KR0132296B1

KR0132296B1 - 불량 전동기의 분리 방법 및 장치

Info

Publication number: KR0132296B1
Application number: KR1019890001724A
Authority: KR
Inventors: 도시아끼 우와부
Original assignee: 이노구마 도끼히사; 가부시끼가이샤 메이덴샤
Priority date: 1988-02-16
Filing date: 1989-02-15
Publication date: 1998-04-20
Also published as: KR890013845A; JPH01209996A

Abstract

본원 발명은 소수의 전동기 군(群)을 인버터로 제어 구동중에 어느 전동기가 불량을 일으켰을 때, 불량 전동기만을 인버터로부터 분리시키기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본원 발명은 이러한 목적을 달성히기 위하여, 전동기를 구동시키도록 조정 가능한 여기 전력을 발생시키기 위해 각각의 전선을 통해 적어도 3개의 전동기에 접속된 출력을 갖는 인버터를 사용하기 위한 장치에 있어서, 각각의 전선들 중 대응하는 전선에서 감지된 전류 순시값을 표시하는 센서 신호를 발생시키기 위한 전류 센서 수단, 감지된 순시값이 기준값을 초과한 경우 제어 신호를 발생시키기 위한 제어 수단, 및 소정의 시간 주기 동안 인버터로부터 대응 전동기를 분리시키기 위해 제어 신호에 응답하는 스위칭 수단을 포함한다.

Description

불량 전동기의 분리 방법 및 장치

제1도는 종래의 불량 전동기 분리 장치를 도시한 개략적인 블럭도.

제2도는 본 발명에 의해 제조된 불량 전동기 분리 장치의 한 실시예를 도시한 개략적인 블럭도.

제3도는 제2도의 각각의 제어 회로의 상세한 배열을 도시한 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : AC 전원 12 : 컨버터

14 : 평활 캐패시터 15a,15b : 도선

16 : 전력 인버터 18 : 제어 회로

20 : 버스 도선 41,42 ..... 4N : 제어회로

401 : 다이오드 전파 정류회로 402 : 전압 비교기

403 : 타이머 404 : 계전기 코일

405 : 계전기 스위치

본 발명은 인버터(inverter)로부터 불량 전동기(defective motor)를 분리하기 위해 소수의 전동기를 구동시키도록 접속된 인버터와 관련된 방법 및 장치에 관한것이다.

전력 인버터는 교류(alternating current) 모터를 사용하는 조정가능한 속도 구동(drive)에 응용하기 위해 사용되었다. 예를 들어, 섬유(fiber) 산업에서의 일련의 스핀닝(spinning) 모터는 하나의 인버터로 구동된다. 종래에는 전선(electric line) 내에 제공된 보호 휴즈(protective fuse)를 사용함으로써 인버터로부터 각각의 모터까지 단락된(shorted) 모터를 분리(disconnect)시켜 행하였다. 그러나, 이 실행은 소수의 전동기가 부품 증가에 따라 증가하는 요구에 부합하기 위해 단일 인버터에 의해 구동되는 응용 분야를 특히 만족스럽지 못했다.

그러므로, 본 발명의 주 목적은 소수의 전동기를 구동시키기 위해 사용된 인버터로부터 불량 전동기를 분리시키기 위한 개량된 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 전동기를 구동시키도록 조정가능한 여기(excitation) 전력을 발생시키기 위해 각각의 전선을 통해 적어도 3개의 전동기에 접속 출력을 갖는 인버터를 사용하기 위한 장치가 제공된다. 이 장치는 대응하는 전선에서 감지된 전류 순시(instantaneous) 값을 표시하는 센서(sensor) 신호를 발생시키기 위해 각각의 전선 상의 전류에 민감한 센서 수단, 감지된 순시값이 기준값을 초과하는 경우 제어신호를 발생시키기 위한 제어 수단, 및 소정의 시간 주기 동안 인버터로부터 대응 전동기를 분리시키기 위해 제어 신호에응답하는 스위칭 수단으로 구성된다.

