KR20180009922A - 방폭형 인버터 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 방폭 지역에 존재하는 가스와 같은 폭파 물질을 차단하는 방폭형 인버터 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭형 인버터 장치는 폭파성 물질의 내부 유입을 필터링하는 여과 필터 장치를 갖는 컨테이너, 상기 컨테이너 내부에 장착되어 입력된 전력을 변환하여 회전기에 공급하는 인버터, 상기 컨테이너 내부에 장착되어 상기 인버터에 전력을 공급 또는 차단하는 전력 개폐 장치를 포함할 수 있다.

Description

방폭형 인버터 장치{EXPLOSION PROOF TYPE INVERTER APPARATUS}

본 발명은 방폭형 인버터 장치에 관한 것이다.

인버터는 고정된 주파수를 가지는 상용 전원을 직류로 변환시킨 후 다시 가변 가능한 주파수를 가지는 교류 전원으로 변환시키는 장치이다.

따라서 전동기에 입력되는 전원의 주파수가 가변됨에 따라 전동기의 회전수를 조절하여 부하량을 조절 가능하게 할 수 있다.

종래의 전동기 에너지를 절감하는 방식은 댐퍼나 밸브와 같은 기계적 부하량 조절장치를 사용하던 부하기의 전동기 전원 입력부에 인버터를 사용하여 댐퍼나 밸브를 사용하지 않고 전동기의 회전수로 부하량을 조절함에 따라 댐퍼나 밸브에서 발생하는 전력 손실을 줄이는 방식이다.

그런데 정유 화학 가스 공장과 같은 폭파성 물질이 존재하는 구역은 방폭 지역으로 지정하여 방폭형 전동기를 사용해야 하며, 인버터 또한 방폭형 인버터를 사용해야 한다.

종래의 인버터는 방폭 조건을 갖추기 위하여 외부의 폭파성 물질이 유입되거나 인버터 내부의 온도 상승으로 인한 폭파 시 방폭 지역에의 2차 사고를 방지하기 위하여 오일이나 물을 이용하여 내부 온도 상승 부품을 냉각시키고 있으며, 폭파 사고가 발생하더라도 불꽃이 방폭 지역으로 번지지 않도록 인버터 자체를 밀폐형 구조로 제작해야만 한다.

하지만, 고압 전동기에 적용되는 인버터의 경우 인버터 자체의 체적과 용량이 커지게 됨에 따라 방폭 지역 내에서 오일이나 물을 이용하여 내부 온도 상승 부품을 냉각시킬 수 없으며, 고 전력 반도체 소자가 많이 사용되어 인버터 자체를 밀폐형 구조로 제작하여 방폭 지역에 적용할 수 없어 방폭 지역에 위치한 모터로부터 케이블을 연결하여 비 방폭 지역에 인버터를 설치해 왔다.

이처럼 전동기로부터 인버터까지의 결선 거리가 길어짐에 따라 3상 케이블 상호간에 부유 전압이 형성되어 스위칭 방식으로 생성하는 인버터 출력 전압에 부유 전압이 더해져서 전동기에 입력되는 전압을 상승시키게 된다.

이때 전동기에 입력되는 전압이 상승할 경우 전동기의 진동 및 소음이 증가하게 되며, 전동기의 절연 내량을 초과하게 되어 모터 권선 절연을 파괴하는 문제가 있다.

또한, 전동기로부터 인버터까지의 케이블 연결 길이가 늘어남에 따라 인버터 출력 지점에서 전동기 입력 지점까지의 전압 반송파로 마이크로 서지(surge) 발생을 유발하여 케이블 온도 상승 및 케이블 피복의 절연파괴를 가져오는 문제가 있다.

또한, 전동기로부터 인버터까지의 케이블 연결 길이가 늘어남에 따라 케이블 저항으로 인한 에너지 손실이 발생하며, 이로 인하여 인버터 또한 전동기 정격을 운전하기 위하여 전동기 정격에 케이블에서 손실되는 에너지 만큼을 보상해 주기 위하여 용량을 키우게 되어 늘어난 용량 만큼 인버터 자체의 에너지 손실이 추가로 발생하는 문제가 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0141484호

본 발명의 일 실시예에 따르면, 방폭 지역에 존재하는 가스와 같은 폭파 물질을 차단하는 방폭형 인버터 장치가 제공된다.

상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭형 인버터 장치는 폭파성 물질의 내부 유입을 필터링하는 여과 필터 장치를 갖는 컨테이너, 상기 컨테이너 내부에 장착되어 입력된 전력을 변환하여 회전기에 공급하는 인버터, 상기 컨테이너 내부에 장착되어 상기 인버터에 전력을 공급 또는 차단하는 전력 개폐 장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 케이블 부유 전압과 케이블 길이에 비례하여 증가하는 전압 반송파로 인한 마이크로 서지를 줄일 수 있어 전동기 입력과 인버터 출력부에 발생하는 전압 상승을 최소화할 수 있고, 케이블 연결 길이를 최화함에 따라 케이블 저항으로 인한 에너지 손실 및 이에 따른 인버터 용량 증가에 따른 에너지 손실을 최소화할 수 있으며, 오일이나 물로 냉각하기 위해 필요로 하는 기계 장치가 불필요하여 이로 인한 에너지 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭형 인버터 장치의 개략적인 투명 사시도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭형 인버터 장치의 개략적인 시뮬레이션 도면이고, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭형 인버터 장치의 활용예를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭형 인버터 장치의 개략적인 투명 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭형 인버터 장치(100)는 컨테이너(110), 인버터(120) 및 전력 개폐 장치(130)를 포함할 수 있다.

