KR940008535B1 - 자체 프로그래밍 비간섭 모터 과부하 방지 시스템 - Google Patents

Abstract

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Description

자체 프로그래밍 비간섭 모터 과부하 방지 시스템

제1도는 본 발명의 시스템에 따라 전기 모터에 흐르는 전류를 감시하여 과부하 상태가 모터에 손상을 주지 못하도록 방지하기 위한 제어 장치의 개략도.

제2도는 전기 모터에 흐르는 전류를 감지하여 감시하기 위하여 사용되는 제1도의 제어 장치의 회로도.

제3도는 모터의 동작을 차단하거나 정지시키기 위하여 전류값들을 구하는 각각 제1도 및 제2도의 제어장치의 마이크로콘트롤러와 회로에 의해 사용되는 방법의 플로우차트.

제4도는 본 발명의 시스템을 학습 모드로 동작시키기 위한 각각 제1도 및 제2도의 제어 장치와 회로에 의해 사용되는 방법의 플로우차트.

제5도는 본 발명의 시스템을 문턱값 갱신 모드로 동작시키기 위한 각각 제1도 및 제2도의 제어 장치와 회로에 의해 사용되는 방법의 플로우차트.

제6도는 전형적인 DC 전기 모터에 흐르는 전류를 도시하는 전류 대 시간 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

13 : 모터 14 : 제어 장치

16 : 제어 패널 18 : 모터 구동기

20 : 디스플레이 31,32 : 토로이드 발진기 회로 유니트

33,34 : 트로이드 35 : 마이크로콘트롤러

40 : 계전기

본 발명은 모터에 흐르는 전류를 자계 감지기로 측정하여, 과부하 또는 장애로 인한 AC 또는 DC 모터의 손상을 방지하여 주는 장치에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 마이크로프로세서-제어 전류 감지기 및 전기 모터와 그 기계 장치들을 보호하는 데에 있다.

본 발명은 기존의 전자식 모터 보호 장치에 비해 다음과 같은 두가지 큰 장점을 가지고 있다.

a. 정상 전류는 물론, 기계 작동시 발생하는 돌입 전류를 측정하여 모든 전류의 프로파일을 기억하여 그 데이타로 모터 구동 시스템의 과부하나 장애를 더 정확하게 감지한다. 또한, 기존 제품이 과부하 전류값을 육안으로 측정하여 전위차계 다이얼을 사용자가 직접 조절·결정해야 하는 것에 비해, 본 발명은 기억된 데이타를 통하여 자체내에서 더욱 정확한 값을 읽어내는 학습 기능을 가지고 있다.

b. 모터로 흐르는 전류를 자계측정기로 측정함으로써 전류의 흐름을 전혀 방해하지 않을 뿐 아니라, 민감도 또한 우수하다.

따라서, 본 발명은 종래의 전자식 모터 보호 장치에 비해 사용하기가 간편하며 모터의 보호능력이 월등하다.

전류측정방식은 다음과 같은 원리로 이루어진다. 두 개의 도우넛형 감지기(특수전류감지기)들로 모터로 들어가는 라인이 통과하도록 설치한다(감지기들은 각각 반대 방향으로 흐르는 전류를 측정함). 이 감지기들은 금속유리(metallic glass)라는 자성 재료를 포함하는 인덕터로서 그 인덕턴스는 감지기를 통과하는 전류가 증가함에 따라 반비례로 감소한다. 각각의 감지기들은 완화 발진기형의 전자회로에 연결되어 있고 그 회로의 출력은 감지기의 인덕턴스에 그 주파수에 반비례하는 구형파로 나타난다. 따라서, 그 주파수는 감지기를 통과하는 전류에 정비례한다. 회로에서 발생되는 구형파는 마이크로프로세서에 연결되며 마이크로프로세서는 일정 시간 간격마다 그 구형파의 주파수를 세는 동시에 기억된 주파수와 전류와의 공식에 의해 모터로 흐르는 전류를 계산하게 된다.