본 발명의 다른 형태에서는, 전동기를 구동시키도록 조정가능한 여기 전력을 발생시키기 위해 각각의 전선을 통해 적어도 3개의 전동기에 접속된 출력을 갖는 인버터를 사용하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 감지된 전류가 어떤 전동기의 단락을 표시하는, 소정의(predetermined) 값을 초과한 경우 여기 전력을 인터럽트(interrupt)시키기 위해 인버터를 정지시키는 스텝, 대응하는 전선 상의 감지된 전류 순시값을 각각 표시하는 센서 신호를 발생시키기 위해 각각의 전선 상의 전류를 감지하는 스텝, 상기 감지된 순시값이 기준값을 초과하는 경우에 소정의 시간 주기 동안 인버터로부터 대응하는 전동기를 분리하는 스텝, 및 다른 전동기에 전력을 제공급하기 위해 인버터를 재기동(re-starting)하는 스텝을 포함한다.

이제 본 발명에 대해서 첨부된 도면과 관련하여 다음 설명을 참고함으로써 더욱 상세히 기술하겠다.

본 발명의 양호한 실시예를 설명하기 전에, 제1도의 종래 기술의 시스템에 대해서 부수적인 단점을 특정하게 지적하기 위해 간단히 기술하겠다.

제1도를 참조하면, 전동기 구동 장치가 적당한 AC 전원(10)으로부터 전력을 수신하는 컨버터(12)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 컨버터(12)는 양(+)도선(positive donductor, 15a) 및 부(-) 도선(15b)로 도시된 DC 링크(link)를 활성화시키기 위해 교류 전압을 직류 전압으로 변한시키도록 동작하는 전력 정류기(rectifier)를 포함한다. DC 링크는 정류된 전력을 평활하게 하는 캐패시터(14)에 의해 연결된다.

평활 캐패시터(14)에 걸린 DC 전압은 전력 인버터(16)에 인가된다. 인버터(16)은 DC 입력 전력을 조정가능한 주파수 및 전압 크기를 갖고 있는 AC 출력 전력으로 변환시키도록 배열되어 제어되는 다수의 직렬-접속(series-connected) 스위칭 소자병렬 쌍을 포함한다. 이 목적을 위해, 각각의 스위칭 소자는 선정된 시퀀스(sequence) 및 바람직한 주파수로 스위칭 소자를 턴온시키기 위해 스위칭 소자에 주기적인 게이트 펄스(cyclic gate pulse)를 공급하는 제어 회로(18)에 결합된 제어 전극을 갖고 있다.

AC 출력은 3개의 출력 도선 상에 나타나는데, 그 중 1개는 도시하기 용이하게 하기 위해 참조 번호(20)으로서 도시되어 있으며, 다수의 3상 유도(three-phase induction) 모터 M1,M2, .... 및 MN에 공급된다. 각각의 유도 모터 M1,M2, ... 및 MN은 인버터(16)의 출력에 의해 활성화되는 3상 고정자 권선(stator winding) 및 기계적 하중을 구동시키도록 결합된 회전자(rotor)를 갖고 있다. 유도 모터 M1은 자기(magnet) 스위치 MS1 및 보호 휴즈 EF1의 직력 회로를 통해 버스 도선(20)에 접속된 것으로 도시되어 있다. 이와 마찬가지로, 유도 전동기 M2는 자기 스위치 MS2 및 보호 휴즈 EF2의 직렬 회로를 통해 버스 도선(20)에 접속된 것으로 도시되어 있다. 또한, 유도 모터 MN은 자기 스위치 MSN 및 보호 EFN의 직렬 회로를 통해 버스 도선(20)에 접속된 것으로 도시되어 있다. 제어 회로(18)은 전류 변환기 CT로부터의입력을 갖고 있는 보호 회로를 포함한다. 보호 회로는 버스 도선(20)을 통해 과전류를 감지할 경우 인버터(16)의 동작을 정지시킨다.

유도 모터 M1,M2, ...및 MN을 기동하기 위해, 자기 스위치 MS1,MS2, ... 및 MSN은 각각의 유도 모터에 인버터 출력을 공급하기 위해 순차적인 방식으로 닫힌다. 각각의 유도 모터에 공급된 전류는 유도 모터가 저임피던스 (low impedancd)를 갖는 유도 모터의 초기 기동 동작 단계에서 최대 레벨로 증가하고, 기동 동작의 종료 단계에서 정격(rated) 레벨로 감소한다. 최대 레벨은 정격 레벨보다 상당히 크다. 보호 휴즈 EF1,EF2, ... 및 EFN은 각각의 유도 모터 M1,M2, ... 및 MN을 기동시키기 위해 공급된 기동 전류에 손상되지 않게 하도록 선택된다.

