KR20180044665A - 3상 전동기 제어반 전압불평형 감지시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 전압불평형 감지시스템은 3상 전원 R, S, T 상의 각 라인에 각각 연결되며, 동일한 커패시턴스 값을 갖는 3상 커패시터, 애노드(Anode)가 상기 3상 커패시터에 연결되는 제1 다이오드, 캐소드(Cathode)가 상기 제1 다이오드의 애노드에 연결되는 제2 다이오드, 애노드가 접지에 연결되는 제3 다이오드, 캐소드가 접지에 연결되는 제4 다이오드, 일측이 상기 제1 다이오드 및 제3 다이오드의 캐소드에 연결되고, 타측이 상기 제2 다이오드 및 제4 다이오드의 애노드에 연결되는 전해 커패시터 및 상기 전해 커패시터의 양측에 연결되며, 상기 전해 커패시터에 직류 전압이 발생하면, 이를 감지하여 3상 전압의 불평형을 검출하는 전압불평형 감지 회로부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 3상 전동기 제어반 전압불평형 감지시스템을 제안함으로써, 전압불평형 사고 및 결상 사고로 인한 전기화재 사고를 방지하고, 전압불평형에 관련된 각종 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.

Description

3상 전동기 제어반 전압불평형 감지시스템 {System for detecting voltage unbalance of three phase motor control center}
본 발명은 3상 전동기를 이용하는 3상 전력 계통에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 3상 전동기 제어반에서의 전압불평형을 감지하기 위한 시스템에 관한 것이다.
3상 전동기를 사용하는 현장에서의 단락사고, 절연열화 그리고 과전류사고는 전체 전기사고의 20%이상을 차지하고 있으며, 사고의 주요 원인은 산업현장에서 사용되는 3상 전동기 제어반의 전압불평형에 의한 결상사고, 과부하, 절연노화 등이 주요 요인으로 분석된다. 이는 3상 전동기를 이용하는 3상 전력계통에서 전압불평형, 상간 단락 또는 1상이 결상되면 계통에는 불평형 전류가 흐르거나 단상전력이 공급되어 전동기 코일의 과전류로 인한 화재발생은 물론이고 전력계통에 큰 피해를 주게 된다.
대한전기협회에서 발표한 통계에 의하면 산업현장의 전동기 고장원인과 동력기기반의 화재원인은 전동기 제어반에 설치된 계전기 즉, 전자접촉기(EMC:Electromagnetic Contactor) 또는 전자개폐기(EMS:Electromagnetic Switch)의 노화와 잦은 사용으로 인한 접점들의 절연노화, 접촉불량에 의한 채터링(chattering) 트래킹(tracking) 전류 발생, 결상, 과부하, 주변 절연물노화, 접촉부 마모 등으로 분석하고 있으며, 전동기 축의 마모나 주변 절연물의 노화 등 기계적인 원인은 어느 정도 수명을 예측하여 사전에 열화에 의한 고장이나 정전 예방이 가능하나, 절연노화, 접속접촉불량 등 채터링 현상, 전압불평형 및 결상에 의한 과부하의 경우는 불시에 발생하므로 예측이 불가능하여 전기화재의 주요 요인으로 분류하고 있다.
이러한 3상 전동기의 전압불평형이나 1상이 결상될 경우, 전동기에는 정격 전류의 약 1.5배의 전류가 흐르게 되고, 이에 따른 전동기 내부권선의 열화에 의한 화재가 그 원인으로 주목되고 있다. 또한 전압불평 또는 결상된 상태에서 전동기의 기동 투입 시에는 정격전류의 6~8배의 기동전류가 흐르게 되어, 모터의 소손은 물론 심각한 재해를 야기하게 된다.
이러한 3상 전동기의 전압불평형에 대한 보호 대책은 의무 사항이 아니어서 실제 현장에서는 거의 무방비한 상태이며, 현장 관리자의 인식과 필요에 따라 부가적으로 설치하는 경우가 대부분이다.
