KR100527054B1 - 단상유도 전동기 기동용 전압식 전자 릴레이 - Google Patents

단상유도 전동기 기동용 전압식 전자 릴레이 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단상 유도전동기 기동용 전압식 전자릴레이에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 전자 릴레이는 전원부(310)와, 기동코일에 교류전원을 인가 혹은 차단하기 위한 트라이악(306)과, 기동코일에 유기된 전압을 감지하기 위한 감지수단(322)과, 초기 기동시 온제어신호를 출력하고, 감지수단을 통해 감지된 유기전압이 소정의 오프 기준전압에 도달하면 트라이악을 오프하기 위한 오프제어신호를 발생하며, 정상 운전 기간에 유기전압이 소정의 온 기준전압 이하로 낮아지면 트라이악을 다시 온시키기 위한 온제어신호를 발생하는 히스테리시스부(324)와, 히스테리시스부의 온제어신호에 따라 트라이악을 온시키고, 오프제어신호에 따라 상기 트라이악을 오프시키는 트리거부(330)로 구성되어 단상 유도전동기의 기동코일에 교류전원을 인가 혹은 차단하기 위한 기동 릴레이에 있어서, 트라이악(306)의 게이트 단자와 트라이악(306)의 게이트를 트리거하기 위한 픽업코일(PC) 사이에 직렬로 스위칭 다이오드(Dsw)가 연결되어 포지티브 트리거 전류의 흐름은 막아주고 네거티브 트리거 전류의 경우 다이오드 전압 강하로 인해 유기 전류치의 수준을 낮추어 주어 오동작을 방지하도록 된 것을 특징으로 한다.

Description

단상유도 전동기 기동용 전압식 전자 릴레이{ A VOLTAGE CONTROLLED STARTING RELAY FOR AN INDUCTION MOTOR }
본 발명은 단상 유도전동기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단상 유도전동기를 기동하기 위한 전압식 전자 릴레이에 관한 것이다.
일반적으로, 단상 유도전동기는 단상 교류전원으로 운전되는 전동기로서, 그 내부에 운전코일과 기동코일을 구비하고 있는 데, 기동코일은 전동기가 기동할 순간만 통전되어 기동 회전력을 공급해 주고, 기동 후 정상 운전중에는 오프상태를 유지한다.
이와 같이 단상 유도전동기의 기동코일을 온/오프시켜주는 장치를 원심개폐기 혹은 기동 릴레이라 하는데, 전압식 전자 릴레이는 기동코일의 양단에 유기되는 전압이 전동기의 회전속도의 증가에 따라 증가되는 특성을 이용한 기동 릴레이이다. 즉, 전압식 전자 릴레이는 단상 유도전동기에 전원이 인가되는 초기에 기동코일에 전원을 공급한 후, 기동코일의 양단에 유기되는 전압을 감지하여 일정 전압 이상이 되면(즉, 정상운전 상태에 도달하면) 기동코일에 인가되는 전원을 차단한다. 정상 운전중에 중부하가 걸려 구속상태에 이르게 되면, 기동코일의 양단에 유기되는 전압은 다시 낮아지게 되는데, 이 유기전압을 감지하여 일정 전압 이하로 떨어지게 되면 다시 기동코일에 전원을 공급하여 재기동시킨다. 여기서, 릴레이를 오프시키게 되는 유기전압은 상대적으로 높고, 릴레이를 다시 온시키게 되는 기동코일의 유기전압은 상대적으로 낮으며, 두 전압의 차를 '히스테리시스폭'이라 한다.
한편, 종래의 단상 유도전동기 기동용 전압식 전자 릴레이로는 본 출원인에 의해 출원되어 한국 특허공보에 공고번호 제 91-2458 호로 공고된 '전압식 전자 릴레이'가 있다. 이러한 종래의 전압식 전자 릴레이는 도 1에 도시된 바와 같이, 단상 유도전동기(110)와, 단상 유도전동기의 기동코일을 온/오프하기 위한 전자 릴레이 회로(120)로 이루어져 있다.