이제, 유도 모터 M2가 단락 회로와 같이 고장(failure)이 발생했다고 가정하면, 보호 회로는 버스 도선(20) 상의 과전류를 감지하여, 버스 도선(20)에의 출력 전력을 인터럽트시키기 위해 인버터(16)을 정지시킨다. 이 결과, 다른 유도 모터 M1,M3, ... 및 MN은 잔여 플럭스(residual flux)에 의해 전력을 발생시키는 동안 동작한다. 이것은 버스 도선(20)으로부터 고장 유도 모터 M2를 분리하기 위해, 버스 도선(20)을 통해 다른 유도 모터로부터 흐르는 전류가 고장 유도 모터 M2에 접속된 보호 휴즈 EF2를 용용(melt)시키게 한다. 고장 유도 모터 M2가 인버터(16)으로부터 분리된 후에, 인버터(16)은 다른 유도 모터 M1,M3, ... 및 MN에 전력을 재공급하기 위해 재기동된다.

그러나, 이러한 종래의 장치는 소수의 (3 내지 16개) 유도 모터가 단일 인버터에 의해 구동되는 응용분야에 사용될 수 없다. 이런 이유는, 유도 모터 M2가 고장난 경우에, 보호 휴즈 EF2를 통하는 전류가 보호 휴즈 EF2용으로 선택된 값을 초과하는 크기를 갖고 있으나, 다른 유도 모터 M1,M3, ...및 MN으로부터 발생된 전류의 주파수의 1/2 사이클과 거의 동일한 상당히 짧은 기간에 감소한다는 사실로 추적될 수 있다. 이 때문에, 다른 유도 모터로부터 고장 유도 모터 M2에 공급된 전류는 보호 휴즈 EF2를 용융시키기에 불충분하다. 따라서, 종래의 장치는 다수의 유도 모터를 구동시키기 위해 단일 인버터를 사용하는 응용 분야에 제한되어 있다.

제2도를 참조하면, 본 발명의 방법 및 장치를 구체화한 고장 모터 분리 장치가 도시되어 있다. 제1도에 도시된 동일한 부품에 대해서는 제2도에서도 동일한 참조 번호를 붙였다.

유도 모터 M1은 자기 스위치 MS1, 및 트립 코일(trip coil) C1에 의해 제어된 몰드 케이스 회로 차단기(molded case circuit breaker) MCCB1의 직렬 회로를 통해 버스 도선(20)에 접속된 것으로 도시되어 있다. 회로 차단기 MCCB1은 통상적으로 닫혀 있고, 트립 코일 C1이 활성화되는 경우에 인버터(16)으로부터 유도 모터 M1을 분리시키기 위해 개방상태로 유지된다. 참조 번호(41)은 직렬 회로를 통해 흐르는 전류를 감지하고 이 감지된 전류가 기준값보다 큰 경우 선정된 기간동안 트립 코일 C1을 활성화시키는 전류 검출기(detector) 포함하고 있는 제어 회로를 나타낸다. 이와 마찬가지로, 유도 모터 M2는 자기 스위치 MS2, 및 트립 코일 C2에 의해 제어된 몰드 케이스 회로 차단기 MCCB2의 직렬 회로를 통해 버스 도선(20)에 접속된 것으로 도시되어 있다. 회로 차단기 MCCB2는 통상적으로 폐쇄되어 있고, 트림 코일 C2가 활성화되는 경우에 인버터(16)으로부터 유도 모터 M2를 분리시키기 위해 개방상태로 유지된다. 참조 번호(42)는 유도 모터M2에 접속된 직렬 회로를 통해 흐르는 전류를 감지하고 이 감지된 전류가 기준값보다 큰 경우에 선정된 기간동안 트립 코일 C2를 활성화시키는 전류 검출기를 포함하고 있는 제어 회로를 나타낸다. 또한 유도 모터 MN은 자기 스위치 MSN, 및 트립 코일 CN에 의해 제어된 몰드 케이스 회로 차단기 BCCBN의 직렬 회로를 통해 버스 도선(20)에 접속된 것으로 도시되어 있다. 회로 차단기 BCCBN은 통상적으로 닫혀 있고, 트립 코일 CN이 활성화되는 경우에 인버터(16)으로부터 유도 모터 MN을 분리시키기 위해 개방 상태로 유지된다. 참조 번호 4N은 유도 모터 MN에 접속된 직렬 회로를 통해 흐르는 전류를 감지하고 이 감지된 전류가 기준값보다 큰 경우에 선정된 기간 동안 트립 코일 CN을 활성화시키는 전류 검출기를 포함하고 있는 제어 회로를 나타낸다. 제어회로 41,42 ... 및 4N은 구조 및 기능면에서 거의 동일하다.