또한 전동기 제어반에는 다수의 계전기(전자접촉기 및 전자개폐기)를 이용하여 전동기 제어시스템을 구성하므로, 이들 전자접촉기 및 전자개폐기의 안전관리에 대한 별도의 보호 방안을 마련하는 것이 매우 중요하다.
산업현장의 3상 전동기를 이용하는 3상 전력계통에서 전기사고의 예방은 전적으로 분전반 내의 배선용 차단기와 전동기 제어반의 열동형 과전류계전기(THR: Thermal Relay) 등의 보호 계전기에 의존하고 있다.
먼저, 배선용차단기는 상시 상태의 전로를 수동 또는 전기조작에 의해 개폐가 가능하고, 과부하 및 단락 등의 사고 발생 시 자동으로 전로를 차단하는 기구로서, 최근에는 누전과 과부하 겸용으로 제작되고 있다. 그러나 이러한 배선용차단기는 전자접촉기나 전자개폐기의 접촉불량 등에 의한 채터링 현상, 전압불평형 및 결상에 대한 검출 기능이 없는 것으로 분석된다.
또한 전동기 제어반에 보호계전기로 이용되는 열동 과전류계전기(THR) 또는 전자식(디지털) 모터 보호계전기(EMPR: Electronic Motor Protection Relay)는 과전류나 과열이 발생되어야만 검출이 가능하고, 또한 전압불평형률이 70%이상에서 3초 이내에 트립되도록 설계되어, 그 응답속도가 느리고 현장에서의 잦은 오동작과 정밀도가 저하되는 문제점을 가진다. 또한 전자식 모터 보호계전기의 경우 고가로 판매되어 일반 사용자들이 쉽게 구매하기 어려운 실정이다.
이러한 이유로 산업현장의 전기화재는 매년 증가하고 인명피해는 물론 재산피해의 손실은 우리사회의 문제점으로 대두되는 실정이다.
이를 해결하기 위하여 본 발명에서는 전동기 제어반에 다수로 이용되는 전자접촉기, 전자개폐기 등 계전기들의 결함 및 노화, 접촉불량 등으로 인한 전압불평형이나 결상사고가 발생하였을 경우 이를 신속히 차단하여 전력계통을 보호하고 전동기 부하의 과전류로 인한 전기화재를 예방하는 새로운 전동기 제어반 전압불평형 감지시스템을 개발할 필요성이 있다.
대한민국 공개특허 10-2015-0133383
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전동기 제어반에 이용되는 전자접촉기, 전자개폐기 등 계전기들의 결함, 노화, 접촉불량 등으로 인한 전압불평형이나 결상 사고가 발생하였을 경우, 이를 신속히 차단하여 전력계통을 보호하고 전동기 부하의 과전류로 인한 전기화재를 예방하는 3상 전동기 제어반 전압불평형 감지시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전압불평형 감지시스템은 3상 전원 R, S, T 상의 각 라인에 각각 연결되며, 동일한 커패시턴스 값을 갖는 3상 커패시터, 애노드(Anode)가 상기 3상 커패시터에 연결되는 제1 다이오드, 캐소드(Cathode)가 상기 제1 다이오드의 애노드에 연결되는 제2 다이오드, 애노드가 접지에 연결되는 제3 다이오드, 캐소드가 접지에 연결되는 제4 다이오드, 일측이 상기 제1 다이오드 및 제3 다이오드의 캐소드에 연결되고, 타측이 상기 제2 다이오드 및 제4 다이오드의 애노드에 연결되는 전해 커패시터 및 상기 전해 커패시터의 양측에 연결되며, 상기 전해 커패시터에 직류 전압이 발생하면, 이를 감지하여 3상 전압의 불평형을 검출하는 전압불평형 감지 회로부를 포함한다.
