키면 Y-Δ결선이 변경된다. 즉, 제1마그네틱 스위치(25)를 온으로 작동시키고, 제2마그네틱 스위치(27)를 오프로, 제3마그네킥 스위치(29)를 온으로 작동시켜 Y결선으로 기동하고, 일정시간 후에 제1마그네틱 스위치(25)는 그대로 온 상태를 유지시키고 제2마그네틱 스위치(27)를 온으로, 제3마그네틱 스위치를 오프로 작동시키면 Δ결선으로 변경되어 구동된다.

이와 같이 제1,2,3마그네틱 스위치(25,27,29)를 제어하는 제1,2,3릴레이(43,45,47)는 도 7에 도시된 바와 같이 연결되어, 마이콤(33)에 연결된 제1,2,3포토 커플러(37,39,41)에 의하여 제어될 수 있도록 연결되어 있다.

상술한 바와 같이 구성된 전동기 제어반은 도 7에 도시된 바와 같은 순서도의 로직에 따라 전동기(M)를 제어한다.

먼저, 자동/수동 선택 스위치(11)의 입력 신호를 받는다.

이 신호가 자동 모드로 판단되면, 마이콤(33)은 제1,2,3포토 커플러(37,39,41)를 각각 온, 온, 오프로 제어하고, 이에 따라 제1,2,3릴레이(43,45,47)가 각각 온, 온, 오프로 제어되며, 이에 따라 제1,2,3마그네틱 스위치(25,27,29)가 각각 온, 온, 오프로 제어된다.

따라서, 전동기(M)는 Y결선을 형성하여 기동된다.

Y결선으로 기동과 동시에 타이머(35)의 신호가 입력된다.

타이머(25)의 신호에 의하여 일정시간이 경과하게 되면, 마이콤은 제1포토 커플러(37)를 온 상태로 유지하면서, 제2,3포토 커플러(39,41)를 각각 오프, 온으로 제어하고, 이에 따라 제2,3릴레이(45,47)가 각각 오프, 온으로 제어되며, 이에 따라 제2,3마그네틱 스위치(27,29)가 각각 오프, 온으로 제어된다.

따라서 전동기(M)는 Δ결선으로 변경되어 운전된다.

운전 중, 정지 신호가 입력되면, 마이콤(33)은 제1포토 커플러(37)를 오프로 제어하고, 이에 따라 제1릴레이(43)가 오프로 제어되며, 이에 따라 제1마그네틱 스위치(25)가 오프로 제어된다.

따라서 전동기(M)는 정지된다.

한편, 자동/수동 선택 스위치(11)의 입력 신호가 수동 모드로 판단되면, 마이콤(33)은 온 스위치(13)가 온인가를 판단한다.

온 스위치(13)가 온으로 작동된 경우, 마이콤(33)은 자동 모드인 경우와 같이 제1,2,3포토 커플러(37,39,41)를 온, 온, 오프로 각각 제어하여 Y결선으로 전동기(M)를 기동하고, 일정시간 이후에 전동기(M)를 Δ결선으로 운전한다.

온 스위치(13)가 오프로 작동된 경우, 마이콤(33)은 자동 모드에서 정지 신호가 입력된 경우와 같이 제1포토 커플러(37)를 오프로 제어하여 전동기(M)를 정지시킨다.

한편, 전동기(M)의 구동 중 이상 현상이 발생되면, 마이콤(33)은 또한 제1포토 커플러(37)를 오프로 제어하여 전동기(M)를 정지시킨다.

이와 같이 전동기(M)가 정지된 상태에서 이상 현상을 제거하고, 리셋 스위치(17)를 조작하게 되면, 마이콤(33)은 최초의 상태로 제어한다. 즉, 마이콤(33)은 자동/수동 선택 스위치(11)의 조작에 따라 전동기(M)를 작동시킬 수 있는 상태로 제어한다.

이와 같이 본 고안에 따른 전동기 제어반은 3상 교류 전동기를 Y결선으로 기동하고 Δ결선으로 운전하여 종래와 같이 기동 전류를 절감하면서도, 타이머와 제1,2,3포토 커플러와 제1,2,3릴레이로 구성된 스위칭 소자가 장착된 인쇄 회로 기판을 적용함으로서, 전동기의 Y-Δ결선을 변경하는 제1,2,3마그네틱 스위치와 타이머 등의 결선을 보다 간단하게 할 수 있다.

Claims (1)

1. 자동/수동 선택 스위치(11), 온 스위치(13), 오프 스위치(15), 리셋 스위치(17)의 조작에 따라 구동 및 정지되는 3상 교류 전동기(M)의 3개 마그네틱 코일의 일단과 전원 사이에 설치되는 제1마그네틱 스위치(25), 상기 3개의 마그네틱 코일의 다른 일단과 전원 사이에 설치되는 제2마그네틱 스위치(27), 상기 3개의 마그네틱 코일의 다른 일단들 사이에 설치되는 제3마그네틱 스위치(29),를 제어하여 Y결선과 Δ결선을 변경하도록 구성되는 전동기 제어반에 있어서,

   상기 제1,2,3마그네틱 스위치(25,27,29)를 각각 온/오프 작동시키도록 제1,2,3마그네틱 스위치(25,27,29)에 각각 연결되는 제1,2,3스위칭 소자;

   상기 자동/수동 선택 스위치(11), 상기 온 스위치(13), 상기 오프 스위치(15), 상기 리셋 스위치(17) 및 상기 타이머(35)의 입력 신호에 따라, 상기 제1,2,3스위칭 소자를 제어하도록 상기 제1,2,3스위칭 소자에 연결되는 마이콤(33);

   상기 마이콤(33)과 상기 제1,2,3스위칭 소자 및 상기 타이머(35)가 설치되어 상기 제1,2,3마그네틱 스위치(25,27,29)의 Y-Δ결선을 변경하는 Y-Δ결선 변경 회로를 형성하는 인쇄 회로 기판(19);을 포함하는 전동기 제어반.