KR101001138B1 - 절연저항측정을 겸한 모터보호 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절연저항을 측정하는 모터보호 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 모터가 가동되지 않는 때를 확인한 후에 모터의 전원라인에 측정용 전원을 인가하여 절연저항을 측정하는 절연저항측정을 겸한 모터보호 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은, 가동코일(1c)에 의해 개폐 동작하는 주접점부(1a) 및 보조접점부(1b)를 구비하는 개폐기(1)에 연결되며, 상기 개폐기(1)를 통해 전원을 공급받는 모터(1)의 절연저항을 측정하는 절연저항측정을 겸한 모터보호 장치에 있어서, 외부로부터 전원을 공급받아 모터(2)의 코일에 공급할 측정용 전원을 생성하고, 측정용 전원의 출력단자 중에 한 단자는 모터(2)의 코일에 공급하기 위한 전원단자로 하고 다른 한 단자는 대지접지단으로 하도록 연결되며, 상기 생성되는 측정용 전원의 전압값은 미리 설정되도록 이루어지는 측정용전원 공급부(20); 상기 측정용전원 공급부(20)의 출력단자에 연결되어 측정용 전원을 통과시키되 통과되는 전류값을 측정하는 누설전류측정부(30); 상기 누설전류 측정부(30)를 통과한 측정용 전원을 모터(2)의 코일에 연결되는 전원라인에 선택적으로 공급되게 하는 스위칭부(40); 상기 개폐기(1)의 가동코일(1c)에 공급되는 제어전원을 단속하는 릴레이부(80); 미리 정해진 주파수의 발진신호를 출력하는 발진회로부(11); 상기 개폐기(1) 보조접점부(1b)의 개폐신호를 감지하여 상기 개폐기(1) 주접점부(1a)의 개폐상태를 확인하고, 주접점부(1a)가 개로상태(OFF 상태)이면 모터(2)가 정지한 상태 라고 판단하여 상기 발진회로부(11)의 발진신호로 정지상태의 경과시간을 체크하기 시작하고, 정지상태의 경과시간이 미리 정해진 경과시간을 초과하면 상기 스위칭부(40)를 제어하여 측정용전원 공급부(20)의 측정용 전원이 모터(2)의 코일에 공급되게 하고, 상기 누설전류측정부(30)에 의해 측정된 전류가 미리 설정된 한계전류값을 초과하게 되면 상기 릴레이부(80)를 제어하여 개폐기(1)의 가동코일(1c)에 제어전원이 공급되지 아니하게 하여 모터(2)의 가동을 차단시키는 마이크로콘트롤러(10);를 포함하여 구성된다.

모터, 보호, 절연저항, 측정, 개폐기, 계전기

Description

절연저항측정을 겸한 모터보호 장치 및 그 방법{MOTOR PROTECTION APPARATUS AND METHOD CAPABLE OF MEASURING INSULATION RESISTANCE}

본 발명은 절연저항을 측정하여 모터를 보호할 수 있는 절연저항측정을 겸한 모터보호 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 모터가 가동되지 않는 때를 확인한 후에 모터의 전원라인에 측정용 전원을 인가하여 절연저항을 측정함으로써 모터의 절연저항이 규정치를 만족하지 못할 때에는 모터가 가동되지 못하게 하는 절연저항측정을 겸한 모터보호 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

모터는, 고정자 권선 코일에 전원을 인가함에 따라 전자석 또는 권선 코일을 구비한 회전자가 회전 운동을 하도록 구성되며, 이러한 모터는 회전에 의한 진동 또는 절연 열화 등의 요인으로 권선 코일의 절연저항이 낮아지게 되기도 한다. 따라서, 모터는 코일과 케이스 사이의 절연저항을 정기적으로 측정하여 규정치 이하이면 보수를 해야만 하며, 만약 절연 상태가 불량한 상태에서 모터를 가동하면, 권선 코일이 소손되거나 과다한 전류가 흐르게 되어 모터의 파손까지 유발시키게 된다.

일반적으로, 모터의 절연저항 측정방법은, 모터가 정지한 상태에서 작업자가 안전을 위해 모터에 연결된 차단기를 개로 동작시키고, 모터에 연결된 전원라인과 모터의 케이스 사이를 절연저항계로 측정하는 방법으로 이루어진다.

하지만, 이러한 일반적인 방법으로는 작업시간을 확보하기 위해 모터를 강제로 정지시켜야만 하고, 가동과 정지를 반복하는 모터에서 순간적인 원인에 의해 권선 코일의 절연저항이 낮아질 경우에는 절연저항이 낮은 상태에서도 계속해서 가동됨에 따라 모터의 파손으로 이어질 수 있는 문제점이 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위한 종래기술로서, 공개특허공보 제10-2001-0099281호 "모터의 절연저항 측정장치"는 모터의 기동 전에 절연저항을 측정할 수 있도록 구성되었다.

하지만, 상기 종래기술은 절연저항을 측정하기에 앞서 모터의 동작상태를 확인할 수 있는 구성을 구비하지 못하여, 정확한 절연저항 측정값을 얻을 수 없는 문제점이 있었다. 즉, 모터가 가동과 정지를 반복하는 경우에, 상기 종래기술은 모터의 정지 상태를 확인할 수 없어 모터 회전자의 관성에 의해 아직 회전하고 있는 데도 정지한 것으로 오인하여 절연저항의 측정과정을 수행할 우려가 있었다. 만약, 회전자의 관성에 의해 모터가 아직 정지하지 않은 경우에는 그 회전력에 의해 역기전력이 발생하므로, 이러한 상황에서 절연저항 측정용 전원을 모터에 가하여 절연저항을 측정하게 되면 정확한 값을 얻을 수 없는 것이다.

