KR200272900Y1 - 일체형 디지털모터 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 모터의 과전류 차단을 디지털 방식으로 수행하는 주변의 소자들을 일체화 시켜 설치 및 유지/보수에 소요되는 시간을 단축시키면서도, 보다 적은 비용으로 제작이 가능하도록 하는 일체형 디지털모터 제어장치를 제공한다.

이를 위해 본 고안은 과전류의 검출을 통한 전원의 차단제어를 위한 다수의 모듈소자를 갖춘 모터 제어장치에 있어서, 상기 다수의 모듈소자를 각각 일체화된 형태로 실장하기 위한 복수의 모듈기판과, 상기 복수의 모듈기판을 컨넥터에 의해 고정적으로 신호연결하여 수납하는 상부 패널 및 하부 패널로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

일체형 디지털모터 제어장치{Unification type digital motor control apparatus}

본 고안은 일체형 디지털모터 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산업 및 상업용 유도 전동기의 설비에 적용되는 모터 제어장치의 부품을 통합하여 일체화시키기 위한 일체형 디지털모터 제어장치에 관한 것이다.

최근, 전격 수요의 증대와 함께 중·대형 수용가에서 저압 3상/단상 모터의 수요가 크게 증가하고 있으며, 더욱이 수용가 전력계통이 복잡화, 대형화 되면서 부하계통이 점차 복잡해지고, 그에 따른 전력설비 운용상의 신뢰성이 점차 중요해짐에 따라, 이들 모터를 보다 신속하고 신뢰성있게 운전하며 이들을 제어/관리하기 위한 모터 제어장치의 역할이 더욱 중요해지고 있다.

종래의 모터 제어장치는 아날로그 방식으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 외부로부터의 전원을 입력받는 전원입력 모듈(10)과, 통상의 상태에서는 수동으로 회로를 개폐할 수 있고, 단락 고장 등의 이상 상태에서는 회로를 자동차단하여 상기 전원입력 모듈(10)로부터 입력되는 전원의 공급을 차단하는 배선용 차단기(NFB: No-Fuse Breaker)(12), 상기 배선용 차단기(12)의 동작없이 정상적으로 통과한 동작전류의 크기를 검출하는 전류검출 모듈(14), 상기 전류검출 모듈(14)에 의해 검출된 동작 전류값이 기 설정된 값과 같거나 초과하였을 경우, 외부 모터에의 전원공급을 차단하는 전자식 과전류 계전기(EOCR: Electronic Overcurrent Relay)(16), 상기 전자식 과전류 계전기(16) 및 외부에서 입력 설정받는 조작부(24)의 전원 차단여부에 따라, 외부 모터로의 전원을 각각 공급/차단하는 제 1∼제 3마그네틱 릴레이(Magnetic Relay)(18a∼18c), 외부의 모터로 공급되는 전원의 상태를 검출하는 지시용 검출기(20), 상기 검출된 전원의 각종 상태 및 기기의 동작관련 정보를 사용자에게 표시 안내하는 표시부(22)를 포함하여 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 모터 제어장치는 모터의 보호를 위해서는 상기 전자식 과전류 계전기(16)(또는 열동형 릴레이(Thermal Relay))를 사용하고, 모터의 제어를 위해서는 모터 기동용 하드 와이어(Hard-wire)로 구성된 제 1∼제 3마그네틱 릴레이(18)의 구성을 구현하는 한편, 모터 감시를 위해서는 전기기계식 파일럿 램프(Pilot Lamp)를 사용하고 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 아날로그형 모터 제어장치에서는, 상기 전원입력 모듈(10)를 통해 외부 전원이 입력된 후, 배선용 차단기(12)와 전자식 과전류 계전기(16) 및 각 마그네틱 계전기(18a∼18c)를 거쳐 외부 모터로 인가되는데, 이 과정에서 단락 등 이상상태가 발생되는 경우에는 상기 배선용 차단기(12)에 의해 회로가 자동 차단되어 외부 모터로의 전원인가가 차단된다. 또한, 동작 전류값이 기 설정된 기준값에 비해 클 경우에는 상기 전자식 과전류 계전기(16)에 의해 외부 모터로의 전원인가가 차단되므로, 모터를 보호할 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 아날로그형 모터 제어장치는, 전원입력 모듈(10)과, 배선용 차단기(12), 전류검출 모듈(14), 전자식 과전류 계전기(16), 복수의 마그네틱 릴레이(18a∼18c), 지시용 검출기(20)의 모듈소자 각각이 별도의제품으로 제작된 모듈로 이루어져 있기 때문에, 각각의 별도 단품으로 이루어진 모듈을 일일이 결선하여 조합할 수 있도록 구성되어 있으므로, 모터 제어장치의 전체적인 외관이 거대해 질 뿐만 아니라 구성이 복잡하고, 장치의 제작시 장시간의 수작업에 의해 소요되는 인력손실이 많고, 제작 단가가 높아 가격 경쟁력이 떨어지는 것은 물론, 수용가 전력설비의 대형화 및 디지털화에 비추어 볼 때 아날로그형이므로 인해 전력계통에 연계하여 사용이 어렵다는 문제점이 있다.

