KR101758189B1 - Explosion proof soft starter for middle voltage - Google Patents

Abstract

고압용 방폭 소프트 스타터가 개시된다. 본 발명의 스타터는 역병렬 다이오드가 각각 2개 구비된 정방향스위치와 부방향스위치가 병렬로 배치된 SCR(Silicon Controlled Rectifier)과, 입력전원단과 상기 SCR의 일단에 개재되어 SOFT STARTER 전류 계측 용도로 사용되는 CT(Current Transfomer), 상기 SCR의 타단에 연결된 유도전동기, 및 상기 CT를 통과한 전류를 광케이블을 통하여 입력받아 계측된 전류의 량에 따라 상기 SCR의 게이트를 제어하여 상기 유도전동기에 인가되는 전압의 온오프를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 입력전원단, SCR, CT, 그리고 제어부가 주물로 형성된 케이스에 탑재되게 구성함으로써 방폭 지역에서 사용할 수 있을 뿐만 아니라 통신을 손쉽게 할 수 있다.A high-voltage explosion-proof soft starter is disclosed. The starter of the present invention is characterized in that the starter comprises an SCR (Silicon Controlled Rectifier) in which a forward switch having two anti-parallel diodes are arranged in parallel and a secondary switch in parallel, an input power stage and a SOST STARTER A current transformer (CT) connected to the induction motor, an induction motor connected to the other end of the SCR, and a control unit for controlling the gate of the SCR according to an amount of current measured through the optical cable, And the control unit controls the ON / OFF of the power source, and the input power source, the SCR, the CT, and the control unit are mounted on a case formed of a casting, so that the power source can be used in an explosion-proof area.

Description

고압용 방폭 소프트 스타터{EXPLOSION PROOF SOFT STARTER FOR MIDDLE VOLTAGE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a soft starter,

본 발명은 모터 기동 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고압 전동기의 기동장치로 사용되는 소프트스타터의 보호 기능을 개선하기 위하여 노이즈를 제거하고 시스템 효율 및 안정성을 높일 수 있는 고압용 방폭 소프트 스타터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor starter, and more particularly, to a high-voltage explosion-proof soft starter capable of removing noise and improving system efficiency and stability in order to improve a protection function of a soft starter used as a starter of a high- will be.

유도전동기는 일반 동력원으로써 각종 공장, 사업장에서의 동력뿐만 아니라 농업용, 가정용 등 작은 동력에 이르기까지 다양하게 보급되고 있다.Induction motors are general power sources, and they are widely used not only for power at various factories and workplaces, but also for small power such as agricultural and household use.

현재 국내 산업계에서 소비되는 전기에너지의 약 70%를 각종 전동기가 소모하며, 그중 90%를 유동전동기가 차지할 정도로 현재 산업현장에서 널리 사용되고 있다.Currently, about 70% of the electric energy consumed by the domestic industry is consumed by various motors, and 90% of them are occupied by the induction motors.

그러나 유동 전동기는 직입 기동시 정격전류의 약 4~8배 정도의 큰 기동전류를 필요로 한다.However, the flow motor requires a large starting current of about 4 to 8 times of the rated current at the direct start operation.

이러한 큰 기동전류는 한전 전원계통에 전압강하를 유발시켜 타 부하설비에 악영향을 미칠 수 있고, 수전 설비용량을 증대시키는 원인이 되어 왔다.Such a large starting current may cause a voltage drop in the KEPCO power system, which may adversely affect other load facilities and increase the capacity of the power receiving facility.

또한, 직입기동으로 발생하는 충격 토크는 설비의 기어나 다른 부분에 손상을 입히고 높은 기동전류는 Magnetic Contactor의 주 접점에 아크(Arc)를 발생시켜 접점손상에 의한 결상 등의 원인이 되기도 한다.In addition, the impact torque generated in the straightening machine damages the gears or other parts of the equipment, and the high starting current causes an arc in the main contact point of the magnetic contactor, which may cause an image due to contact damage.

산업현장에서는 이러한 유동전동기의 직입 기동 시 발생하는 큰 기동전류를 감소시키기 위해 Y-Δ기동방식, 리액터 기동방식, 기동보상기(콘돌퍼)기동방식, 인버터기동방식, SOFT-START 등을 사용하여 기동전류를 제한하는 방식을 사용하고 있다.In the industrial field, to reduce the large start-up current that occurs during the direct start-up of such induction motors, start-up using the Y-Δ start method, reactor start method, start compensator start method, inverter start method, SOFT- Current limiting method is used.

이중 소프트 스타트 방식은 SCR 이나 사이리스터 혹은 트라이액, 혹은 대전력트랜지스터와 같은 전력용 반도체를 사용하는 방식으로 트랜지스터와 동일한 무접점장치를 사용하여 기동전류를 거의 ZERO에서부터 시작할 수 있고, 기동/정지뿐만 아니라 속도제어까지 폭 넓게 할 수가 있어 널리 사용되고 있다.The double soft-start method can start the start-up current at almost ZERO using the same solid-state device as the transistor in the manner of SCR, thyristor or triac, or a power semiconductor such as a large power transistor, Speed control can be widely made and widely used.

즉, 기동전류의 크기를 제한할 수 있고, 부하의 조건에 따라 다양한 기동 패턴을 제공하고 운전상태 감시가 용이하고 조작이 간편하다는 장점이 있다.That is, it is possible to limit the magnitude of the starting current, to provide various starting patterns according to the conditions of the load, to easily monitor the operating condition, and to have an advantage in that the operation is simple.

단점은 고조파를 발생시켜 다른 여타의 기기나 회로에 악영향을 끼칠 수 있기 때문에 고장시 부품 구입과 수리에 어려움이 많다.The disadvantage is that harmonics are generated, which can adversely affect other devices and circuits, which makes it difficult to purchase and repair parts in case of failure.

