KR20060116594A

KR20060116594A - 전자기유도 원리를 이용하는 전기 기기에 구성되는코일검사장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20060116594A
Application number: KR1020050039069A
Authority: KR
Inventors: 오현택
Original assignee: 오현택
Priority date: 2005-05-10
Filing date: 2005-05-10
Publication date: 2006-11-15

Abstract

본 발명은 도체인 코일(Coil)을 이용하여 구성 동작되는 전기 기기에 있어서 중요 구성품인 코일(coil)에 대한 검사장치 및 그 방법에 한 것으로,

더욱 자세히는 전자기유도(Electromagnetic Induction) 원리를 이용하여 동작하는 전자 접촉기, 개폐기, 릴레이(Relay), 기중차단기(ACB),고압진공전자접촉기(VCB), ATS(비상전원절체스위치(ATS), 솔레노이드(Solenoid), 변압기(Transformer) 등에 사용되고 있는 구성부속부중 코일(Coil)에 있어서 코일의 불량유무를 사전에 진단하여 산업설비의 보호, 설비의 오작동 등으로 인한 전기사고를 미연에 쉽게 발견 할 수 있도록, 상기의 각 전기 기기에 있어 사용되고 있는 코일에 병렬로 검사회로를 구성하고, 전기 기기의 작동유무와 관계없이, 상기 검사회로에서 각 전기 기기의 적용된 코일의 용도 및 특성에 맞는 값을 정보화(Data)시키고 프로그램화 된 신호를 코일에 보내어 검출되는 신호에서 코일의 특성에 해당되는 정보를 측정하기위하여 동기검파 필터회로를 통하여 검출된 신호를 정보화(Data)하여 표준정상정보와 대비하여 이상 유,무를 표시하며, 상기 검사 장치를 전기 기기에 일부분으로 포함하여 구성함으로서, 별도의 장비 없이도 항상 코일의 불량상태 진행을 사전에 확인하여 조치할 수 있도록 하는 것으로서 전자기유도 원리를 이용하는 전기 기기에 구성되는 코일(coil)검사장치 및 그 방법에 관한 것이다.

코일검사장치, 개폐기, 변압기, 전자접촉기

Description

전자기유도 원리를 이용하는 전기 기기에 구성되는 코일검사장치 및 그 방법{The device and method which inspect the coil of an electrical equipment utilizing electromagnetic induction theory}

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 코일검사회로 기본도

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 사용상태도

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 흐름도

■ 도면의 주요부분에 사용된 주요부호의 설명 ■

1 : 코일 2 : 전원공급단자

3 : 신호기준(공통)단자 4 : 신호발생단자(Source)

5 : 신호검출단자(Sense) 6 : 전류검출센서

7 : 코일전원비교회로 8 : 전류검출회로

9 : 자기장 검출 센서

100 : 코일검사장치 110 : 중앙처리부(CPU)

120 : 신호 발생회로(D/A) 130 : 신호검출회로(A/D)

140 : 동기 검파회로 150 : 상황표시회로

160 : 경보 표시회로 170 : 통신회로

180 : 전압변환회로 190 : 정보입력 및 제어부

본 발명은 코일을 이용하는 전기 기기에 구성에 있어서 코일(coil)검사장치 및 그 방법에 관한 것이다.

종래에는 코일의 불량을 확인하기 위해서는 이용중인 전기 기기에서 코일을 분리한 후에 코일에 정격 전원을 인가하여 실제로 코일의 동작시켜 확인하는 방법으로서 전기 기기의 가동 상태에서는 코일의 검사가 불가능하고 정상 동작가능성에 대하여서는 알 수가 없었다. 특히 코일은 전력스위치(마그네트, ACB, VCB, ATS, Relay, Solenoid 등)와 회전기(모터, 발전기, 변압기)등의 산업설비의 전기 기기에 중요하게 사용되고 있으며, 특히 수, 배전 설비에 없어서는 아니 될 아주 중요한 부분임에도 불구하고 평상시 점검 및 조작이 불가능(조작 시 순간 정전이나 설비의 가동중단이 발생됨)한 실정으로 고장사고가 발생되고 나서야 확인되었다.