또한, 모터의 보호를 위해 열동형 릴레이를 사용한 과전류 보호 방식을 채택할 경우 주위의 온도에 크게 영향을 받게 되고, 부하 증설의 경우 유지/보수에 어려움이 있는 것은 물론, 내부 구성이 하드 와이어로 되어 있어 유지 보수시 정확한 원인을 찾아내기 어려우며 장시간이 소요된다는 문제점이 있다.

또한, 부하의 전원을 마그네틱 릴레이를 이용하여 인가/차단하였기 때문에 부하 용량의 크기에 비례하여 마그네틱 릴레이의 크기가 커져야 하므로 설치공간이 증가하고, 전원 인가/차단시 발생하는 스파크로 인하여 마그네틱 릴레이에 물리적인 소손이 발생되어 부하측 전원에 문제가 발생될 가능성이 커서 유지보수 간격이 짧아진다는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 모터의 과전류 차단을 디지털 방식으로 수행하는 주변의 소자들을 일체화 시켜 설치 및 유지/보수에 소요되는 시간을 단축시키면서도, 보다 적은 비용으로 제작이 가능하도록 하는 일체형 디지털모터 제어장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 일반적인 모터 제어장치의 구성을 나타낸 도면,

도 2는 본 고안에 따른 일체형 디지털모터 제어장치의 내부 회로구성을 나타낸 블록구성도,

도 3은 본 고안에 따른 일체형 디지털모터 제어장치의 전면 외관을 나타낸 도면,

도 4는 본 고안에 따른 디지털모터 제어장치의 구성이 일체화된 상태를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

32:무접점 릴레이, 34:릴레이 구동부,

36:전류 검출부, 38:기준값 설정부,

40:사용자 조작부, 42:원격제어 선택부,

44:통신포트, 46:표시부,

48:외부접점 입출력부, 50:마이컴,

60:상부 패널, 62:하부 패널,

64,66,68:모듈기판, 100:장치본체.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 고안에 따르면, 과전류의 검출을 통한 전원의 차단제어를 위한 다수의 모듈소자를 갖춘 모터 제어장치에 있어서, 상기 다수의 모듈소자를 각각 일체화된 형태로 실장하기 위한 복수의 모듈기판과, 상기 복수의 모듈기판을 컨넥터에 의해 고정적으로 신호연결하여 수납하는 상부 패널 및 하부 패널로 구성된 것을 특징으로 하는 일체형 디지털모터 제어장치를 제공한다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 고안에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

즉, 도 2는 본 고안에 따른 일체형 디지털모터 제어장치의 내부 회로구성을 나타낸 블록구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 일체형 디지털모터 제어장치는 전원 입력부(30)와, 무접점소자(52), 릴레이 구동부(34), 전류 검출부(36), 기준값 설정부(38), 사용자 조작부(40), 원격제어 선택부(42), 통신 포트(44), 표시부(46), 외부접점 입출력부(48), 마이컴(50) 및, 전원 출력부(52)로 구성된다.