컨테이너(110)는 내부에 각종 장치가 장착될 수 있는 장착 영역을 구비할 수 있고, 상기 장착 영역에는 인버터(120) 및 전력 개폐 장치(130) 등이 장착될 수 있다.

인버터(120)는 공급된 전력을 적절한 전력으로 변환해서 회전기에 공급하여, 회전기를 구동시킬 수 있다. 인버터(120)는 고압 인버터일 수 있다.

전력 개폐 장치(130)는 인버터(120)에 전력을 공급하거나 차단할 수 있고, 인버터(120)의 고장시 상용 전력을 상기 회전기에 공급하여 상기 회전기를 운전할 수 있다.

컨테이터(110)의 내부에는 제어 장치(140), 조작부(150)가 더 장착될 수 있다.

제어 장치(140)는 인버터(120) 및 전력 개폐 장치(130)의 소비 전력을 모니터링하고 인버터(120) 및 전력 개폐 장치(130)의 각 동작을 제어할 수 있다.

또한, 제어 장치(140)는 인버터(120) 및 전력 개폐 장치(130)의 이상 동작을 감시하고, 인버터(120) 및 전력 개폐 장치(130)의 고장을 진단하는 기능을 가질 수 있다.

조작부(150)는 컨테이너 내부 상태를 감시하고 내부 구성의 운전을 조작할 수 있다.

컨테이너 내부로는, 컨테이너(110)는 폭파성 물질이 내부로 유입되지 않도록 방지하는 여과 필터 장치(111)를 포함할 수 있고, 컨테이너 내부 공기의 냉난방을 위한 냉난방 장치(112)를 더 포함할 수 있다. 더하여, 컨테이너(110)는 컨테이너 내부 공기를 외부로 배출시키는 배기부(113)를 더 포함할 수 있고, 컨테이너 내부 화재 사고 발생시 화재를 감지하여 진화하는 소방 장치(114)를 더 포함할 수 있다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭형 인버터 장치의 개략적인 시뮬레이션 도면이고, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭형 인버터 장치의 활용예를 나타내는 도면이다.

도 1과 함께, 도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭형 인버터 장치(100)는 컨테이너(110)의 전면 및 측면에 유지 보수를 위한 문(160)이 형성될 수 있으며, 컨테이너(110)의 외부에서 컨테이너 내부 상태를 감시하여 운전할 수 있는 외부 조작부(170)를 더 포함할 수 있다.

도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방폭형 인버터 장치(100,200)는 복수개가 구비되는 경우 컨테이너가 적층되어 배치될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 인버터 및 전원 개폐 장치가 폭파성 물질이 유입되지 않도록 방지하는 여과 필터 장치가 포함된 방폭 구조의 컨테이너 내부에 포함됨에 따라 방폭 지역 내 인버터 설치가 가능하여 전동기(회전기)와 인버터간 케이블 연결 길이를 최소화할 수 있어 케이블 부유 전압과 케이블 길이에 비례하여 증가하는 전압 반송파로 인한 마이크로 서지를 줄일 수 있어 전동기 입력과 인버터 출력부에 발생하는 전압 상승을 최소화할 수 있다.

또한, 케이블 연결 길이를 최소화함에 따라 케이블 저항으로 인한 에너지 손실 및 이에 따른 인버터 용량 증가에 따른 에너지 손실을 최소화할 수 있다는 이점이 있다. 더하여, 방폭 지역 내에서 공기 냉각 방식의 인버터를 사용할 수 있게 되어 오일이나 물로 냉각하기 위해 필요로 하는 기계 장치가 불필요하여 이로 인한 에너지 손실을 최소화할 수도 있다는 이점이 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

100,200: 방폭형 인버터 장치
110: 컨테이너
111: 여과 필터 장치
112: 냉난방 장치
113: 배기부
114: 소방 장치
120: 인버터
130: 전력 개폐 장치
140: 제어 장치
150: 조작부
160: 문
170: 외부 조작부

Claims (9)

1. 폭파성 물질의 내부 유입을 필터링하는 여과 필터 장치를 갖는 컨테이너;
   상기 컨테이너 내부에 장착되어 입력된 전력을 변환하여 회전기에 공급하는 인버터; 및
   상기 컨테이너 내부에 장착되어 상기 인버터에 전력을 공급 또는 차단하는 전력 개폐 장치
   를 포함하는 방폭형 인버터 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 컨테이너는 상기 컨테이너 내부의 공기를 냉난방시키는 냉난방 장치를 더 포함하는 방폭형 인버터 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 컨테이너는 상기 컨테이너 내부의 공기를 외부로 배출시키는 배기부를 더 포함하는 방폭형 인버터 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 컨테이너는 상기 컨테이너 내부의 화재를 감지하여 진화하는 소방 장치를 더 포함하는 방폭형 인버터 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 인버터 및 상기 전원 개폐 장치의 동작을 제어하고, 소비 전력을 모니터링하는 제어 장치를 더 포함하는 방폭형 인버터 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제어 장치는 상기 인버터 및 상기 전원 개폐 장치의 이상 동작을 감시하고 고장을 진단하는 방폭형 인버터 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 전원 개폐 장치는 상기 인버터 고장시 상용 전력을 상기 회전기에 공급하여 상기 회전기를 운전시키는 방폭형 인버터 장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 컨테이너 내부의 상태를 감시하고 운전하는 조작부를 더 포함하는 방폭형 인버터 장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 컨테이너 외부에서 내부의 상태를 감시하고 운전하는 외부 조작부를 더 포함하는 방폭형 인버터 장치.
   

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