또한, 권선 코일이 유도성 부하 특성을 갖고 진상용 콘덴서가 모터에 병렬로 연결되므로, 모터에 전원이 차단되더라도 소정 시간동안에는 유도전류 및 충전전류가 흐르게 되는데, 이러한 전류가 충분히 방전되지 않은 상태에서 절연저항을 측정 하게 되면 정확한 절연저항 측정값을 얻을 수 없는 문제점이 있는 것이다.

더욱이, 상기 종래기술은 모터의 전원라인에 연결하고 분리하는 구성을 구비하지 못하여, 일반적인 모터보호 계전기에 결합할 수 없는 문제점이 있었다. 다시 말해서, 일반적인 모터보호 계전기에 절연저항 측정 기능을 부가하기 위해서는 모터의 가동 상태와 정지 상태를 구별하여, 가동 상태에서는 과전압보호, 부족전압보호, 과전류보호, 단락전류보호, 저전류보호, 지락보호, 역상·결상보호, 전류불평형보호 또는 전력감시보호 등의 기능을 수행하다가, 모터가 정지한 상태이면 절연저항을 측정하여 측정한 절연저항이 규정치를 만족하지 못하면 모터가 가동되지 못하도록 차단하여야 하지만, 상기 종래기술은 모터의 정지 상태를 확인할 수 있는 구성을 구비하지 못한 것이다.

따라서 본 발명의 목적은, 모터가 가동과 정지를 반복하더라도 모터의 정지상태를 확인하여 절연저항을 정확하게 측정할 수 있는 절연저항측정을 겸한 모터보호 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 모터 회전자의 정지상태를 확인한 후에 절연저항 측정단계를 수행하는 절연저항측정을 겸한 모터보호 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 전원이 차단된 상태에서도 모터에 잔존하여 흐르게 되는 전류의 소멸상태를 확인한 후에 절연저항 측정단계를 수행하는 절연저항측정을 겸한 모터보호 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 가동코일(1c)에 의해 개폐 동작하는 주접점부(1a) 및 보조접점부(1b)를 구비하는 개폐기(1)에 연결되며, 상기 개폐기(1)를 통해 전원을 공급받는 모터(1)의 절연저항을 측정하는 절연저항측정을 겸한 모터보호 장치에 있어서, 외부로부터 전원을 공급받아 모터(2)의 코일에 공급할 측정용 전원을 생성하고, 측정용 전원의 출력단자 중에 한 단자는 모터(2)의 코일에 공급하기 위한 전원단자로 하고 다른 한 단자는 대지접지단으로 하도록 연결되며, 상기 생성되는 측정용 전원의 전압값은 미리 설정되도록 이루어지는 측정용전 원 공급부(20); 상기 측정용전원 공급부(20)의 출력단자에 연결되어 측정용 전원을 통과시키되 통과되는 전류값을 측정하는 누설전류측정부(30); 상기 누설전류 측정부(30)를 통과한 측정용 전원을 모터(2)의 코일에 연결되는 전원라인에 선택적으로 공급되게 하는 스위칭부(40); 상기 개폐기(1)의 가동코일(1c)에 공급되는 제어전원을 단속하는 릴레이부(80); 미리 정해진 주파수의 발진신호를 출력하는 발진회로부(11); 상기 개폐기(1) 보조접점부(1b)의 개폐신호를 감지하여 상기 개폐기(1) 주접점부(1a)의 개폐상태를 확인하고, 주접점부(1a)가 개로상태(OFF 상태)이면 모터(2)가 정지한 상태라고 판단하여 상기 발진회로부(11)의 발진신호로 정지상태의 경과시간을 체크하기 시작하고, 정지상태의 경과시간이 미리 정해진 경과시간을 초과하면 상기 스위칭부(40)를 제어하여 측정용전원 공급부(20)의 측정용 전원이 모터(2)의 코일에 공급되게 하고, 상기 누설전류측정부(30)에 의해 측정된 전류가 미리 설정된 한계전류값을 초과하게 되면 상기 릴레이부(80)를 제어하여 개폐기(1)의 가동코일(1c)에 제어전원이 공급되지 아니하게 하여 모터(2)의 가동을 차단시키는 마이크로콘트롤러(10);를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 절연저항측정을 겸한 모터보호 장치는, 모터(2)에 전원을 공급하는 전원라인에 결합되어 상기 전원라인에 흐르는 전류를 감지하는 계기용변류기(51)와; 상기 계기용변류기(51)의 감지신호로 전원라인에 흐르는 전류를 측정하는 전류검출부(50); 를 더 포함하여 구성될 수 있음을 특징으로 한다. 이때, 상기 마이크로콘트롤러(10)는, 상기 개폐기(1)의 주접점부(1a)가 개로(OFF)됨과 동시에 상기 전류검출부(50)의 측정 전류가 미리 설정된 임계전류값 미만일 때에, 모터(2)가 정지한 상태라고 판단하는 것이다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 스위칭부(40)는 전원라인과 누설전류 측정부(30) 사이를 전기적으로 개폐하는 제1스위치(41)와, 전원라인과 대지 접지단 사이를 전기적으로 개폐하는 제2스위치(42)로 구성될 수 있음을 특징으로 한다. 이때, 상기 마이크로콘트롤러(10)는, 상기 제1스위치(41)를 폐로(ON) 동작시켜 측정용 전원을 모터(2) 코일에 공급하고, 누설전류를 측정한 후에는 상기 제1스위치(41)를 개로(OFF) 동작시키고 상기 제2스위치(42)를 미리 정해진 시간동안 폐로(OFF)시키도록 하는 것이다.

