KR20070116766A

KR20070116766A - 단상 유도 전동기의 과부하 보호용 기동 계전기

Info

Publication number: KR20070116766A
Application number: KR1020070115289A
Authority: KR
Inventors: 김영준
Original assignee: 김영준
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2007-11-13
Publication date: 2007-12-11

Abstract

본 발명은 단상 유도 전동기의 과부하 보호용 기동 계전기를 제공키 위한 것으로 전동기의 구동중 기동 권선에 유기되는 전압을 감지하여 전동기의 회전 속도를 검출하고 과부하로 인해 전동기의 회전 속도가 사용자의 설정치 이하로 감소하면, 전동기 구동회로를 차단시키도록 계전기의 내부 회로에 유기전압 및 전동기 전원 전압 검출부와 트립 조건과 복귀 등에 대한 사용자 설정부 및 전원 공급부, 동작상태 및 트립원인 표시부 그리고 플래쉬 메모리 기능이 내장된 마이크로 컨트롤러(CPU)를 이용한 제어부로 구성함으로서 주위 온도나 CT포화특성에 구애받지 않아 제품의 용량선정이 간편하며 마이크로 컨트롤러를 사용하여 동작이 정확하고 빠른 효과가 있다.

기동권선, 구동회로, 유기전압, 전원전압 검출부, 트립원인 표시부, 마이크로 컨트롤러,

Description

단상 유도 전동기의 과부하 보호용 기동 계전기{omitted}

본 발명은 단상 유도 전동기의 기동용 계전기에 관한 것으로 특히 과부하 보호용 기동 계전기에 관한 것이다.

종래의 과부하 계전기에 있어서는 바이메탈 접점을 이용한 기계식 계전기와 전류 트랜스포머(CT:Curent Transformer)를 이용한 전자식 계전기가 알려져 있다.

본 발명은 상기한 종래의 계전기에 있어서, 바이메탈 방식은 용량별로 구조가 다양하고, 상대적으로 높은 전력소모와 완만한 동작특성은 물론, 주변의 온도변화에 많은 영향을 받는 폐단이 있을 뿐만이 아니라 전동기의 기동에 사용되는 원심 스위치는 동작이 완만하며, 저전압에 취약한 특성과 기계적 마모 및 체터링에 의한 고장이 잦고 그 수리 및 교체가 쉽지가 않다. 또한 CT방식에 있어서는 상기 바이메탈 방식의 폐단을 해소하기 위해 개선된 것이기는 하나 CT 1차측에 포화전류 이상의 전류가 인가되면, CT내부 전류 검출에 이상이 발생되고, 특히 외부 CT를 적용하는 경우 상대적으로 높은 비용이 발생되는 허점이 있는바 상기와 같은 종래의 결점 을 말끔히 해결하고자하는 것이 본 발명의 최대 과제이다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 단상 유도 전동기에 전원을 인가하여 기동이 완료되면, 기동권선을 전원 회로에서 분리 시키고, 전동기의 운전중 단상 유도 전동기의 회전 속도에 따라 기동권선(W2)에 유기되는 전류 전압을 검출하고, 검출된 전류 전압을 이용하여 계전기 내부에 설치되는 전자 회로를 통해 사용자에 의해 미리 설정된 과부하로 인한 전동기의 트립 조건과 비교한 후, 조건이 만족하게 부합되는 경우 전동기의 구동회로를 차단하도록 한다. 이를 위하여 본 발명에 있어서는 계전기의 내부 회로에 기동권선에 유기되는 전원 전압 검출부와, 트립 조건 및 복귀등에 대한 사용자 설정부(Settings)와 트립구동부(Control Relay)및 트라이악 제어부(Control Triac), 전원공급부(L, N), 동작상태 및 트립 원인 표시부(Display), 그리고 메모리 기능이 내장된 마이크로 컨트롤러(CPU)를 이용한 상기한 각 회로의 제어부로 구성한다.