도 1을 참조하면, 단상 유도전동기(110)는 운전코일(W1,W2)과 기동코일(W3)을 구비하고 있는데, 운전코일(W1,W2)은 전원입력단자(L1, L2)를 통해 바로 상용 교류전원(AC110V)을 입력받도록 연결되어 있으나 기동코일(W3)은 기동 커패시터(SC)와 전자 릴레이(120)를 통해 전원을 입력받도록 되어 있다.
그리고 전자 릴레이(120)는 기동 커패시터(SC)를 통해 기동코일(W3)에 전원을 인가하기 위한 스위칭소자로서 트라이악(121)과, 트라이악(121)의 게이트를 트리거하기 위한 제어회로로 구성되는데, 제어회로는 전자 릴레이의 회로소자에 전원을 공급하기 위한 전원부(122)와 기동코일(W3)의 양단 전압을 감지하여 온/오프 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부(123), 제어신호 생성부(123)의 출력에 따라 상기 트라이악(121)의 게이트를 트리거하기 위한 트리거부(124)로 이루어진다.
도 1에서 전원부(122)는 연결단자(T1, T2)로부터 입력된 교류전원을 정류하기 위한 다이오드(D2)와, 다이오드(D2)의 출력을 필터링하기 위한 필터 커패시터(C4), 분배저항(R7, R8), 제너다이오드(ZD) 및 필터 커패시터(C2)로 이루어져 낸드게이트(M1, M2, M3, M4)에 전원(Vcc)을 공급한다.
제어신호 생성부(123)는 기동코일(W3)의 양단전압을 감지하기 위한 다이오드(D1) 및 분할 저항(R1,R2), 히스테리시스폭 조정저항(R3), 2개의 낸드게이트(M1,M2)로 이루어져 기동코일(W3)의 양단 유기전압을 감지하여 트라이악(121)을 온/오프하기 위한 제어신호를 생성하고, 트리거부(124)는 제어신호에 따라 발진을 일으키기 위한 낸드게이트(M3,M4)와 픽업코일(PC)의 일차 코일을 단속하기 위한 트랜지스터(TR) 및 트라이악(121)의 게이트를 트리거하기 위한 픽업코일(PC)로 구성된다. 여기서, 낸드게이트(M2)의 출력은 저항(R4)을 통해 낸드게이트(M1)로 정궤환되어 히스테리시스폭을 크게 하고, 커패시터(C3)와 저항(R5)은 낸드게이트(M4)의 출력을 부궤환시켜 발진을 일으키게 하며, 미설명부호 R4, R9는 한류저항, C1은 필터 커패시터이다.
이와 같은 구성에서 단상 유도전동기(110)에 교류전원이 인가되면, 전원부(122)를 통해 회로소자에 전원(Vcc)이 공급되어 전자 릴레이(120)가 동작하게 된다. 기동코일(W3)의 양단 유기전압은 연결단자(T3)에 연결된 다이오드(D1)와 분배저항(R1, R2)과 히스테리시스폭 조정저항(R3)을 통해 낸드게이트(M1)로 입력되는 데, 전원인가 초기에는 기동코일(W3)에 유기되는 전압이 낮으므로 낸드게이트(M1)로 로우레벨의 신호가 입력된다. 낸드게이트(M1)는 로우입력을 하이로 반전하여 낸드게이트(M3)로 전달하고, 이에 따라 낸드게이트(M3,M4)로 이루어진 발진회로는 발진을 일으키게 된다. 낸드게이트(M4)의 발진신호는 트랜지스터(TR)를 온/오프하여 픽업코일(PC)의 일차코일을 단속하게 되고, 이에 따라 픽업코일(PC)의 이차코일에는 트라이악(121)의 게이트를 트리거시킬 수 있는 신호전압이 유기되어 트라이악(121)을 온(ON)시키게 된다.
