KR20040098810A - 스타-델타 결선용 전자개폐기와 그 결선 구조 - Google Patents

스타-델타 결선용 전자개폐기와 그 결선 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3상 전동기를 시동시켜 짧은 시간 내에 전속으로 가동시켜 주기 위한 스타-델타 시동장치에 적합하도록 설계된 전용의 전자개폐기에 관한 것으로 특히, 결선용 단자의 위치를 변경시켜 결선작업의 용이성을 제공하며 설치 및 작업자가 스타-델타 시동장치의 동작을 조정 및 유지보수하기 쉽도록 하기 위한 스타-델타(성형-3각) 결선용 전자개폐기에 관한 것이다

Description

스타-델타 결선용 전자개폐기와 그 결선 구조{electronic switch unit for start-delta connect and connect structure for the same}
본 발명은 3상 전동기를 시동시켜 짧은 시간 내에 전속으로 가동시켜 주기 위한 스타-델타 시동장치에 적합하도록 설계된 전용의 전자개폐기에 관한 것으로 특히, 결선용 단자의 위치를 변경시켜 결선작업의 용이성을 제공하며 설치 및 작업자가 스타-델타 시동장치의 동작을 조정 및 유지보수하기 쉽도록 하기 위한 스타-델타(성형-3각) 결선용 전자개폐기와 그 결선 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 스타(Y)―델타(Δ) 시동장치는 전동기의 시동 시에 전동기의 결선을 스타 결선하여 시동전류 및 토오크를 1/3 수준으로 줄여 시동하고 시동 완료 후 델타결선으로 절환 하여 운전하는 장치로서, 주변기기 및 전동기를 과부하로부터 보호하기 위해 각종 산업현장에서 널리 유용되고 있다.
상술한 스타-델타 시동장치는 크게 마그네트를 이용하여 전기적 접점을 절환 시키는 전자개폐기에 의한 방식과, 반도체 스위칭 소자를 이용한 무접점 방식 구분되는데, 이중에서 전자개폐기에 의한 방식이 보다 보편화되어 있는 실정으로 통상적인 스타-델타 시동장치를 형성하는 방식을 첨부한 도 1과 도 2를 참조하여 살펴보면, 첨부한 도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 전자개폐기 및 이를 이용한 스타-델타 시동장치를 설명하기 위한 도면으로, 도 1은 통상적인 전자개폐기의 사시도이고, 도 2는 첨부한 도 1의 전자 개폐기를 이용한 스타-델타 시동장치를 설명하기 위한 결선 예시도이다.
이에 나타낸 바와 같이 종래의 전자개폐기(C)는, 본체(1)의 상면에 착탈 가능하도록 커버(2)가 결합되고, 이 커버(2)의 외측에 위치되는 본체 상면의 양방 가장자리에는 전선을 연결하기 위한 3쌍의 단자(3)가 상호 절연되게 설치되며, 커버(2)의 양방 외측에는 단자(3)들을 분리시키기 위한 분리판(4)이 형성된다.
한편, 이와 같이 구성된 전자개폐기를 이용한 스타-델타 시동장치는, 주회로용 전자개폐기(C1)와 스타회로용 전자개폐기(C3) 및 델타결선용 전자개폐기(C2)가 도 2의 결선 회로도에 나타낸 바와 같이 결선되어 타이머(참조번호 미부여)에 의해 작동된다.
상술한 바와 같은 종래의 전자개폐기를 이용한 스타-델타 시동장치는 전자개폐기가 단일의 용도, 즉 스타결선용 또는 델타결선용 중의 어느 하나의 용도로만 사용 가능하므로 주회로용을 제외하더라도 최소한 2개의 전자개폐기를 구비하여야만 시스템을 구현할 수 있었다.
따라서 설치비가 과도하게 소요되었을 뿐만 아니라 장치가 넓은 용적을 차지하였다.
또한, 전자개폐기와 전동기 사이를 다소 복잡한 배선을 통해 연결하여야하므로 오결선의 우려가 있었으며, 이러한 배선이 외력에 의해 손상될 우려가 매우 높아 장치가 오 작동되는 경우 전동기가 파손될 수 있는 문제점이 있었다.
상술한 문제점을 해소하기 위해 제안되어진 선행기술이 대한민국 공개특허번호 특2000-0073458에 제시되어진 기술이다.
상술한 선행 기술을 첨부한 도 3과 도 4를 참조하여 살펴보면, 도 3은 선행 기술에 의해 하나의 유닛으로 구성된 스타-델타 시동장치의 외관 사시도이며, 도 4는 첨부한 도 3에 도시되어 있는 스타-델타 시동장치의 단면 예시도로서, 전자개폐기(C)는, 3상의 전원선(R, S, T)이 연결되는 제1 내지 제3 전원단(121a, 121b, 121c)이 본체(110)의 대략 외곽의 일측에 부설되며, 3상 전동기(M)의 일측 단자들(u, v, w)이 연결되는 제1 내지 제3 주기동단자(122a, 122b, 122c)가 상기 외곽의 타측에 부설되고, 3상 전동기(M)의 타측 단자들(Z, X, Y)이 연결되는 제1 내지 제3 스타-델타단자(123a, 123b, 123c)가 상기 외곽의 다른 타측에 부설된다.
본체(110)의 하부에는 각각의 절연된 고정철심(131, 141)과 코일(132, 142)로 이루어진 주회로용 전자석(130)과 스타·델타결선용 전자석(140)이 좌, 우로 정렬되어 내설되며, 주회로용 전자석(130)의 자화 여부에 따라 선택적으로 제1 내지 제3 전원단자(121a, 121b, 121c)와 제1 내지 제3 주기동단자(122a, 122b, 122c)를 동종의 단자 사이는 모두 절연시킨 상태로 대응되는 이종의 단자들을 각기 분리하거나 연결하는 주회로 개폐부(150)가 주회로용 전자석(130)의 상부에 위치되어 본체(110)에 내설된다.