또한, 본 발명은, 모터(2)의 전원라인 측에 설치되는 개폐기(1) 및 계기용변류기(51)에 연결되고 상기 전원라인을 통해 흐르는 전기를 감지하여 모터(2)의 가동상태를 감시하는 모터보호 장치;로 이루어지는 절연저항측정을 겸한 모터보호 방법에 있어서, 개폐기(1) 보조접점부(1b)의 개폐상태를 감지하여(S111) 개폐기(1)의 주접점부(1a)가 개로되었는지 또는 폐로되었는지를 판단함으로써(S112), 모터(2)의 가동상태 또는 중지상태를 결정하는 단계(S110); 상기 (S110)단계에서 모터(2)가 가동상태인 것으로 결정한 후에는 전원라인에 흐르는 부하 전기를 감지하여 모터(2)의 가동상태를 감시하는 일반적인 모터보호 계전동작을 수행하고(S200), 상기 (S110)단계에서 모터(2)가 중지상태인 것으로 결정한 후에는 중지상태 유지시간을 체크하여 미리 설정된 경과 시간과 비교 연산하는 단계(S120); 상기 (S120)단계에서 중지상태 유지시간이 미리 설정된 경과 시간 이하이면 상기 (S110)단계로 돌아가고, 중지상태 유지시간이 미리 설정된 경과 시간을 초과하면 측정용 전원을 모터(2)에 공급한 후에 측정용 전원에 의해 모터(2)로 흐르게 되는 누설전류를 측정하는 단계(S130); 측정한 누설전류를 미리 설정된 한계전류값과 비교 연산하는 단계(S140); 상기 (S140)단계에서 누설전류가 미리 설정된 한계전류값 이하이면 상기 (S110)단계로 돌아가고, 상기 (S140)단계에서 누설전류가 미리 설정된 한계전류값을 초과하면 상기 개폐기(1)의 동작을 차단하는 단계(S160);를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

따라서, 상기 설명한 바와 같이 본 발명은, 모터가 가동과 정지를 반복하더라도 개폐기(1)의 동작상태 및 전원라인(R, S, T 상 전원라인)의 전류량을 확인함으로 모터의 정지상태를 파악할 수 있어, 모터가 정지한 상태에서 절연저항을 정확하게 측정할 수 있다.

또한, 본 발명은, 개폐기(1) 동작상태를 감지하여 모터의 정지상태를 확인하더라도 정지상태의 경과시간을 체크하여 소정 시간동안 정지상태를 유지할 경우에만 절연저항을 측정하기 시작하므로, 절연저항을 더욱 정확하게 측정할 수 있다.

또한, 본 발명은, 개폐기(1)의 보조접점부(1b)가 고장나더라도 전원라인에 흐르는 전류값으로 모터의 정지상태를 확인할 수 있으므로 안전사고를 예방할 수 있으며, 모터 결선의 특성상 흐르게 되는 잔존 유도성 전류 또는 충전 전류가 소멸된 상태에서 절연저항을 측정하므로, 절연저항을 더더욱 정확하게 측정할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 절연저항측정을 겸한 모터보호 장치의 블록구성도이다. 상기 도 1에 있어서 실선은 전원의 공급경로를 나타내는 전선을 표시하고, 파선은 제어신호의 경로를 나타내는 전선을 표시함에 유의해야 한다.

도 2는 일반적인 개폐기(1)의 접점 동작을 보여주는 회로도이다.

일반적으로, 모터(2)는 전원라인(R상, S상, T상 라인)을 통해 전원(R상, S상, T상 전원)을 공급받아 가동하고, 모터(2)의 가동 또는 정지를 제어하기 위하여 전원라인의 중도에는 개폐기(1)가 결합된다. 그리고, 전원라인에 흐르는 과전류를 보호하기 위하여 상기 개폐기(1)의 1차측 전원라인에 차단기(4)를 설치한다. 상기 모터(2)는 전원(R상, S상, T상 전원)에 의해 전류가 흐르게 되는 내부 코일을 구비하고, 모터(2)의 케이스는 감전 보호를 위하여 대지에 접지(3)된다.

상기 개폐기(1)는, 상기 도 2를 살펴보면, 가동코일(1c)에 의해 접점 동작을 수행하여 입력측단자와 출력측단자를 전기적으로 연결 또는 차단하도록 구성되는 주접점부(1a)와 보조접점부(1b)를 구비한다. 이때, 가동코일(1c)은 외부 제어수단 으로부터 제어신호를 인가받으면 내부 코일로 전자력을 발생시켜 상기 주접점부(1a) 및 보조접점부(1b)를 가동시켜 접점을 개로 또는 폐로시킨다. 상기 주접점부(1a)는 모터(2)에 공급되는 부하전류를 개폐하는 스위치에 해당되고, 상기 보조접점부(1b)는 가동코일(1c)에 의해 상기 주접점부(1a)와 함께 동시에 동작하여 상기 주접점부(1a)의 동작상태를 확인할 수 있게 하며, 일반적으로 A1 입력단의 a접점과 A2 입력단의 b접점으로 구성된다. 즉, 주접점부(1a)가 개로상태이면 A1 입력단의 a접점은 개로상태이고 A2 입력단의 b접점은 폐로상태이며, 주접점부(1a)가 폐로상태이면 A1 입력단의 a접점은 폐로상태이고 A2 입력단의 b접점은 개로상태이다. 따라서, 본 발명에서는 상기 보조접점부(1b)에 포함된 a접점 또는 b접점 중에 어느 하나를 상기 마이크로콘트롤러(10)에 연결함으로써, 개폐기(1) 주접점부(1a)의 개로 또는 폐로상태를 알 수 있는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 절연저항측정을 겸한 모터보호 장치는, 상기 개폐기(1)의 보조접점부(1b)의 접점신호를 이용하여 모터(2)의 가동 여부를 판단함으로써 모터(2)가 정지되었을 때를 감지하여 모터(2) 내부 코일의 절연상태를 확인하고 절연상태에 따라 상기 개폐기(1)의 동작을 제한하도록 구성된다.