기존의 모터 보호장치들은 전류를 측정함에 있어서 분로 저항기와 변압기 코일을 사용한다. 그러나 분로저항기는 모터의 전기회로에 저항을 증가시키며 불필요한 열을 방출한다는 단점을 가지고 있고, 사실상 30A 이상의 전류에는 그 사용조차 불가능하다. 변압기 방식은 패러데이(Faraday)의 유도법칙(, ø: 자속)을 이용하는데, 이 또한 직류는 측정할 수 없다는 단점이 있다. 그리고 분로 저항기나 변압기 방식은 모두 그 출력이 아날로그 신호이므로 마이크로프로세서를 사용할 경우 아날로그-디지탈 변환(ADC)가 필요하다는 번거러움이 있다. 그러나, 본 발명의 경우 전류 측정 감지기 회로의 출력이 디지탈 신호이므로 마이크로프로세서와의 인터페이스가 용이하다. 따라서, 회로상으로 이 시스템은 완전한 디지탈 시스템이고 그 장점인 정확성과 융통성, 그리고 경제성을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명은 측정되어진 전류의 데이타를 마이크로프로세서가 처리하여 그 중요한 특징을 기억해 놓고 자체내의 조절로 모터를 보호한다는 새로운 발상에서 시작된 것이다.

종전의 전자식 모터 보호장치들은 모터가 작동을 시작할 때의 돌입 전류는 무시하고 정상 전류값으로만 그 보호기능을 시작한데 비해, 본 발명은 모터의 작동 시작점인 돌입 전류로부터 정상 전류까지 모든 값을 측정한 후, 그 보호기능을 발휘한다. 한편, 기억된 모든 전류값과 그 변화에 관한 데이타는 마이크로프로세서에 의해 기억되고 다시 모터를 작동할 때 흘러들어간 전류에 관한 데이타와 비교하여 이상이 있을 경우 전류를 차단하는 역할을 하게 된다. 이렇게 처음 돌입 기간으로부터 자료를 모아 보호기능에 적용시킨다는 사실은 모터를 자주 온·오프하는 싸이클-온-디맨드(cycle-on-demand) 시스템에 아주 중요하다. 이런 싸이클-온-디맨드 방식은 자동화된 어셈블리 시스템이 많이 이용되는데, 돌입기간이 전체 기계 싸이클에 상당한 비중을 차지한다는 점을 감안한다면, 그 기간을 무시하는 기존의 전자식 모터 보호장치는 사실상 제대로 그 보호기능을 해내고 있지 못한다고 볼 수 있다.

기존의 전자식 모터 보호장치는 과부하 전류 감지점을 전류가 초과하였을 경우 모터로 가는 전류를 차단시켜 주는 것으로, 사용자가 직접 손으로 다이얼을 돌려 이 감지점을 찾아야 한다. 따라서, 사용자가 정해놓은 감지점은 실제 그 시스템에 가장 적절한 위험전류 감지점과 많은 차이가 있는 경우가 많다. 이것은 그 사용자가 과연 얼마만큼 다이얼을 돌려야 적절한 과부하 전류 감지점을 찾을 수 있는지 미리 알 수 없기 때문이다. 따라서, 대부분의 경우 여러번의 시행착오를 거쳐 그 감지점을 찾아내야 한다는 번거로움이 있다. 그러나, 이와는 달리 본 발명은 가장 적절한 위험감지의 전체조건을 마이크로프로세가 측정된 전류와 연관된 데이타를 통해 자동적으로 정해주므로 사용자의 부정확한 '감지점 찾기'의 번거로운 과정을 피할 수 있다. 마이크로프로세서가 사용하는 위험 차단 전제조건은 종래의 전자식 모터 보호장치가 사용하던 전류량에만 의존하지 않고 그 전류의 기울기(dI/dt)도 이용하여 결정된다. 전류량 자체는 모터와는 무관한 외부조건, 예를 들면 기어 박스에 있는 오일의 점성이 변화등으로 많이 변할 수 있다. 하지만, 기울기는 이런 외부 조건에 영향을 받지 않고 실제로 과부하일 경우에만 민감하게 변화한다.

따라서, 본 발명은 전류량과 또 전류의 기울기를 동시에 위험 차단 조건에 반영하므로 기존 제품의 부정확성을 보완한다.