또한, 석유화학공장이나, 광산 등과 같이 인화성 가스 및 증기가 화재/폭발을 발생시킬 수 있는 방폭 에어리어 안에서 소프트 스타터를 사용할 경우가 발생한다.In addition, soft starters may be used in explosion-proof areas where flammable gases and vapors can cause fire / explosion, such as petrochemical plants and mines.

이 경우 고압의 소프트스타터를 방폭형 재질로 사용함에 따라 어느 정도 폭발의 위험성을 줄일 수는 있으나, 통상 방폭형 재질이 주물로 제작되기 때문에 분해조립이 어려워 외부와의 통신에 문제가 발생하게 된다.In this case, the use of a high-pressure softstarter as an explosion-proof material may reduce the risk of explosion to a certain extent, but since the explosion-proof material is usually made of casting, it is difficult to disassemble and assemble.

결국 방폭형 재질의 소프트스타터는 외부와의 통신 방법이 주요한 포인트가 된다.As a result, the soft starter of explosion-proof type is the main point of communication with the outside.

KR 공개 특허 공보 제10-2015-0048123호(2015.05.06)KR Patent Publication No. 10-2015-0048123 (2015.05.06)

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 방폭 지역에서 사용할 수 있을 뿐만 아니라 통신을 손쉽게 할 수 있는 고압용 방폭 소프트 스타터를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to solve the above problems and to provide a high-pressure explosion-proof soft starter that can be used in explosion-proof areas as well as communication.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 고압용 방폭 소프트 스타터는 역병렬 다이오드가 각각 2개 구비된 정방향스위치와 부방향스위치가 병렬로 배치된 SCR(Silicon Controlled Rectifier)과, 입력전원단과 상기 SCR의 일단에 개재되어 SOFT STARTER 전류 계측 용도로 사용되는 CT(Current Transfomer), 상기 SCR의 타단에 연결된 유도전동기, 및 상기 CT를 통과한 전류를 광케이블을 통하여 입력받아 계측된 전류의 량에 따라 상기 SCR의 게이트를 제어하여 상기 유도전동기에 인가되는 전압의 온오프를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 입력전원단, SCR, CT, 그리고 제어부가 주물로 형성된 케이스에 탑재되게 구성함으로써 달성될 수 있다.In order to solve such a problem, a high-voltage explosion-proof soft starter of the present invention for solving such a problem includes an SCR (Silicon Controlled Rectifier) in which a forward switch having two reverse parallel diodes and a secondary switch are arranged in parallel, A current transformer (CT) used in the SOFT STARTER current measurement, an induction motor connected to the other end of the SCR, and an electric current passing through the CT through the optical cable, Off control of the voltage applied to the induction motor, and the input power source, the SCR, the CT, and the control unit are mounted on a case formed of a casting.

또한, 상기 SCR의 게이트를 구동하는 SCR 게이트 구동부를 포함하고, 상기 제어부는 계측된 전류의 량과 전압공급조절부에서 입력되는 전원을 계측하여 상기 SCR을 구동하기 위한 게이트 제어신호를 광케이블을 통하여 상기 SCR 게이트 구동부로 출력하게 구성한다.The control unit measures the amount of the measured current and the power supplied from the voltage supply control unit, and outputs a gate control signal for driving the SCR to the control unit through the optical cable. The SCR gate driver drives the gate of the SCR. And outputs it to the SCR gate driver.

또한, 전압공급조절부는 입력전원단에서 분기되어 순간적인 전류 이상 발생시 작동하여 전류를 차단하는 PT(Potential Transformer)와 상기 PT로부터 입력되는 메인 입력 전원을 다운시켜 SOFT STARTER 제어를 위한 전원을 출력하는 CPT(Control Potential Transformer)를 포함하고, 상기 제어부는 상기 전압공급조절부의 제1출력전압과 상기 전압공급조절부와 전기적으로 연결된 UPS의 출력전압과, 상기 CT의 출력전압을 입력받아 기준전압 및 기준 전류와 비교하여 상기 SCR 게이트 구동부를 제어하게 할 수 있다.In addition, the voltage supply control unit includes a PT (Potential Transformer) branching at the input power supply terminal and operating when an instantaneous current abnormality occurs, and a CPT for outputting a power for SOFT STARTER control by down- Wherein the controller includes a first output voltage of the voltage supply regulator, an output voltage of the UPS electrically connected to the voltage supply regulator, and an output voltage of the CT, So that the SCR gate driver can be controlled.

한편, 상기 케이스의 일측에 구비되어 사용자의 운전제어명령을 전달하는 필드버스(Field Bus) 단자와, 상기 필드버스 단자로부터 사용자의 운전제어명령을 검출하여 상기 제어부로 전달하도록 상기 케이스의 내부에 탑재되는 인터페이스를 더 포함하게 구성하면 방폭케이스임에도 불구하고 효율적으로 통신을 수행할 수 있다.A field bus terminal provided at one side of the case for transmitting a user's operation control command; a control unit for detecting a user's operation control command from the fieldbus terminal and mounting the detected operation control command to the control unit; It is possible to efficiently perform communication even in case of an explosion-proof case.

또한, 필드버스 단자는 케이스 외부에 위치한 제1광변환기와 전기적으로 연결되어 유무선 통신을 통하여 제2광변환기와 통신하고, 상기 제2광변환기는 PROFIBUS 컨버터로부터 운전제어명령을 수신하여 제1광변환기를 통하여 운전제어명령을 상기 인터페이스로 전달하며, 상기 제1광변환기와 상기 제2광변환기는 이더넷(ethernet), PROFIBUS 또는 MODBUS 중 어느 하나의 방식으로 통신방식으로 통신한다.The fieldbus terminal is electrically connected to the first optical converter located outside the case and communicates with the second optical converter through wired / wireless communication. The second optical converter receives the operation control command from the PROFIBUS converter, The first optical transducer and the second optical transducer communicate with each other through a communication method such as ethernet, PROFIBUS or MODBUS.

