KR101758189B1

KR101758189B1 - 고압용 방폭 소프트 스타터

Info

Publication number: KR101758189B1
Application number: KR1020160122765A
Authority: KR
Inventors: 홍병수
Original assignee: (주)모터트로닉스인터내셔날코리아
Priority date: 2016-09-25
Filing date: 2016-09-25
Publication date: 2017-07-14

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.

Description

고압용 방폭 소프트 스타터{EXPLOSION PROOF SOFT STARTER FOR MIDDLE VOLTAGE}

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.

유도전동기는 일반 동력원으로써 각종 공장, 사업장에서의 동력뿐만 아니라 농업용, 가정용 등 작은 동력에 이르기까지 다양하게 보급되고 있다.

현재 국내 산업계에서 소비되는 전기에너지의 약 70%를 각종 전동기가 소모하며, 그중 90%를 유동전동기가 차지할 정도로 현재 산업현장에서 널리 사용되고 있다.

그러나 유동 전동기는 직입 기동시 정격전류의 약 4~8배 정도의 큰 기동전류를 필요로 한다.

이러한 큰 기동전류는 한전 전원계통에 전압강하를 유발시켜 타 부하설비에 악영향을 미칠 수 있고, 수전 설비용량을 증대시키는 원인이 되어 왔다.

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.

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.

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.

즉, 기동전류의 크기를 제한할 수 있고, 부하의 조건에 따라 다양한 기동 패턴을 제공하고 운전상태 감시가 용이하고 조작이 간편하다는 장점이 있다.

단점은 고조파를 발생시켜 다른 여타의 기기나 회로에 악영향을 끼칠 수 있기 때문에 고장시 부품 구입과 수리에 어려움이 많다.

또한, 석유화학공장이나, 광산 등과 같이 인화성 가스 및 증기가 화재/폭발을 발생시킬 수 있는 방폭 에어리어 안에서 소프트 스타터를 사용할 경우가 발생한다.

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.

결국 방폭형 재질의 소프트스타터는 외부와의 통신 방법이 주요한 포인트가 된다.

KR 공개 특허 공보 제10-2015-0048123호(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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

그리고 상기 SCR의 고장 시 상기 유도전동기의 작동을 보장하는 바이패스용 진공차단기(Vacuum Contactor)가 병렬 연결되게 구성하면 SCR고장시에도 전동기를 구동할 수 있다.

따라서, 본 발명의 고압용 방폭 소프트 스타터에 의하면, 방폭 지역에서 사용할 수 있을 뿐만 아니라 통신을 손쉽게 할 수 있다.

도 1은 고압용 방폭 소프트 스타터 시스템을 설명하기 위한 구성도,
그리고
도 2는 본 발명의 필드버스를 설명하기 위한 계층도이다.

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.

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.

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.

이하 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예에 대하여 설명한다.

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.

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.

무접점 SCR소자는 기동에 알맞은 저전압부터 고전압까지 서서히 증가시키면서 저전류로 모터를 기동시키고, 기동시간과 토크의 크기를 부하에 따라 조정이 가능하여 저전류 기동이 가능하기 때문에 사용된다.

그리고 과부하시 트립, 결상시 트립, 2차측 단락시 트립 등을 통해 모터를 보호할 수 있다.

또한, 무접점 방식이기 때문에 유지보수가 불필요하다.

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.

도 1에서 입력전원단(110)과 유도전동기(200)가 직접 연결되면 직입기동이 되는데, 이때 유도전동기(200)로는 과전류가 유입되어 유도전동기에 손상을 줄 수 있다.

이렇게 발생하는 과전류를 적절히 제어하여 가감속을 하기 위해 전력용 반도체 소자인 SCR(160)을 사용하여 위상제어에 의한 속도제어를 하는 것이다.

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.

SCR(Silicon Controlled Rectifier;160)은 역병렬 다이오드가 각각 2개 구비된 정방향스위치와 부방향스위치가 병렬로 배치된다.