제2도에 도시된 장치는 각각의 유도 모터 M1,M2, ... 및 MN이 인버터(16)에 접속되게 하는 단지 1개의 도선만을 도시하였지만, 본 명세서에 기술된 장치는 3상 유도 모터에 사용하도록 설계되어 있다는 것을 알아야 된다. 그러므로, 인버터 출력이 각각의 유도 모터의 3개의 고정자 권선에 공급되게 하는 3개의 도선이 있다는 것을 알아야 된다. 3개의 몰드 케이스 회로 차단기 MCCB, 및 3개의 자기 스위치 MS는 각각 3개의 도선을 필요로 한다. 오직 1개의 트립 코일 C1만이 각각의 3개의 도선 상에 제공된 3개의 몰드 케이스 회로 차단기를 개방시키기 위해 필요하다.

제3도를 참조하면, 각각의 제어 회로(41,42 ... 및 4N)은 인버터 출력이 대응 유도 모터의 3개의 고정자 단자에 공급되게 하는 각각의 도선에 결합된 3개의 전류 변환기 CT1, CT2 및 CT3의 어레이(array)를 포함한다. 3개의 전류 변환기 CT1,CT2 및 CT3은 다이오드 전파 정류기 브릿지(diode full-wave rectifier bridge, 401)에 접속되어 있다. 정류된 DC 전류는 저항기 R을 통해 흐른다 전압 비교기(402)는 저항기 R에 걸린 전압을 검출하도록 접속되어 있다. 비교기 (402)는 검출된 전압V를 기준 레벨 Va와 비교하여, 검출된 전압 V가 기준 레벨Va를 초과하는 경우에 트리거(trigger) 신호를 발생시킨다. 기준 전압 레벨 Va는, 대응 유도 모터에의 전류가 유도 모터를 기동시키기 위해 공급된 기동 전류의 최대 레벨보다 큰 경우에, 비교기(402)가 출력에서 트리거 신호를 발생시키는 식으로 선택된다. 기준 전류 레벨, 및 기준 전압 레벨 Va는 실험적으로 얻을 수 있다.

비교기(402)의 출력은 계전기 코일(relay coil, 404)를 활성화시키기 위해 선정된 기간 동안 제어 신호를 발생시킴으로써 트리거 신호에 응답하는 타이머(timer, 403)에 결합된다. 계전기 코일(404)은 트립 코일 C가 DC 전원을 가로질러 접속되게 하는 통상적으로 개방된 계전기 스위치(405)를 제어하도록 관련되어 있다. 계전기 코일(404)가 활성화되었을 때, 계전기 제어 스위치(405)는 트립 코일 C를 활성화시키기 위해 폐쇄되어, 대응 몰드 케이스 회로 차단기 MCCB를 개방시킨다.