또한, 제어부는 상기 인터페이스를 통하여 사용자의 운전제어명령이 검출되면, 상기 SCR의 정방향스위치와 부방향스위치를 검출된 전압과 전압기준값에 따라 온오프제어되도록 상기 SCR 게이트 구동부를 제어하여 상기 운전제어명령에 대응되는 유도전동기의 속도에 도달할 때까지 상기 전압기준값을 증가시키도록 동작한다.The control unit controls the SCR gate driving unit so as to be turned on and off according to the detected voltage and voltage reference value when the user's operation control command is detected through the interface, To increase the voltage reference value until the speed of the induction motor is reached.

그리고 상기 SCR의 고장 시 상기 유도전동기의 작동을 보장하는 바이패스용 진공차단기(Vacuum Contactor)가 병렬 연결되게 구성하면 SCR고장시에도 전동기를 구동할 수 있다.In addition, if a bypass vacuum breaker (Vacuum Contactor) that ensures the operation of the induction motor is connected in parallel when the SCR fails, the motor can be driven even when the SCR fails.

따라서, 본 발명의 고압용 방폭 소프트 스타터에 의하면, 방폭 지역에서 사용할 수 있을 뿐만 아니라 통신을 손쉽게 할 수 있다.Therefore, according to the high-voltage explosion-proof soft starter of the present invention, not only can it be used in explosion-proof areas, but also communication can be facilitated.

도 1은 고압용 방폭 소프트 스타터 시스템을 설명하기 위한 구성도,
그리고
도 2는 본 발명의 필드버스를 설명하기 위한 계층도이다.1 is a diagram for explaining a high-voltage explosion-proof softstarter system,
And
2 is a hierarchical diagram illustrating a fieldbus of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.It is to be understood that the words or words used in the present specification and claims are not to be construed in a conventional or dictionary sense and that the inventor can properly define the concept of a term in order to describe its invention in the best possible way And should be construed in light of the meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise. It should be noted that the terms such as " part, "" module, " .

명세서 전체에서 "및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및/또는 제3 항목"의 의미는 제1, 제2 또는 제3 항목뿐만 아니라 제1, 제2 또는 제3 항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.It is to be understood that the term "and / or" throughout the specification includes all possible combinations from one or more related items. For example, the meaning of "first item, second item and / or third item" may be presented from two or more of the first, second or third items as well as the first, second or third item It means a combination of all the items that can be.

이하 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 고압용 방폭 소프트 스타터 시스템을 설명하기 위한 구성도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명의 방폭 소프트 스타터(100)는 SCR(Silicon Controlled Rectifier)형 소프트스타터를 사용한다.FIG. 1 is a block diagram for explaining a high-pressure explosion-proof softstarter system. As shown in FIG. 1, the explosion-proof softstarter 100 of the present invention uses a soft starter of SCR (Silicon Controlled Rectifier) type.

본 발명에서는 무접점 소자인 SCR을 이용하여 유도 전동기를 가장 효율적인 방법으로 기동시키며 무접점의 파워 소자 SCR을 이용하여 삼상 전원 위상을 조절하여 기동시에 초기 전압, 제한 전류(CURRENT LIMIT) 기동시간 등을 계산하여 완전한 기동을 실시하도록 한다.In the present invention, the induction motor is operated in the most efficient manner using the SCR, which is a non-contact element, and the initial voltage, the limit current (CURRENT LIMIT) startup time, Calculate and perform a complete start.

무접점 SCR소자는 기동에 알맞은 저전압부터 고전압까지 서서히 증가시키면서 저전류로 모터를 기동시키고, 기동시간과 토크의 크기를 부하에 따라 조정이 가능하여 저전류 기동이 가능하기 때문에 사용된다.The non-contact SCR element is used because it can start the motor with a low current while gradually increasing from low voltage to high voltage suitable for starting, and it is possible to adjust the starting time and torque according to the load so that low current starting is possible.

그리고 과부하시 트립, 결상시 트립, 2차측 단락시 트립 등을 통해 모터를 보호할 수 있다.In addition, the motor can be protected by tripping during overload, tripping during fault, and tripping during secondary trip.

또한, 무접점 방식이기 때문에 유지보수가 불필요하다.In addition, since it is a contactless type, maintenance is unnecessary.

SCR(Silicon Controlled Rectifier)형 소프트스타터의 시스템 구성은 크게 교류전원이 입력되는 입력전원단(110)과 양의 방향의 전류를 도통시키는 정방향스위치와 음의 방향의 전류를 도통시키는 부방향스위치로 구성된 SCR(160) 그리고 입력전원단(110)에 전기적으로 연결된 유도전동기(200)를 포함하여 구성한다.The system configuration of a soft starter of the SCR type is mainly composed of an input power supply terminal 110 into which an AC power is inputted, a forward switch for conducting current in the positive direction and a negative direction switch for conducting the current in the negative direction An SCR 160, and an induction motor 200 electrically connected to the input power stage 110.

도 1에서 입력전원단(110)과 유도전동기(200)가 직접 연결되면 직입기동이 되는데, 이때 유도전동기(200)로는 과전류가 유입되어 유도전동기에 손상을 줄 수 있다. In FIG. 1, when the input power stage 110 is directly connected to the induction motor 200, the induction motor 200 is directly connected to the induction motor 200. At this time, an overcurrent flows into the induction motor 200, which may damage the induction motor.

이렇게 발생하는 과전류를 적절히 제어하여 가감속을 하기 위해 전력용 반도체 소자인 SCR(160)을 사용하여 위상제어에 의한 속도제어를 하는 것이다. In order to accelerate and decelerate by appropriately controlling the overcurrent generated, the speed control by the phase control is performed by using the power semiconductor device SCR (160).