상기 주회로 개폐부(150)의 세부 구성은, 주회로용 전자석(130)의 자화 여부에 따라 동반 승강되는 주회로용 가동철심(151)과 주회로용 승강부재(152)가 일체로 결합되어 주회로용 전자석(130)의 근접 상부에 설치되고, 주회로용 승강부재(152)의 승강범위내의 소정 위치에는 양측 접점이 제1 내지 제3 전원단자(121a, 121b, 121c)와 제1 내지 제3 주기동단자(122a, 122b, 122c)에서 각각 연장된 주회로용 제1 내지 제3 고정접점(153a, 153b, 153c)이 모든 접점들이 상호 절연되게 고정·설치된다.
상기 주회로용 승강부재(152)와 동반 승강하면서 주회로용 제1 내지 제3 고정접점(153a, 153b, 153c)의 양측 접점 사이를 분리하거나 연결하도록 주회로용 제1 내지 제3 가동접점(154a, 154b, 154c)이 양측 접점들이 모두 상호 절연되게 주회로용 승강부재(152)에 부설된다.
아울러, 주회로용 승강부재(152)의 이동시에 원위치로의 복원력을 제공하도록 복귀용 스프링(155)이 주회로용 전자석(130)의 상부면에 지지되어 주회로용 승강부재(152)의 하부면에 결합되며, 주회로용 제1 내지 제3 고정접점(153a, 153b, 153c)과 주회로용 제1 내지 제3 가동접점(154a, 154b, 154c)의 연결 시에 접촉력을 증대시켜 아아크의 발생을 억제하도록 아아크 소호용 스프링(156)이 주회로용 승강부재(152)의 중앙부에 내설된다.
또한, 스타·델타결선 절환부(160)의 세부 구성은, 스타·델타결선용 전자석(140)의 자화 여부에 따라 동반 승강되는 스타·델타결선용 가동철심(161)과 스타·델타결선용 승강부재(162)가 일체로 결합되어 스타·델타결선용 전자석(140)의 근접 상부에 설치되고, 양측 접점이 제1 내지 제3 주기동단자(122a, 122b, 122c)와 제1 내지 제3 스타-델타단자(123a, 123b, 123c)에서 각각 연장된 스타·델타결선용 제1 내지 제3 고정접점(163a, 163b, 163c)이 스타·델타결선용 승강부재(162)의 승강범위내의 소정 위치에 모든 접점들이 상호 절연되게 고정·설치되며, 스타·델타결선용 승강부재(162)와 동반 승강되면서 스타·델타결선용 제1 내지 제3 고정접점(163a, 163b, 163c)의 양측 접점 사이를 분리하거나 연결하도록 델타결선용 제1 내지 제3 가동접점(164a, 164b, 164c)이 양측 접점들이 모두 상호 절연되게 스타·델타결선용 승강부재(162)에 부설된다.
아울러, 스타·델타 결선용 승강부재(162)와 동반 승강되면서 스타·델타결선용 제1 내지 제3 고정접점(163a, 163b, 163c)의 양측 접점 중에서 제1 내지 제3 스타-델타단자(123a, 123b, 123c)에서 연장된 측의 접점들을 상호 연결하거나 분리하도록 스타결선용 제1 내지 제3 가동접점(167a, 167b, 167c)이 적어도 일측 접점들이 상호 단락되게 스타·델타 결선용 승강부재(162)에 부설되며, 스타·델타결선용 승강부재(162)의 이동시에 원위치로의 복원력을 제공하도록 복귀용 스프링(165)이 스타·델타결선용 전자석(140)의 상부면에 지지되어 스타·델타 결선용 승강부재(162)의 하부면에 결합된다.
상기 스타·델타결선용 제1 내지 제3 고정접점(163a, 163b, 163c)과 스타결선용 제1 내지 제3 가동접점(167a, 167b, 167c) 및 델타결선용 제1 내지 제3 가동접점(164a, 164b, 164c)의 연결 시에 접촉력을 증대시켜 아아크의 발생을 억제하도록 아아크 소호용 스프링(166)이 스타·델타결선용 승강부재(162)의 중앙부에 내설된다.
주회로용 전자석(130)의 가동시간을 카운트하여 스타·델타결선용 전자(140)의 기동시점을 결정하는 타이머(170)가 주회로용 전자석(130) 및 스타·델타결선용 전자석(140)의 하측에 위치되어 본체(110) 내부에 설치되며, 제1 내지 제3 전원단자(121a, 121b, 121c)들의 사이와 제1 내지 제 3 주기동단자(122a, 122b, 122c)들의 사이 및 제1 내지 제3 스타-델타단자(123a, 123b, 123c)들의 사이에 인접한 단자들을 분리시키기 위하여 분리판(180)이 부설된다.
도면에서 미설명 부호인 191은 코일(132, 142)에 전류를 인가하기 위한 전원선이 연결되는 단자이며, 192는 각각의 단자에 해당 전원선을 연결하기 용이하도록 취부하는 볼트이다.
이와 같이 구성되는 선행기술에 따른 하나의 유닛으로 구성된 스타-델타 시동장치의 상세한 동작설명은 대한민국 공개특허공보에 상세히 언급되어 있으므로 생략하기로 한다.
상술한 선행기술에 따른 하나의 유닛으로 이루어진 스타-델타 시동장치는 그 동작상에 큰 문제점은 발견되고 있지 않으나 사용상에 다음과 같은 문제점들을 내포하고 있다.
그러한 문제점들을 첨부한 도 3 내지 도 4를 참조하여 살펴보면, 첫 번째 문제점은 결선과정에서 제1 내지 제 3 주기동단자(122a, 122b, 122c)에 상당한 굵기의 전선이 체결되어짐에 따라 해당 전선들이 스타·델타결선 절환부(160)의 상부 측에 위치하게 됨에 의해 스타·델타 결선용 승강부재(162)의 작동 여부가 육안으로 확인하기 어려워진다는 것이다.