상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예는, 절연상태를 확인하기 위한 측정용전원 공급부(20), 누설전류 측정부(30) 및 스위칭부(40)와, 개폐기(1)의 동작을 제한하기 위한 릴레이부(80)와, 누설전류 측정부(30)의 측정값에 따라 모터(2)의 절연상태를 확인하여 상기 릴레이부(80)의 동작을 제어하는 마이크로콘트롤러(10) 및 발진회로부(11)와, 절연상태의 확인결과를 관리자가 인식할 수 있게 출력하는 표시부(60)를 포함하여 구성된다.

상기 측정용전원 공급부(20)는, 상기 도 1에는 도시되지 아니하였지만 외부에서 전기를 공급받도록 외부전원수단에 연결된다. 예를 들면, 상기 측정용전원 공급부(20)는 상기 차단기(4)의 2차측 단자에 연결되어 전원을 공급받을 수 있다. 그리고, 상기 측정용전원 공급부(20)는 공급받는 전기를 변성하여 절연저항을 측정하기 위한 전기로 변환시켜, 변환된 전기를 모터(2)의 코일에 공급할 측정용 전원으로 사용될 수 있게 한다. 변성되는 전기는 전기기기의 절연저항을 측정할 때에 일반적으로 적용되는 전압을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 3상 380V 모터의 경우에 DC 500V의 전압을 갖도록 변성하는 것이다. 또한, 상기 측정용전원 공급부(20)는 변성한 전기를 두개의 출력단자를 통해 출력하도록 구성되며, 출력단자 중에 한 단자는 모터(20)의 코일에 공급하기 위한 전원단으로 사용되고 다른 한 단자는 대지접지단(3)에 연결되는 접지단으로 사용되어, 모터(20) 코일과 대지 사이 양단에 측정용 전압을 인가할 수 있게 한다.

상기 스위칭부(40)는, 상기 측정용전원 공급부(20)의 전원단에 전기적으로 연결되는 입력단과, 모터(20)의 코일에 연결된 전원라인에 전기적으로 연결되는 출력단을 구비하여, 입력단과 출력단 사이를 선택적으로 도통 또는 차단하도록 구성된다. 즉, 상기 스위칭부(40)는 모터(20) 코일에 인가되는 측정용 전원을 선택적으로 차단할 수 있게 구성되는 스위치 역할을 한다. 상기 도 1에서는 상기 스위칭 부(40)가 T상 전원라인에만 연결되는 것으로 도시하였으나, 일반적으로 모터는 델타(△)결선으로 이루어지므로 전원라인 중에 어느 하나의 라인에만 측정용 전원을 공급하여도 된다. 만약, 모터가 Y-△ 기동방식으로 가동되는 것이면, 모터에 연결되는 전원라인이 6개이므로 6개 중에 모터 코일별로 하나씩을 선택하여, 각각 개별적으로 측정용 전원을 공급할 수 있도록 상기 스위칭부(40)를 구성하는 것이 바람직하다.

상기 누설전류측정부(30)는, 모터(2) 코일에 공급되는 측정용 전원의 전류를 측정하는 구성으로서, 상기 도 1의 실시예에서는 상기 측정용전원 공급부(20)의 출력 전원단과 스위칭부(40)의 입력단 사이를 연결하는 전선에 설치되어, 상기 스위칭부(40)의 스위칭동작에 따라 전원라인을 경유하여 모터(20) 코일로 흐르게 되는 측정용 전원의 전류를 측정한다.

상기 릴레이부(80)는, 상기 개폐기(1)의 가동코일(1c)에 공급되는 제어전원을 단속한다. 즉, 외부 제어수단이 모터(2)를 가동시키기 위해 가동코일(1c)에 제어전류를 흐르게 하려 해도, 상기 릴레이부(80)가 가동코일에 공급되는 제어전류를 차단함으로써 모터(2)의 가동을 제한할 수 있는 것이다.

상기 발진회로부(11)는, 미리 정해진 주파수의 발진신호를 출력하여 상기 마이크로콘트롤러(10)에 입력시켜, 상기 마이크로콘트롤러(10)가 일정 주기의 발진신호로 시간을 계산할 수 있게 한다.

상기 마이크로콘트롤러(10)는, 상기 개폐기(1) 보조접점부(1b)의 개폐신호를 감지하여 개폐기(1) 주접점부(1a)의 개폐상태를 확인하고, 주접점부(1a)가 개로상태(OFF 상태)이면 모터(2)가 정지상태라고 판단하고 상기 발진회로부(11)의 발진신호로 정지상태의 경과시간을 체크하기 시작한다.