상기 전압불평형 감지 회로부는, 일측이 상기 전해 커패시터의 일측에 연결되고, 타측이 상기 전해 커패시터의 타측에 연결되고, 상기 전해 커패시터에 걸리는 직류 전압을 분압하기 위한 단자를 포함하며, 전압불평형률을 조정하기 위한 가변 저항기, 캐소드가 상기 가변 저항기의 단자에 연결되는 제너 다이오드, 게이트가 상기 제너 다이오드의 애노드에 연결되고, 캐소드가 상기 가변 저항기의 타측에 연결되는 SCR(Silicon Controlled Rectifier) 및 일측이 상기 가변 저항기의 일측에 연결되고, 타측이 상기 SCR의 애노드에 연결되는 릴레이를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 3상 전동기 제어반 전압불평형 감지시스템은 상기 릴레이에 의해 동작되는 트립(trip) 회로를 더 포함하며, 상기 SCR의 턴 온(turn on)에 의해 상기 릴레이가 여자(excitation)되면, 상기 릴레이의 접점 동작에 의해 상기 트립 회로가 동작될 수 있다.
상기 전압불평형 감지 회로부는 RC 적분기를 더 포함하며, 상기 RC 적분기는, 상기 가변 저항기의 단자와 상기 제너 다이오드의 캐소드 사이에 연결되는 제1 저항과, 일측이 상기 제너 다이오드의 캐소드에 연결되고, 타측이 상기 가변 저항기의 타측에 연결되는 제5 커패시터를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 전압불평형 감지 회로부는 상기 가변 저항기의 일측과 상기 릴레이의 일측 사이에 연결되는 LED를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 3상 전동기 제어반 전압불평형 감지시스템을 제안함으로써, 전압불평형 사고 및 결상 사고로 인한 전기화재 사고를 방지하고, 전압불평형에 관련된 각종 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 기존의 누전차단기, 배선용차단기, 열동 과전류계전기, 전자식 모터 보호계전기 등으로 예방할 수 없는 계전기 채터링 현상, 전압불평형 사고로 인한 전기화재를 사전에 예방할 수 있으며, 더 나아가서 국민의 안전과 생명보호는 물론 경제적 손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 국내 전기화재 관련 업체들의 기술력 부족에 따른 해외 의존도와 수입 의존도를 낮추고, 관련 기술발전 및 기술보급을 유도함으로써 국내 경쟁력 향상 및 국가 경제손실 방지에 기여할 것으로 기대된다.
또한, 본 발명의 3상 전동기 제어반 전압불평형 감지시스템을 소형 및 경량으로 구현할 수 있으므로, 각종 전동기 제어반이나 분전반 등에 내장되어 언제 어디에서나 발생할 수 있는 전기화재로 인한 대형 인명피해 및 재산피해를 예방할 것으로 기대된다.
그리고, 본 발명의 3상 전동기 제어반 전압불평형 감지시스템은 전동기 제어반 내에 용이하게 장착시킬 수 있어 제품의 안정성과 취급이 용이하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 각종 예기치 않은 전동기 제어반의 재해에 대한 현장 근로자들의 안전불감증 해소와, 이로 인한 정서적 안정에 의한 웰빙 근로 조건 및 환경이 정착될 수 있을 것으로 기대된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압불평형 감지 기본 원리를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압불평형 감지시스템의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 전동기 제어반과 전압불평형 감지시스템을 결선한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 RCD를 동작시키는 전압불평형 감지시스템을 응용한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압불평형 감지시스템의 주요 회로 소자의 회로 정수값을 예시한 도표이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압불평형 감지시스템의 동작 파형을 도시한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 3상 전동기 제어반의 전압불평형을 감지하는 시스템에 대한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압불평형 감지 기본 원리를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압불평형 감지시스템의 회로도이다.
도 1에서 전동기 제어반 또는 3상 전력계통에서 전압불평형, 결상사고 및 채터링 트래킹 전기사고를 감지하기 위하여, 중성점 전압을 이용한 제어알고리즘 기본 원리도가 나타나 있다. 본 발명에서 제안하는 감지 알고리즘은 3상 전원의 합성전위 즉, 중성점 전압을 이용하는 방식으로, 정상상태인 평형 3상 전원일 경우는 합성전위는 0 V이나, 불평형 3상 전원이 공급될 경우는 다음의 수학식 1과 같이 중성점 전압 Vn이 나타나게 된다.
Figure pat00001
여기서, Va, Vb, Vc는 R, S, T 상에 대한 각 상전압의 크기이다.