즉, 상술한 형태의 결선은 모터측으로 연결되는 전선이 Δ용 마그네트의 상부에 위치한 누름꼭지를 가리면서 지나가게 됨에 따라 마그네트의 점검으로 뚜껑을 열어야 하는 경우, 전류가 흐르도록 결선이 되어있는 전선을 풀어야하는 문제점이 있다. 또한, Δ용 마그네트 상부로 지나가는 모터측 라인에서 자기장 발생이 생길 수 있으며, 라인의 노출로 인해 조작이 어렵다는 단점을 가지고 있다.
따라서 상술한 첫 번째 문제점은 실제적으로 시스템을 구현한 후 그 동작을 확인하는 과정에서 매우 큰 문제점으로 부각되고 있다.
또한, 두 번째 문제점으로 제1 내지 제 3 주기동단자(122a, 122b, 122c)의 체결되는 전선에 의해 제1 내지 제3 스타-델타단자(123a, 123b, 123c)에 전선을 체결 하거나 혹은 착탈하기 위한 작업을 수행하기가 어렵다는 것이다.
이는 시스템의 유지보수를 위한 작업의 시간을 증가시키며 불필요한 이중 작업을 수행하게 되는 등 매우 큰 문제점으로 부각되고 있다.
또한, 세 번째 문제점으로 선행기술은 첨부한 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 하부와 상부의 체결을 위한 나사결합부의 일부가 제1 내지 제3 전원단자(121a, 121b, 121c)와 제1 내지 제3 스타-델타단자(123a, 123b, 123c)의 하부에 위치하고 있으므로 시스템 구현을 위한 결선작업이 완료되어진 이후 유지보수 단계에서 마그네트의 점검으로 뚜껑을 열어야 하는 경우 결선라인을 해체하는 작업이 선행되는 등등의 문제점이 발생되었다.
또한, 네 번째 문제점으로 선행기술은 타이머 조정을 위한 타이머 노브가 결선라인의 하부에 위치하여 타이머 조정에 따른 작업이 수원(월)하지 않았다는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 3상 전동기를 시동시켜 짧은 시간 내에 전속으로 가동시켜 주기 위한 스타-델타 시동장치에 적합하도록 설계된 전용의 전자개폐기에 관한 것으로 특히, 결선용 단자의 위치를 변경시켜 결선작업의 용이성을 제공하며 설치 및 작업자가 스타-델타 시동장치의 동작을 조정 및 유지보수하기 쉽도록 하기 위한 스타-델타(성형-3각) 결선용 전자개폐기와 그 결선 구조를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 부가적인 목적은 3상 전동기를 구동하기 위해 전자개폐기를 사용하는 경우 자주 발생하는 오결선의 유무 상태를 확인하기 위한 회로와, 솔레노이드 릴레이 스위치를 구동하기위한 전자석의 힘을 강하게 구동하기 위한 DC전원회로를 부가시킨 스타-델타(성형-3각) 결선용 전자개폐기와 그 결선 구조를 제공하는 데 있다.
도 1은 통상적인 전자개폐기의 외관 사시도
도 2는 첨부한 도 1의 전자 개폐기를 이용한 스타-델타 시동장치를 설명하기 위한 결선 예시도
도 3은 선행 기술에 의해 하나의 유닛으로 구성된 스타-델타 시동장치의 외관 사시도
도 4는 첨부한 도 3에 도시되어 있는 스타-델타 시동장치의 단면 예시도
도 5는 본 발명에 따른 하나의 유닛으로 구성된 스타-델타 시동장치의 대략적인 외관 사시도
도 6은 도 5와 다른 방향에서 바라본 외관 사시도
도 7은 첨부한 도 5에서 "B-B"선을 기준으로 하는 단면 예시도
도 8은 본 발명에 따른 스타-델타 시동장치를 이용한 결선 예시도
도 9는 도 8의 등가회로도
도 10은 본 발명에 부가적으로 구비되는 회로로서 오결선 방지를 위한 체크 회로가 도 9에 도시되어 있는 등가회로에 연결되는 상태를 나타낸 구성 예시도
도 11은 본 발명에 부가적으로 구비되는 회로로서 전자석 유닛에서 발생되는 자력을 강화시키기 위한 DC인가회로의 구성 예시도
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 3상의 전원선과 연결되는 제1 내지 제3 전원단자와, 3상 전동기의 일 측 단자들이 연결되는 제1 내지 제3 주기동단자와, 상기 3상 전동기의 타 측 단자들이 연결되는 제1 내지 제3 스타-델타단자를 구비하고; 상기 전원단자와 주 기동단자간의 전류도통 경로를 개폐하는 제1 개폐수단과; 상기 주기동단자와 스타-델타단자간의 전류도통 경로를 개폐하는 제2 개폐수단; 및 상기 제1 개폐수단의 동작이후 기 설정된 시간이 경과하면 상기 제 2개폐수단을 구동시키는 타이밍 수단을 구비하는 스타-델타 결선용 전자개폐기에 있어서: 본체와 나사 결합되는 하우징의 정면 일부 영역에 3상의 전원선이 연결되는 상기 제1 내지 제3 전원단이 부설되며, 3상 전동기의 타측 단자들이 연결되는 제 1 내지 제3 스타-델타단자가 상기 하우징의 후면 상측 면에 부설되고, 3상 전동기의 일측 단자들이 연결되는 제1 내지 제3 주기동단자는 상기 제1 내지 제3 스타-델타단자가 부설되어진 하우징 후면 저측에 돌출되어진 타입으로 위치하고; 상기 제1 개폐수단의 온(ON) 동작시 상기 제1 내지 제3 전원단과 제1 내지 제3 주기동단자는 상기 제 2개폐수단의 외측에 위치하며 상기 하우징의 내부에 형성된 "ㄷ"자형 금속 패턴을 통해 전기적으로 연결됨에 따라; 상기 