따라서, 코일이 적용되어 있는 전기 기기가 동작시의 불안정한 상태를 통하여, 상황을 유추할 수 있을 뿐이며, 이 또한 코일에 의한 비정상 작동임을 검정하고 확인하기 위하여서는 전문엔지니어가 동원되고 많은 시간과, 경제적 비용이 소요되며 정기적으로 확인하여도 중요설비에 적용된 코일이 갑작스럽게 소손(불량)이 되면 전체가동설비의 사용에 중대한 영향을 주므로 이로 인한 경제적 손실이 많은 실정이다. 이에 보다 편리하고 안전하게 기초적 안전지식만을 가지고 있거나 코일이 적용된 설비나 전기 기기를 운용하고 있는 사람도 쉽게 코일의 비정상 상태가 발생되면 즉시에 확인 할 수 있는 장치와 방법이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 제반 문제점을 일소키 위하여 창안된 것으로서,

전자기유도 원리를 이용한 코일이 적용된 전기 기기의 가동상태에서도 코일전원의 공급 유,무에 관계없이 정상상태 여부를 쉽게 확인하고, 사전 조치함으로서 산업설비의 정지나 정전 등의 사고를 미연에 방지하기 위하여

코일에 병렬로 연결되어 신호를 발생시켜 코일로 보내는 신호발생부 및 코일 통과하여 변형되어 나오는 신호를 검출하는 신호검출부, 검출된 신호를 코일의 특성에 관계된 신호만을 분리하기위해 동기검파회로를 통하여 코일특성에 관계된 검출전압을 사전 설정된 표준 정상신호와 비교 제어하는 마이크로프로세스로 구성된 중앙처리장치(CPU)에서 검출된 정보와 결과를 표시하는 표시부(Display)와, 불량상태를 나타내거나 전달하는 경보장치(Buzzer)와 점멸등(Lamp) 및 외부로 상태나 정보를 전달할 수 있도록 릴레이(Relay)의 접점이나 외부 통신을 하기 위한 통신포트 포함하는 회로를 코일 검사장치로서 전기 기기에 일괄 구성시킴으로 일반 사용자도 코일의 불량상태를 쉽게 확인하고 사전에 신속히 조치할 수 있도록 하여 설비의 안 정적인 가동으로 효율을 높이고 발생할 수 있는 비용과 손실을 줄이는 것에 그 기술적 과제를 두고 창안한 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 코일검사장치의 기본도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 사용상태도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 흐름도로서 본 발명 전자기유도 원리를 이용하는 전기 기기에 구성되는 코일(coil)검사장치 및 그 방법의 구성 및 작용을 상세하게 설명하면,

우선 도 1을 참고로 하여 기본적인 구성 및 작용을 살펴보면,

코일(1)에 병렬로 3단자로 접속 연결되어 코일의 특성에 맞춰진 정보(데이터)를 프로그램 하여 정 전류특징을 가진 미세한 펄스신호를 발생하는 신호발생회로(120)는 신호발생단자(4)를 통하여 정 전류의 펄스신호를 코일(1) 보내고 코일(1)을 통과한 변형된 신호는 신호검출단자(5)에서 신호검출회로(130)로 연결되며 검출신호에 영향을 주는 외부의 여러 영향을 고 임피던스 특성을 가진 필터를 통하여 제거하고 검출된 신호에서 발생시킨 신호는 동기검파회로(140)를 이용하여 상쇄시키고 코일에서 변형된 코일특성신호를 전압변환회로(190)를 이용 코일특성에 해당되는 신호전압분 만을 중앙처리부(CPU)(110)로 보내어 프로그램 된 설정치와 비교 분석된 후 코일(1)의 진단상태는 액정표시장치로(LCD) 구성된 상황 표시회로 (150)나 경보(Alarm)와 표시등(Lamp)의 경보표시회로(160)로 사용자들에게 알리거나 원격지로 통신회로(170)를 통하여 전송하도록 각각 연결 구성되어진다.