동 도면에서, 상기 무접점소자(52)와 릴레이 구동부(54)는 상기 마이컴(50)으로부터의 제어에 따라 상기 전원 입력부(50)로부터의 외부 전원에 대하여 최초의 기동 전원 입력시 및 전원 단락시에 과전류 및 접점 손실을 방지하기 위해 전원공급을 차단하도록 하는 것으로서, 상기 무접점소자(52)는 회로소자의 소형화 및 일체화를 도모하기 위해 트라이액(TRIAC)으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 전류 검출부(36)는 상기 무접점소자(32) 및 릴레이 구동부(34)를 통해 정상적으로 통과한 전류를 검출하고, 상기 기준값 설정부(38)는 기동소요시간 및상기 전류 검출부(36)의 동작에 필요한 기준값을 입력하여 설정하도록 되어 있다.

상기 원격제어 선택부(42)는 사용자의 선택조작에 따라 본 발명에 따른 일체형 디지털모터 제어장치의 장치본체(100)의 현장제어 또는 원격제어 여부를 결정하게 되고, 상기 통신포트(44)는 상기 마이컴(50)의 제어에 따른 제어장치의 관련데이터를 외부로 전송하고, 외부로부터의 원격제어 명령을 수신받아 마이컴(50)에 입력한다.

또한, 상기 표시부(46)는 상기 전류 검출부(36)에 의해 검출된 전원의 각종 상태 및 기기의 동작관련 정보를 사용자에게 표시 안내하기 위한 것이고, 상기 외부접점 입출력부(48)는 특정한 외부 PLC(Programable Logic Circuit)로부터 전송되는 동작 제어신호를 입력받도록 되어 있다.

상기 마이컴(50)은 상기 전류 검출부(36)로부터 검출되는 전류값을 기 설정된 과전류 기준값 및 그 기준 동작 시간값의 경과여부와 비교함과 더불어, 그 비교 결과에 따른 관련 정보가 상기 표시부(46)를 통해 사용자가 확인 가능하게 표시될 수 있도록 한다.

또한, 상기 마이컴(50)에서는 상기 전류 검출부(36)로부터의 전류값과 기 설정된 과전류 기준값과의 비교 결과로, 상기 전류 검출부(36)에서 기준 동작시간동안 기준 과전류값이 계속하여 검출되면 동작 중단되었던 상기 무접점소자(32)를 재동작 구동시켜 외부의 모터로 전원이 인가되도록 한 후, 상기 릴레이 구동부(34)를 개방상태로 전환시켜 일차적으로 전원을 차단하고 나서 다시 상기 무접점소자(32)를 개방시킴으로써, 외부 모터로의 전원인가를 최종적으로 전부 차단시키게 된다.

도 3은 본 고안에 따른 일체형 디지털모터 제어장치의 전면 외관을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안의 디지털모터 제어장치는 전원 입력부(30)와 전원 출력부(52)가 장치의 상부 및 하부에 각각 구비되어 있고, 장치의 패널 전면에는 기준값 설정부(38)와 사용자 조작부(40)가 설치되어 있는 한편, 상기 표시부(46)를 구성하는 FND 표시부(46a)와 LED 표시부(46b)가 각각 설치되어 있다.

동 도면에서, 상기 전원 입력부(30) 및 상기 전원출력부(52)가 장치의 상부 및 하부에 각각 구비되어 있도록 되어 있지만, 이를 장치의 배면에 커넥터 형식으로 장착함에 의해 전원의 연결이 보다 용이하게 하는 것도 가능하다.

