KR100192957B1 - 직류 전동기의 초기 돌입전류에 의한 오동작 방지회로 - Google Patents

직류 전동기의 초기 돌입전류에 의한 오동작 방지회로 Download PDF

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Abstract

개시된 직류 전동기의 초기 돌입전류에 의한 오동작 방지회로는 릴레이를 통해 직류 전동기로 유입되는 과전류를 과전류 적분방식에 의해 검출하여 직류 전동기의 구동을 제어하는 전동기 보호회로가, 릴레이가 구동되어 직류 전동기로 직류 전원을 공급하는 초기의 초기 돌입전류에 의해 오동작 하는 것을 방지하는 것이다.
본 발명은 전동기 구동신호(ON)에 따라 전동기 구동부(10)가 트랜지스터(Q1)를 온/오프시키고, 트랜지스터(Q1)가 온/오프됨에 따라 릴레이(20)의 구동이 제어되면서 직류 전원(Vdc)이 직류 전동기(30)로 공급되는 것이 단속되며, 직류 전동기(30)로 흐르는 전류를 저항(Rs)으로 검출하고, 저항(Rs)의 양단 전압(Vs)을 과전류 적분부(40)가 기준전압(Vref1)을 기준으로 적분하여 과전류 분을 검출하며, 과전류 적분부(40)가 검출한 과전류 분의 출력전압(Vamp)을 전동기 보호부(50)가 미리 설정된 기준전압(Vref2)과 비교하여 직류 전동기(30)로 흐르는 과전류를 검출하고 과전류가 검출될 경우에 전동기 구동부(10)를 리세트시켜 직류 전동기(30)를 보호하며, 직류 전동기(30)로 직류전원(Vdc)이 공급되는 초기를 초기 돌입전류 보상수단(60)이 검출하여 미리 설정된 초기 시간 동안 과전류 적분부(40)로 유입되는 신호를 차단하도록 함으로써 직류 전동기(30)를 구동시키는 초기에 과전류 적분부(40)가 동작되지 않아 초기 돌입전류에 의한 전동기 보호회로의 오동작이 방지된다.

Description

직류 전동기의 초기 돌입전류에 의한 오동작 방지회로
본 발명은 초기 돌입전류에 의해 직류 전동기의 구동에 오동작이 발생하는 것을 방지하는 직류 전동기의 초기 돌입전류에 의한 오동작 방지회로에 관한 것이다.
보다 상세하게는 직류 전동기로 유입되는 과전류를 과전류 적분방식으로 검출하여 직류 전동기가 손상되지 않도록 보호하는 전동기 보호회로가, 스위칭 소자를 통해 직류 전동기로 직류 전원을 공급하는 초기에 발생되는 초기 돌입전류를 검출하여 직류 전동기를 정지시키는 오동작을 미연에 방지하는 직류 전동기의 초기 돌입전류에 의한 오동작 방지회로에 관한 것이다.
일반적으로 기계적 릴레이 또는 전력용 반도체 소자 등의 스위칭 소자를 이용하여 직류 전동기에 동작 전원을 공급 및 구동시킬 경우에 직류 전동기의 기계적 구속 등에 의하여 과전류가 공급되는 경우가 많다.
그러므로 직류 전동기를 구동시킬 경우에 직류 전동기로 과전류가 공급되는지를 검출하고, 과전류의 공급이 검출될 경우에 과전류 검출신호에 따라 상기 스위칭 소자를 오프시켜 직류 전동기가 과전류로 손상되지 않도록 보호할 필요가 있다.
직류 전동기의 기게적 구속 등으로 인한 순간적인 과부하나 기준 전류를 약간 초과하는 과전류에서 종래에는 적분 방식으로 과전류를 검출하여 직류 전동기를 보호하는 직류 전동기의 과전류 보호회로를 구비하고 있다.