본 발명은 DC나 AC 모터, 또는 그 모터가 구동하는 시스템의 과부하 상태를 감지, 보호해 주는 역할을 한다. 이 시스템은 보통 모터 전기회로에 직접적인 설치를 하지 않고도 전류를 감지하므로 회로에 불필요한 저항을 더하지 않고, 또 그 민감도가 종래의 방식인 '분로 저항기'와 변압기보다 우월하다. 한쌍의 전류감지용 토로이드형 특수 전류감지기들을 라인이 통과하게 되며 그 자기력에 따라 감지기 안에 있는 금속유리의 투자율(permeabi1ity)이 바뀌게 된다. 따라서, 감지기의 인덕턴스가 바뀌고 그 감지기에 연결된 완화발진기의 출력 주파수가 바뀌게 되어 그 주파수를 항상 측정하고 있는 마이크로프로세서는 전류량의 변화를 읽을 수 있다. 그러므로, 이 시스템은 실제로 모터회로에 직접적인 연결이 없이도 그 모터에 흐르는 전류를 정확히 감지할 수 있다. 본 발명은 사용자가 모터작동을 시작했을 때 전류가 시작하는 시간부터 그 전류의 번화에 관한 데이타를 기억해 놓고, 후에 그 모터 시스템의 전류와 비교하며 그 시스템을 보호하게 된다. 그 비교하는 조건은 종전의 제품들과 달리 전류량 외에도 그 기울기도 반영하므로 무관한 외부조건에 의한 무의미한 위험감지의 가능성을 배제하게 된다.

본 발명은 AC나 DC 모터로 흐르는 전류의 과부하 상태를 측정, 모터와 기계를 손상으로부터 보호해주는 장치이다. 본 발명은 전류를 측정함에 있어서 라인에 흐르는 전류의 임피던스에 아무런 변화도 주지 않는다. 본 발명의 인지 기능은 모터로 흐르는 다양한 전류의 흐름을 자체내에서 기억, 분석하여 과부하나 장애상태의 감지가 더 민감하고 그 사용 또한 간편하다는 장점을 가지고 있다.

이제 도면의 설명으로 들어가기로 하겠다. 제1도는 본 발명의 전체적 모습을 보여주고 있다. 여기에서 본 발명에 사용된 양호한 실시예 중 모터(13)이 연결되는 리드 라인(12)를 둘러싸고 있는 이 특수감지기는 과부하 감지기능에 중요한 역할을 한다. 사용된 이 양호한 실시예는 DC나 단상 AC 모터에 적용하는 것을 쉽게 다상 AC나 DC 모터에도 적용시킬 수 있다. 특수감지기(11)은 모터(13)에 공급되는 전류의 경로를 차단시키지 않는다. 특수감지기(11)은 전선(19)를 통해 제어 장치(14)로 연결되어 있어서 과전류 상태가 감지되면 모터(13)의 작동을 멈추게 하는 신호를 제어 장치(14)에 보낸다. 판넬에 '학습'이라 쓰여진 단추를 누른 후 모터로 전류를 흘려 보내면 제어 장치(14)는 모터의 움직임이 시작될 때부터 정상회전속도에 이르기까지 그 부하전류를 기록한다. 미리 정해놓은 시간이 지나면 제어 장치는 자동으로 학습기능으로부터 실제 감지기능으로 넘어간다. 그리고 나서, 제어 장치(14)는 계기판(20)에 모터(13)으로 흐르는 부하전류를 나타내주기 시작한다. 그 후로도 언제나 사용자가 문턱값 단추(21)을 누름으로써 모터(13)의 작동 문턱값을 조절할 수 있다.

문턱값은 학습기간 동안 제어 장치(14)가 결정해 놓은 전류 변동 최대비율(전류 대 시간 곡선의 최대 기울기와 최대 전류의 퍼센트)이다. 만일 감지 기간 중 제어 장치가 특수 전류감지기(11)을 통하여 문턱값을 넘는 전류나 전류의 비율(즉, 최대한도를 넘는 전류량이나 전류변화 최대 한도율을 넘는 전류 비율)을 감지한다면 이 제어 장치는 라인(17)을 통하여 모터 구동기(18)로 모터 작동을 정지하라는 신호를 보낸다.