이러한 속도제어를 위한 SCR이 구비된 소프트스타터 시스템은 입력되는 전원을 안정적으로 제어부(130)로 공급하는 전원공급조절부(120)와 제어위상에서 SCR(160)의 게이트를 온, 오프제어하는 SCR 게이트 구동부(150), 출력되는 전압의 변화를 억제하는 출력조절부(140), SCR 소프트스타터의 운전을 담당하는 제어부(130), 사용자의 운전제어명령을 검출하는 인터페이스(132), 그리고 사용자의 운전 제어명령을 인터페이스(132)로 전달하는 필드버스(Field Bus;133)를 포함하여 구성된다.The soft starter system equipped with the SCR for speed control includes a power supply controller 120 for stably supplying the input power to the controller 130 and a power supply controller 120 for controlling the gate of the SCR 160 in an SCR A control unit 130 for operating the SCR soft starter, an interface 132 for detecting a user operation control command, and a control unit 130 for controlling the operation of the user. And a field bus 133 for transmitting an operation control command to the interface 132. [

SCR(Silicon Controlled Rectifier;160)은 역병렬 다이오드가 각각 2개 구비된 정방향스위치와 부방향스위치가 병렬로 배치된다.The SCR (Silicon Controlled Rectifier) 160 has a forward switch and a secondary switch, each of which has two reverse parallel diodes, arranged in parallel.

따라서, SCR 게이트 구동부(150)의 출력에 따라 정방향스위치가 동작하거나 부방향스위치가 동작되어, SCR(160)로 공급되는 전압을 도통시키거나 차단하도록 동작된다.Accordingly, the forward switch is operated or the reverse switch is operated according to the output of the SCR gate driving unit 150, and the voltage supplied to the SCR 160 is turned on or off.

전원공급조절부(120)는 메인 입력 전원(3.3kV~11kV)이 입력되는 입력전원단(110)으로부터 전원을 인가받아, CPT(Control Potential Transformer;122)를 보호하기 위한 단락용 퓨즈로써 순간적인 전류 이상 발생시 작동하여 전류를 차단하는 역할을 수행하는 PT(Potential Transformer;121)와 PT(121)로부터 입력되는 메인 입력 전원을 다운(3.3~11kV → 120V)시켜 SOFT STARTER 제어를 위한 전원을 공급하는 CPT(122)와 전기 회로의 전압이 끊어지거나 갑자기 올라가거나 내려가는 경우를 제한하여 주변 장치에 대한 전력 공급을 조절하는 장치인 UPS(Uninterruptible Power Supply;123)를 포함한다.The power supply control unit 120 is a short circuit fuse for protecting the CPT (Control Potential Transformer) 122 receiving power from an input power supply terminal 110 receiving main input power (3.3 kV to 11 kV) A power supply for SOFT STARTER control is provided by down-converting the main input power input from PT (Potential Transformer) 121 and PT 121, which operates when the current abnormality occurs, to shut off the current, from 3.3 to 11 kV → 120V The CPT 122 includes an uninterruptible power supply (UPS) 123 that controls the power supply to the peripheral device by limiting the voltage of the CPT 122 and the voltage of the electric circuit to suddenly go up or down.

전원공급조절부(120)는 입력전원단(110)에서 입력되는 전원을 2개로 분기하여 각각 PT(121)와 CPT(122)를 통과하게 하여 하나는 UPS(123)로 입력되고 UPS(123)의 출력이 소프트 스타터 제어부(130)로 입력되고 , 분기된 다른 하나는 직접 소프트 스타터 제어부(130)로 입력되게 한다.The power supply control unit 120 branches the power input from the input power source unit 110 into two and passes through the PT 121 and the CPT 122. The power supply control unit 120 receives one input from the UPS 123, Is inputted to the softstarter control unit (130), and the other branched one is input directly to the softstarter control unit (130).

제어부(130)는 SOFT STARTER를 제어하는 control part로서 동작되며, 운전자의 운전 제어명령을 필드버스(FieldBus;133)로 수신받아 운전명령을 검출하는 운전제어명령검출부(132)를 포함한다.The control unit 130 is operated as a control part for controlling the SOFT STARTER and includes a driving control command detecting unit 132 receiving a driving control command of the driver through a field bus 133 and detecting a driving command.

또한, 제어부(130)는 입력전원단(110)에서 SCR과 같은 계통 보호를 위한 진공 차단기(182)를 통과한 입력 전원으로부터 전류의 크기를 바꾸기 위하여 사용하는 장치로써, SOFT STARTER 전류 계측 용도로 사용되는 CT(Current Transfomer;183)를 통과한 전류를 광케이블(181)을 통하여 입력받아 전류를 계측하도록 한다.The controller 130 is a device used to change the magnitude of the current from the input power source 110 that passed through the vacuum circuit breaker 182 for system protection such as SCR at the input power stage 110. The control unit 130 is used for SOFT STARTER current measurement The current passing through the current transformer 183 is inputted through the optical cable 181 to measure the current.

따라서 CT(183)는 입력전원단(110)과 SCR(160)의 일단에 개재되어야 한다.Therefore, the CT 183 must be interposed between the input power supply terminal 110 and one end of the SCR 160.

제어부(130)는 전압공급조절부(120)의 제1출력전압과 전압공급조절부(120)와 전기적으로 연결된 UPS(123)의 제2출력전압과, CT(183)의 제3출력전압을 입력받아 기준전압 및 기준 전류와 비교하여 SCR 게이트 구동부(152)를 제어하여 정방향스위치 또는 부방향스위치가 동작되도록 제어하는 것이다.The controller 130 controls the first output voltage of the voltage supply controller 120 and the second output voltage of the UPS 123 electrically connected to the voltage supply controller 120 and the third output voltage of the CT 183 And controls the SCR gate driver 152 to operate the forward switch or the secondary switch in comparison with the reference voltage and the reference current.