트라이악(121)이 온(ON)되면 기동코일(W3)에는 트라이악(121)과 기동 커패시터(SC)를 통해 교류전원이 인가되어 단상 유도전동기(110)가 기동동작을 하게 된다.
단상 유도전동기(110)의 기동동작에 의해 전동기의 회전속도가 증가하면 기동코일(W3)에 유기되는 전압도 차츰 증가하게 되고, 이 유기전압이 히스테리시스폭 조정저항(R3)에 의해 설정된 일정전압에 도달하게 되면 낸드게이트(M1)로 입력된 신호레벨이 하이가 되어 낸드게이트(M1)는 로우를 출력하게 된다. 이에 따라 낸드게이트(M3,M4)에서의 발진동작은 중단되고, 픽업코일(PC)을 통한 트라이악(121)의 게이트 트리거 동작이 중단됨으로써 트라이악(121)은 오프(OFF)된다.
트라이악(121)이 오프(OFF)되면, 기동 커패시터(SC)를 통해 기동코일(W3)에 인가되던 교류전원이 차단되게 되고, 이후 단상 유도전동기(110)는 운전코일(W1,W2)에 의해서만 동작하게 된다.
도 2 는 종래의 단상유도 전동기 기동용 전압식 전자 릴레이의 다른 회로도로서, 전체적인 동작은 도 1 에 도시된 회로의 동작과 유사하다. 다만, 도 2의 전자 릴레이(120)에서는 트라이악(TRIAC)을 트리거하는 방법에 있어서, 트라이악(TRIAC)의 게이트와 캐소드 사이에 저항(R10)과 커패시터(C6)가 병렬 연결되어 픽업코일(PC)의 2차측에 연결되고, 일단이 접지된 1차측에 커패시터(C5)를 통해 낸드게이트(M4)의 출력신호가 전달되어 트라이악(TRIAC)을 제어하도록 되어 있다.
전술한 바와 같은 종래의 전압식 전자 릴레이는 낸드게이트의 정궤환 특성과 입력신호의 세력을 조정할 수 있도록 하여 히스테리시스폭을 전원 전압의 절반 이상인 75V까지 넓게 조정할 수 있어 전원 전압이 낮거나 높을 경우, 즉, 전압 변동율이 큰 악성 전원 설비지역에서도 기동장치가 무리없이 안전 운전할 수 있고, 아크발생이 없으며, 설치장소에도 제한을 받지 않는 잇점이 있다.
하지만, 이러한 종래의 전압식 전자 릴레이는 낸드게이트(M1, M2, M3, M4)로 인가되는 전압이 다소 불안정하고, 임펄스성 노이즈에 의해 트라이악이 손상될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 종래의 트라이악(121) 트리거 회로에는 픽업코일(PC)의 이차측에 병렬로 저항(R10)과 커패시터(C6)를 연결하였기 때문에 게이트 파이어링(firing) 후 전류(iT2)가 흐르는 동안 T1-게이트 양단간에 약 0.6V 의 전압이 유기되고, 이로 인해 별도의 게이트 구동 전류가 없는 상태에서도 유기전류가 흐른다(즉, 제로 크로싱이 안된다). 이에 따라 전류의 제로 크로싱(zero crossing)시에 약간의 게이트 전류가 잔류하게 되어 트라이악 발열시 오동작을 일으킬 염려가 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 트라이악을 사용하는 단상 유도전동기 기동용 전압식 전자 릴레이의 트라이악에 임펄스성 노이즈를 제거하는 스파크킬러를 병렬로 설치하여 임펄스성 노이즈로부터 트라이악을 보호할 수 있도록 하는 한편, 회로소자에 안정된 전압을 공급할 수 있도록 된 단상 유도전동기 기동용 전압식 전자 릴레이를 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 구성은 다음과 같다. 