제1도의 회로도인 제2도를 보자. 전류감지기(11)은 두개의 토로이드 발진기 회로 유니트(31,32)로 이루어져 있고, 이 두 회로 유니트들은 각각 리드(12)를 따라 흐르는 전류의 한 방향씩을 맡아 그 부하전류를 감지한다. 각각의 회로 유니트에 들어있는 토로이드(33) 및 (34)는 서로 반대방향으로 감겨져 있다는 물리적 차이를 보인다. 트로이드(33) 및 (34)에 들어있는 감지재료는 비결정 금속유리로써, 이 물질은 외부로부터 자기장을 받으면 자신의 투자율을 변화시킨다. 금속유리 감지기가 홀 효과(Hall effect) 감지기보다 자기장을 감지하는데 있어서 훨씬 더 예민하다는 것은 이미 밝혀진 사실이다. 모터 구동기(18)과 모터(13)을 연결하는 리드 라인(12)는 두 토로이드(33) 및 (34)를 통과하도록 배선되어 있다. 전선(12)를 통과하는 전류는 원주방향의 자기장을 형성하고 그 양은 전류량에 정비례한다. 이 자기장은 금속유리의 투자율 변화를 일으키는 한편 각각의 토로이드의 인덕턴스도 변화시킨다. 양의 방향으로 흐르는 전류(I+)를 감지하는 토로이드 인덕턴스를 L+라 하고, 음의 방향으로 흐르는 전류(I-)를 감지하는 토로이드의 인덕턴스를 L-라하자. 그러면 다음과 같은 공식을 얻을 수 있다.

a,b : 상수, 위의 공식은 이 감지기가 선형 범위내의 값을 감지할 때 성립된다.

이 두 트로이드 발진기 회로 유니트(31 및 32)는 각각 구형파 출력을 발생시키는 완화 발진기를 구성한다. 이 각각의 완화 발진기에 의해 발생된 구형파의 주파수는 인덕턴스에 반비례하며 그 주파수는 다음과 같은 공식으로 주어진다.

f＋=C·(1＋b·I＋) ; …………………………………………… (3)

f－=C·(1＋b·I－) ; …………………………………………… (4)

b,c : 상수.

이 두 발진기의 출력은 마이크로콘트롤러(35)로 각각 라인(36 및 37)을 통해 공급된다. 마이크로콘트롤러(35)는 모트롤라사 제품인 모델 번호 M68HC11A8 마이크로프로세서-기본 콘트롤러이다. 이 주파수들로부터 모터(13)의 부하전류의 방향과 양이 결정된다. 내장된 타이밍 기능은 부하전류의 적분 또는 샘플링 기간을 제공하는 데에 사용된다. 여기서 모터 구동기(18) 출력의 자연주기(naturalperiod)와 이 적분주기를 맞추는 작업은 상당히 중요하다. 예를 들어 60Hz의 전압선을 DC 모터 구동기에 이용하는 경우, 120Hz가 가장 좋은 주파수이다.

과부하가 마이크로콘트롤러(35)에 감지되면, 계전기의 평상시 열려있던 스위치는 닫혀지고, 닫혀있던 스위치는 열려진다. 계전기(40)은 모터 구동기(18)의 비상 정지 포트(emergency stop port)로 연결되어 있다. 계전기의 이런 상태 변화는 모터 작동을 멈추게 한다. 제1도 및 제2도의 회로와 제어 장치의 작동에 대한 일련의 과정과 프로그램은 제3도 내지 제5도에 설명되어 있다. DC 모터의 전류와 시간 도면인 제6도의 설명의 이해에 도움이 될 것이다. 제6도에서 보여지고 있는 돌입 기간과 밸리는 과정 설명중 많이 다루어지는 용어이므로 특별한 주의를 바란다.