이러한 종래의 직류 전동기의 과전류 보호회로는 제1도에 도시한 바와 같이 전동기 구동신호(ON)에 의해 트랜지스터(Q1)를 온/오프시키는 전동기 구동부(10)와, 상기 트랜지스터(Q1)의 온/오프에 따라 구동이 제어되면서 직류 전원(Vdc)이 직류 전동기(30)로 공급되는 것을 단속하는 릴레이(20)와, 상기 직류 전동기(30)로 흐르는 전류를 검출하는 저항(Rs)과, 상기 저항(Rs)의 양단 전압(Vs)을 연산 증폭기(OP1), 저항(Rin) 및 콘덴서(Cin) 가 기준 전압(Vref1)을 기준으로 적분하여 과전류 분을 검출하는 과전류 적분부(40)와, 상기 과전류 적분부(40)의 출력전압(Vamp)을 비교기(COM1)가 미리 설정된 기준전압(Vref2)과 비교하여 과전류를 검출하고 과전류가 검출될 경우에 상기 전동기 구동부(10)를 리세트시켜 상기 직류 전동기(30)를 과전류로부터 보호하는 전동기 보호부(50)로 구성하였다.
이와 같이 구성된 종래의 과전류 보호회로는 직류 전원(Vdc)이 인가된 상태에서 전동기 구동신호(ON)가 입력될 경우에 전동기 구동부(10)가 고전위를 출력하여 트랜지스터(Q1)가 온되고, 트랜지스터(Q1)가 온됨에 따라 릴레이(20)가 구동되어 그의 수위치가 접속된다.
그러면, 직류 전원(Vdc)이 릴레이(20)의 스위치, 직류 전동기(30) 및 저항(Rs)을 순차적으로 통해 접지로 흐르게 되므로 직류 전동기(30)가 구동된다.
이때, 직류 전동기(30)로 흐르는 전류에 따라 저항(Rs)에서 전압 강하가 발생하는 것으로 저항(Rs)의 양단 전압(Vs)은 직류 전동기(30)로 흐르는 전류량에 비례한다.
상기 저항(Rs)의 양단 전압(Vs)은 과전류 적분부(40)에 입력되어 기준 전압(Vref1)을 기준으로 적분되고, 과전류 적분부(40)의 적분 출력전압(Vamp)은 전동기 보호부(50)의 비교기(COM1)로 입력되어 미리 설정된 기준 전압(Vref2)과 비교하게 된다.
상기 전동기 보호부(50)의 비교 결과 과전류 적분부(40)의 출력전압(Vamp)이 설정된 기준전압(Vref2)보다 낮을 경우에 전동기 보호부(50)는 고전위를 출력하므로 전동기 구동부(10)는 리세트되지 않고, 계속 정상으로 구동되면서 고전위를 출력 및 트랜지스터(Q1)를 온시켜 전동기(30)를 계속 구동시키게 한다.
그리고 전동기 보호부(50)의 비교 결과 과전류 적분부(40)의 출력전압(Vamp)이 설정된 기준전압(Vef2)보다 높을 경우에는 직류 전동기(30)로 과전류가 흐르는 것으로서 전동기 보호부(50)는 저전위를 출력하고, 출력한 저전위는 전동기 구동부(10)의 리세트 단자(RESET)에 리세트 신호로 인가되므로 전동기 구동부(10)는 저전위를 출력 및 트랜지스터(Q1)를 오프시켜 릴레이(20)를 정지시키고, 직류 전동기(30)가 정지되게 한다.
이러한 종래의 과전류 보호회로는 제2도의 동작 파형도에서와 같이 일반적인 과전류뿐만 아니라 직류 전동기(30)를 초기 시동시킬 경우에 발생되는 초기 돌입전류도 과전류 적분부(40)에서 과전류 분의 적분 방식을 이용하여 적분하였다.
그러므로 초기 돌입 전류를 적분한 면적(S1)보다 작은 것을 기준으로 하여 과전류의 검출레벨을 검출하게 설정할 경우에 초기 돌입 전류도 과전류로 검출하여 직류 전동기(30)를 정지시키는 오동작이 발생하게 된다.