즉, 본 발명은 브릿지다이오드로 되어 있고, 단상 유도전동기의 교류전원이 온되면, 기동 릴레이의 회로소자에 필요한 전원을 공급하기 위한 전원부와, 기동코일에 교류전원을 인가 혹은 차단하기 위한 트라이악과, 상기 기동코일에 유기된 전압을 감지하기 위한 감지수단과, 초기 기동시 온제어신호를 출력하고, 상기 감지수단을 통해 감지된 유기전압이 소정의 오프 기준전압에 도달하면 상기 트라이악을 오프하기 위한 오프제어신호를 발생하며, 정상 운전 기간에 상기 유기전압이 소정의 온 기준전압 이하로 낮아지면 상기 트라이악을 다시 온시키기 위한 온제어신호를 발생하는 히스테리시스부와, 상기 히스테리시스부의 온제어신호에 따라 상기 트라이악을 온시키고, 상기 오프제어신호에 따라 상기 트라이악을 오프시키는 트리거부로 구성되어 단상 유도전동기의 기동코일에 교류전원을 인가 혹은 차단하기 위한 기동 릴레이에 있어서, 상기 트라이악의 게이트 단자와 상기 트라이악의 게이트를 트리거하기 위한 픽업코일 사이에 직렬로 스위칭 다이오드가 연결되어 포지티브 트리거 전류의 흐름은 막아주고 네거티브 트리거 전류의 경우 다이오드 전압 강하로 인해 유기 전류치의 수준을 낮추어 주어 오동작을 방지하도록 된 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 단상 유도전동기 기동용 전압식 전자 릴레이를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3 은 본 발명에 따른 단상 유도전동기 기동용 전압식 전자 릴레이의 회로도로서, 단상 유도전동기(302)와, 단상 유도전동기(302)의 기동코일(W3)을 온/오프하기 위한 전자 릴레이(300)가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 단상 유도전동기(302)는 운전코일(W1,W2)과 기동코일(W3)을 구비하고 있는 데, 운전코일(W1,W2)은 전원입력단자(L1, L2)를 통해 바로 상용 교류전원(301)을 입력받도록 연결되어 있으나 기동코일(W3)은 기동 커패시터(SC)와 전자 릴레이(300)를 통해 교류전원(301)을 입력받도록 연결되어 있다.
그리고 전자 릴레이(300)는, 기동 커패시터(SC)를 통해 기동코일(W3)에 교류전원을 인가하기 위한 스위칭소자로서 트라이악(306)과, 트라이악(306)에 병렬로 연결되어 트라이악(306)을 보호하기 위한 보호소자(308), 트라이악(306)의 게이트를 트리거하기 위한 트라이악 제어계통으로 구성된다. 그리고 트라이악 제어계통은 전자 릴레이의 회로소자에 전원을 공급하기 위한 전원부(310)와, 기동코일(W3)의 양단 전압을 감지하여 트라이악을 온/오프하기 위한 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부(320), 제어신호 생성부(320)의 출력에 따라 트라이악(306)의 게이트를 트리거하는 트라이악 트리거부(330)로 이루어진다.
도 3에서 전원부(310)는 연결단자(T1, T2)로부터 입력된 교류전원(301)을 정류하기 위한 브릿지다이오드(BD)와, 브릿지다이오드(BD)의 출력을 필터링하기 위한 필터 커패시터(C2), 제너다이오드(ZD), 저항(R2)으로 이루어져 회로소자에 전원(Vcc)을 공급한다. 이때 브릿지다이오드(BD)로 입력되는 교류전원(301)은 전류 제한용 저항(R1)과 커패시터(C1)를 통해 연결되고, 필터 커패시터(C2), 제너다이오드(ZD), 저항(R2)은 브릿지다이오드(BD)의 출력단에 병렬로 연결되어 있다.
그리고 제어신호 발생부(320)는 기동코일(W3)에 유기된 전압(VST)을 감지하기 위한 신호입력부(322)와, 유기된 전압에 따라 히스테리시스 특성을 갖는 온/오프 제어신호를 발생하는 히스테리시스부(324)로 이루어진다. 신호입력부(322)는 연결단자(T3)에 직렬 연결되는 히스테리시스폭 조정저항(AR)과, 저항(R3), 정류 다이오드(D2), 보호 다이오드(D1), 저항(R4), 커패시터(C3), 전류 제한용 저항(R5)으로 구성되고, 히스테리시스부(324)는 직렬 연결된 2개의 낸드게이트(NG1,NG2)와 정궤환을 위한 저항(R6)으로 구성된다.