제3도는 회로(30)내에 있는 마이크로콘트롤러(35)의 작동에 대한 플로우차트이다. 마이크로콘트롤러의 작동방법을 보면 각각의 회로 유니트(31) 및 (32)에서 얻어진 데이타(전류함수값)가 어떻게 처리되고 있는지 알 수 있다. 이 방법의 핵심은 자연주기 동안 발생한 진동수를 더해가는 증가 과정인데, 자연주기는 8.33ms이다(8.33ms=1/120Hz,120Hz는 정류 DC 모터 구동기에 적용된 자연주파수임), 더해진 합은 주어진 자연주기 동안의 전류를 나타내는 샘플로서 사용된다.

모터(13)으로 전류를 보내는 전원인 모터 구동기(18)은 항상 주기적 출력을 갖는다. 이것은 60Hz Ac 라인에서는 60Hz 정현파 전류이다. DC 모터에 흐르는 전류 역시 정전류는 아니다. 이것은 120Hz의 정류 전류이다. 그러므로 만약 그 신호가 라인의 자연주기가 아닌 다른 주기로 적분되면, 그 적분값은 적분된 전류샘풀에 원하지 않는 주기적인 변동을 일으키게 하는데, 이런 원하지 않는 변동은 본 발명의 과부하를 감지하는 두가지 방법 중 하나인 기울기 결정방법을 손상시킨다. 제어 판넬(16)에 있는 '학습', '리세트', '문턱값' 단추(15),(23),(21)들은 각각 플로우차트의 흐름을 정지시킨다. 자세한 설명은 아래와 같다.

스위치(24)로 제어장치(14)를 가동시킨다(단계 50). 리세트 단추(23)도 이 장치를 초기화하는 기능을 한다. 이 장치 단계의 여러 상태들을 나타내주는 모든 플랙(flag)은 이 초기화 작업에 의하여 초기 상태로 정리된다. 그리고 나서, 마이크로콘트롤러(35)의 문턱값 메모리 체크가 이루어진다(단계 50). 이 문턱값은 의미없는 값이 감지되면 0%로 다시 시작한다. 이러한 의미없는 값들은 전원의 단절로 인해 마이크로콘트롤러의 메모리가 지워질 때 발생할 수 있다. 이 문턱값으로 유용한 값이 감지되면 그 값은 바뀌지 않으며 결정단계(단계 52)는 (단계 53)으로 넘어간다. 모터 작동전 학습된 값들이 무의미한 값으로 감지되면 사용자에게 장치(14)를 프로그램하라는 메시지가 윈도우 디스플레이 스크린(20)에 나온다. 그러면 장치는 학습'단추가 다시 눌려지기를 기다린다(단계 54).

유효한 0이 아닌 값들이 감지되면, 학습된 값들과 문턱값 퍼센트를 사용하여 차단값들의 새로운 세트를 계산한다. 그러면 이 시스템은 각 자연주기당 진동수를 더한다(단계 55). 이것은 인덕터-발진기 회로 유니트(31) 또는 (32)에서 감지된 구형파의 상승 엣지의 횟수마다 카운터 수를 증가시키는 것이다. 내부에서 발생한 인터럽트는 자연주기의 끝에 생긴다(단계 56). 만약 이 더한 값이 유효한 0이 아닌 데이타가 아니면 모터 작동은 아직 시작되지 않았음을 뜻한다. 따라서, 카운터는 0으로 되고, 새로운 전류 샘플의 더하는 작업은 다시 시작된다(단계 55, 라인 57). 만약 이 더한 값이 0이 아닌 값이면(단게 58),(단계 62)로 넘어간다(라인 60). 유용한 0이 아닌 데이타는 0이 아닌 플랙을 설정하고 이것 역시(단계 62)로 넘어간다. 만약 의미없는 값이 감지되면 진동수를 다시 더하는 단계로 돌아가야 한다(단계 59, 라인 63).