따라서, SCR 게이트 구동부(150)의 출력에 따라 정방향스위치가 동작하거나 부방향스위치가 동작되어, SCR(160)로 공급되는 전압을 도통시키거나 차단하도록 동작된다.

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.

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.

제어부(130)는 SOFT STARTER를 제어하는 control part로서 동작되며, 운전자의 운전 제어명령을 필드버스(FieldBus;133)로 수신받아 운전명령을 검출하는 운전제어명령검출부(132)를 포함한다.

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.

따라서 CT(183)는 입력전원단(110)과 SCR(160)의 일단에 개재되어야 한다.

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.

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

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.

광케이블은 신호 전달시 노이즈 방지를 위하여 사용된다.

이러한 동작은 인터페이스(132)를 통하여 수신된 운전자의 운전지령에 따라 수행된다.

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.

이러한 통신방법에 대해서는 아래에서 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명에서는 방폭형 케이스(170)를 주물로 제작되어 방폭 지역에 사용될 수 있게 한다.

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.

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.

즉, Line Inductor(160)를 SCR(160)의 입력단에 구성함으로써, di/dt 값의 변화를 억제하는 기능을 수행하여 안정된 전류를 공급하도록 하는 것이다.

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.

미설명부호 131은 ZGF(Zero Ground Fault)이고 143은 유동전동기 접속단자를 144는 광테이블을 의미한다.

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.

본 발명의 고압용 방폭 소프트 스타터는 방폭지역에서 사용되기 때문에 내부 구성요소를 보호하기 위하여 주물로 형성된 케이스를 사용하는 것이다.

또한, 제어부(130)는 외부에서의 운전제어명령에 따라 가동되어야 하므로, 외부의 운전자와 통신이 가능하도록 구성되어야 한다.

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.

이러한 필드버스 단자(133)는 케이스(170) 외부에 위치한 운전자와 유무선통신을 통하여 통신할 수 있도록 구성된다.

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.

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.

동작레벨(260)은 DCS, SCADA, HMI 등이 속하며, 최상위 레벨인 경영레벨(270)은 생산제어시스템(Manufacturing Execution System) 등이 속한다.

또한, 필드레벨(210)은 이더넷(ethernet;133a), PROFIBUS(133b) 또는 MODBUS(133c) 중 어느 하나의 통신방식을 이용하여 상위 계층과 통신한다.

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.

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.

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.

여기에서 RTU(Remote Terminal Unit)는 대체로 PLC가 되고 Binary 또는 Bit로 Data를 처리하는 것이고 문자식 처리는 ASCII, 그리고 TCP는 header를 가지고 인식하게 된다.

SCADA는 현장 기계들의 전보와 지령을 하게 되는데 이때 MODBUS PROTOCOL의 규약에 따라 정보교환이 이루어지고 모니터를 통하여 동작상태나 이상 유무 등을 감시하고 작동하도록 지시한다.

이때 각각의 기계들은 RTU(PLC)에서 지령과 기계의 상태를 SCADA와 통신을 하는 것이다.

필드버스에 대하여 간단히 설명한다.

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.

Filedbus는 제품을 생산하기 위해서는 생산설비가 반드시 필요하고, 수반된 생산설비를 제어하기 위해서 제어용 컨트롤러가 필요한데, 지금까지 생산설비를 제어하기 위해서는 PLC류의 제어기기를 많이 사용했다.

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.

즉, 제어기기의 Input과 Output장치가 생산설비에 분산되어 적절히 설치되고 이들을 통신선을 이용하여 제어기기와 연결하는 형태로 만드는 것이다.

이렇게 입출력용 제어기기 장치가 생산현장에 분산되는 형태를 취한다고 해서 생산현장을 의미하는 Field와 통신을 의미하는 Bus 를 합하여 Fieldbus라고 부르게된 것입니다.

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.

이러한 필드버스는 적용분야의 요구사항에 따라 최적화되어 있으며, 각각 고유의 특징을 가지고 있다.

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.

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.

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.

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 : 유도전동기

Claims

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.
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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.
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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.
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