상기 신호발생회로(120)와 신호검출회로(130)는 중앙처리부(CPU)(110)제어에 의하여 작동 제어되어 진다. 중앙처리부(CPU)(110)는 코일의 전원공급 유무와 관계없이 각각의 코일의 용도와 특성에 맞추어 주파수와 Pulse크기를 메모리에 저장 시키고 프로그램화된 신호를 신호발생회로(120)에서 정 전류 교류신호로 발생시켜 신호발생단자(Source)(4)를 통하여 코일(1)로 보내지고 코일(1)을 거쳐 신호검출단자(Sense)(5)로 검출된다. 교류3단자방식을 채용하여 검출선의 선 저항이나 연결부의 접촉저항을 제거하고 순수한 코일(1)의 인덕턴스(Inductance)만을 측정 하며 코일(1) 내부특성에 따른 리액턴스(Reactance)를 구하며, 신호검출회로(130)로 분석된 전압을 가지고 중앙처리부(CPU)(110)는 코일(1)의 선간단락, 단선, 열화로 인한 코일의 리액턴스(Reactance)의 변화를 표준정상신호와 비교한다.

상기 중앙처리부(CPU)(110)를 통하여 비교 분석된 신호의 진단상태는 상황 표시회로(150)나 경보 표시회로(160) 및 통신회로(170)를 통하여 원격지에서도 즉시 알 수 있도록 사용자들에게 표시하게 되는 것이다.

상기 상황표시회로(150)의 경우 관련 기술이 다양하게 개발되고 있는 상황으로 시청각적으로와 통신으로 동시에 표시할 수 있도록 상황표시회로(150)에 접목시켜 이상 징후 발견 시 사용자에게 메일이나 휴대통신으로도 통지하게 구성할 수도 있는 것이다.

이상 살펴본 바와 같은 본 발명의 기본적 코일검사장치(100) 회로의 구성으로 여러 가지 부가적인 검사의 방법을 선택적으로 동시 병행할 수도 있는데,

예를 들어 상기의 기본적 회로구조에 코일(1)의 동작전원을 공급 시 코일에 의하여 여자 되어 동작하게 되는 전자기유도 원리를 이용하는 전자 기기의 가동에 있어 코일(1)에 인가된 전압·전류상태를 검출함으로서 부족전압 및 과전압 등의 원인으로 불안전하게 동작이 발생하는 것을 사전에 확인할 수 있고 전류검출센서(6)와 전류검출회로(8)를 통하여 중앙처리부(CPU)(110)로 전달되고 상기 신호검출회로(130)를 통하여 전압, 전류를 검출하여 중앙처리부(CPU)(110)에서 비교·대비하여 그 값이 허용범위를 벗어날 경우 이를 상황표시회로(150)를 통하여 외부로 표시함으로 사용자로 하여금 심각한 고장이 발생하기 이전에 원인을 조치할 수 있도록 예방할 수도 있는 것이다.

즉, 별도의 프로그램화된 신호를 직접 본 발명 회로를 통하여 발생시켜 그 검출되는 신호를 측정함으로서 코일(1)의 이상유, 무를 검출하는 방법과, 전자기기의 자체 코일(1)에 인가되는 전압·전류를 코일(1)에 병렬로 연결되어진 신호검출회로(130) 통하여 검출되어지는 전압·전류를 측정하여 표시하거나 원격지로 통신회로(170)를 통하여 전송가능하며 공급전압불안정에 의한 오작동의 이상 원인들을 근원적으로 확인하여 제거 할 수 있는 것이다.

또한, 자기장검출센서(9)를 이용할 결우 코일에 직접신호를 발생시키지 않고도 자기장의 변화를 검출하여 동작상태의 특성을 파악할 수 있다.

이와 같은 회로를 이용하면 코일에 전원이 인가되는 형태로 동작하는 거의 모든 전자기기에 적용이 가능하며 여러 가지 후술할 부가적 공지된 점검 방법을 접목하여 보다 완벽하고 다양한 코일에 대한 검사를 이루어 낼 수 있는 것이다.