현재 데이타가 모터 작동의 돌입 단계에 있는지의 검사단계인(단계 62)는 지난 샘플들에 주어진 숫자만큼(X₁-X_I-1)의 절대값들을 더하는 작업을 한다(X₁: 현재 여기에 쓰여지고 있는 지난 샘플들에 주어진 수는 윈도우 크기와 같은 값인 10이다.). 만약 더해진 값이 지정된 값보다 작으면, 시스템은 돌입 단계를 지나 전류가 안정되었음을 인지한다. 그러므로, 또 다른 플랙인 돌입 플랙이 설정되고(단계 62) 이 검사단계는 더 이상 반복되지 않는다. 만약 더해진 값이 지정된 값 보다 크면(단계 64) 현재 데이타는 돌입 데이타로 간주되며 시스템은 (라인 61)을 통해 돌입 기간의 밸리를 찾는 작업으로 들어간다. 만약 현재 데이타가 밸리가 감지되기 전에 온 데이타라면 마이크로프로세서에 내장된 카운터가 리세트되면서 진동수를 더하는 과정으로 다시 들어간다(단계 55). 만일 현재 데이타가 밸리가 감지된 후에 온 것이면 그 데이타는 이이 학습한 최고값과 비교되며 만일 그 최고값을 초과하면 마이크로프로세서(35)는 모터 구동기(18)에게 정지하라는 신호를 보낸나. 만일 현재 데이타가 최고값보다 작으면 카운터가 리스트되면서 진동수를 더하는 과정으로 다시 들어간다(단계 55). 만약 현재 데이타가 돌입 데이타가 아니면(라인 66)을 통해 모터가 혹시 외부의 지시로부터 정지되었는가를 테스트한다(단계 71). 이런 외부로부터의 모터 정지는 리미트 스위치나 사용자에 의해 일어날 수가 있다. 만약에 그러한 모터 정지가 감지되면, 카운터는 '0'으로 돌아가면서 시스템은 '리세트'상태로(단계 50)(라인 73)을 통해 돌아간다. 만약 모터 정지가 감지되지 않으면 전류의 기울기 값이 다음의 공식을 통해 계산된다.

여기서 n은 원도우 크기이고 m은 미분상 시간 간격을 나타낸다(현재 n=5,m=3). 만약에 계산된 Si가 이미 학습한 허용된 기울기 값을 초과하면(단계 77), 마이크로프로세서(35)는 모터 구동기(18)에게 정지하라는 신호를 보낸다. 만약 현재 데이타가 과부하 조건 테스트인(단계 74)와 (단계 77)을 통과하면 0.5초 타임아웃의 여부를 타진하여(단계 79), 만약 전번의 타임아웃으로부터 0.5초가 경과하였으면 평균 전류값을 판넬의 스크린(20)에 나타내어준다. 이 과정을 통해 모터의 평균 전류가 0.5초 간격마다 스크린(20)에 나타나게 된다. 타임아웃이 안되었을 경우, (라인 70)을 통해 (단계 79)로부터 나와 진동수를 더하는 작업(단계 55)이 다시 시작된다.

제4도는 학습 기능의 작동 과정을 보여주고 있다. 제어 장치(14)의 '학습'단추(15)를 누르면(단계 82), 모든 변수들의 초기값이 정해지고 플랙들이 초기상태로 정리되며 예전 모터 작동의 성질은 소거된다(단계 82). 그리고, 제3도에서 나타내어진 대로 자연주기내 진동수를 더하는 작업이 시작된다. 다음으로 첫번째 유효한 0이 아닌 데이타 체크 과정인(단계 85,86,87)을 지나게 된다. 0이 아닌 데이타가 감지되지 않으면 더하는 작업은 다시 시작으로 돌아가고(라인 88), 0이 아닌 데이타가 감지되면 0이 아닌 데이타 플랙은 이를 표시하여(라인 89) 이 과정을 더이상 반복할 필요가 없게 한다. 그리고 나서, 이 데이타가 모터 작동의 돌입 기간내의 데이타인지를 판별하는 과정인(단계 90,91)을 거치게 된다. 이 과정은 제3도에 이미 설명된 경로와 동일하다. 데이타 돌입 기간내에 있음이 판별되면 밸리 감지 과정을 거친후(단계 92) 데이타 값이 밸리 이전의 것이면 초기의 과정으로 돌아가고(단계 84, 라인 95), 밸리 후의 것이면 새로운 최대전류 함수값을 읽어나가는 단계(단계 96)으로 넘어간다. 다시 말하면, 현 데이타가 전번 최대값보다 크면 현 데이타가 최대 전류함수값이 되는 자리 바꿈이 일어난다. 그후 다시 초기 과정인(단계 84)로 돌아간다.