이 후에, 상기 마이크로콘트롤러(10)는 정지상태의 경과시간이 미리 정해진 경과시간을 초과하면 상기 스위칭부(40)를 제어하여 전원공급부(20)의 측정용 전원이 모터(2)의 코일에 공급되게 함과 동시에, 상기 누설전류 측정부(30)에 의해 측정된 누설 전류를 체크한다. 그리고, 상기 마이크로콘트롤러(10)는, 체크한 누설 전류값이 미리 설정된 한계전류값을 초과하게 되면, 상기 릴레이부(80)를 제어하여 개폐기(1)의 가동코일(1c)에 제어전원이 공급되지 못하게 하여 모터(2)의 가동을 차단시킨다. 여기서, 상기 마이크로콘트롤러(10)는 측정용 전원의 전압값과 측정된 누설전류값을 이용하여 절연저항값을 계산할 수도 있다.

상기와 같이, 본 발명에서 모터(2)의 정지상태 경과시간을 미리 정해진 경과시간값과 비교하는 것은, 개폐기(1)로 모터(2)의 부하전류를 차단하더라도 모터(2) 회전체의 관성에 의해 소정 시간동안 회전을 계속하기 때문이다. 더욱이, 전원을 차단한 상태에서 관성에 의해 모터(2)가 회전 운동을 하면 그에 따른 역기전력이 발생하게 되어, 이때 발생되는 역기전력이 스위칭부(40)를 통해 측정용전원 공급부(20)로 인가되므로 측정용전원 공급부(20)가 파손될 우려가 있고, 또한 정확한 누설전류를 얻을 수도 없는 것이다. 따라서, 본 발명은 모터(2)의 회전 운동이 멈 추게 될 때에 모터(2) 코일의 절연 상태를 시험하는 것이다.

상기 표시부(60)는, LED 램프 또는 액정표시판 등으로 이루어질 수 있으며, 모터(2)의 절연 상태가 규정치를 만족하지 못함을 관리자가 인식할 수 있도록 경고 표시를 한다.

또한, 본 발명은 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 측정한 누설전류값을 중앙제어장치(미도시)에 전송할 수 있는 통신부(70)를 더 구비할 수도 있다.

또한 본 발명은, 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 전원라인에 흐르는 부하전류를 측정하기 위하여 계기용변류기(51) 및 전류검출부(50)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 계기용변류기(51)는 모터(2)에 전기를 공급하는 전원라인에 결합되어 상기 전원라인에 흐르는 부하전류를 감지한다. 상기 계기용변류기(51)는 일반적인 전기 계기용 변류기로 구성될 수 있다. 이와 같은 전기 계기용 변류기는 부하전류가 흐르는 도선을 1차측 코일로 하여 상기 1차측 코일의 전자기력에 의해 유도되는 2차측 코일의 전류를 출력하며, 1차측 코일과 2차측 코일은 소정의 변류비를 갖도록 구성된다. 상기 도 1의 실시예에서는 상기 계기용변류기(51)가 개폐기(1)의 1차측 전원라인에 설치되는 것으로 도시하였으나, 개폐기(1)의 2차측 전원라인 즉 개폐기(1)의 출력측 전원라인에 설치할 수도 있다.

상기 전류검출부(50)는 상기 계기용변류기(51)의 출력전류를 상기 계기용변 류기(51)의 변류비로 환산하여 전원라인에 흐르는 부하전류값을 산출한다.

그리고 상기 마이크로콘트롤러(10)는, 주접점부(1a)가 개로된 상태(OFF 상태)와 상기 전류검출부(50)의 측정 전류가 미리 설정된 임계전류값 미만인 상태를 확인하고, 두 상태를 동시에 만족할 때를 모터(2)의 정지상태로 판단하고, 모터(2)의 정지상태 경과시간을 체크하기 시작하는 것이다.

즉, 상기 마이크로콘트롤러(10)는, 개폐기(1) 주접점부(1a)의 개로(OFF) 조건을 만족함과 더불어 전원라인에 흐르는 전류도 임계전류값 미만인 조건을 만족해야만, 모터(2)가 정지되었다고 판단하는 것이고, 이와 같이 두 조건을 만족해야만 이후에 모터(2)의 정지상태 경과시간를 체크하고 측정용 전원을 모터(2)에 인가하는 것이다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 절연저항을 측정하기에 앞서 개폐기(1)의 개로상태 뿐만 아니라 전원라인의 전류값도 확인함으로써, 보다 정확한 절연저항값을 얻을 수 있다.

일반적으로, 모터(2)는 진상용 콘덴서(미도시)와 병렬로 연결되므로 개폐기(1)로 부하전원을 차단하더라도 모터(2) 코일에 의한 유도성 전류 및 콘덴서에 의한 충전 전류가 흐를 수 있다. 만약 이러한 유도성 또는 충전 전류가 방전되지 아니한 상태에서 절연저항 측정용 전원을 인가하면, 정확한 절연저항을 얻을 수 없고 더욱이 측정용 전원 공급부(20)가 파손될 수도 있다. 또한, 개폐기(1) 보조접점부(1b)의 불량으로 인하여 보조접점부(1b)가 정상적으로 작동하지 않을 경우에는, 주접점부(1a)의 폐로 상태를 개로 상태로 오판하고 절연저항 측정 단계를 수행할 위험도 있다.

따라서, 본 발명은 개폐기(1) 보조접점부(1b)의 불량에 대처함은 물론, 보다 안전한 상황에서 정확한 절연저항(또는 누설전류)을 측정하기 위하여, 전원라인의 전류를 측정하고, 측정한 전류가 소정의 임계전류값 미만일 때에 절연저항 측정 단계를 수행하는 것이다. 상기 임계전류값은 모터(2)의 용량에 따라 다르게 결정될 수도 있으나, 본 발명을 적용한 테스트 결과에서는 200mA로 결정되는 것이 바람직함을 알 수 있었다.