하우징의 상부면에 노출되어 있는 상기 타이밍 수단의 타이머 조작을 위한 조작 노브와, 상기 타이머 조작 노브의 좌우측에 오결선 감지를 위한 경고 램프와 타이머 동작 램프가 위치하며, 상기 하우징의 상부면 양측에 위치하도록 하되 상기 제1 개폐수단과 제 2개폐수단 각각의 동작에 연동하여 상하 운동하되 온(ON) 동작시 다운 동작하여 동작상태를 보이는 제1 개폐수단의 동작 확인을 위한 주기동단자 및 제 2개폐수단의 동작 확인을 위한 스타-델타단자로 구성되는 개폐기 동작에 따른 확인용 단자들이 위치하고; 상기 3상 전동기의 단자들과 연결되는 전선라인이 개폐기 동작에 따른 상기 확인용 단자들이 육안에서 가려지지 않도록 하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징은, 3상(R, S, T)의 전원선과 연결되는 제1 내지 제3 전원단자와, 3상 전동기의 일 측 단자(U, V, W)들이 연결되는 제1 내지 제3 주기동단자와, 상기 3상 전동기의 타 측 단자(Z, X, Y)들이 연결되는 제1 내지 제3 스타-델타단자를 구비하고; 상기 전원단자와 주 기동단자간의 전류도통 경로를 개폐하는 제1 개폐수단과; 상기 주기동단자와 스타-델타단자간의 전류도통 경로를 개폐하는 제2 개폐수단; 및 상기 제1 개폐수단의 동작이후 기 설정된 시간이 경과하면 상기 제 2개폐수단을 구동시키는 타이밍 수단을 구비하는 스타(Y)-델타(Δ) 결선용 전자개폐기에 있어서: 상기 3상의 전원 중 R상의 전원이 제1 전원단자를 통해 입력될 때 제1 개폐수단의 온(ON) 동작시 상기 3상 전동기의 U단자로 전달하는 제1 주기동단자와; 상기 3상의 전원 중 S상의 전원이 제2 전원단자를 통해 입력될 때 제1 개폐수단의 온(ON) 동작시 상기 3상 전동기의 V단자로 전달하는 제2 주기동단자와; 상기 3상의 전원 중 T상의 전원이 제3 전원 단자를 통해 입력될 때 제1 개폐수단의 온(ON) 동작시 상기 3상 전동기의 W단자로 전달하는 제3 주기동단자와; 상기 제2 개폐수단의 오프(OFF) 동작에 따라 상기 3상 전동기의 U, V, W단자로 입력되는 전원을 상기 3상 전동기의 Z, X, Y 단자들의 출력을 공통접점으로 도통시켜 상기 3상 전동기의 내부 결선을 스타(Y) 결선상태로 유지하되, 온(ON) 동작시 상기 3상 전동기의 Z단자의 출력을 상기 3상 전동기의 V 단자와 연결되어 있는 상기 제 2주기동단자로 연결하는 제2 스타-델타단자와; 상기 제2 개폐수단의 오프(OFF) 동작에 따라 상기 3상 전동기의 U, V, W단자로 입력되는 전원을 상기 3상 전동기의 Z, X, Y 단자들의 출력을 공통접점으로 도통시켜 상기 3상 전동기의 내부 결선을 스타(Y) 결선상태로 유지하되, 온(ON) 동작시 상기 3상 전동기의 X단자의 출력을 상기 3상 전동기의 W 단자와 연결되어 있는 상기 제3 주기동단자로 연결하는 제3 스타-델타단자와; 상기 제2 개폐수단의 오프(OFF) 동작에 따라 상기 3상 전동기의 U, V, W단자로 입력되는 전원을 상기 3상 전동기의 Z, X, Y 단자들의 출력을 공통접점으로 도통시켜 상기 3상 전동기의 내부 결선을 스타(Y) 결선상태로 유지하되, 온(ON) 동작시 상기 3상 전동기의 Y단자의 출력을 상기 3상 전동기의 U 단자와 연결되어 있는 상기 제1 주기동단자로 연결하는 제1 스타-델타단자와; 델타 접속에 따라 온(ON)동작하는 리미트 스위치와 제 1발광수단이 직렬 연결되어 있으며 전체적으로 상기 제1 주기동단자와 상기 3상 전동기의 V 단자에 병렬 연결되어 상기 제1 개폐수단의 온(ON)동작 이후 리미트 스위치 온(ON)동작시 상기 3상의 전원 중 R상의 전원이 오결선 인 경우 발광 동작하도록 하는 제1경고수단; 및 델타 접속에 따라 온(ON)동작하는 리미트 스위치와 제 2발광수단이 직렬 연결되어 있으며 전체적으로 상기 제3 주기동단자와 상기 3상 전동기의 X 단자에 병렬 연결되어 상기 제1 개폐수단의 온(ON)동작 이후 리미트 스위치 온(ON)동작시 상기 3상의 전원 중 T상의 전원이 오결선 인 경우 발광 동작하도록 하는 제2경고수단을 포함하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 특징은, 입력되는 AC전원을 정류하는 정류부와; 상기 정류부에서 정류되어진 DC전원을 기준으로 일정 동작제어용 펄스를 생성하기 위한 발진부와; 일차측 코일에 흐르는 전원을 변압하여 이차측 코일로 유기시키는 변압기와; 상기 발진부에서 생성되는 동작제어용 펄스에 의해 온(ON)/오프(OFF) 동작하여 상기 정류부에서 정류되어진 DC전원이 상기 변압기의 일차측 코일에 흐르도록 제어하는 스위칭 제어부로 구성되어 상기 제 2개폐수단을 구성하는 전자석에 입력되는 전원을 DC전원으로 변경하는 DC전원 입력조정부를 더 포함하는 데 있다.
본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
첨부한 도 5는 본 발명에 따른 하나의 유닛으로 구성된 스타-델타 시동장치의 대략적인 외관 사시도이며, 도 6은 도 5와 다른 방향에서 바라본 외관 사시도이다.
