KR100957681B1

KR100957681B1 - 분상 기동형 단상 유도 전동기의 기동 장치

Info

Publication number: KR100957681B1
Application number: KR1020080012112A
Authority: KR
Inventors: 김영준
Original assignee: 김영준
Priority date: 2008-02-11
Filing date: 2008-02-11
Publication date: 2010-05-12
Also published as: KR20080027468A

Abstract

본 발명은 분상 기동형 단상 유도 전동기(Split-phase Induction Motors)의 기동 장치에 관한 것으로 기계식 원심 스위치의 기능을 상대적으로 높은 내구성을 가진 반도체 소자인 트라이악을 이용하여 구현하도록 하고, 이를 위하여 기동장치(Microcontroller)를 통해 제어할 수 있도록 상기한 기동장치는 트라이악 제어를 위한 전류 검출회로(Triac volt, Line volt)와 트라이악 구동회로(Triac Drive), 그리고 전압/전류간의 위상차 비교회로(Phase Angle)및 조작 전원회로(Power Supply)와 기동 완료와 구속상태의 확인을 위해 기동중인 전동기의 속도를 유추하는 중앙제어기 (CPU)에 의해 이루어지는 기동 장치를 구성함으로서 분상 기동형 단상 유도 전동기의 가장 중요한 소손 원인으로 지적되는 원심 스위치의 마모 및 구속 전류에 의한 기동 권선(W1)의 단선을 예방할 수 있도록 한 것이다.

분상 기동형 단상 유도 전동기, 트라이악, 기동장치, 전류 검출회로, 위상차 비교회로, 중앙제어기, 기동권선.

Description

분상 기동형 단상 유도 전동기의 기동 장치{Starting relay of Split-phase Induction Motors}

본 발명은 분상 기동형 단상 유도 전동기의 기동 장치에 관한 것으로 특히 트라이악 제어를 위한 전류 검출회로와 트라이악의 구동회로 및 전압/전류간의 위상차 비교에 의한 구속 상태의 확인과 기동중인 전동기의 속도를 유추하여 중앙처리장치에 의해 제어하도록 하는 것이다.

종래 콘덴서 기동형 전동기에 비해 상대적으로 낮은 기동 토크 및 높은 기동전류로 인한 기동 실패와 기동권선 회로의 소손이 적지 않았다. 특히 단상 유도 전동기에 있어서, 기동권선은 주 권선에 비해 높은 기동 전류가 흐름으로서 소손 가능성이 더욱 높고 또 기존의 원심 스위치는 기계적 구조임으로 그 수명이 트라이악과 같은 반도체 소자를 사용한 전자식 기동장치에 비해 효율적이지 못했다. 그러나 전자식 기동 스위치의 경우에 있어서도 전동기의 속도를 검출하기 위한 회로의 구성이 필요하나 그 구성이 쉽지를 않고 이에 따른 오동작 또는 제조 단가의 상승 요인을 초래하는 결점이 있었다.

[종래 기술의 문헌정보]

[문헌1] 한국등록 실용 제20-0409525호

[문헌2] 한국 등록 특허 제10-0527054호

[문헌3] 한국 등록 특허 제10-0728535호

본 발명은 상기와 같은 종래의 단점을 해결하고 새로운 기동 방법을 제공하고자 한 것이 본 발명의 과제이다.

이를 위하여 본 발명에 있어서는 전동기의 속도를 검출해 내기 위한 전압과 전류와의 위상차를 비교함으로서 간단하게 기동 스위치의 기능을 발휘할 수 있음과 동시에 내부에 저장되는 중앙 처리장치는 전동기의 구속상태를 확인하여 트라이악을 제어할 수 있도록 함으로서 기동권선의 보호에 아주 탁월한 효과가 있음을 오랜 실험과 연구에 의해 확인할 수 있었다.

따라서 본 발명에 있어서 처리장치의 구성을 다음과 같이 구성함을 특징으로 하는 것이다. 즉 트라이악을 제어하기 위한 전류검출을 위한 검출회로에서 비교회로(C1)에 의한 트라이악의 양단 전압(Triac volt)과 비교회로(C2)에 의한 기동권선(W1)의 회로 전압(Line volt)검출 출력에 의한 전압/전류간의 위상차 비교회로(Phase Angle detection)의 출력에 의해 기동중인 전동기의 속도를 유추하고, 전동기의 기동완료 및 구속 상태의 확인을 위한 내부의 중앙정보처리장치(CPU, 이하"중앙처리장치"로 약칭)에 의해 제어하도록 되고, 이와 같은 회로는 전원 회로(Power Supply)에 의해 가동 전원을 공급하도록 구성함으로서 본 발명의 목적을 달성할 수 있었다.

따라서 본 발명에 의하면, 분상 기동형 단상 유도 전동기의 기동 권선(W1)에 유기되는 전압으로 인하여 전류가 감소하면, 비교기(C1)에 의해 기동권선전압과 기동권선 전류간의 위상차가 감지되어 전류와 전압간의 위상차가 급격히 증가하는 시점을 확인한 후 트라이악(D1)을 즉시 off하도록 되며, 전동기가 구동중 일정 시간 동안 전류와 전압간의 위상차가 발생치 않으면 전동기가 구속 상태인 것으로 판단하여 이러한 때에도 트라이악(D1) 양단간의 전압(Triac volt)과 기동권선(W1)에 의한 회로전압(Line volt)간의 위상차를 감지하여 위상차가 감소하면, 재 기동을 위해 중앙처리장치(CPU)를 통해 트라이악(D1)을 on시키도록 되며, 또 기동중 트라이악(D1)이 on상태일 때 양단간에 걸리는 전압을 통해 기동 권선(W1)의 0점 전류를 확인하고 운전중 또는 트라이악(D1)이 off상태일 때에는 동일한 회로를 통해 기동권선의 0점 전압을 저항 및 비교기를 통해 감지하여 효율적인 트라이악 제어를 실현할 수 있는 효과가 있는 것이다.