또한 트라이악 트리거부(330)는 히스테리시스부(324)의 온/오프 제어신호에 따라 발진동작을 하는 발진부(332)와, 발진부(332)의 발진출력을 승압시켜 트라이악의 게이트를 트리거하기 위한 게이트 트리거부(334)로 구성된다. 발진부(332)는 직렬 연결된 2개의 낸드게이트(NG3,NG4)와 낸드게이트(NG3)의 출력을 궤환하기 위한 저항(R8), 낸드게이트(NG4)의 출력을 부궤환하기 위한 커패시터(C4) 및 저항(R7)으로 구성되고, 게이트 트리거부(334)는 커패시터(C5)를 통해 입력된 발진신호를 승압하여 트라이악(306)의 게이트를 트리거시키기 위한 픽업코일(PC)과, 픽업 코일(PC)과 트라이악(306)의 게이트 단자 사이에 직렬로 연결되는 스위칭 다이오드(Dsw)로 구성된다. 여기서, 스위칭 다이오드(Dsw)는 포지티브 트리거 전류의 흐름은 막아주고 네거티브 트리거 전류의 경우 다이오드 전압 강하(Diode Voltage Drop)로 인해 유기 전류치의 수준을 낮추어 주어 오동작을 방지하는 기능을 한다.
이어서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 동작을 자세히 설명하기로 한다.
먼저, 단상 유도전동기의 동작원리를 간단히 설명하면, 모든 단상 유도전동기는 운전코일(W1, W2)과 기동코일(W3)로 구성되는 데, 기동코일(W3)은 전동기가 기동할 순간만 기동전류가 통전되어 기동 회전력을 공급해 주고 기동 후 즉, 정상 운전중에는 오프상태에 있게 된다. 따라서, 전압식 전자 릴레이는 기동코일(W3)에 인가되는 교류전원을 스위칭하여 전동기의 기동시에만 통전되도록 하고, 이후 정상 운전중에는 기동코일을 오프상태로 계속 유지시키는 역할을 하게 된다.
단상 유도전동기를 기동시키기 위하여 교류전원이 인가되면, 운전코일(W1,W2)에는 교류전원(301)이 그대로 인가되어 전류가 흐르게 되나 기동코일(W3)에는 전자 릴레이(300)의 트라이악(306)과 기동 커패시터(SC)를 거쳐 교류전원이 인가되도록 되어 있으므로 트라이악(306)의 온/오프 상태에 따라 전류가 흐르게 된다.
교류전원이 연결단자(T1,T4)에 인가되면, 이 교류전원이 전류 제한용 저항(R1)과 커패시터(C1)를 통해 브릿지다이오드(BD)로 전달된 후 브릿지다이오드(BD)에서 전파정류가 이루어져 직류전원(Vcc)이 된다. 전파정류된 이 직류전원(Vcc)은 커패시터(C2)에서 평활화되고, 제너다이오드(ZD)에서 일정한 크기의 전압으로 안정되어 전자 릴레이의 회로소자(예컨대, 낸드게이트)에 공급된다.
한편, 전동기의 회전에 의해 기동코일(W3)에 유기된 전압(VST)은 단자(T3)와 조정저항(AR)을 거쳐 다이오드(D2)에서 정류된 후 전류 제한용 저항(R5)을 거쳐 낸드게이트(NG1)로 입력된다. 이때 다이오드(D2)의 입력단과 접지 사이에 연결된 다이오드(D1)는 역전압으로부터 회로소자를 보호하는 역할을 하고, 커패시터(C3)는 정류된 감지신호를 필터링하는 역할을 한다.