우선, 본 발명에 따른 하나의 유닛으로 구성된 스타-델타 시동장치의 외관을 살펴보면, 3상의 전원선(R, S, T)이 연결되는 제1 내지 제3 전원단(221a, 221b, 221c)이 본체(210)와 나사 결합되는 하우징의 일 측면에 부설되며, 3상 전동기의 타측 단자들(Z, X, Y)이 연결되는 제1 내지 제3 스타-델타단자(223a, 223b, 223c)가 상기 하우징의 타 측면에 부설되고, 3상 전동기의 일측 단자들(U, V, W)이 연결되는 제1 내지 제3 주기동단자(222a, 222b, 222c)는 상기 제1 내지 제3 스타-델타단자(223a, 223b, 223c)가 부설되어진 일 측 저면에 돌출되어진 타입으로 설치되어진다.
또한, 상기 하우징의 상부면에는 타이머 조작이 용이하도록 상부 중앙부에 타이머 조작 노브(TCU)가 위치하며, 상기 타이머 조작 노브(TCU)의 좌우측에는 오작동 경고 램프(CL)와 타이머 동작 램프(TL)가 위치하여 작업자의 편의성을 극대화 하였다.
이때, 상기 오작동 경고 램프(CL)는 적색과 청색으로 구분되어져 발광하는데, 적색으로 발광하는 경우는 "R"상의 오결선 상태로 인식되는 경우이며, 청색으로 발광하는 경우는 "T"상의 오결선 상태로 인식되는 경우이다. 따라서 상기 오작동 경고 램프(CL)가 발광하지 않는 경우는 "R"상의 결선과 "T"상의 결선이 정상적인 것이므로 오결선이 없는 상태를 나타낸다.
또한, 상기 제1 내지 제3 전원단(221a, 221b, 221c)에 전원이 흐름에 의해 마스터측 솔레노이드 단자의 동작 여부를 확인할 수 있는 단자(MSU)와 스타-델타 접속을 위한 슬레이브측 솔레노이드 단자의 동작 여부를 확인할 수 있는 단자(SSU)가 위치하고 있어 정상 작동상태를 작업자 육안으로 빠르게 판독할 수 있도록 구현되어져 있다.
따라서 선행기술에서와 같이 3상 모터와의 결선이 완성된 이후에 스타-델타 시동장치의 구동 확인단자들이 결선되어진 전선에 의해 가려지는 문제점을 극복하였으며, 타이머 조정을 위한 타이머 노브가 상부면에 노출되어 있으므로 작업자의 편의성을 높이도록 구현되어져 선행 기술의 문제점을 극복하였고, 또한 유지보수 단계에서 마그네트의 점검으로 뚜껑을 열어야 하는 경우 결선라인을 해체하는 작업이 선행되는 문제점을 해소하였다.
또한, 오결선의 점검을 용이하도록 테스터 없이 주 접촉기의 전원이 공급되며 △측 접촉기를 개방한 상태에서 참조번호 MSU로 지칭되는 단자를 작업자가 눌러주면 전술하였던 바와 같이 오작동 경고 램프(CL)는 적색과 청색으로 구분되어져 발광하거나 발광 동작을 하지 않게 됨에 따라 오결선 유무를 전동기의 기동 없이 사전에 알 수 있게 하였다.
이와 같은 외관적인 특징이 단순한 구조의 변경이 아님을 이하에서 첨부한 단면도와 결선회로도 및 등가회로를 이용하여 살펴보기로 한다.
첨부한 도 7은 첨부한 도 5에서 "B-B"선을 기준으로 하는 단면 예시도이며, 도 8은 본 발명에 따른 스타-델타 시동장치를 이용한 결선 예시도이고, 도 9는 도 8의 등가회로도이다.
첨부한 도 7을 기준으로 살펴보면, 크게 주회로 개폐부와 부회로 개폐부로 구분되는데, 상기 주회로 개폐부의 세부 구성은, 주회로용 전자석(230)의 자화 여부에 따라 동반 승강되는 주회로용 가동철심(251)과 주회로용 승강부재(참조번호 미부여)가 일체로 결합되어 주회로용 전자석(230)의 근접 상부에 설치되고, 주회로용 승강부재의 승강범위내의 소정 위치에는 양측 접점이 제1 내지 제3 전원단자(221a, 221b, 221c)와 제1 내지 제3 주기동단자(222a, 222b, 222c)에서 각각 연장된 주회로용 제1 내지 제3 고정접점(참조번호 미부여)이 모든 접점들이 상호 절연되게 고정·설치되며, 주회로용 승강부재와 동반 승강하면서 주회로용 제1 내지 제3 고정접점의 양측 접점 사이를 분리하거나 연결하도록 주회로용 제1 내지 제3 가동접점(254a, 254b, 254c)이 양측 접점들이 모두 상호 절연되게 주회로용 승강부재에 부설된다.
아울러, 주회로용 승강부재의 이동시에 원위치로의 복원력을 제공하도록 하기 위한 참조번호 256으로 지칭되는 탄성부재가 내설된다.
또한, 상기 제1 내지 제3 주기동단자(222a, 222b, 222c)는 "ㄷ"자형 형태를 가지고 참조번호 262로 지칭되는 가동자의 내부를 관통하여 Δ용 마그네트의 일측으로 유도함으로써, 모터측 라인이 마그네트의 상부로 지나가는 문제점을 해결하도록 구성되어 있다.
따라서 결선을 용이하게 하고, 육안으로 동작 여부를 확인할 수 있으며, 결선이 마그네트 상부에 설치함으로 인한 자기장의 형성을 원천적으로 차단시킴으로써 오작동이 생길 수 있는 원인을 사전에 제거하도록 구성된 것이다.
또한, 부회로 개폐부는 상기 스타·델타결선용 전자석(240)의 상부에는 스타·델타결선용 전자석(240)의 자화 여부에 따라 선택적으로 제1 내지 제3 스타-델타 단자(223a, 223b, 223c)를 상호 연결하거나 제1 내지 제3 주기동단자(222a, 222b, 222c)와 제1 내지 제3 스타-델타단자(223a, 223b, 223c)를 동종의 단자 사이는 모두 절연시킨 상태로 대응되는 이종의 단자들을 각기 연결하는 스타·델타결선 절환부(참조번호 미부여)가 위치되어 본체(210)에 내설된다.