이제, 유도 모터 M2가 단락된다고 가정하면, 보호 회로는 버스 도선(20) 상의 과전류를 감지하고 버스 도선(20)에의 출력 전력을 인터럽트시키기 위해 인버터(16)을 정지시키게 된다. 그후, 다른 유도 모터 M1, M3 ... 및 MN은 잔여 플럭스에 의해 전력을 발생하는 동안 동작한다. 이 결과, 전압이 버스 도선(20)상에 나타나게되어, 전류가 유도 모터 M2로 흐르게 하는데, 이 전류는 유도 모터 M2가 단락되기 때문에 기준 레벨보다 큰 순시값을 갖게 된다. 그러므로, 제어 회로(42)는 버스 도선(20)으로부터 단락된 유도 모터 M2를 분리하기 위해 몰드 케이스 회로 차단기 MCCB2를 개방시키도록 트립 코일 C2를 활성화시킨다. 대응 회로 차단기 MCCB를 개방시키기 위해 제어 회로에 충분한 전류 흐름을 야기시키기 위해서는 2개 이상의 유도 모터들이 필요하다. 본 발명은 최소한 3개의 유도 모터에 사용하려는 것이라는 것을 알아야 된다. 단락 유도 모터 M2가 인버터(16)으로부터 분리된 후, 인버터(16)은 다른 유도 모터 M1,M3 ... 및 MN에 전력을 재공급하기 위해 재기동된다.

인버터로부터 단락된 유도 모터를 분리하기 위해 몰드 케이스 회로 차단기가 사용되지만, 몰드 케이스 회로 차단기는 대응 제어 회로가 기준 레벨을 초과하는 단시간 (short-time) 전류를 감지할 경우 인버터로 부터 단락된 유도 모터를 분리시키기 위해 개방되는 소정의 적당한 스위칭 수단으로 대체될 수 있다는 것을 주지해야 한다.

3-상 모터가 도시되었지만, 상의 수는 결정적인 것이 아니고, 원한다면 1, 2, 6또는 그 이상의 상을 갖고 있는 모터가 선택적으로 사용될 수 있다.

본 발명에 대해서 특정한 실시예와 관련하여 설명하였지만, 본 분야에 숙련된 기술자들은 여러가지 변경, 수정 및 변화를 행할 수 있다. 따라서, 모든 변경, 수정 및 변화는 첨부된 특허 청구의 범위에 포함된다.

Claims

전동기를 구동시키도록 조정 가능한 여기 전력을 발생시키기 위해 각각의 전선을 통해 적어도 3개의 전동기에 접속된 출력을 갖는 인버터를 사용하기 위한 장치에 있어서, 각각의 전선들 중 대응하는 전선에서 감지된 전류 순시값을 표시하는 센서신호를 발생시키기 위해 각각의 전선 상의 전류에 민감한 센서 수단, 감지된 순시값이 기준값을 초과하는 경우 제어 신호를 발생시키기 위한 제어수단 및 소정의 시간 주기 동안 인버터로부터 대응 전동기를 분리시키기 위해 제어신호에 응답하는 스위칭 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 각각의 전동기가 3개의 도선을 갖는 전선을 통해 인버터에 접속된 3상 유도 모터인 것을 특징으로 하는 장치.
제2항에 있어서, 상기 센서 수단이 상기 각각의 도선 상의 전류의 순시값을 표시하는 전류 신호를 발생시키기 위해 상기 각각의 도선에 결합된 전류 변환기를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제3항에 있어서, 상기 제어 수단은 전류 신호를 DC 전압으로 변환시키기 위한 수단, 변환된 DC 전압을 기준값과 비교하기 위한 수단, 및 상기 변환된 DC 전압이 상기 기준값을 초과하는 경우에 제어 신호를 발생시키기 위한 수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제4항에 있어서, 상기 스위칭 수단이 각 전선의 각각의 도선에 제공된 통상적으로 닫혀진 스위치, 및 소정 시간 주기 동안 상기 대응하는 전선에 제공된 스위치를 개방시키기 위해 상기 제어 신호에 응답하는 수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
전동기를 구동시키도록 조정가능한 여기 전력을 발생시키기 위해 각각의 전선을 통해 적어도 3개의 전동기에 접속된 출력을 갖는 인버터를 사용하기 위한 방법에 있어서, 감지된 전류가 어떤 전동기의 단락을 표시하는 선정된 값을 초과하는 경우에 여기 전력을 인터럽트시키기 위해 인버터를 정지시키는 단계, 대응하는 전선 상의 감지된 전류 순시값을 각각 표시하는 센서 신호를 발생시키기 위해 각각의 전선 상의 전류를 감지하는 단계, 상기 감지된 순시값이 기준값을 초과하는 경우에 소정의 시간 주기 동안 인버터로부터 대응하는 전동기를 분리하는 단계, 및 상기 다른 전동기에 전력을 재공급하기 위해 인버터를 재기동하는 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.