다음에, 도 4는 본 고안에 따른 디지털모터 제어장치의 구성이 일체화된 상태를 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 디지털모터 제어장치의 장치본체(100)에는 본 고안에 적용되는 각 모듈소자를 통합적으로 적재한 복수의 제 1∼제 3모듈기판(64,66,68)이 상부 패널(60)과 하부 패널(62)에 의해 내부 결선이 이루어진 상태에서 수납된다.

동 도면에서, 상기 제 1모듈기판(64)에는 마이컴(50)과 기준값 설정부(38), 사용자 조작부(40) 및, 표시부(46)가 일체화된 모듈의 형태로 실장되도록 구비된다.

상기 제 2모듈기판(66)에는 원격제어 선택부(42)와, 외부접점 입출력부(48),통신 포트(44) 및, 전원부가 일체화된 모듈의 형태로 실장되도록 구비된다.

상기 제 3모듈기판(68)에는 무접점소자(32)와, 릴레이 구동부(34), 전류 검출부(36)가 일체화된 모듈의 형태로 실장되도록 구비된다.

상기 제 1∼제 3모듈기판(64,66,68)은 상기 하부 패널(62)의 측면에 형성된 컨넥터(도시되지 않음)에 의해 고정적으로 장착됨과 더불어, 그 컨넥터들 사이에 형성된 내부 결선에 의해 상호 신호연결되어 있다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 작용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 일체형 디지털모터 제어장치를 설치하는 경우에, 기준값 설정부(38)를 통해 상기 전류 검출부(36)의 과전류 여부판단의 기준이 되는 기준 전류값을 설정하는 한편, 상기 설정된 기준 전류값이 동작 시간 동안 검출되었을 경우에 실제 과전류 상태로 판별할 것인가 하는 기준 동작 시간값을 설정한다.

또한, 상기 기준값 설정부(58)에 의한 사용자 설정을 통해 최초의 모터기동전원을 입력한 후에, 입력된 전원의 전류값이 외부 모터를 정상적으로 구동시키기 위해 필요한 소정 전류값에 도달하는데 소요되는 기동 시간값을 상기 마이컴(50)에 설정한다.

이어, 사용자 조작부(40)의 사용자 조작에 의해 기동운전 명령이 입력되면, 외부로부터의 전원이 전원 입력부(30)를 통해 인가되면서 무접점소자(32)와 릴레이 구동부(34)를 거치게 됨에 따라 정상적인 모터 운전전류에 도달할 수 있게 된다.

그 상태에서, 상기 마이컴(50)은 상기 전류 검출부(36)에 의해 검출되는 전류값에 의해 외부 모터에 정상적인 모터의 운전전류가 인가되는 구간에 도달하게 되면, 상기 무접점소자(32)를 개방상태로 전환시켜 해당 무접점소자(32)를 통한 전원의 인가가 중단되도록 하는 한편, 상기 릴레이 구동부(34)의 동작이 개시되도록 하여 계속적으로 입력되는 동작전원이 해당 릴레이 구동부(34)를 통해 인가되도록 한다. 이 때, 상기 릴레이 구동부(34)는 입력되는 전원이 비정상 상태이면 외부 모터로의 동작전원 인가를 중단시킬 수 있는 상태를 항상 유지하고 있게 된다.

한편, 전원이 정상적으로 상기 전원 출력부(52)을 거쳐 외부 모터로 인가되는 상태에서, 상기 마이컴(50)은 상기 전류 검출부(36)로부터 검출되는 전류값을 기 설정된 과전류 기준값 및 그 기준 동작 시간값의 경과여부와 전송 입력되는 값과 비교하게 되고, 그 비교 결과에 따른 관련 정보가 상기 표시부(46)를 통해 확인 가능하게 표시될 수 있도록 한다.