더욱이, 본 발명은 미리 정해진 모터 정지 유지시간을 충족해야만 절연저항을 측정하므로 보다 정확한 절연저항값을 얻을 수 있다. 본 출원인은 상기 모터 정지 유지시간을 2초로 셋팅하여 절연저항을 측정하여 보았으며, 측정 결과 또한 실제 절연저항값에 일치함을 알 수 있었다.

또한, 본 발명은 모터(2)의 코일과 대지 사이에 충전되는 전하를 방전시키도록 구성될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 있어서, 모터(2) 코일과 대지 사이에 충전되는 전하를 방전시키기 위한 스위칭부(40)의 구성도이다.

상기 도 3에 도시된 스위칭부(40)는, 전원라인과 상기 누설전류측정부(30) 사이를 전기적으로 개폐하는 제1스위치(41)와, 전원라인과 대지 접지단 사이를 전기적으로 개폐하는 제2스위치(42)로 구성된다. 즉, 상기 스위칭부(40)는 모터(2)의 코일에 연결된 전원라인을 상기 누설전류측정부(30) 또는 대지 접지단에 선택적으 로 연결되게 한다. 이때, 상기 제1스위치(41) 및 제2스위치(42)는 각각 마이크로콘트롤러(10)에 의해 동작하는 제1가동코일(41a) 및 제2가동코일(42a)에 의해 스위칭동작한다.

그리고, 상기 마이크로콘트롤러(10)는, 모터(2)의 절연 상태를 검증하는 과정(즉, 누설전류의 측정 과정)에서 상기 제1스위치(41)를 폐로 동작시킴으로써 측정용 전원을 전원라인을 경유하여 모터(2) 코일에 공급되게 할 수 있고, 모터(2)의 절연 상태를 검증한 후에는 상기 제1스위치(41)를 개로 동작시키고 상기 제2스위치(42)를 미리 정해진 시간동안 폐로 동작시키는 것이다.

즉, 절연 상태 검증과증에서, 모터(2)의 코일에 고전압을 인가하게 되면 그 코일에는 대지 사이에 전하가 충전되어 고전압 상태를 유지하게 되므로, 모터(2)의 가동 또는 안전을 위해서는 충전된 전하를 방전시켜야만 한다. 이를 위해, 본 발명에서는 일정 시간동안 대지로 방전시킬 수 있도록 제2스위치(42)를 구비하는 것이다. 그리고, 상기 도 3에는 도시되지 아니하였지만, 상기 제2스위치(42)와 대지 사이에는 전류의 급속한 방전을 방지하기 위하여 콘덴서(미도시)를 연결할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 절연저항측정을 겸한 모터보호 장치의 블록구성도이다.

상기 도 4에 도시된 본 발명의 실시예를 참조하면, 영상변류기(5), 영상전류 검출부(5a) 및 전압 검출부(6)를 상기 도 1에서 설명한 절연저항측정을 겸한 모터 보호 장치에 더 포함되게 구성하였음을 볼 수 있다. 이때, 마이크로콘트롤러(100)는, 모터가 가동상태에 있으면 모터에 공급되는 전기(부하전압 또는 부하전류)를 감지하여 공지된 일반적인 모터보호 계전동작을 수행하고, 모터가 정지상태에 있으면 모터의 절연저항을 측정하여 절연저항이 규정치를 만족하지 못하면 개폐기(1) 주접점부(1a)가 폐로동작을 하지 못하도록 하는 것이다.

상기 영상변류기(5), 영상전류 검출부(5a) 및 전압 검출부(6)는 공지된 종래기술로서 이루어질 수 있고, 상기 구성들(5a, 6)로부터 얻는 검출신호와 전류검출부(50)로부터 얻는 검출신호를 전달받아 상기 마이크로콘트롤러(100)에서 수행되는 모터보호 계전동작 또한 공지된 기술이므로, 상세한 설명을 생략한다. 또한, 모터에 공급되는 전기를 감시하기 위한 구성은, 상기 도 4에 도시된 구성들(5, 5a, 6)에 한정되지 아니하며, 예를 들면, 본 출원인이 특허 등록받은 등록번호 제10-0810651호에 기재된 전압·전류위상 검출부, 온도센서, 온도 검출부 등과 같이 다양하게 선택적으로 부가할 수 있음에 유의해야 한다.

도 5는 상기 도 4의 구성으로 이루어지는 절연저항측정을 겸한 모터보호 방법의 순서도이다.

상기 도 5를 참조하면, 마이크로콘트롤러(100)는 모터(2)의 가동상태 또는 정지상태 중에 어느 한 상태를 결정한다(S110).

먼저, 상기 마이크로콘트롤러(100)는 개폐기(1)의 보조접점부(1b)의 상태를 확인한다(S111). 이때, 보조접점부(1b)의 a접점 스위치로부터 신호를 받도록 연결되어 있으면 보조접점부(1b)의 개로상태를 개폐기(1) 주접점부(1a)의 개로상태로 판단하고, 보조접점부(1b)의 b접점 스위치로부터 신호를 받도록 연결되어 있으면 보조접점부(1b)의 폐로상태를 개폐기(1) 주접점부(1a)의 개로상태로 판단한다(S112).

다음으로 상기 (S112)에서 주접점부(1a)의 개로상태임을 확인하게 되면, 마이크로콘트롤러(100)는 계기용변류기(51) 및 전류검출부(50)를 이용하여 전원라인에 흐르는 부하전류를 측정한다(S113).