즉, CT(183)를 통과한 전류를 광케이블(181)을 통하여 입력받아 계측된 전류의 량에 따라 SCR(160)의 게이트를 제어하여 유도전동기(200)에 인가되는 전압의 온오프를 제어하는 것이다 That is, the current passing through the CT 183 is inputted through the optical cable 181, and the gate of the SCR 160 is controlled according to the amount of the measured current to control the on / off of the voltage applied to the induction motor 200 will be

SCR의 게이트는 SCR 게이트 구동부(152)에 의해 구동되는 데, 제어부(130)는 계측된 전류의 량과 전압공급조절부(120)에서 입력되는 전원을 계측하여 SCR(160)을 구동하기 위한 게이트 제어신호를 광케이블(153)을 통하여 SCR 게이트 구동부(152)로 출력하여 제어한다.The gate of the SCR is driven by the SCR gate driving unit 152. The control unit 130 measures the amount of the measured current and the power input from the voltage supply regulator 120, And outputs the control signal to the SCR gate driver 152 through the optical cable 153 to control the SCR gate driver 152.

광케이블은 신호 전달시 노이즈 방지를 위하여 사용된다.Optical cable is used to prevent noise in signal transmission.

이러한 동작은 인터페이스(132)를 통하여 수신된 운전자의 운전지령에 따라 수행된다.This operation is performed in accordance with the driver's operation command received via the interface 132. [

인터페이스(132)는 필드버스(133)를 통하여 운전자의 제어명령을 전달하게 되는 데, 이러한 필드버스(133)를 통하여 주물로 제작된 방폭형 케이스(170)의 제어부(130)와 운전자가 통신을 수행하게 된다.The interface 132 transmits the driver's control command through the field bus 133. The driver 130 communicates with the controller 130 of the explosion-proof case 170 made of cast metal through the field bus 133 .

이러한 통신방법에 대해서는 아래에서 보다 구체적으로 설명한다.Such a communication method will be described in more detail below.

본 발명에서는 방폭형 케이스(170)를 주물로 제작되어 방폭 지역에 사용될 수 있게 한다.In the present invention, the flameproof case 170 is made of a cast and used in an explosion-proof area.

또한, 본 발명의 고압용 방폭 소프트 스타터는 SCR(160)의 고장 시 유도전동기(200)의 작동을 보장하는 바이패스용 진공차단기(Vacuum Contactor;141)가 SCR(160)의 입출력단자에 병렬 연결된다.In the high voltage explosion-proof soft starter of the present invention, a bypass vacuum breaker (141) for ensuring the operation of the induction motor (200) when the SCR (160) fails is connected to the input / output terminals of the SCR do.

그리고 본 발명의 고압용 방폭 소프트 스타터는 SCR(160)로 입력되는 전류의 변화량에 비례해 전압을 유도함으로써 전류의 급격한 변화를 억제하는 기능의 Line Inductor(184)를 입력전원단(110)과 SCR(160) 사이에 개재시킨다.The high-voltage explosion-proof soft starter of the present invention includes a line indicator 184 functioning to suppress a sudden change in current by inducing a voltage in proportion to a change amount of a current input to the SCR 160, (160).

즉, Line Inductor(160)를 SCR(160)의 입력단에 구성함으로써, di/dt 값의 변화를 억제하는 기능을 수행하여 안정된 전류를 공급하도록 하는 것이다.That is, by configuring the Line Inductor 160 at the input terminal of the SCR 160, a function of suppressing the change of the di / dt value is performed to supply a stable current.

또한, 출력조절부(140)는 유도전동기(200)로 입력되는 전압의 변화를 억제하도록 동작되며, 바이패스용 진공차단기(141)의 출력과 SCR(160)의 출력 중 어느 하나를 유도전동기(200)로 출력하도록 동작한다.The output regulator 140 is operated to suppress a change in the voltage input to the induction motor 200 and outputs either the output of the bypass circuit breaker 141 or the output of the SCR 160 to the induction motor 200).

미설명부호 131은 ZGF(Zero Ground Fault)이고 143은 유동전동기 접속단자를 144는 광테이블을 의미한다.Reference numeral 131 denotes ZGF (Zero Ground Fault), 143 denotes a floating motor connection terminal, and 144 denotes an optical table.

한편, 입력전원단(110), SCR(160), CT(183), 제어부(130), SCR 게이트 구동부(152), 전압공급조절부(120) 등은 주물로 형성된 케이스(170)내에 탑재되어 방폭지역에서 안전하게 사용될 수 있도록 구성한다.The input power terminal 110, the SCR 160, the CT 183, the controller 130, the SCR gate driver 152, the voltage supply controller 120 and the like are mounted in a casing 170 formed of a casting It should be constructed so that it can be safely used in explosion-proof areas.

본 발명의 고압용 방폭 소프트 스타터는 방폭지역에서 사용되기 때문에 내부 구성요소를 보호하기 위하여 주물로 형성된 케이스를 사용하는 것이다.Since the high-voltage explosion-proof soft starter of the present invention is used in explosion-proof areas, a case formed of a casting is used for protecting internal components.

또한, 제어부(130)는 외부에서의 운전제어명령에 따라 가동되어야 하므로, 외부의 운전자와 통신이 가능하도록 구성되어야 한다.In addition, the control unit 130 must be operated in accordance with an external operation control command, and thus must be configured to be able to communicate with an external driver.

이를 위하여 케이스(170)의 일측에 구비되어 사용자의 운전제어명령을 전달하는 필드버스(Field Bus) 단자(133)를 구비하고, 필드버스 단자(133)로부터 사용자의 운전제어명령을 검출하여 제어부(130)로 전달하도록 케이스(170)의 내부에 탑재되는 인터페이스(132)를 포함한다.A field bus terminal 133 provided at one side of the case 170 for transmitting a user's operation control command and detecting a user's operation control command from the field bus terminal 133 and controlling the control unit And an interface 132 mounted inside the case 170 to transmit the signal to the controller 130.