반면에, 상기 전류 검출부(36)로부터 기준 동작시간동안 기준 과전류값이 계속하여 검출되는 경우에, 상기 마이컴(50)은 동작 중지상태로 있는 무접점소자(32)를 재동작시킴에 의해 해당 무접점소자(32)를 통하여 전원이 인가되도록 하게 되고, 상기 릴레이 구동부(34)를 개방상태로 전환시켜 전원을 차단한 다음에, 상기 무접점소자(32)를 개방시킴으로써, 외부 모터로의 전원인가 상태를 최종적으로 차단시키게 된다.

상기와 같은 동작에 의해, 상기 무접점소자(32)를 이용하여 기동전원의 최초 인가시 및 인가 중단시에 발생되는 과부하에 따른 스파크의 발생이 방지될 수 있께 된다.

한편, 사용자가 상기 원격제어 선택부(42)를 통해 원격제어 여부를 선택하게 되면, 상기 마이컴(50)에서는 기준 과전류값이나 기준 동작시간 등과 같은 관련 데이터를 통신 포트(44)를 통하여 원격지에 위치한 별도의 제어장치에 원격으로 전송할 수 있게 된다.

상기한 실시예를 갖는 본 고안은 그 실시양태에 구애받지 않고 그 기술적 요지를 일탈하지 않는 한도 내에서 얼마든지 다양하게 변형하여 실시할 수 있도록 되어 있음은 물론이다.

이상과 같이 본 고안에 따르면, 산업 및 상업용 유도 전동기 설비에 적용되는 디지털모터 제어장치에 있어서 모터를 보호하기 위한 각 모듈소자를 디지털화하여 일체화된 유니트로 제작할 수 있도록 함에 따라, 모터의 보호를 위한 제어장치의 설치 및 유지/보수에 소요되는 시간이 대폭적으로 단축될 수 있을 뿐만 아니라, 복잡한 배선이 불필요하게 되면서 제품의 간소화 및 소형화가 가능함과 더불어 저비용으로 제작이 가능하다는 효과를 갖게 된다.

Claims (4)

1. 과전류의 검출을 통한 전원의 차단제어를 위한 다수의 모듈소자를 갖춘 모터 제어장치에 있어서,

   상기 다수의 모듈소자를 각각 일체화된 형태로 실장하기 위한 복수의 모듈기판과,

   상기 복수의 모듈기판을 컨넥터에 의해 고정적으로 신호연결하여 수납하는 상부 패널 및 하부 패널로 구성된 것을 특징으로 하는 일체형 디지털모터 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 모듈기판 중에 어느 하나의 모듈기판에는 전원의 과전류값에 따라 전원의 차단/개방 상태를 제어하는 마이컴과, 과전류 검출의 기준이 되는 전류값 및 기동 시간값을 설정하는 기준값 설정부, 모터의 운전조작을 수행하는 사용자 조작부, 상기 마이컴의 전류값 비교결과에 따른 관련 데이터를 확인 가능하게 표시하는 표시부가 일체화되어 실장되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 일체형 디지털모터 제어장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 모듈기판 중에 어느 하나의 모듈기판에는 모터의 보호를 위한 현장제어 및 원격제어 여부를 결정하는 원격제어 선택부와, 외부호부터의 동작제어신호를 입력받는 외부접점 입출력부, 모터보호 관련데이터를 원격으로 전송하고, 외부의 원격제어명령을 수신받는 통신포트 및, 외부전원이 입력되는 전원부가 일체화되어 실장되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 일체형 디지털모터 제어장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 모듈기판 중에 어느 하나의 모듈기판에는 기동전원 입력시 및 전원 단락시에 과전류를 방지하기 위한 차단동작을 수행하는 무접점소자 및 릴레이 구동부, 외부 전원으로부터 전류값을 검출하는 전류 검출부가 일체화되어 실장되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 일체형 디지털모터 제어장치.