상기와 같은 구성으로 되는 것이므로 유도 모터의 기동권선에 유기되는 전동기의 회전 속도에 비례되는 전류 전압을 함께 검출하여 그에 대한 보상 알고리듬을 적용하여 저전압을 포함한 과부하의 원인 파악이 용이한 특성을 이용하는 것이므로 계전기 내부의 회로를 통해 검출된 유기전압이 사용자에 의해 미리 설정된 전동기의 트립 조건과 비교할 수 있으며, 트립 조건을 만족시키는 경우 전동기의 구동회로를 차단할 수 있어서 바이메탈이나 CT를 이용한 방식에 비해 저렴하고 간단하게 전동기의 과부하상태를 확인할 수 있다. 따라서 주변 온도나 CT포화특성에 구애받지 않으므로 제품의 용량 선정이 간편하고 마이크로 컨트롤러를 사용하여 동작이 정확하고 빠르게 할 수 있는 효과가 있으므로 종래 원심스위치의 파손이나 과부하로 인한 권선과 고가의 기동콘덴서의 소손으로부터 전동기의 보호가 가능하고 산업적으로 공급할 수있는 효과가 있는 것이다.

이하 본 발명을 첨부된 실시예의 도면에 따라 상술하면 다음과 같다.

첨부 도면은 본 발명을 설명키 위한 다이어그램으로 전원 입력단자(L, N)의 양단 사이에는 구동용 운전권선(W1)이 연결되고, 기동 콘덴서(C1)과 트라이악(D1)및 기동권선(W2)이 상기 전원 입력단자(L, N)사이에 연결되어 트라이악(D1)의 게이트에 인가되는 on/off신호에 의해 트라이악(D1)이 ON-OFF되어 기동권선(W2)에 전원을 통전 또는 단전하도록 함은 공지와 같은 것이므로 이에 대한 설명은 명세서의 간략화를 위하여 이에 대한 설명은 생략한다. 본 발명에서 요지로하는 전자 회로의 구성이 예시되어 있다. 즉 트라이악(D1)의 양단 접점(e, b)과 전원 접점(a)을 통해 DC전압 전환회로(Low-voltage signal 이하 LVS로 약칭한다)에 기동권선(W2)에 유기되는 전류전압의 입력신호가 공급하도록 되고, 상기한 전압전환회로(LVS)의 일부 출력 신호는 비교기(COMP)와 아날로그/디지탈 변환기(ADC)에 공급되어 이들 비교기(COMP)와 아날로그/디지탈 변환기(ADC)의 출력신호가 플래쉬 메모리 기능이 내장된 마이크로 컨트롤러(CPU)에 인가되고 그 출력이 전압 전환회로(Low-voltage signal)에 입력되어 그 출력으로 컨트롤 릴레이(Control Relay)와 컨트롤 트라이악 (Control Triac)을 통해 개폐기 접점(c, d)사이와 트라이악(D1)의 게이트를 컨트롤하도록 되어 있다. 도면중 Power supply는 각 전자회로에 전원공급원이며, Display는 표시창을 의미하는 것으로 동작상태 및 트립 원인을 표시하도록 7세그멘트와 발광다이오드로 구성되어 숫자 또는 문자와 점멸상태로 표시할 수 있도록 되어 있으며, Settings은 트립 조건이나 복귀 등에 대한 사용자의 임의 설정을 위하여 Knob스의치등으로 구성되어 있음을 의미하며, MC1은 마그네틱 콘텍터를, on/off는 전동기 구동 스위치를 의미한다.

상기와 같은 구성으로 되는 것이므로 유기전압 및 전동기 전원전압 검출부의 동작 원리는 다음과 같다. 기동권선(W2)에는 전동기 속도에 비례하는 전압이 유기되면, 유기전압은 접점(b)를 통해, 그리고 전동기 전원전압은 접점(a)를 통해 계전기의 전압 전환회로(LVS)를 거치게되고, 이들은 저전압 교류 신호가 되며, 다시 아날로그/디지탈 변환기(ADC)를 거처 마이크로 컨트롤러(CPU)의 플래쉬 메모리에 디지털 전환 값이 저장되거나 비교기(COMP)의 입력회로가 되는 것이며,

트립조건 및 복귀등에 대한 사용자 설정부의 동작에 있어서는 사용자는 설정용 가변저항의 역할을 하는 Knob 스위치 등을 통하여 전동기 구동회로를 트립시키는 유기전압 한계치를 설정하고, 이 때 Knob스위치 등에 연계된 가변저항의 저항값은 DC전압전환회로(LVS)와 아날로그 디지털 변환기(ADC)를 거쳐 마이크로 컨트롤러(CPU)의 플래쉬 메모리에 디지털 전환 값이 저장되거나 위에 설명한 비교기(COMP)의 레페렌스(Reference)전압 입력회로가 되는 것이다. 동작시간 및 복귀 방식등에 대한 설명 또한 같은 것이다.