전자기유도 원리로 동작되는 문제는 크게 두 가지로서 하나는 코일동작전원의 불량이며 다른 하나는 코일자체의 결함에 의해서이다. 전압이 높고, 낮음으로 불안정하여 동작되는 순간 전압 저하현상 코일에 전원이 인가되지 않은 상태이거나 전원이 인가되어 있을 때에도 항상 코일의 이상유무, 전원의 이상유, 무를 시각, 청각을 통하여 사용자로 하여금 바로 알 수 있도록 구성된 것으로 코일이 불량한 상태로 운영유지 되다가 필요시 신호가 인가되었을 때에 동작되지 않으므로 발생되는 코일의 결함, 공정상의 트러블에서 발생 야기 될 수 있는 손실을 미연에 방지하고 보수 조치토록 함으로서 시간적 경제적 손실을 줄이기 위해 고안된 것이다.

이상 살펴본 바와 같이 본 발명은 코일(1)을 통한 전자기유도 원리를 이용하는 전기 기기들의 코일점검회로에 있어서 통상 사용되는 전자기기들을 대략 살펴보면, 대표적 회전기류에 있어서 모터(Motor)와 발전기가 있으며 서로 상반된 기능을 수행하고, 변압기(Transformer)는 상호유도를 현상을 이용하여 교류의 전압을 변화시키는 장치이며, 비상전원절체스위치(ATS)는 저압 계통의 모선에 연결하여 일반 및 비상전원의 상태에 따라 자동 또는 수동으로 그 필요 전원을 부하에 적절하게 공급하는 자동개폐절체기이다. 릴레이(Relay) 및 전자접촉기는 전자석을 내장하고 전자석의 힘으로 접점을 가동시키는 것으로 수동 스위치와는 달리 전자석을 형성하기 위해 코일에 전원을 인가하여 접점을 가동시키는 간접 스위치라 할 수 있다. 기중차단기(ACB)는 자연공기 내에서 개방할 때 접촉자가 떨어지면서 자연소호에 의한 소호방식을 갖는 차단기로 교류 저압이나 직류 차단기로 많이 사용하고, 직류용 차단기로 사용할 경우 단락전류를 차단할 때 개폐시간이 극히 짧고 한류작용을 나타내 고속도 차단이라고도 하며, 개폐기구, 조작기구, 차단장치 등이 각각 분리 독립된 것을 하나로 조립된 차단기로 대 전류 회로에 사용되며, 저압 간선용의 개폐기로서 또 선택차단이 가능한 과전류차단기로서 사용된다. 고압진공전자접촉기(VCB)는 초고압 송전을 하고자 할 때 필요한 송전 시스템의 1차적 부가장비로서, 과전류가 흐를 경우 이의 흐름을 차단하는 장치이다. 이러한 장치들은 고가의 장비가 대부분이고, 사소한 결합에도 큰 피해가 초래될 수 있다. 또한 기본적인 결함을 찾아내어 분석하는 것이 힘들기 때문에 본 발명을 상기 전자기기들의 코일(1)에 접목하여 일체화 구성 할 경우, 사용자들에게 큰 도움을 줄 수 있음을 쉽게 알 수 있다.

상기와 같은 방법과 구성으로 이루어진 본 발명 전자기유도 원리를 이용하는 전기 기기에 구성되는 코일(coil)검사장치 및 그 방법을 통하여,

적용 전자기기의 작동 중 또는 코일의 전원공급과 관계없이 코일의 불량에 대한 이상 징후를 신속하게 검출할 수 있게 되어, 산업설비의 가동중단을 사전에 예측 방지할 수 있고 원인을 바로 알 수 있으므로 원인 분석에 따른 시간을 헛되이 보내지 않고 즉시조치 보수할 수 있고, 잘못된 검사와 판단으로 인하여 교체되는 경제적인 손실을 방지할 수 있는 장점이 있고 별도의 장치로 구성하여 접목시킬 경우, 신설장비에 이설 취부 하여 계속 사용할 수도 있어, 기존 설비의 제품이든지 신설 제품이든지 제약 없이 편리하게 적용이 가능하고, 산업설비 전반에 걸쳐서 사용되는 코일성 부품이 사용되는 모든 곳에 다양하게 응용 설치할 수 있으며, 장비의 장애와, 전기사고 예방 장비 보수의 편리성 등 큰 도움을 주는 등 그 효과가 다대한 발명이다.