이러한 스타·델타결선 절환부의 세부 구성은, 스타·델타결선용 전자석(240)의 자화 여부에 따라 동반 승강되는 스타·델타결선용 가동철심(261)과 스타·델타결선용 승강부재(262)가 일체로 결합되어 스타·델타결선용 전자석(240)의 근접 상부에 설치되고, 양측 접점이 제1 내지 제3 주기동단자(222a, 222b, 222c)와 제1 내지 제3 스타-델타단자(223a, 223b, 223c)에서 각각 연장된 스타·델타결선용 제1 내지 제3 고정접점(263a, 263b, 263c)이 스타·델타결선용 승강부재(262)의 승강범위내의 소정 위치에 모든 접점들이 상호 절연되게 고정·설치되며, 스타·델타결선용 승강부재(262)와 동반 승강되면서 스타·델타결선용 제1 내지 제3 고정접점(263a, 263b, 263c)의 양측 접점 사이를 분리하거나 연결하도록 델타결선용 제1 내지 제3 가동접점(264a, 264b, 264c)이 양측 접점들이 모두 상호 절연되게 스타·델타결선용 승강부재(262)에 부설된다.
아울러, 스타·델타결선용 승강부재(262)와 동반 승강되면서 스타·델타결선용 제1 내지 제3 고정접점(263a, 263b, 263c)의 양측 접점 중에서 제1 내지 제3 스타-델타단자(223a, 223b, 223c)에서 연장된 측의 접점들을 상호 연결하거나 분리하도록 스타결선용제1 내지 제3 가동접점(267a, 267b, 267c)이 적어도 일측 접점들이 상호 단락되게 스타·델타결선용 승강부재(262)에 부설되며, 스타·델타결선용 제1 내지 제3 고정접점(263a, 263b, 263c)과 스타결선용 제1 내지 제3 가동접점(267a, 267b, 267c) 및 델타결선용 제1 내지 제3 가동접점(264a, 264b, 264c)의 연결 시에 접촉력을 증대시켜 아아크의 발생을 억제하도록 아아크 소호용 스프링(266)이 스타·델타결선용 승강부재(262)에 부설된다.
첨부한 도 8은 첨부한 도 7에 도시되어 있는 본 발명에 따른 스타-델타 시동장치를 이용한 결선 예시도이고, 도 9는 도 8의 등가회로도이다.
이상의 도 7내지 도 9의 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스타-델타 시동장치의 동작을 살펴보면,
먼저, 3상 전동기의 시동 시에 주회로용 전자석(230)의 코일(232)에 전류가 인가되면 이 전류에 의하여 고정철심(참조번호 미부여)과 코일(232)이 이루는 주회로용 전자석(130)이 자화되며, 이때 참조번호 256으로 지칭되는 탄성부재의 탄성력보다 그 크기가 상위하는 주회로용 전자석(230)의 자력에 의해 주회로용 가동철심(251) 및 주회로용 승강부재가 하강되고, 또한 주회로용 가동접점(254a, 254b, 254c)이 하강되어 상기 제1 내지 제3 전원단자(221a, 221b, 221c)와 연결되어 있는 주회로용 고정접점(참조번호 미부여)에 접촉된다.
그와 동시에 리미트 스위치를 동작 접촉시켜서 타이머를 동작시킨다.
한편, 스타·델타결선용 전자석(240)의 초기 상태는 코일(142)에 전류가 인가되지 않은 상태, 즉 자화되지 않은 상태이다. 그러므로 스타·델타결선용 가동철심(261) 및 스타·델타결선용 승강부재(262)는 참조번호 266으로 지칭되는 탄성부재에 의해 탄력 지지되는 상태이며, 제1 내지 제3 스타-델타단자(123a, 123b, 123c)에서 연장된 스타·델타결선용 제1 내지 제3 고정접점(263a, 263b, 263c)은 스타·델타결선용 승강부재(262)에 부설된 스타결선용 가동접점(267a, 267b, 2674c)에 의해 연결된 상태, 즉 단락된 상태이다.
따라서 3상 전동기(M)는 스타결선되어 제1 내지 제3 전원단자(221a, 221b, 221c)에 연결된 3상의 전원선(R, S, T)으로부터 공급되는 전원에 의해 시동된다.
이후, 소정의 설정 시간이 경과되면 타이머는 스타·델타결선용 전자석(240)의 코일(참조번호 미부여)에 전류를 인가하며, 이 전류에 의하여 고정철심(참조번호 미부여)과 코일이 이루는 스타·델타결선용 전자석(240)이 자화된다.
그러면, 참조번호 266으로 지칭되는 탄성부재의 탄성력보다 그 크기가 상위하는 스타·델타결선용 전자석(240)의 자력에 의해 스타·델타결선용 가동철심(261) 및 스타·델타결선용 승강부재(262)가 하강된다.
따라서 델타결선용 가동접점(264a, 264b, 264c)이 하강되어 스타·델타결선용 고정접점(263a, 263b, 263c)에 접촉된다.
그러면, 제1 내지 제3 주기동단자(221a, 221b, 221c)와 제1 내지 제3 스타-델타단자(222a, 222b, 222c)의 사이는 상호 대응하는 이종의 단자 사이가 각기 연결된 상태로 변화되며, 이에 3상 전동기는 델타결선으로 절환되어 전속으로 가동된다.
이때, 본 발명에서는 Y-Δ용 마그네트 구성은 도시되어 있는 바와 같이 참조번호 266으로 지칭되는 탄성 부재인 용수철에 의해 서로 자체 반발을 이용한 형태이므로 일반 마그네트와 달리 강한 자기력이 필요하다.