현재 데이타 돌입 데이타가 아니면 돌입 플랙은 이를 표시하여 이 검사 과정을 반복할 필요가 없게 하고(단계 90), 타임아웃 시스템의 작동을 시작한다. 합 Si의 산출방법은 이전 설명과 같다. 그 합이 최대 기울기보다 크면, 여기서도 자리바꿈이 일어난다(단계 97). 따라서, 현 데이타는 전에 설명된 바와 같이 새로운 최대함수값이 된다(단계 98). 타임아웃 시스템이 만족한 값을 얻지 못하여 작동하지 않는다면(단계 99), 카운터는 0으로 되고 초기(단계 84)로 돌아간다. 타임아웃이 발생하면 지금까지의 과정은 자동으로 스스로를 재정비하는 '리세트'상태로 연결된다(단계 101, 단계 50).

제5도는, 제어 장치(14)의 작동의 문턱값 조정에 관한 것이다. 판넬(16)의 '문턱값'단추(21)을 누르면(단계 105), 현재 문턱값이 스크린(20)에 나타난다(단계 106). 문턱값은 학습된 값을 초과하는 정도를 퍼센트르 나타낸 것이다. 단추가 올라가는지(UP) 내려가는지(DN)를 판별하여(단계 108,109) 올라가면 1씩 증가한 퍼센트 값을, 내려가면 감소한 값을 스크린(20)에 나타낸다(단계 110,111,106). 여기서,(단계 112,113)은 각각 새로운 문턱값을 0에서 99%로 한정지어 주는 역할을 하고 이 범위를 벗어난 변화에서의 이행을 막아준다.

Claims (21)