본 발명에서 제안하는 회로는 중성점 전압의 크기를 이용하여 결상은 물론 조정된 전압불평형률에 따른 트립 회로가 동작하는 원리를 갖는다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압불평형 감지시스템은 전압불평형 감지 회로부(100)와 트립(trip) 회로부(200)를 포함한다.
3상 커패시터(C1, C2, C3)는 3상 전원 R, S, T 상의 각 라인에 각각 연결되며, 동일한 커패시턴스 값을 갖는다.
제1 다이오드(Da)는 애노드(Anode)가 3상 커패시터(C1, C2, C3)에 연결되어 있다.
제2 다이오드(Db)는 캐소드(Cathode)가 제1 다이오드(Da)의 애노드에 연결되어 있다.
제3 다이오드(Dc)는 애노드가 접지(G)에 연결되어 있다.
제4 다이오드(Dd)는 캐소드가 접지(G)에 연결되어 있다.
전해 커패시터(C4)는 일측이 제1 다이오드(Da) 및 제3 다이오드(Dc)의 캐소드에 연결되고, 타측이 제2 다이오드(Db) 및 제4 다이오드(Dd)의 애노드에 연결되어 있다.
전압불평형 감지 회로부(100)는 전해 커패시터(C4)의 양측에 연결되며, 전해 커패시터(C4)에 직류 전압이 발생하면, 이를 감지하여 3상 전압의 불평형을 검출한다.
전압불평형 감지 회로부(100)는, 전압불평형률 조정기(100), RC 적분기(200), 제너 다이오드(Dz), SCR(Silicon Controlled Rectifier) 및 릴레이(RL)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서 전압불평형률 조정기(100)는 가변 저항기(VR)로 구현된다.
가변 저항기(VR)는 일측이 전해 커패시터(C4)의 일측에 연결되고, 타측이 전해 커패시터(C4)의 타측에 연결되고, 전해 커패시터(C4)에 걸리는 직류 전압을 분압하기 위한 단자를 포함하며, 전압불평형률을 조정하는 역할을 한다.
제너 다이오드(Dz)는 캐소드가 가변 저항기(VR)의 단자에 연결된다.
SCR은 게이트가 제너 다이오드(Dz)의 애노드에 연결되고, 캐소드가 가변 저항기(VR)의 타측에 연결된다.
릴레이(RL)는 일측이 가변 저항기(VR)의 일측에 연결되고, 타측이 SCR의 애노드에 연결된다.
트립 회로(200)는 릴레이(RL)에 의해 동작된다. 즉, SCR의 턴 온(turn on)에 의해 릴레이(RL)가 여자(excitation)되면, 릴레이(RL)의 접점 동작에 의해 트립 회로(200)가 동작된다.
RC 적분기(200)는 가변 저항기(VR)의 단자와 제너 다이오드(Dz)의 캐소드 사이에 연결되는 제1 저항(R1)과, 일측이 제너 다이오드(Dz)의 캐소드에 연결되고, 타측이 가변 저항기(VR)의 타측에 연결되는 제5 커패시터(C5)를 포함하여 이루어진다.
LED는 가변 저항기(VR)의 일측과 릴레이(RL)의 일측 사이에 연결되어 있다.
본 발명에서 제안하는 전압불평형 감지시스템의 회로 구조는 3상 전원 R, S, T 각 라인에 동일 용량의 커패시터를 성형 결선하여 3상 합성전위와 접지(G)간의 전위차를 이용하여 전압불평형이나 결상 등을 검출하고, 고속의 반도체 소자들을 이용하여 트립(trip) 회로를 구성한다.
본 발명의 전압불평형 감지시스템의 동작원리를 살펴보면, 정상 상태에서는 성형 결선된 3상 커패시터의 중성점 전압이 0 V이므로 이상전압 검출없이 안정상태가 유지된다.