이러한 필드버스 단자(133)는 케이스(170) 외부에 위치한 운전자와 유무선통신을 통하여 통신할 수 있도록 구성된다.The fieldbus terminal 133 is configured to communicate with a driver located outside the case 170 through wired / wireless communication.

도 2의 본 발명의 필드버스를 설명하기 위한 계층도를 참고하면, 본 발명의 소프트 스타터가 위치하는 필드레벨(Field Level;210)이 광변환기를 이용하여 상위 계층의 제어레벨(Control level;250)과 제어레벨(250)의 상위 계층인 동작레벨(Operation Level;260) 그리고 최상위 레벨인 경영레벨(Management Level;270)과 통신하도록 구성된다.2, a field level 210 where a soft starter of the present invention is located is controlled by a control level 250 of an upper layer using an optical transducer An operation level 260 which is an upper layer of the control level 250 and a management level 270 which is the highest level.

필드레벨(210)은 소프트 스타터를 포함하여 실제 제어대상인 센서, I/O 등과 같은 장치들이 될 수 있으며, 제어레벨(250)은 수치제어나 동작제어, 기구통신, 기타 인터페이스 등이 포함된다.The field level 210 may be a device such as a sensor, I / O, etc., which is an object to be actually controlled, including a soft starter, and the control level 250 includes numerical control, operation control, instrument communication, and other interfaces.

동작레벨(260)은 DCS, SCADA, HMI 등이 속하며, 최상위 레벨인 경영레벨(270)은 생산제어시스템(Manufacturing Execution System) 등이 속한다.The operation level 260 includes DCS, SCADA, HMI, and the management level 270, which is the highest level, belongs to a manufacturing execution system.

또한, 필드레벨(210)은 이더넷(ethernet;133a), PROFIBUS(133b) 또는 MODBUS(133c) 중 어느 하나의 통신방식을 이용하여 상위 계층과 통신한다.In addition, the field level 210 communicates with an upper layer using a communication scheme of either Ethernet (133a), PROFIBUS (133b), or MODBUS (133c).

이를 위하여 필드레벨(210)의 소프트스타터로 운전제어병령을 전달하는 제1광변환기(220)와 제1광변환기(220)와 전기적으로 연결되어 유무선 통신을 행하는 제2광변환기(230)를 포함하고, 제2광변환기(230)는 PROFIBUS 컨버터(240)로부터 제어레벨(250)로부터 운전제어명령을 수신하여 제1광변환기(220)로 운전제어명령을 전달하고, 제1광변환기(220)는 필드버스를 통하여 인터페이스(132)로 전달하면 이에 따라 제어부(130)가 SCR(160)을 운전제어하게 되는 것이다.To this end, a first optical transducer 220 for transmitting a driving control command to the softstarter of the field level 210 and a second optical transducer 230 electrically connected to the first optical transducer 220 to perform wired / wireless communication are included And the second optical converter 230 receives the operation control command from the control level 250 from the PROFIBUS converter 240 and transmits the operation control command to the first optical converter 220 and transmits the operation control command to the first optical converter 220, The control unit 130 controls the operation of the SCR 160 according to the signal transmitted to the interface 132 through the field bus.

즉, 제어부(130)는 인터페이스(132)를 통하여 사용자의 운전제어명령이 검출되면, SCR(160)의 정방향스위치와 부방향스위치를 검출된 전압과 전압기준값에 따라 온오프제어되도록 SCR 게이트 구동부(152)를 제어하여 상기 운전제어명령에 대응되는 유도전동기(200)의 속도에 도달할 때까지 전압기준값을 증가시켜 제어하는 것이다. That is, when the user's operation control command is detected through the interface 132, the controller 130 controls the SCR gate driving unit (not shown) so that the forward switch and the negative direction switch of the SCR 160 are controlled on and off according to the detected voltage and voltage reference value 152 to increase the voltage reference value until the speed of the induction motor 200 corresponding to the operation control command is reached.

MODBUS란 1979년 Modicon사에서 SCADA[Host](Supervisor supervisory control and data acquisition)와 RTU(Remoute Terminal Unit)간 통신을 위하여 창안된 것으로, Physical Protocol은 RS485, RS422을 기반으로 하고 MODBUS PROTOCOL은 RTU, ASCII, TCP로 구분된다.MODBUS was created in 1979 by Modicon for communication between SCADA [Supervisor supervisory control and data acquisition] and RTU (Remutee Terminal Unit). The physical protocol is based on RS485 and RS422. MODBUS PROTOCOL is RTU, ASCII , And TCP.

여기에서 RTU(Remote Terminal Unit)는 대체로 PLC가 되고 Binary 또는 Bit로 Data를 처리하는 것이고 문자식 처리는 ASCII, 그리고 TCP는 header를 가지고 인식하게 된다.Here, RTU (Remote Terminal Unit) is usually PLC, and it processes data with binary or bit, ASCII character processing, and TCP header.

SCADA는 현장 기계들의 전보와 지령을 하게 되는데 이때 MODBUS PROTOCOL의 규약에 따라 정보교환이 이루어지고 모니터를 통하여 동작상태나 이상 유무 등을 감시하고 작동하도록 지시한다.SCADA sends the command and commands of the field machines. At this time, information is exchanged according to the protocol of MODBUS PROTOCOL, and it is instructed to monitor and operate the operation status or abnormality through the monitor.

이때 각각의 기계들은 RTU(PLC)에서 지령과 기계의 상태를 SCADA와 통신을 하는 것이다.At this time, each machine communicates command and machine status with SCADA in RTU (PLC).

필드버스에 대하여 간단히 설명한다.The fieldbus will be briefly described.