1. 모터로 가는 라인을 둘러싸는 식으로 설치되며 전류의 흐름으로 인해 발생하는 자기장에 따라 그 투자율이 변하는 특수 자성재료를 포함하는 특수 전류감지기 수단, 상기 전류감지기에 연결되어 그 출력 신호의 주파수가 전류의 양에 비례하는 발진기 회로 및 상기 발진기 회로에서 신호를 받아 주파수를 세어서 전류함수값들을 계산하고 그 계산된 전류함수값들을 토대로 모터의 과부하 조건을 학습할 수 있으며 그 후에는 과부하 상태를 감시하는 제어 수단을 포함하고, 스스로 과부하 조건을 학습할 수 있고 자계 감지기로 전류를 측정하므로 전류의 흐름에 저항을 가하지 않는 것을 특징으로 하는 전기 모터의 과부하 방지 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어 수단이 전류측정시 모터가 구동을 시작하여 그 회전속도가 정상 속도로 될때까지의 돌입 기간과 정상 속도 상태에서의 정상 상태 기간을 분별할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기모터의 과부하 방지 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제어 수단이 과부하 조건을 학습할 때 전류함수값의 최고값을 찾아 기억하고 이 최고값을 "최고 전류함수값"이라고 하는 것을 특징으로 하는 전기 모터의 과부하 방지 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제어 수단이 과부하 상태를 감지함에 있어 일정한 측정 간격마다 계산된 전류함수값을 기억된 최고전류 함수값과 비교하는 것을 특징으로 하는 전기 모터의 과부하 방지 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 제어 수단이 과부하 조건을 배움에 있어 전류함수값과 시간 미분에 해당하는 기울기 값을 측정간격마다 계산하여 그 최고값인 '최대 기울기 값'을 찾아 기억하는 것을 특징으로 하는 전기 모터의 과부하 방지 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 제어 수단이 과부하 상태를 감시함에 있어서 일정한 측정간격마다 계산된 기울기 값을 기억된 최대 기울기 값과 비교하는 것을 특징으로 하는 전기 모터의 과부하 방지 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 제어수단이 마이크로프로세서나 마이크로콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 모터의 과부하 방지 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 전류감지기 수단의 재료가 외부에서 가해진 자기장에 따라 투자율이 바뀌는 금속유리인 것을 특징으로 하는 전기 모터의 과부하 방지 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 전류감지기 수단이 전기 모터로 전류를 전달하는 라인을 에워싸고 있으면서 그 전류의 양과 방향에 민감한 한쌍의 토로이드로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 모터의 과부하방지 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 발진기 회로의 완화 발진기의 출력 주파수가 전류감지기의 인덕턴스와 일정한 함수 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 모터의 과부하 방지 장치.
11. 제7항에 있어서, 상기 제어 수단을 구성하는 마이크로프로세서에서 사용하는 전류 측정간격이 모터전류의 자연 주파수에 맞추어 결정되는 것을 특징으로 하는 전기 모터의 과부하 방지 장치.
12. 스스로 모터의 과부하 조건을 학습하여 모터를 과부하 전류로부터 보호하기 위한 방법에 있어서, a.전류감지기의 인덕턴스는 모터 전류의 양과 방향에 따라 일정한 함수관계를 갖도록 전류감지기에 의해 자기측정식으로 모터 전류를 감지하는 단계, b. 전류감지기와 연결되어 있는 발진기에 의해 전류감지기의 인덕턴스와 일정한 함수관계를 가진 출력 신호를 발생시키는 단계, c. 상기 출력 신호의 주파수를 계수하여 "전류함수값을 계산하는 단계 및 d. "전류함수값"을 이용하여 모터의 과부하 상태를 감시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제12항에 있어서, 전류함수값을 계산하는 상기 (c)단계가 i) 모터 전류를 측청함에 있어 전류의 돌입 상태와 정상 상태를 분별하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제12항에 있어서, 전류함수값을 계산하는 상기 (c)단계가 i) 전류함수값의 최고값인 "최고 전류함수값"을 찾아 기억하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제14항에 있어서, ii) "최고 전류함수값"을 찾음에 있어서 최근의 전류함수값이 최고 전류함수값을 기록하는 변수에 기억된 값보다 크면 그 새로운 전류함수값을 최고 전류함수값으로 갱신하는 단계 및 iii) 최종의 최고 전류함수값을 기억하여 이후에 모터의 과부하 상태를 감지하는데 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제12항에 있어서, 전류함수값을 계산하는 상기 (c)단계가 i) 전류함수의 기울기 값을 계산하여 그값의 최고값인 "최대 기울기 값"을 구하여 기억하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제16항에 있어서, 전류함수값을 계산하는 상기 (c)단계가 ii) "최대 기울기 값"을 구하는데 있어 최근의 전류함수 기울기 값이 최대 기울기 값을 기록하는 변수에 기억된 값보다 크면 그 새로운 값을 최대 기울기 값으로 갱신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제12항에 있어서, c) 일정한 간격마다 모터 전류의 평균치를 계산하여 스크린에 나타내어 주는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제12항에 있어서, 단계 (a)-(d)가 과부하 상태 감시중에 반복되며, 단계(c)가 i) 새로운 전류함수값을 계산한 직후 기억해 둔 최고 전류함수 값과 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제12항에 있어서, 단계(a)-(d)가 과부하 상태 감시중에 반복되며 단계(c)가 i) 새로운 전류함수의 기울기 값을 계산한 직후 기억해 둔 최대 기울기 값과 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 전기 모터를 과부하 상태로부터 보호해 주는 방법에 있어서, a) 과부하 조건을 배우는 과정에서 a1) 모터 전류를 자기 측정식 전류감지기로 감지하여 발진기 회로를 통해 측정하고, a2) 그 주파수가 모터 전류와 일정한 함수 관계를 가진 발진기 회로의 출력 신호를 발생시키고, a3) 발진기 회로에서 보내어진 신호를 받아 그 주파수를 계수하여 모터 전류를 나타내어 주는 전류함수값을 계산하고, a4) 최고 전류함수값을 구하고, a5) 최대 기울기 값을 구하는 단계들의 과부하 조건을 학습하는 단계, b) 과부하 상태를 감시하는 과정에서 b1) (a1)-(a3)의 단계를 반복하고 b2) 새로운 전류함수값을 계산한 직후 기억된 "최고 전류함수값"와 비교하고, b3) 새로운 전류함수 기울기 값을 계산한 직후 기억된 "최대 기울기 값}과 비교하는 단계들의 과부하 상태를 감시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.