그러나, 3상 전압불평형이나 결상 사고가 발생하면 성형 결선된 3상 커패시터(C1∼C3)의 중성점 전압이 나타나게 되고, 다이오드 전파정류기(Da∼Dd)에 의해 전해 커패시터 C4에 직류전압이 발생된다. 이 직류전압은 가변 저항기(VR)에 의해 분압되고, 분압된 출력전압의 크기가 제너 다이오드(Dz)의 제너 전압 보다 크게 되면 제너 다이오드(Dz)는 도통하고, 스위칭 소자 SCR의 게이트를 트리거(trigger)시킨다. 그리고 SCR의 턴-온에 의해 릴레이(RL)이 여자(excitation)되고, 릴레이 접점 동작에 의한 트립 회로(200)를 동작시키는 일련의 동작이 이루어진다. 또한, 사고 시에 감지시스템의 동작을 표시하기 위한 LED가 점등된다.
그리고, 전압불평형률 조정기로 사용된 가변저항기(VR)을 이용하여, 현장의 여건과 사용 환경을 고려하여 전압불평형률을 조정하게 된다.
또한, 본 발명에서는 산업현장의 일시적인 개폐 서어지 등의 일시적인 전압변동이나, 결상사고가 아닌 순간적인 결상 등의 미세한 3상 불평형 전압에 대해서 전압불평형 감지시스템의 예민한 트립동작을 방지하기 위하여, 릴레이(RL) 동작용 스위칭 소자 SCR의 게이트 단에 RC 적분기(R1, C5)를 사용하여 RC 시정수를 이용한 시간지연 회로를 설계함으로서, SCR의 예민한 트리거 동작을 예방한다. RC 시정수는 통상 결상사고 시 2∼3 사이클에서 결상 보호기의 동작을 고려하여 30ms∼50ms로 설계하면 적정하다.
본 발명에서 제안하는 전압불평형 감지시스템은 회로구성이 간단하여 소형 및 경량으로 제작되고 설치가 용이한 장점이 있으며, 또한 기술적 제어원리가 간단하고, 고속형 반도체 소자들을 이용한 구조로 설계되어 감지속도가 우수하고 정밀도가 높아 그 신뢰성이 증대되는 특징이 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 전동기 제어반과 전압불평형 감지시스템을 결선한 예시도이다. 도 3은 전압불평형 감지시스템을 현장의 전동기 제어반에 구축한 예시도를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 전동기 제어반에 설치된 계전기 즉, 전자접촉기 또는 전자개폐기의 노화와 잦은 사용으로 인한 접점들의 절연노화, 접촉불량에 의한 채터링 트래킹 사고 발생, 전압불평형 및 결상 등의 전기사고가 발생하였을 경우, 본 발명에서 제안하는 전압불평형 감지시스템이 동작하여 제어 회로를 동작시키고, 전동기 제어반의 주접점(MC)을 트립시켜 전력계통을 보호한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 RCD를 동작시키는 전압불평형 감지시스템을 응용한 회로도이다. 도 4는 전기 사고가 감지되었을 경우, 본 발명에서 제안하는 전압불평형 감지시스템이 접지선으로 강제적인 누전전류를 발생시켜, 전동기 제어반이나 전기 분전반에 사용된 과부하 겸용 누전차단기(RCD: Residual current device)를 동작시키는 응용 회로도를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 3상 다이오드(D1∼D3) 성형회로를 이용하여, 전압불평형이나 결상 사고 시에 릴레이 접점의 동작에 의해 접지선으로 강제적인 누전전류를 흐르게 하여, 전동기 제어반이나 전기 분전반에 기 설치된 RCD를 차단하여 계통을 보호하게 된다. 여기서 PTC 서미스터는 누전전류의 증대로 인한 소자의 소손 및 접지선로의 과열을 방지하는 역할을 한다.
본 발명에서는 본 발명의 전압불평형 감지시스템의 동작 특성을 실험하기 위하여 다음 도 5에 전압불평형 감지시스템 제작에 사용된 주요 소자부품의 회로 정수값의 일례를 예시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압불평형 감지시스템의 주요 회로 소자의 회로 정수값을 예시한 도표이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압불평형 감지시스템의 동작 파형을 도시한 그래프이다.
도 6은 제안한 전압불평형 감지시스템의 동작성능을 분석하기 위하여, 도 5의 도표에 도시된 회로 정수값을 가지면서, 380V, 1.5kW급 3상 권선형 유도전동기/발전기(M/G세트)를 운전시킨 상태에서 인위적인 1상 결상 사고와 2상 결상 사고를 유도하여 측정한 동작파형을 나타낸다.