낸드게이트(NG1)로 입력되는 입력전압(Vi)은 다음 수학식1과 같이 구해지고, 그 값은 조정저항(AR)을 가변하여 조정할 수 있다.
상기 수학식1에서 VNG2는 낸드게이트(NG2)에서 저항(R6)을 거쳐 낸드게이트(NG1)로 궤환되는 전압을 나타내고, VST는 기동코일에 유기된 전압의 크기를 나타낸다.
초기 기동시에 기동코일(W3)의 양단에 유기된 전압(VST)은 거의 0V에 가까우므로 낸드게이트(NG1)로 입력되는 전압(Vi)도 거의 0V에 가까워 로우레벨의 신호가 되고, 이에 따라 낸드게이트(NG1)는 하이레벨의 신호를 출력한다.
낸드게이트(NG1)의 하이 출력은 발진부(332)의 낸드게이트(NG3)로 입력되어 발진부(332)가 발진을 일으키게 함과 아울러, 낸드게이트(NG2)로 입력된 낸드게이트(NG1)의 하이신호는 로우레벨로 바뀌어 저항(R6)을 통해 다시 낸드게이트(NG1)로 정궤환된다. 따라서 상기 수학식1에서 낸드게이트(NG1)로 궤환되는 전압(VNG2)은 로우레벨이므로 낸드게이트(NG1)는 주로 유기전압(VST)에 의해서만 출력레벨을 결정하게 된다. 여기서, 낸드게이트(NG1~NG4)의 하이레벨과 로우레벨신호는 낸드게이트(NG1~NG4)에 인가되는 Vcc전압에 의해 영향을 받게 되므로 낸드게이트(NG1~NG4)의 전원전압(Vcc)을 안정되게 유지하는 것이 매우 중요한 것임에 유의할 필요가 있다.
낸드게이트(NG1)의 하이 출력에 의해 발진부(332)에서 발진된 신호는 커패시터(C5)를 거쳐 픽업코일(PC)의 일차코일로 전달되고, 픽업코일(PC)의 일차코일에 전달된 발진신호는 픽업코일(PC)의 이차코일로 승압 유기되어 스위칭 다이오드(Dsw)를 거쳐 트라이악(306)의 게이트를 트리거함으로써 트라이악(306)을 온(ON)시킨다.
트라이악(306)이 온(ON)되면 기동코일(W3)에는 트라이악(306)과 기동 커패시터(SC)를 통해 교류전원이 인가되어 단상 유도전동기(302)가 기동동작을 하게 된다.
단상 유도전동기(302)의 기동동작에 의해 전동기의 회전속도가 증가하면, 기동코일(W3)에 유기되는 전압(VST)도 차츰 증가하게 되고, 이 유기전압(VST)이 히스테리시스폭 조정저항(R3)에 의해 설정된 오프 기준전압(VOFF)에 도달하게 되면 낸드게이트(NG1)로 입력된 신호레벨(Vi)이 하이레벨이 되어 낸드게이트(NG1)는 로우레벨신호를 출력하게 된다.
낸드게이트(NG1)의 출력이 로우레벨이 되면 발진부(332)의 낸드게이트(NG3,NG4)에서의 발진동작은 중단되고, 이에 따라 픽업코일(PC)을 통한 트라이악(306)의 게이트 트리거 동작이 중단됨으로써 트라이악(306)은 오프(OFF)된다.
트라이악(306)이 오프(OFF)되면, 기동 커패시터(SC)를 통해 기동코일(W3)에 인가되던 교류전원이 차단되게 되고, 이후 단상 유도전동기(302)는 운전코일(W1, W2)에 의해서만 동작하게 된다.