다음으로 마이크로콘트롤러(100)는, 부하전류가 미리 설정된 임계전류값과 비교한다(S114). 이때, 부하전류값이 임계전류값 미만이면 모터가 정지상태에 있은 것으로 판단 결정하고 다음단계(S120)를 수행한다.

만약, 상기 (S112)단계에서 주접점부(1a)가 폐로상태이거나 상기 (S114)단계에서 부하전류값이 임계전류값 이상이면, 상기 마이크로콘트롤러(100)는 모터가 가동중인 상태로 결정하여 일반적인 모터보호 계전동작을 수행한다. 또한 상기 마이크로콘트롤러(100)는 일반적인 모터보호 계전동작을 수행함과 동시에 상기 (S110)단계를 수행하여 모터가 정지되는 지를 감시하게 된다.

상기 일반적인 모터보호 계전동작은 과전압보호, 부족전압보호, 과전류보호, 단락전류보호, 저전류보호, 지락보호, 역상·결상보호, 전류불평형보호 또는 전력감시보호 중에 어느 하나 이상의 계전동작을 포함하며, 모터에 전원이 공급되어 가 동중에 있을 때에 이루어지는 공지된 계전동작을 나타낸다.

상기 (S114)단계에서 모터의 정지상태(즉, 개폐기(1)의 주접점부(1a)가 개로되고 부하전류가 임계전류값 미만인 상태)를 확인한 마이크로콘트롤러(100)는, 미리 정해진 경과시간 동안 모터의 정지상태가 유지되는 지를 체크한다(S120). 만약, 모터의 정지상태가 미리 정해진 경과시간 동안 유지되지 못하면 상기 (S111)단계로 돌아간다.

다음으로, 미리 정해진 경과시간 동안 모터의 정지상태를 확인한 마이크로콘트롤러(100)는, 모터의 절연저항을 측정하는 단계를 수행한다.

즉, 상기 마이크로콘트롤러(100)는, 측정용전원공급부(20) 및 스위칭부(40)를 제어하여 모터의 코일에 측정용 전원을 공급시키고, 공급시킨 측정용 전원에 의해 흐르게 되는 전류를 누설전류 측정부(30)로 측정한다(S130). 여기서, 상기 마이크로콘트롤러(100)는 측정한 누설전류값과 측정용 전원의 전압값을 이용하여 모터(2) 코일의 절연저항을 계산할 수도 있다.

그리고, 상기 마이크로콘트롤러(100)는, 상기 (S130)단계에서 측정된 누설전류값을 한계전류값과 비교 연산한다(S140). 이때, 누설전류값이 한계전류값보다 크게 되면, 상기 마이크로콘트롤러(100)는 모터의 절연상태를 불량으로 판정하여 릴레이부(80)를 가동시킨다(S150). 즉, 릴레이부(80)가 가동되면 개폐기(1)의 가동코일(1c)에 제어전원을 공급할 수 없게 되므로, 주접점부(1a)의 폐로 동작이 차단되는 것이다.

만약, 누설전류값이 한계전류값보다 작거나 같으면, 상기 마이크로콘트롤러(100)는 모터의 절연상태를 양호한 것으로 판정하고 릴레이부(80)를 가동시키지 아니하여 제어전원에 의해 개폐기(1)의 동작이 이루어지게 한다. 그리고, 상기 마이크로콘트롤러(100)는 대기상태를 유지한 후에 상기 (S111)단계로 돌아간다(S160). 이때 상기 마이크로콘트롤러(100)는 모터가 재가동된 후에 정지되는 때까지 또는 미리 정해진 시간까지 대기상태를 유지하도록 구성될 수 있다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 절연저항측정을 겸한 모터보호 장치의 블록구성도.

도 2는 일반적인 개폐기(1)의 접점 동작을 보여주는 회로도.

도 3은 본 발명의 실시예에 있어서, 모터(2) 코일과 대지 사이에 충전되는 전하를 방전시키기 위한 스위칭부(40)의 구성도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 절연저항측정을 겸한 모터보호 장치의 블록구성도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터(2)의 절연저항측정을 겸한 모터보호 방법을 나타내는 순서도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 개폐기 1a : 주접점부 1b : 보조접점부

1c : 가동코일 2 : 모터 3 : 접지

4 : 차단기 5 : 영상변류기 5a : 영상전류 검출부

6 : 전압 검출부

10, 100 : 마이크로콘트롤러 11 : 발진회로부

20 : 측정용전원 공급부 30 : 누설전류 측정부

40 : 스위칭부 50 : 전류검출부

51 : 계기용변류기 60 : 표시부 70 : 통신부

Claims (5)

1. 삭제
2. 가동코일(1c)에 의해 개폐 동작하는 주접점부(1a) 및 보조접점부(1b)를 구비하는 개폐기(1)에 연결되며, 상기 개폐기(1)를 통해 전원을 공급받는 모터(1)의 절연저항을 측정하는 절연저항측정을 겸한 모터보호 장치에 있어서,

   외부로부터 전원을 공급받아 모터(2)의 코일에 공급할 측정용 전원을 생성하고, 측정용 전원의 출력단자 중에 한 단자는 모터(2)의 코일에 공급하기 위한 전원단자로 하고 다른 한 단자는 대지접지단으로 하도록 연결되며, 상기 생성되는 측정용 전원의 전압값은 미리 설정되도록 이루어지는 측정용전원 공급부(20);