따라서 초기 돌입 전류를 적분한 면적(S1)보다 작은 것을 기준으로 하지 못하고, 초기 돌입 전류를 적분한 면적(S1)보다 큰 면적(S4)을 기준으로 하여 면적(S4) 이상으로 과전류가 흐를 경우에 직류 전동기(30)를 정지 및 과전류로 인한 손상을 방지하였으므로 직류 전동기(30)로 초기 돌입전류 이하의 과전류 예를 들면, 적분 면적(S2) 또는 적분 면적(S3) 정도로 과전류가 흐를 경우에 이 적분 면적(S2) 또는 적분 면적 (S3) 정도로 과전류를 검출하지 못하고, 직류 전동기(30)를 계속 구동시켜 직류 전동기(30)가 초기 돌입전류 이하의 과전류로 손상되는 경우가 빈번하게 발생되고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 직류 전동기를 구동시키는 초기의 일정시간 동안, 과전류 보호부의 입력신호를 바이패스시켜 차단함으로써 과전류의 검출 레벨을 초기 돌입 전류 이하로 설정하여도 직류 전동기를 구동시키는 초기에 직류 전동기로 흐르는 초기 돌입 전류에 의해 오동작하지 않도록 하는 직류 전동기의 초기 돌입전류에 의한 오동작 방지회로를 제공함에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 직류 전동기의 초기 돌입전류에 의한 오동작 방지회로에 따르면, 전동기 구동신호에 따라 전동기 구동부가 트랜지스터를 온/오프시키고, 상기 트랜지스터가 온/오프됨에 따라 릴레이의 구동이 제어되어 직류 전원이 직류 전동기로 공급되는 것을 단속하며, 상기 직류 전동기로 흐르는 전류를 저항으로 검출하고, 상기 저항의 양단 전압을 과전류 적분부가 기준 전압을 기준으로 적분하여 과전류 분을 검출하며, 상기 과전류 적분부의 출력전압을 전동기 보호부가 미리 설정된 기준전압과 비교하여 과전류를 검출하고 과전류가 검출될 경우에 상기 전동기 구동부를 리세트시켜 직류 전동기를 보호하며, 상기 릴레이가 직류 전동기로 공급하는 초기 직류 전원을 초기 돌입전류 보상수단이 검출하여 미리 설정된 초기 시간 동안 과전류 적분부로 유입되는 신호를 차단함으로써 직류 전동기를 구동시키는 초기에 초기 돌입전류에 의한 보호회로의 오동작을 방지한다.
제1도는 종래의 직류 전동기의 구동 회로도.
제2도는 제1도의 각 부위에 동작 파형도.
제3도는 본 발명에 따른 의한 오동작 방지회로가 구비된 직류 전동기의 구동회로도.
제4도는 제3도의 각 부위의 동작 파형도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 전동기 구동부 20 : 전동기 구동용 릴레이
30 : 전동기 40 : 과전류 적분부
50 : 전동기 보호부 60 : 초기 돌입전류 보상수단
이하, 본 발명에 따른 직류 전동기의 초기 돌입전류에 의한 오동작 방지회로의 바람직한 실시예를 보인 제3도 및 제4도의 도면을 참조하여 상세히 설명하겠으며, 여기서 종래와 동일한 부위에는 동일 부호를 부여하였다.
제3도는 본 발명에 따른 직류 전동기의 초기 돌입전류에 의한 오동작 방지회로의 실시예를 보인 회로도이다.
이에 도시된 바와 같이 전동기 구동신호(ON)에 의해 트랜지스터(Q1)를 온/오프시키는 전동기 구동부(10)와, 상기 트랜지스터(Q1)가 온/오프됨에 따라 구동이 제어되면서 직류 전원(Vdc)이 직류 전동기(30)로 공급되는 것을 단속하는 릴레이(20)와, 상기 직류 전동기(30)로 흐르는 전류를 검출하는 저항(Rs)과, 상기 저항(Rs)의 양단 전압(Vs)을 연산 증폭기(OP1), 저항(Rin) 및 콘덴서(Cin)가 기준 전압(Vref1)을 기준으로 적분하여 과전류 분을 검출하는 과전류 적분부(40)와, 상기 과전류 적분부(40)의 출력전압(Vamp)을 비교기(COM1)에서 미리 설정된 기준전압(Vref2)과 비교하여 상기 직류 전동기(30)로 과전류가 흐르는 지를 검출하고 과전류의 흐름이 검출될 경우에 상기 전동기 구동부(10)를 리세트시켜 상기 직류 전동기(30)를 보호하는 전동기 보호부(50)와, 상기 직류 전동기(30)로 직류 전원(Vdc)이 공급되는 초기에 미리 설정된 시간 동안 상기 과전류 적분부(40)로 유입되는 신호를 차단하는 초기 돌입전류 보상수단(60)으로 구성된다.