이와 같이 정상 운전중에는 낸드게이트(NG1)의 로우 출력이 낸드게이트(NG2)에 의해 반전되어 저항(R6)을 통해 하이레벨의 궤환전압(VNG2)을 낸드게이트(NG1)에 제공한다. 따라서 상기 수학식1에서 낸드게이트(NG1)로 궤환되는 전압(VNG2)이 하이레벨이 되므로 낸드게이트(NG1)는 감지된 유기전압(VST)과 궤환신호(VNG2)의 합에 의해서 출력레벨을 결정하게 된다. 즉, 단상 유도전동기의 교류 입력전압이 변동되어 기동코일(W3)에 유기되는 전압(VST)이 다소 낮아진다하더라도 궤환전압(VNG2)에 의해 하이레벨을 계속 유지할 수 있으므로 기동코일(W3)을 온시키기 위한 기동동작을 하지 않게 된다. 만일, 중부하가 발생하여 유기전압(VST)이 온 기준전압(VON)까지 낮아질 경우에는 다시 기동이 이루어지게 된다.
이와 같은 유기전압과 전자 릴레이의 동작 관계를 정리하면 도 4에 도시된 그래프 및 다음 표 1과 같다.
구분 NG1출력 NG2출력 발진부 트라이악 기동코일 유기전압(VST)
기동기간 하이 로우 발진 ON 통전(온) 상승
정상 운전기간 로우 하이 오프 OFF 오프 VOFF이상~
재기동기간 하이 로우 발진 ON 통전(온) VON부터 상승
도 4 및 표 1을 참조하면, 횡축은 시간축으로서 전자 릴레이의 동작 상태에 따라 초기 기동기간, 정상 운전기간, 재기동기간 등으로 구분되고, 종축은 기동코일(W3)에 유기되는 전압(VST)의 크기를 나타낸다. 그리고 VOFF는 기동동작을 중지하기 위한 오프 기준전압이고, VON은 정상운전 후 재기동을 시작하기 위한 온 기준전압이다.
교류전원이 온되면 초기 기동기간이 시작되면서 유기전압(VST)은 전동기의 회전에 따라 상승하는 것을 알 수 있고, 이 초기 기동기간에 낸드게이트(NG1)는 하이레벨을 출력하고, 낸드게이트(NG2)는 로우를 출력하여 낸드게이트(NG1)로 정궤환시킨다. 낸드게이트(NG1)의 하이출력에 의해 발진부(332)는 발진동작을 일으켜 발진신호를 출력하고, 게이트 트리거부(334)는 이 발진신호로 트라이악(306)의 게이트를 트리거하여 트라이악(306)을 온(ON)시키고, 이에 따라 기동코일(W3)에는 교류전원이 인가된다.
유기전압(VST)이 상승하여 오프 기준전압(VOFF)에 도달하면, 낸드게이트(NG1)는 로우를 출력하고, 낸드게이트(NG2)는 하이를 출력하며, 발진부(332)는 발진동작을 중지하고, 이에 따라 트라이악(306)이 오프된다. 트라이악(306)이 오프되면 기동코일(W3)로 공급되던 교류전원은 차단된다. 이와 같이 기동코일(W3)이 오프되고 운전코일(W1,W2)에 의해서만 전동기가 회전하는 기간이 정상 운전기간이다.
정상 운전기간 중에는 유기전압(VST)이 변동하도라도 계속적으로 운전코일(W1,W2)에 의해서만 동작하다가 중부하 발생 등과 같이 장애가 발생되어 유기전압(VST)이 온 기준전압(VON) 이하로 떨어지면 재기동이 이루어진다. 재기동기간의 동작은 기동기간의 동작과 동일하다.
본 발명의 실시예에서는 전원전압이 110V인 경우에 전동기의 회전이 가속되어 정격속도의 70% 부근에 도달할 때 기동코일에 유기되는 전압인 약 125V 정도를 오프 기준전압으로 설정하고, 정격속도의 약 25%~30% 범위내인 약 50V 정도를 온 기준전압으로 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 설정할 경우에 히스테리시스폭은 약 75V 정도가 된다.