도 6의 동작 특성 파형들을 살펴보면, 먼저 R, S, T 각상의 전압은 120° 위상차를 가지는 평형전원이 공급되는 상태에서 (a)의 1상(T상) 결상 사고와, (b)의 2상(S상, T상) 결상 사고가 발생하였을 경우, 본 발명에서 제안한 전압불평형 감지시스템이 동작하여 3상 계통이 차단되는 동작을 보여주는 파형이 도시되어 있다.
도 6 (a)의 1상 결상 사고의 경우, 결상 시점에서 3상 전원 차단까지 약 48ms가 소요되었으며, 도 6 (b)의 2상 결상 사고의 경우는 약 42ms가 소요되는 양호한 동작특성을 보였다.
이처럼 여러 차례의 동작특성을 분석한 결과, 1상 결상에 대해 본 발명에서 제안하는 감지시스템은 평균 32∼50 ms의 양호한 차단동작시간을 가졌으며, 각종 2상 결상에 대해서도 결상 보호기는 평균 28∼45 ms의 우수한 동작성능을 보였다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
100 전압불평형 감지 회로부 200 트립 회로부
110 전압불평형률 조정기 120 RC 적분기

Claims (5)

  1. 3상 전원 R, S, T 상의 각 라인에 각각 연결되며, 동일한 커패시턴스 값을 갖는 3상 커패시터;
    애노드(Anode)가 상기 3상 커패시터에 연결되는 제1 다이오드;
    캐소드(Cathode)가 상기 제1 다이오드의 애노드에 연결되는 제2 다이오드;
    애노드가 접지에 연결되는 제3 다이오드;
    캐소드가 접지에 연결되는 제4 다이오드;
    일측이 상기 제1 다이오드 및 제3 다이오드의 캐소드에 연결되고, 타측이 상기 제2 다이오드 및 제4 다이오드의 애노드에 연결되는 전해 커패시터; 및
    상기 전해 커패시터의 양측에 연결되며, 상기 전해 커패시터에 직류 전압이 발생하면, 이를 감지하여 3상 전압의 불평형을 검출하는 전압불평형 감지 회로부를 포함하는 전압불평형 감지시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전압불평형 감지 회로부는,
    일측이 상기 전해 커패시터의 일측에 연결되고, 타측이 상기 전해 커패시터의 타측에 연결되고, 상기 전해 커패시터에 걸리는 직류 전압을 분압하기 위한 단자를 포함하며, 전압불평형률을 조정하기 위한 가변 저항기;
    캐소드가 상기 가변 저항기의 단자에 연결되는 제너 다이오드;
    게이트가 상기 제너 다이오드의 애노드에 연결되고, 캐소드가 상기 가변 저항기의 타측에 연결되는 SCR(Silicon Controlled Rectifier); 및
    일측이 상기 가변 저항기의 일측에 연결되고, 타측이 상기 SCR의 애노드에 연결되는 릴레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압불평형 감지시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 3상 전동기 제어반 전압불평형 감지시스템은 상기 릴레이에 의해 동작되는 트립(trip) 회로를 더 포함하며,
    상기 SCR의 턴 온(turn on)에 의해 상기 릴레이가 여자(excitation)되면, 상기 릴레이의 접점 동작에 의해 상기 트립 회로가 동작되는 것을 특징으로 하는 전압불평형 감지시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 전압불평형 감지 회로부는 RC 적분기를 더 포함하며,
    상기 RC 적분기는,
    상기 가변 저항기의 단자와 상기 제너 다이오드의 캐소드 사이에 연결되는 제1 저항과,
    일측이 상기 제너 다이오드의 캐소드에 연결되고, 타측이 상기 가변 저항기의 타측에 연결되는 제5 커패시터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전압불평형 감지시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 전압불평형 감지 회로부는 상기 가변 저항기의 일측과 상기 릴레이의 일측 사이에 연결되는 LED를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전압불평형 감지시스템.
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