상기 초기 돌입전류 보상수단(60)은, 초기 돌입전류에 의해 온되면서 상기 과전류 적분부(40)로 유입되는 신호를 접지로 바이패스시키는 트랜지스터(Q2)와, 상기 릴레이(20)가 구동되어 상기 직류 전동기(30)로 직류 전원(Vdc)을 공급할 경우에 상기 트랜지스터(Q2)의 베이스로 흐르는 전류를 미리 설정된 시정수 값으로 제어하여 트랜지스터(Q2)의 온되는 시간을 결정하는 저항(R1) 및 콘덴서(C1)와, 상기 직류 전원(Vdc)이 차단될 경우에 상기 콘덴서(C1)의 충전 전원을 방전시켜 상기 릴레이(20)가 구동되면서 직류 전원(Vdc)이 공급도는 초기에 상기 콘덴서(C1)에 새로운 전하가 충전되게 하는 다이오드(D1)로 구성된다.
여기서, 상기 초기 돌입전류 보상수단(60)의 구동 시간은 저항(R1), 및 콘덴서(C1)에 의한 시정수 값에 의존하는 것으로서, 직류 전동기(30)의 초기 돌입전류의 유입시간이 각각 다르고, 동일한 직류 전동기(30)라고 할지라도 직류전원(Vdc)의 값에 따라서도 초기 돌입전류의 유입시간이 각각 다르므로 이러한 상황을 모두 고려한 시간보다 길게 저항(R1) 및 콘덴서(C1)의 시정수 값을 조절하여 트랜지스터(Q1)의 온 시간을 설정한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 직류 전동기의 초기 돌입전류에 의한 오동작 방지회로는 초기 돌입전류 보상수단(60)의 동작에 따라 구분될 수가 있는 것으로 초기 돌입전류 보상수단(60)이 동작하는 릴레이(20)의 구동 초기의 일정한 시간 동안에는 초기 돌입전류 보상수단(60)이 과전류 적분부(40)의 저항(Rin)을 통해 연산 증폭개(OP1)로 입력되는 신호를 차단함으로써 릴레이(20)의 구동에 따라 발생하는 초기 돌입전류에 의한 과전류 적분부(40)의 오동작을 방지할 수 있게 된다.
그리고 초기 돌입전류 보상수단(60)이 동작하지 않는 경우에는 기존의 경우와 동일하게 전동기 보호회로가 동작하는 상태로서 직류 전동기(30)로 흐르는 전류가 과전류 적분부(40)에서 과전류 분으로 적분되고, 그 적분 결과에 따라 전동기 보호부(50)의 출력 신호가 변하게 되어 전동기 구동부(10)로 리세트 신호를 출력함으로써 직류 전동기(30)를 과전류로부터 보호할 수 있다.
여기서, 초기 돌입전류 보상수단(60)이 동작하는 경우를 살펴보면, 릴레이(20)가 구동되어 직류 전동기(30)에 초기 돌입전류가 흐를 때까지의 초기 시간(제4도의 t0에서 t1까지의 구간) 즉, 시간 t0에서 전동기 구동부(10)에 구동신호(ON)가 인가되어 트랜지스터(Q1)가 온될 경우에 릴레이(20)가 구동되어 직류 전원(Vdc)이 릴레이(20)의 스위치를 통해 직류 전동기(30)로 인가되므로 직류 전동기(30)로 전류가 흘러 구동되기 시작한다.
이 때, 직류 전동기(30)로 흐르는 전류를 저항(Rs)이 전압으로 변환하여 제4도에 도시된 바와 같이 검출전압(Vs)를 출력하게 된다.
이와 동시에 감지 저항(Rs)이 연결된 반대쪽의 직류 전동기(30)의 단자에는 직류 전원(Vdc)이 릴레이(20)의 스위치를 인가하는 것으로서 직류 전원(Vdc)이 초기 돌입전류 보상수단(60)의 저항(R1)를 통해 콘덴서(C1)에 충전되면서 트랜지스터(Q2)의 베이스로 소정의 전류가 흐르게 되므로 트랜지스터(Q2)는 상기 콘덴스(C1)에 전원이 완전히 충전될 때까지 계속 온상태를 유지하게 된다.
따라서, 초기 시간(t0~t1)동안 과전류 적분부(40)의 저항(Rin)을 통과한 검출전압(Vs)이 트랜지스터(Q2)를 통해 접지로 바이패스되고, 과전류 적분부(40)의 연산 증폭기(OP1)에는 인가되지 않으므로 연산 증폭기(OP1)의 출력 전압(Vamp)은 변하지 않는다.