이때, 일반적으로 AC용 코일은 약한 자기력 때문에 울림현상이 발생하고 있으며, 안정적인 전원공급에 문제가 있으므로 첨부한 도 10에 도시되어 있는 바와 같이 공급되는 AC전원을 DC전원으로 변환하여 코일에 공급함으로서 용수철의 탄성력(복원력)을 상쇄시킬 만큼의 자기력을 확보하였으며, 이에 따라 울림현상을 해결하고 안정적으로 전원을 공급하게 된다.
첨부한 도 10을 간략히 살펴보면, 도 10은 본 발명에 부가적으로 구비되는 회로로서 오결선 방지를 위한 체크 회로가 도 9에 도시되어 있는 등가회로에 연결되는 상태를 나타낸 구성 예시도이다.
통상적으로 3상의 전동기를 구동시키기 위한 델타(Δ)결선의 경우 3상중 R상에서 시작되면 R상이 아닌 다른 상에 결선되어야 하고 S상에서 시작되거나 T상에서 시작된 상은 자기상이 아닌 다른 상에 결선되어야 한다.
따라서 R상에서 시작한 전원이 다시 R상으로 돌아오는 경우 이를 감지하도록 구성하였으며, 역시 T상에서 시작한 전원이 다시 T상으로 돌아오는 경우 이를 감지하도록 구성한 것으로, 주 접촉기의 전원이 공급받고 △측 접촉기를 개방한 상태에서 주 접촉기의 꼭지를 더 눌려 오결선 유무를 기동 없이 사전에 알 수 있게 하였다.
즉, Y-Δ기동방식에서는 모터의 단자(1, 2, 3-4, 5, 6)가 6선이 나와 Δ결선단자에 자기쪽으로 결선하는 오결선이 생기는 경우, 공급되는 부하의 증가로 인해 마그네트 등 제품에 손상을 가져올 수 있다.
이에 따라, 본 발명에서는 오결선 체크(Check)회로가 내장되어 오결선시 참조번호 CL로 지칭되는 오작동 경고 램프가 발광하도록 설계되어 오결선으로 인한 제품의 손상을 방지하게 되는 것이다.
첨부한 도 11을 간략히 살펴보면, 입력되는 AC전원을 정류하는 정류부(D1)와, 상기 정류부(D1)에서 정류되어진 DC전원을 기준으로 일정 동작제어용 펄스를 생성하기 위한 발진부(R1, R5, C1, ZD2)와, 일차측 코일에 흐르는 전원을 변압하여 이차측 코일로 유기시키는 변압기(첨부한 도 7의 참조번호 400)와, 상기 발진부(R1, R5, C1, ZD2)에서 생성되는 동작제어용 펄스에 의해 온(ON)/오프(OFF) 동작하여 상기 정류부(D1)에서 정류되어진 DC전원이 상기 변압기의 일차측 코일에 흐르도록 제어하는 스위칭 제어부(R4, R2, Q2, AD1, R3, Q1)로 구성되어 상기 스타·델타결선용 전자석(240)에 입력되는 전원을 DC전원으로 변경하는 구조를 갖는다.
이상의 구조의 동작은 통상적인 것이므로 생략하기로 한다.
이때 주요 특징은 전원의 변환을 위한 변압기의 일차측 코일과 이차측 코일의 위치를 첨부한 도 7에 도시되어 있는 참조번호 400과와 같이, 참조번호 230으로 지칭되는 주회로용 전자석의 주변에 형성시킴으로써, 변압용 코일의 형성으로 인해 발생되는 공간을 최소화함으로써 제품의 부피를 줄일 수 있었다는 것에 특징이 있다.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 스타-델타 결선용 전자개폐기를 제공하면 결선작업의 용이성을 제공하며 설치 및 작업자가 스타-델타 시동장치의 동작을 조정 및 유지보수하기 쉽도록 하는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 3상의 전원선과 연결되는 제1 내지 제3 전원단자와, 3상 전동기의 일 측 단자들이 연결되는 제1 내지 제3 주 기동단자와, 상기 3상 전동기의 타 측 단자들이 연결되는 제1 내지 제3 스타-델타단자를 구비하고; 상기 전원단자와 주 기동단자간의 전류도통 경로를 개폐하는 제1 개폐수단과; 상기 주 기동단자와 스타-델타단자간의 전류도통 경로를 개폐하는 제2 개폐수단; 및 상기 제1 개폐수단의 동작이후 기 설정된 시간이 경과하면 상기 제 2개폐수단을 구동시키는 타이밍 수단를 구비하는 스타-델타 결선용 전자개폐기에 있어서:
    본체와 나사 결합되는 하우징의 정면 일부 영역에 3상의 전원선이 연결되는 상기 제1 내지 제3 전원단자가 부설되며, 3상 전동기의 타측 단자들이 연결되는 제1 내지 제3 스타-델타단자가 상기 하우징의 후면 상측 면에 부설되고, 3상 전동기의 일측 단자들이 연결되는 제1 내지 제3 주기동단자는 상기 제1 내지 제3 스타-델타단자가 부설되어진 하우징 후면 저측에 돌출되어진 타입으로 위치하고;
    상기 제1 개폐수단의 온(ON) 동작시 상기 제1 내지 제3 전원단자와 제1 내지 제3 주기동단자는 상기 제 2개폐수단의 외측에 위치하며 상기 하우징의 내부에 형성된 "ㄷ"자형 금속 패턴을 통해 전기적으로 연결됨에 따라;
    상기 하우징의 상부면에 노출되어 있는 상기 타이밍 수단의 타이머 조작을 위한 조작 노브와, 상기 타이머 조작 노브의 좌우측에 오결선 감지를 위한 경고 램프와 타이머 동작 램프가 위치하며, 상기 하우징의 상부면 양측에 위치하도록 하되 상기 제1 개폐수단과 제 2개폐수단 각각의 동작에 연동하여 상하 운동하되 온(ON) 동작시 다운 동작하여 동작상태를 보이는 제 1개폐수단의 동작 확인을 위한 주기동단자 및 제 2개폐수단의 동작 확인을 위한 스타-델타단자로 구성되는 개폐기 동작에 따른 확인용 단자들이 위치하고;
    상기 3상 전동기의 단자들과 연결되는 전선라인이 개폐기 동작에 따른 상기 확인용 단자들이 육안에서 가려지지 않도록 함으로써 결선을 용이하게 하고, 육안으로 동작 여부를 확인할 수 있고, 내부의 공간 활용으로 소형화를 한 것을 특징으로 하는 스타-델타 결선용 전자개폐기.