산업자동화분야는 기계. 전자 및 정보구성의 복합적 구성의 의하여 이루어지는 첨단분야로 최신기술의 급속한 발전에 따라 다기능, 고도의 기술들이 계속해서 나타나고 있다. 이러한 기술중 90년대부터 산업자동화의 근본이라 할 수 있는 통산분야에서 두각을 나타내고 있는 기술이 세계적으로 그 사용이 확산되고 있는데 바로 필드버스(Fieldbus)라고 불리우는 산업 통신 기술이다. The field of industrial automation is machinery. Electronic, and information structures. As a result of the rapid development of the latest technology, a multifunctional and advanced technology continues to appear. Among these technologies, the technologies that are prominent in the field of industrial automation, which is the basis of industrial automation since the 90's, are spreading worldwide, and are industrial communication technologies called fieldbus.

Filedbus는 제품을 생산하기 위해서는 생산설비가 반드시 필요하고, 수반된 생산설비를 제어하기 위해서 제어용 컨트롤러가 필요한데, 지금까지 생산설비를 제어하기 위해서는 PLC류의 제어기기를 많이 사용했다. Filedbus requires a production facility to produce products, and a control controller is required to control the accompanying production facilities. To control production facilities, Filedbus has used a lot of PLC control devices.

생산설비가 정상적으로 동작되기 위해서는 각각의 공정에 필요한Sensor나 Actuator들이 제어기기의 Input/Output 장치에 연결되어야 하는데. Fieldbus System에서는 제어 기기에 정착되는 Input/Output 장치가 Sensor나 Actuator에 근접해서 설치되는 형태로 변경된다. In order for the production facility to operate properly, the sensors and actuators required for each process must be connected to the input / output devices of the control device. In the fieldbus system, the input / output device settled in the control device is changed to be installed close to the sensor or actuator.

즉, 제어기기의 Input과 Output장치가 생산설비에 분산되어 적절히 설치되고 이들을 통신선을 이용하여 제어기기와 연결하는 형태로 만드는 것이다. That is, the input and output devices of the control device are appropriately installed in the production equipment and connected to the control device through the communication line.

이렇게 입출력용 제어기기 장치가 생산현장에 분산되는 형태를 취한다고 해서 생산현장을 의미하는 Field와 통신을 의미하는 Bus 를 합하여 Fieldbus라고 부르게된 것입니다. In this way, I / O control devices are distributed to the production site, so the Field, which means the production site, and the Bus, which means communication, are called Fieldbus.

이러한 필드버스는 분산제어 또는 자동화용 디지털 직렬통신망으로서, 자동제어 분야에서 통신을 이용한 제어방식을 가능케 하는 중요한 기반 기술로 본 발명과 같이, 방폭지역에서 사용되므로, 강한 내잡음성이 필요하고, 시스템 설치 및 유지보수가 용이하고, 양방향 통신을 통하여 필드기기 모니터링 및 제어를 할 수 있기 때문에 사용한다.Such a field bus is a digital serial communication network for distributed control or automation and is an important infrastructure technology enabling a control method using communication in the field of automatic control. Since it is used in an explosion-proof area as in the present invention, strong noise- And can be used for monitoring and controlling field devices through bidirectional communication.

이러한 필드버스는 적용분야의 요구사항에 따라 최적화되어 있으며, 각각 고유의 특징을 가지고 있다. These field busses are optimized according to the requirements of the application field and have unique characteristics.

PROFIBUS는 독일 국가 규격으로 IEC, IEEE, ISA 등 국제 전기 관련 국제단체에서는 필드버스의 표준을 만들기 위하여 노력한 결과, 현재는 PROFIBUS, Interbus, Bitbus, Controlnet, Fieldbus Foundation, P-net 등이 세계표준(IEC 61158)으로 제정되어 사용자가 현장상황에 알맞게 선택하여 사용할 수 있게 복합표준으로 제정되었다. 이 중에서 PROFIBUS는 제어나 감시 등이 필요한 모든 부문에 적용되도록(PA, DP, FMS) 설계되었고, 광범위한 제어 및 프로세싱 영역을 갖는다.PROFIBUS is a German national standard and has been developed by IEC, IEEE, ISA, and other international organizations related to the field of electrical engineering. As a result, PROFIBUS, Interbus, Bitbus, Controlnet, Fieldbus Foundation and P- 61158), and it has been established as a composite standard so that users can select and use it appropriately for the field situation. Among these, PROFIBUS has been designed to be applied to all areas requiring control or monitoring (PA, DP, FMS) and has a wide range of control and processing areas.

상술한 바와 같이 본 발명의 방폭 소프트 스타터는 주물로 제작된 케이스내에 탑재되어 방폭지역에서 사용할 수 있게 함과 동시에 필드버스를 통하여 외부와 통신하여 운전제어명령을 수신하여 SCR을 제어하도록 동작하는 것이다.As described above, the explosion-proof soft starter of the present invention is mounted in a casing made of cast iron, and can be used in an explosion-proof area, and communicates with the outside through a field bus to receive an operation control command to control the SCR.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art.

110 : 입력전원단 120 : 전원공급조절부
121 : PT 122 : CPT
123 : UPS 130 : 제어부
132 : 운전제어명령검출부 133 : 필드버스
141 : 바이패스용 진공차단기 160 : SCR
181 : 광케이블 182 : 진공 차단기
183 : CT 200 : 유도전동기110: input power source stage 120: power supply control unit
121: PT 122: CPT
123: UPS 130:
132: Operation control command detection unit 133: Field bus
141: Bypass vacuum breaker 160: SCR
181: Optical cable 182: Vacuum circuit breaker
183: CT 200: Induction motor

Claims (7)