따라서 마이크로 컨트롤러(CPU)는 위에서 설명한 내장된 플래쉬 메모리에 저장된 유기전압 측정치와 트립 설정치 또는 비교기 출력신호등을 이용하여 유기전압 측정치가 트립 설정치를 초과된 상태를 유지하며, 정해진 동작시간 이후 I/O포트를 통해 출력신호를 내보내고 이 신호는 다시 전압전환회로(LVS)를 통해 트리악 구동 또는 릴레이 제어에 필요한 전압으로 전환되어 전동기의 기동 또는 운전회로를 제어하게 되는 것이다. 이때 마이크로 컨트롤러(CPU)는 접점(a)을 통해 검출한 시스템 전원의 상태를 파악하여 필요시 저전압/과전압에 대한 보상 값을 유기 전압 측정치에 적용하게되고, 마이크로 컨트롤러(CPU)는 접점(e, b)의 입력전압을 통해 운전중 기동 스위치인 트라이악(D1)의 단락 여부를 확인하여 이상 발생시 구동회로를 트립시키고, 표시부(Display)를 통해 정확한 고장원인을 표시할 수가 있다. 또한 동작상태 및 트립원인 표시부에서 과부하 또는 트립표시 발광다이오드(LED)는 과부하 동작시간 동안 On상태를 유지하고, 트립이 완료되면, 동작 원인을 표시하는 LED 또는 기타 표시 매체로 구성할 수도 있다.

전동기 운전중 사용자는 위에 설명한 과부하 설정용 Knob를 좌우로 돌려 검출된 유기전압과 과부하설정 전압치가 근접하는 지점을 찾게 되는데 바로 과부하 표시용 발광다이오드(LED)가 점멸을 유지하는 지점이 바로 그 지점이다. 즉 본 발명에서 Knob스위치를 지속적으로 돌려 발광다이오드(LED)의 접멸을 멈추는 시점을 찾는 것이 간단한 유기전압 설정 방법이되는 것이다.

상기와 같이 과부하 표시용 발광다이오드(LED)의 점멸 상태를 이용하여 계전기의 전압측정치를 확인할 수 있으며, 점멸이 완전히 멈추는 시점에서 과부하 설정 Knob의 이동을 멈추면, 손쉽게 유기전압을 설정할 수 있게되는 것이며. 또한 트립 구동부는 개폐기 접점용 소형 릴레이(Control Relay)를 접점(c, d)사이에 개폐기 전원에 직열로 연결하고 마이크로 컨트롤러(CPU)의 트립 신호를 받아 상기 릴레이 제어전압으로 전환하여 구동할 수가 있는 것이다.

첨부된 도면은 본 발명을 설명키 위한 다이어그램으로

도면중 부호 L, M은 전원 입력 단자, MC1은 마그네틱 콘텍터, C1은 기동 콘덴서, W1은 구동권선, W2은 기동 권선, D1은 트라이악, on/off는 구동 스위치, COMP는 비교기, CPU는 마이크로 컨트롤러, ADC는 아날로그/디지탈 변환기, a,b,c,d,e는 접점, Low-voltage signal은 DC전압 전환회로, Display는 표시창, Settings는 유기전압 및 전동기 전압 검출 및 트립 조건 및 복귀등에 대한 사용자의 설정치 입력부를 의미한다.

Claims

단상 유도 전동기의 과부하 보호를 위한 계전기에 있어서,

전동기의 운전중 기동 권선에 유기되는 전압을 감지하도록 되고, 상기 감지된 전압으로 전동기의 회전 속도를 검출하며, 과부하로 전동기의 회전 속도가 설정치 이하로 감소하면, 전동기 구동회로를 차단시켜 주도록 하는 것을 특징으로 하는 단상 유도 전동기의 과부하 보호용 계전기.
청구항 1에 있어서,

과부하 설정치는 과부하 설정 Knob를 좌우로 돌려 검출된 유기전압과 과부하설정치가 근접할 때 발광다이오드가 점멸을 멈추는 시점을 과부하 설정치로 하는 것을 특징으로 하는 단상 유도 전동기의 과부하 보호용 계전기.