Claims

전자기유도 원리를 이용하여 코일이 적용된 전자 기기의 사용에 있어서 코일의 정상상태 여부를 검출하는 장치로서,

코일에 병렬로 연결되어 신호를 인가하는 신호발생단자(Source)(4)와 코일(1)의 동작전원공급 유, 무와 관계없이 각각의 코일용도와 특성에 맞게 프로그램화된 신호를 상기 코일로 보내는 신호발생회로(120), 발생된 신호를 다시 검출하는 신호검출단자(Sense)(5)와 신호검출회로(130), 상기 신호발생단자(4)와 신호검출단자(5)를 제어하며, 수신된 신호를 표준정상신호와 비교처리하고 제어하는 중앙처리부(110), 검출된 값을 표시하는 상황표시회로(150)와, 통신회로(170)로 구성되는 것을 포함하는 전자기유도 원리를 이용하는 전기 기기에 구성되는 코일검사장치
제1항에 있어서,

코일(1)을 동작시키기 위하여 전원공급단자(2)를 통하여 전원을 공급할 때 공급전원의 전압상태는 신호검출단자(5)로 검출하고 전류상태는 전류검출센서(6)로 전류를 검출하여 중앙처리장치(110)에서 설정치와 비교 하여 코일(1)의 공급전압에 대한 이상유, 무를 분석하는 경보 표시회로(160)가 구성되어지는 것을 포함하는 전자기유도 원리를 이용하는 전기 기기에 구성되는 코일검사장치
전자기유도 원리를 이용한 코일(1)이 적용된 전자 기기의 코일(1) 정상작동 여부를 검출하는 방법에 있어,

코일의 특성을 정보화(데이타)시켜서 입력 설정시키고, 설정된 정보를 프로그램화한 디지털 신호를 중앙처리장치(110)에서 받아서 신호발생회로(120)에서 적절한 아날로그신호로 변환시켜 코일(1)에 병렬로 연결된 신호발생단자(4)선을 이용 코일(1)로 공급하며 발생된 신호는 코일(1)을 통과하여 신호검출단자(5)로 검출되며 신호검출회로(130)에서 검출된 아날로그 신호는 다시 디지털 신호로 변환하여 중앙처리장치(110)로 보내지며 검출된 신호는 표준 설정값으로 대비하여 검출된 값을 표시하는 상황표시회로(150)를 통하여 표시하고 통신회로를 통하여 원격지로 그 정보를 전송하는 방법에 있어서 각각의 코일의 용도와 특성에 맞게 코일에 해당하는 정보를 사전에 설정할 수 있도록 구성된 방법과 설정된 디지털신호를 아날로그신호로 변환하여 발생시키는 것과 검출된 아날로그 신호를 다시 디지털신호로 변환시켜 처리하는 방법으로 코일(1)의 단선, 열화로 인한 코일의 리액턴스의 변화를 분석하고 표준정상신호와 비교 처리하는 것을 포함하는 전자기유도 원리를 이용하는 전기 기기에 구성되는 코일(coil)검사방법
제3항에 있어서,

코일검사장치(100)의 신호검출회로(130)는 내부의 고 임피던스 특징을 지닌 필터회로로 구성되며 검출선의 저항이나 접촉저항으로는 거의전압강하가 일어나지 않는 회로로 구성되고 동일 신호에 대하여 서로 상쇄시키는 동기검파회로(140)에서 리액턴스 신호성분을 추출하는 회로로 이루어진 것을 포함하는 전자기유도 원리를 이용하는 전기 기기에 구성되는 코일(coil)검사방법
코일 검사장치(100)의 신호검출에 있어서,

가동되고 있는 코일(1)부근 자기장의 영향이 미치는 곳에 검출용 유도코일이나 자기장검출센서(9)를 근접 고정시켜서, 상호유도(Mutual Induction) 현상으로 일어나는 간접자속의 변화와 자기장의 세기를 간접적으로 검출하는 방법으로 구성된 것을 포함 하는 전자기유도 원리를 이용하는 전기 기기에 구성되는 코일검사장치