   상기 측정용전원 공급부(20)의 출력단자에 연결되어 측정용 전원을 통과시키되 통과되는 전류값을 측정하는 누설전류측정부(30);

   상기 누설전류 측정부(30)를 통과한 측정용 전원을 모터(2)의 코일에 연결되는 전원라인에 선택적으로 공급되게 하는 스위칭부(40);

   상기 개폐기(1)의 가동코일(1c)에 공급되는 제어전원을 단속하는 릴레이부(80);

   미리 정해진 주파수의 발진신호를 출력하는 발진회로부(11);

   상기 개폐기(1) 보조접점부(1b)의 개폐신호를 감지하여 상기 개폐기(1) 주접점부(1a)의 개폐상태를 확인하고, 주접점부(1a)가 개로상태(OFF 상태)이면 모터(2)가 정지한 상태라고 판단하여 상기 발진회로부(11)의 발진신호로 정지상태의 경과시간을 체크하기 시작하고, 정지상태의 경과시간이 미리 정해진 경과시간을 초과하면 상기 스위칭부(40)를 제어하여 측정용전원 공급부(20)의 측정용 전원이 모터(2)의 코일에 공급되게 하고, 상기 누설전류측정부(30)에 의해 측정된 전류가 미리 설정된 한계전류값을 초과하게 되면 상기 릴레이부(80)를 제어하여 개폐기(1)의 가동코일(1c)에 제어전원이 공급되지 아니하게 하여 모터(2)의 가동을 차단시키는 마이크로콘트롤러(10);

   를 포함하여 구성되되,

   상기 절연저항측정을 겸한 모터보호 장치는,

   모터(2)에 전원을 공급하는 전원라인에 결합되어 상기 전원라인에 흐르는 전류를 감지하는 계기용변류기(51)와; 상기 계기용변류기(51)의 감지신호로 전원라인에 흐르는 전류를 측정하는 전류검출부(50); 를 더 포함하여 구성되며,

   상기 마이크로콘트롤러(10)는,

   상기 개폐기(1)의 주접점부(1a)가 개로(OFF)됨과 동시에 상기 전류검출부(50)의 측정 전류가 미리 설정된 임계전류값 미만일 때에, 모터(2)가 정지한 상태라고 판단하는 것임을 특징으로 하는 절연저항측정을 겸한 모터보호 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 스위칭부(40)는,

   전원라인과 누설전류 측정부(30) 사이를 전기적으로 개폐하는 제1스위치(41)와, 전원라인과 대지 접지단 사이를 전기적으로 개폐하는 제2스위치(42)로 구성되며,

   상기 마이크로콘트롤러(10)는,

   상기 제1스위치(41)를 폐로(ON) 동작시켜 측정용 전원을 모터(2) 코일에 공급하고, 누설전류를 측정한 후에는 상기 제1스위치(41)를 개로(OFF) 동작시키고 상기 제2스위치(42)를 미리 정해진 시간동안 폐로시키도록 하는 것임을 특징으로 하는 절연저항측정을 겸한 모터보호 장치.
4. 삭제
5. 모터(2)의 전원라인 측에 설치되는 개폐기(1) 및 계기용변류기(51)에 연결되고 상기 전원라인을 통해 흐르는 전기를 감지하여 모터(2)의 가동상태를 감시하는 모터보호 장치;로 이루어지는 절연저항측정을 겸한 모터보호 방법에 있어서,

   개폐기(1) 보조접점부(1b)의 개폐상태를 감지하여(S111) 개폐기(1)의 주접점부(1a)가 개로되었는지 또는 폐로되었는지를 판단함으로써(S112), 모터(2)의 가동상태 또는 중지상태를 결정하는 단계(S110);

   상기 (S110)단계에서 모터(2)가 가동상태인 것으로 결정한 후에는 전원라인에 흐르는 부하 전기를 감지하여 모터(2)의 가동상태를 감시하는 일반적인 모터보호 계전동작을 수행하고(S200), 상기 (S110)단계에서 모터(2)가 중지상태인 것으로 결정한 후에는 중지상태 유지시간을 체크하여 미리 설정된 경과 시간과 비교 연산하는 단계(S120);

   상기 (S120)단계에서 중지상태 유지시간이 미리 설정된 경과 시간 이하이면 상기 (S110)단계로 돌아가고, 중지상태 유지시간이 미리 설정된 경과 시간을 초과하면 측정용 전원을 모터(2)에 공급한 후에 측정용 전원에 의해 모터(2)로 흐르게 되는 누설전류를 측정하는 단계(S130);

   측정한 누설전류를 미리 설정된 한계전류값과 비교 연산하는 단계(S140);

   상기 (S140)단계에서 누설전류가 미리 설정된 한계전류값 이하이면 상기 (S110)단계로 돌아가고, 상기 (S140)단계에서 누설전류가 미리 설정된 한계전류값을 초과하면 상기 개폐기(1)의 동작을 차단하는 단계(S160);

   를 포함하여 이루어지며,

   상기 모터(2)의 가동상태 또는 중지상태를 결정하는 단계(S110)는,

   계기용변류기(51)에서 감지된 전류를 미리 설정된 임계전류와 비교 연산하는 단계(S113, S114)를 더 포함하여 이루어지고, 개폐기(1)의 주접점부(1a)가 개로된 것으로 판단됨 동시에, 계기용변류기(51)에서 감지된 전류가 미리 설정된 임계전류값 미만인 것으로 판단되면 모터(2)가 중지상태인 것으로 결정하는 것임을 특징으로 하는 절연저항측정을 겸한 모터보호 방법.

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