이하 본 발명을 첨부된 실시예의 개략적인 회로도를 참조하여 설명하면, 다음과 같다.

전동기에 인가되는 전압(Motor Voltage)의 양단 사이에 트라이악(D1)과 기동권선(W1)이 직렬로 연결됨은 공지와 같고, 상기한 기동권선(W1)과 트라이악(D1)과의 사이에는 저항(R1)을 통해 반전 입력단자(-)에 연결된 비교기(C1)의 비반전 입력단자(+)에 저항(R4)을 통해 연결되어 기동권선의 0점 전류를 검출하도록 되고, 반전 입력단자(-)가 접지와 연결된 비교기(C2)의 비반전 입력단자(+)에는 저항(R3)을 통해 상기 기동권선(W1)의 0전압 검출을 위한 비교회로가 구성되어 그 출력에 의해 전압/전류간의 위상차 비교회로(Phase angle)의 신호에 따라 중앙처리장치(CPU)가 트라이악(D1)의 게이트를 On또는 Off를 제어하도록 제어장치를 구성함으로서 본 발명의 목적을 달성하도록 된 것이다.

도면중 미설명 부호 Power Supply는 회로의 조작을 위한 전원을 공급하기 위한 전원 공급회로를 의미한다.

상기와 같은 구성으로 되는 것이므로 도시하지 않은 전동기에 전원을 인가하는 경우 트라이악(D1)이 On되어 기동이 시작되면, 기동권선(W1)에 흐르는 전압과 기동권선 전류에는 권선 방식에 따라 약 20°∼30°정도의 위상차가 발생한다. 이와 같이 하여 기동중 전동기의 속도가 증가하면 기동권선(W1)에는 회전자를 통해 전압이 유지 되고 전동기의 회전 속도가 60∼80％사이에서 기동권선 전류는 급격히 감소하기 시작하며, 기동권선(W1)에 유기되는 전압으로 인해 전류가 감소하면, 회로전압(Line Volt)과 전류와 동상인 약 1V정도의 트라이악(D1)양단 전압(Triac Volt)간의 위상차가 증가하는 것을 감안하여 장치의 내부회로인 중앙처리기(CPU)는 이와 같은 전류와 전압간의 위상차가 급격히 증가하는 시점을 확인한 후 트라이악(D1)을 Off(Triac Drive)시키도록 되어 있다. 또 기동중 일정 시간 예를 들어 4초동안 상기 위상차가 발생하지 않거나 위상차가 10°이하인 경우에는 전동기가 구속 상태인 것으로 판단하여 트라이악(D1)을 즉시 Off시켜 기동권선회로를 보호하도록 되는 것이다.

한편, 전동기의 운전중 트라이악(D1)의 양단 사이에는 회로전압과 유기전압의 백터 합이 걸리게 되어 회로전압 간에 위상차가 발생 하지만 과부하, 저전압등의 이유로 전동기의 속도가 감소하면, 트라이악(D1)양단 전압과 회로전압간의 위상차도 작아지므로 상기한 전압간의 위상차를 감지하게 되고, 전압간의 위상차가 일정치 이상 감소하면, 재 기동을 위해 즉시 트라이악(D1)을 On 시키도록 중앙처리기(CPU)의 지시에 의해 트라이악 드라이브(Triac Drive)를 통해 트라이악(D1)의 게이트를 트리거 하도록 되는 것이다. 즉 기동중인 전동기의 속도를 유추하여 중앙처리기(CPU)를 통해 기동 중에는 회로전압과 전류간의 위상차를 감지하고 운전 중에는 회로전압과 트라이악(D1)양단 전압간의 위상차를 감지하여 운전하도록 제어장치가 구성되는 것이 본 발명의 특징인 것이다.

도1은 본 발명을 설명키 위한 개략 회로도.

도면중 부호의 설명

D1은 트라이악, W1은 기동권선, R1∼R5는 저항, C1, C2는 비교기, Phase volt는 전압/전류의 위상차 비교회로, CPU는 중앙제어기, Triac volt는 트라이악 양단 전압, Line volt는 기동권선 회로전압, Triac Drive는 트라이악 On-Off신호, Power Supply는 회로의 전원 공급회로를 의미한다.

Claims

전동기에 인가되는 전압(Motor Voltage) 양단사이에 트라이악(D1)과 기동권선(W1)을 직렬 연결하는 것과,

트라이악(D1)의 양단 전압을 비교기(C1)로 감지하는 트라이악전압(Triac volt)과 기동권선(W1)의 회로 전압을 비교기(C2)로 감지하는 회로전압(Line volt)을 통해 전압/전류간의 위상차비교회로(Phase Angle)의 신호에 따라 기동중 전동기의 속도를 유추하여 중앙처리기(CPU)가 트라이악(D1)의 게이트를 On-Off제어하도록 구성되는 것을 특징으로하는 분상 기동형 단상 유도 전동기의 기동 장치.