한편, 트라이악의 온/오프시, 혹은 서지 입력 등에 의해 트라이악(306)에 임펄스성 노이즈가 인가되면 트라이악(306)에 병렬로 연결된 스파크 킬러(308)가 이를 흡수하여 트라이악(306)을 보호하고, 전원부(310)는 브릿지다이오드(BD)를 통해 안정된 전원(Vcc)을 낸드게이트(NG1~NG4)에 계속적으로 제공한다. 그리고 신호입력부(322)는 부가된 다이오드(D1)에 의해 입력전압의 변동에도 안정적으로 동작하고, 낸드게이트(NG1,NG2)에 인가되는 전원이 안정됨에 따라 전자 릴레이가 보다 정확하게 동작하도록 한다.
본 발명은 전술한 실시예에 국한되지 않고, 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전자 릴레이의 회로소자에 인가되는 전원전압을 전파 정류용 브릿지다이오드와 필터 커패시터 등을 이용하여 안정되게 공급함으로써 전자 릴레이의 동작을 정확하게 제어할 수 있고, 트라이악에 병렬로 스파크 킬러를 설치하여 임펄스성 노이즈가 인가되는 경우 트라이악을 보호할 수 있는 잇점이 있다.
도 1 은 종래의 단상유도 전동기 기동용 전압식 전자 릴레이의 회로도.
도 2 는 종래의 단상유도 전동기 기동용 전압식 전자 릴레이의 다른 회로도.
도 3 은 본 발명에 따른 단상 유도전동기 기동용 전압식 전자 릴레이의 회로도.
도 4 는 도 3 에 도시된 전자 릴레이의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
301: 교류전원 302: 단상 유도전동기
306: 트라이악 308: 스파크 킬러
310: 전원부 320: 제어신호 발생부
322: 신호입력부 324: 히스테리시스부
330: 트라이악 트리거부 332: 발진부
334: 게이트 트리거부 PC: 픽업코일
Dsw: 스위칭 다이오드

Claims (1)

  1. 단상 유도전동기의 교류전원이 온되면, 기동 릴레이의 회로소자에 필요한 전원을 공급하기 위한 전원부(310)와, 기동코일에 교류전원을 인가 혹은 차단하기 위한 트라이악(306)과, 상기 기동코일에 유기된 전압을 감지하기 위한 감지수단(322)과, 초기 기동시 온제어신호를 출력하고, 상기 감지수단을 통해 감지된 유기전압이 소정의 오프 기준전압에 도달하면 상기 트라이악을 오프하기 위한 오프제어신호를 발생하며, 정상 운전 기간에 상기 유기전압이 소정의 온 기준전압 이하로 낮아지면 상기 트라이악을 다시 온시키기 위한 온제어신호를 발생하는 히스테리시스부(324)와, 상기 히스테리시스부의 온제어신호에 따라 상기 트라이악을 온시키고, 상기 오프제어신호에 따라 상기 트라이악을 오프시키는 트리거부(330)로 구성되어 단상 유도전동기의 기동코일에 교류전원을 인가 혹은 차단하기 위한 기동 릴레이에 있어서,
    임펄스성 노이즈를 제거하는 스파크킬러(308)가 상기 트라이악(306)에 병렬로 연결되어 있고,
    상기 트라이악(306)의 게이트 단자와 상기 트라이악(306)의 게이트를 트리거하기 위한 픽업코일(PC) 사이에 직렬로 스위칭 다이오드(Dsw)가 연결되어 포지티브 트리거 전류의 흐름은 막아주고 네거티브 트리거 전류의 경우 다이오드 전압 강하로 인해 유기 전류치의 수준을 낮추어 주어 오동작을 방지하도록 되어 있으며,
    상기 전원부(310)가
    연결단자(T1, T2)로부터 입력된 교류전원을 정류하기 위한 브릿지다이오드(BD)와, 상기 브릿지다이오드(BD)의 출력을 필터링하는 회로(C2,ZD,R2)로 이루어지고, 상기 브릿지다이오드(BD)로 입력되는 교류전원은 전류 제한용 저항(R1)과 커패시터(C1)를 통해 연결된 것을 특징으로 하는 단상유도 전동기 기동용 전압식 전자 릴레이.
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