  2. 제 1항에 있어서,
    입력되는 AC전원을 정류하는 정류부와;
    상기 정류부에서 정류되어진 DC전원을 기준으로 일정 동작제어용 펄스를 생성하기 위한 발진부와;
    일차측 코일에 흐르는 전원을 변압하여 이차측 코일로 유기시키는 변압기와;
    상기 발진부에서 생성되는 동작제어용 펄스에 의해 온(ON)/오프(OFF) 동작하여 상기 정류부에서 정류되어진 DC전원이 상기 변압기의 일차측 코일에 흐르도록 제어하는 스위칭 제어부로 구성되어 상기 제 2개폐수단을 구성하는 전자석에 입력되는 전원을 DC전원으로 변경하는 DC전원 입력조정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스타-델타 결선용 전자개폐기 결선 구조.
  3. 제 1항 또는 제 2항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전원의 변환을 위한 변압기의 일차측 코일과 이차측 코일의 위치를 제1 개폐수단의 주회로용 전자석의 주변에 형성시킴으로써, 변압용 코일의 형성으로 인해 발생되는 공간을 최소화함으로써 제품의 부피를 줄일 수 있는 것을 특징으로 하는 스타-델타 결선용 전자개폐기 결선 구조.
  4. 3상(R, S, T)의 전원선과 연결되는 제1 내지 제3 전원단자와, 3상 전동기의 일 측 단자(U, V, W)들이 연결되는 제1 내지 제3 주기동단자와, 상기 3상 전동기의 타 측 단자(Z, X, Y)들이 연결되는 제1 내지 제3 스타-델타단자를 구비하고; 상기 전원단자와 주 기동단자간의 전류도통 경로를 개폐하는 제1 개폐수단과; 상기 주 기동단자와 스타-델타단자간의 전류도통 경로를 개폐하는 제2 개폐수단; 및 상기 제1 개폐수단의 동작이후 기 설정된 시간이 경과하면 상기 제 2개폐수단을 구동시키는 타이밍 수단를 구비하는 스타(Y)-델타(Δ) 결선용 전자개폐기에 있어서:
    상기 3상의 전원 중 R상의 전원이 제1 전원 단자를 통해 입력될 때 제1 개폐수단의 온(ON) 동작시 상기 3상 전동기의 U단자로 전달하는 제1 주기동단자와;
    상기 3상의 전원 중 S상의 전원이 제2 전원 단자를 통해 입력될 때 제1 개폐수단의 온(ON) 동작시 상기 3상 전동기의 V단자로 전달하는 제2 주기동단자와;
    상기 3상의 전원 중 T상의 전원이 제3 전원 단자를 통해 입력될 때 제1 개폐수단의 온(ON) 동작시 상기 3상 전동기의 W단자로 전달하는 제3 주기동단자와;
    상기 제2 개폐수단의 오프(OFF) 동작에 따라 상기 3상 전동기의 U, V, W단자로 입력되는 전원을 상기 3상 전동기의 Z, X, Y 단자들의 출력을 공통접점으로 도통시켜 상기 3상 전동기의 내부 결선을 스타(Y) 결선상태로 유지하되, 온(ON) 동작시 상기 3상 전동기의 Z단자의 출력을 상기 3상 전동기의 V 단자와 연결되어 있는 상기 제 2주기동단자로 연결하는 제2 스타-델타단자와;
    상기 제2 개폐수단의 오프(OFF) 동작에 따라 상기 3상 전동기의 U, V, W단자로 입력되는 전원을 상기 3상 전동기의 Z, X, Y 단자들의 출력을 공통접점으로 도통시켜 상기 3상 전동기의 내부 결선을 스타(Y) 결선상태로 유지하되, 온(ON) 동작시 상기 3상 전동기의 X단자의 출력을 상기 3상 전동기의 W 단자와 연결되어 있는 상기 제3 주기동단자로 연결하는 제3 스타-델타단자와;
    상기 제2 개폐수단의 오프(OFF) 동작에 따라 상기 3상 전동기의 U, V, W단자로 입력되는 전원을 상기 3상 전동기의 Z, X, Y 단자들의 출력을 공통접점으로 도통시켜 상기 3상 전동기의 내부 결선을 스타(Y) 결선상태로 유지하되, 온(ON) 동작시 상기 3상 전동기의 Y단자의 출력을 상기 3상 전동기의 U 단자와 연결되어 있는 상기 제1 주기동단자로 연결하는 제1 스타-델타단자와;
    델타 접속에 따라 온(ON) 동작하는 리미트 스위치와 제 1발광수단이 직렬 연결되어 있으며 전체적으로 상기 제1 주기동단자와 상기 3상 전동기의 V 단자에 병렬 연결되어 상기 제1 개폐수단의 온(ON)동작 이후 리미트 스위치 온(ON)동작시 상기 3상의 전원 중 R상의 전원이 오결선 인 경우 발광 동작하도록 하는 제1경고수단; 및
    델타 접속에 따라 온(ON) 동작하는 리미트 스위치와 제 2발광수단이 직렬 연결되어 있으며 전체적으로 상기 제3 주기동단자와 상기 3상 전동기의 X 단자에 병렬 연결되어 상기 제1 개폐수단의 온(ON)동작 이후 리미트 스위치 온(ON)동작시 상기 3상의 전원 중 T상의 전원이 오결선 인 경우 발광 동작하도록 하는 제2경고수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스타-델타 결선용 전자개폐기 결선 구조.
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