역병렬 다이오드가 각각 2개 구비된 정방향스위치와 부방향스위치가 병렬로 배치된 SCR(Silicon Controlled Rectifier);
입력전원단과 상기 SCR의 일단에 개재되어 소프트 스타터(SOFT STARTER) 전류 계측 용도로 사용되는 CT(Current Transfomer);
상기 CT와 상기 SCR의 일단에 개재되어 상기 SCR로 입력되는 전류의 급격한 전류변화를 억제하는 라인 인덕터(Line Inductor);
상기 SCR의 타단에 연결된 유도전동기;
상기 SCR의 게이트를 구동하는 SCR 게이트 구동부; 및
상기 CT를 통과한 전류를 광케이블을 통하여 입력받아 계측된 전류의 량에 따라 상기 SCR의 게이트를 제어하여 상기 유도전동기에 인가되는 전압의 온오프를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 입력전원단, SCR, CT, 라인 인덕터, SCR 게이트 구동부 및 제어부는 주물로 형성된 케이스에 탑재되고,
상기 케이스의 일측에 구비되어 사용자의 운전제어명령을 전달하는 필드버스(Field Bus) 단자;
상기 필드버스 단자로부터 사용자의 운전제어명령을 검출하여 상기 제어부로 전달하도록 상기 케이스의 내부에 탑재되는 인터페이스; 및
상기 SCR의 고장 시 상기 유도전동기의 작동을 보장하는 바이패스용 진공차단기(Vacuum Contactor)가 상기 SCR의 입출력단자에 병렬 연결되는 고압용 방폭 소프트 스타터; 를 더 포함하고,
상기 제어부는 계측된 전류의 량과 전압공급조절부에서 입력되는 전원을 계측하여 상기 SCR을 구동하기 위한 게이트 제어신호를 광케이블을 통하여 상기 SCR 게이트 구동부로 출력하고,
상기 필드버스 단자는
상기 케이스 외부에 위치한 제1광변환기와 전기적으로 연결되어 유무선 통신을 통하여 제2광변환기와 통신하고, 상기 제2광변환기는 PROFIBUS 컨버터로부터 운전제어명령을 수신하여 제1광변환기를 통하여 운전제어명령을 상기 인터페이스로 전달하며, 상기 제1광변환기와 상기 제2광변환기는 이더넷(ethernet), PROFIBUS 또는 MODBUS 중 어느 하나의 통신방식으로 통신하는 고압용 방폭 소프트 스타터를 포함하는 고압용 방폭 소프트 스타터.
A silicon controlled rectifier (SCR) in which a forward switch and a negative switch with two anti-parallel diodes are arranged in parallel;
A CT (Current Transformer) interposed between the input power supply stage and one end of the SCR and used for SOFT STARTER current measurement;
A Line Inductor interposed between the CT and one end of the SCR to suppress a sudden current change of a current input to the SCR;
An induction motor connected to the other end of the SCR;
An SCR gate driver for driving the gate of the SCR; And
And a controller for controlling the on / off of the voltage applied to the induction motor by controlling the gate of the SCR according to the amount of the current measured through the optical cable and passing through the CT,
The input power source, the SCR, the CT, the line inductor, the SCR gate driver, and the control unit are mounted on a case formed of a casting,
A field bus terminal provided at one side of the case to transmit a user operation control command;
An interface mounted inside the case for detecting a user operation control command from the fieldbus terminal and transmitting the detected operation control command to the control unit; And
A high-voltage explosion-proof soft starter in which a bypass vacuum breaker (Vacuum Contactor) for ensuring operation of the induction motor when the SCR fails, is connected in parallel to the input / output terminals of the SCR; Further comprising:
The controller measures the amount of the measured current and the power supplied from the voltage supply controller, outputs a gate control signal for driving the SCR to the SCR gate driver through the optical cable,
The fieldbus terminal
And the second optical converter receives the operation control command from the PROFIBUS converter and transmits the operation control command through the first optical converter to the first optical converter, To the interface, and the first optical transducer and the second optical transducer communicate with each other by a communication method of Ethernet, PROFIBUS or MODBUS.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 전압공급조절부는
입력전원단에서 분기되어 순간적인 전류 이상 발생시 작동하여 전류를 차단하는 PT(Potential Transformer)와 상기 PT로부터 입력되는 메인 입력 전원을 다운시켜 SOFT STARTER 제어를 위한 전원을 출력하는 CPT(Control Potential Transformer)를 포함하고,
상기 제어부는
상기 전압공급조절부의 제1출력전압과 상기 전압공급조절부와 전기적으로 연결된 UPS의 출력전압과, 상기 CT의 출력전압을 입력받아 기준전압 및 기준 전류와 비교하여 상기 SCR 게이트 구동부를 제어하는 고압용 방폭 소프트 스타터.
The method according to claim 1,
The voltage supply regulator
A PT (Potential Transformer) branching at an input power supply terminal and interrupting a current when an instantaneous current abnormality occurs, and a CPT (Control Potential Transformer) for outputting a power for SOFT STARTER control by turning down the main input power input from the PT Including,
The control unit
A first output voltage of the voltage supply regulator, an output voltage of the UPS electrically connected to the voltage supply regulator, and an output voltage of the CT, and compares the output voltage with a reference voltage and a reference current to control the SCR gate driver. Explosion-proof soft starter.
삭제delete 삭제delete 청구항 3에 있어서,
상기 제어부는
상기 인터페이스를 통하여 사용자의 운전제어명령이 검출되면, 상기 SCR의 정방향스위치와 부방향스위치를 검출된 전압과 전압기준값에 따라 온오프제어되도록 상기 SCR 게이트 구동부를 제어하여 상기 운전제어명령에 대응되는 유도전동기의 속도에 도달할 때까지 상기 전압기준값을 증가시키는 고압용 방폭 소프트 스타터.The method of claim 3,
The control unit
When the user's operation control command is detected through the interface, the SCR gate driver is controlled to be turned on and off according to the detected voltage and voltage reference value of the forward switch and the secondary switch of the SCR, And the voltage reference value is increased until the speed of the motor is reached. 삭제delete

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