이와 같은 상태에서 저항(R1)과 콘덴서(C1)로 설정된 시정수 시간이 경과되면, 콘덴서(C1)에 전원이 완전히 충전되어 트랜지스터(Q2)가 오프되면서 초기 돌입 전류 보상수단(60)이 동작하지 않게 되고, 저항(Rs)의 검출 전압(Vs)이 과전류 적분부(40)로 입력되어 저항(Rin) 및 콘덴서(Cin)의 값에 따라 정상으로 적분된 후 출력되는 것으로 직류 전동기(30)로 과전류가 흐를 경우에 보호회로가 동작하여 직류 전동기(30)가 과전류로 손상되지 않도록 한다.
그리고 초기 돌입전류 보상수단(60)의 다이오드(D1)는 릴레이(20)가 정지되어 직류 전원(Vdc)이 공급되지 않을 경우에 콘덴서(C1)에 충전되었던 전원을 빠른 시간 내에 방전시킴으로써, 다시 릴레이(20)가 구동되어 직류 전동기(20)를 구동시킬 경우에 상기와 같은 기능이 다시 이루어질 수 있게 한다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 직류 전동기의 초기 돌입전류에 의한 오동작 방지회로에 의하면, 직류 전동기로 유입되는 과전류를 과전류 적분방식에 의해 검출하는 과전류 적분부에, 릴레이 구동 초기에 따른 초기 돌입전류가 유입되지 못하게 차단함으로써 전동기 보호회로가 릴레이 구동 초기의 과다 돌입전류에 의해 오동작하는 것을 미연에 방지할 수 있고, 또한 직류 전동기를 구동시키는 초기에 직류 전동기로 흐르는 초기 돌입전류 이하로 과전류가 흐를 경우에 정확하게 검출 및 직류 전동기의 손상을 방지할 수 있다.

Claims (2)

  1. 전동기 구동신호(ON)에 따라 트랜지스터(Q1)을 온/오프시키는 전동기 구동부(10)와, 상기 트랜지스터(Q1)가 온/오프됨에 따라 구동이 제어되어 직류 전원(Vdc)이 직류 전동기(30)로 공급되는 것을 단속하는 릴레이(20)와, 상기 직류 전동기(30)로 흐르는 전류를 검출하는 저항(Rs)과, 상기 저항(Rs)의 양단 전얍(Vs)을 기준 전압(Vref1)을 기준으로 적분하여 과전류 분을 검출하는 과전류 적분부(40)와, 상기 과전류 적분부(40)의 출력전압(Vamp)을 미리 설정된 기준전압(Vref2)과 비교하여 상기 직류 전동기(30)로 과전류가 흐르는 지를 검출하고 과전류의 흐름이 검출될 경우에 상기 전동기 구동부(10)를 리세트시켜 전동기(30)를 과전류로부터 보호하는 전동기 보호부(50)를 구비하고 있는 직류 전동기의 보호회로에 있어서, 상기 릴레이(20)가 구동되어 직류 전동기(30)로 직류 전원(Vdc)이 공급되는 초기를 검출하고 직류 전원(Vdc)이 공급되는 초기에 미리 설정된 시간 동안 상기 저항(Rs)의 양단 전압이 상기 과전류 적분부(40)로 유입되지 못하게 차단하는 초기 돌입전류 보상수단(60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 전동기의 초기 돌입전류에 의한 오동작 방지회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 초기 돌입전류 보상수단(60)은; 상기 과전류 적분부(40)로 유입되는 신호를 바이패스시키는 트랜지스터(Q2); 상기 릴레이(20)가 구동되어 직류 전원(Vdc)을 공급하는 초기에 미리 설정된 시정수 시간동안 상기 트랜지스터(Q2)가 온되게 하는 저항(R1) 및 콘덴서(C1); 및 상기 릴레이(20)를 통해 직류 전원(Vdc)이 공급되지 않을 경우에 상기 콘덴서(C1)의 충전 전원을 방전시켜 상기 릴레이(20)가 구동되는 초기마다 콘덴서(C1)에 새로운 전하가 충전되게 하는 다이오드(D1)로 구성됨을 특징으로 하는 직류 전동기의 초기 돌입전류에 의한 오동작 방지회로.
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