KR101837700B1 - 모터의 운전속도 범위를 확장한 공기압축기용 인버터 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기를 압축시켜 압력탱크에 저장시키는 공기압축기의 구동을 제어하는 공기압축기용 인버터 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기압축기의 모터의 운전속도 범위를 확장시켜서 불필요한 전력 손실을 줄이고, 저속으로 일정시간 이상 부하운전되는 때에는 과열방지모드로 인버터부를 구동시켜 모터의 과열을 방지하고, 모터의 부하운전 재가동시 과속완충모드로 인버터부를 구동시켜 모터가 급가속되어 발생되는 소음, 진동, 과전류 등을 방지하는 모터의 운전속도 범위를 확장한 공기압축기용 인버터 제어장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 모터의 운전속도 범위를 확장한 공기압축기용 인버터 제어장치는 공기압축기의 모터 및 냉각팬을 구동을 제어하는 출력주파수를 생성하여 출력하는 인버터부; 상기 공기압축기에 의해 압축된 공기를 저장하는 압력탱크의 내부 압력 정보를 수신하여 상기 인버터부를 제어하는 제어부;를 포함하고, 제어부는 과열방지모드와 과속완충모드로 인버터부를 제어한다.

Description

모터의 운전속도 범위를 확장한 공기압축기용 인버터 제어장치{Invertor controller for compressure}

본 발명은 공기를 압축시켜 압력탱크에 저장시키는 공기압축기의 구동을 제어하는 공기압축기용 인버터 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기압축기의 모터의 운전속도 범위를 확장시켜서 불필요한 전력 손실을 줄이고, 저속으로 일정시간 이상 부하운전되는 때에는 과열방지모드로 인버터부를 구동시켜 모터의 과열을 방지하고, 모터의 부하운전 재가동시 과속완충모드로 인버터부를 구동시켜 모터가 급가속되어 발생되는 소음, 진동, 과전류 등을 방지하는 모터의 운전속도 범위를 확장한 공기압축기용 인버터 제어장치에 관한 것이다.

공장자동화에 필수적인 에너지원의 한 요소인 압축공기이다.

압축공기의 생산에는 공기압축기(컴프레셔)가 널리 사용되고, 공기압축기가 생산하는 압축공기는 압력탱크에 충진되어 저장된다.

공기압축기는 맞물려있는 두개의 스크류를 모터에 의해 연속 회전시켜 압축공기를 생산하고, 사용자가 미리 설정한 낮은 압력과 높은 압력을 기준으로 하여 공기압축기의 흡입구에 설치된 밸브를 자동으로 열고 닫는 방법으로 운전되며, 흡입구의 밸브가 열려서 압축공기가 생산되는 과정을 부하운전이라고 하고 밸브가 닫히고 공회전하는 상태를 무 부하운전이라고 한다.

Y-△ 기동방식에 의한 부하운전과 무부하운전만으로 단순히 운전되는 일반적인 공기압축기는 주간, 야간 혹은 공정변화에 따른 압축공기 사용량에 적절히 대응하지 못하고 언제나 고속회전하기 때문에 불필요한 에너지 낭비와 기계적 손실이 크다.

그래서 모터의 운전속도를 적절히 조절하여 불필요한 에너지 장비와 기계적 손실을 줄일 수 있는 공기압축기용 인버터 제어장치가 개발되었고, 이 인버터 제어장치는 공기압축기에 내장되도록 설치되었다. 그러나 인버터 제어장치 내장형 공기압축기는 고가이고, 이미 공장에서 널리 사용되고 있는 일반적인 공기압축기를 교체하기에는 경제적 부담이 크다.

그래서 본 출원인은 공장에 설치되어 사용되고 있는 일반적인 공기압축기에 연결하여 모터의 운전속도를 조절할 수 있는 기기로서 등록특허 제10-1174430호 "압축기 보조제어장치 및 그에 의한 압축기 보조제어방법"을 제안하였다.

공기압축기용 인버터 제어장치는 인버터부가 모터로 출력하는 주파수를 조절하여 모터의 운전속도를 조절한다.

공기압축기 모터의 운전속도 범위가 크면 전력절감 효과가 크고 압축공기 사용량의 변화가 큰 공장에서도 안정적으로 가동될 수 있다. 즉, 압축공기의 사용량이 적은 때에는 모터가 저속으로 운전하여 전력이 불필요하게 소비되지 않도록 하고, 압축공기의 사용량이 많은 때에는 모터가 고속으로 운전하여 사용되는 압축공기의 양만큼 압축공기를 빠르게 생산하여 압력탱크에 저장시킨다.

종래기술에 따른 인버터 제어장치에서 보통 인버터부의 출력 주파수는 30hz~60hz이다. 출력 주파수가 낮으면 모터는 저속으로 운전되고, 출력 주파수가 높으면 모터는 고속으로 운전된다.

여기서, 인버터부의 최저 출력주파수를 30hz 이하로 낮추면 전력절감의 효과를 높일 수 있는데도 더 낮추지 않는 것은 모터의 과열을 방지하기 위함이다.

공기압축기에는 모터에서 발생되는 열을 냉각시키는 냉각팬이 구비되는데, 모터와 냉각팬의 구동은 연동되어 있다. 그래서 모터가 고속으로 회전하면 냉각팬도 고속으로 회전하고 모터가 저속으로 회전하면 냉각팬도 저속으로 회전한다. 이때 냉각팬이 모터의 과열을 감당할 수 있는 최저 속도가 30hz로서, 30hz 이하의 속도로 장시간 모터와 냉각팬이 구동되면 모터는 과열되어 손상을 입게 된다.

여기서, 냉각팬의 구동을 모터에 연동시키지 않고 독자적으로 구동시키면 모터의 과열에 의한 손상을 예방할 수 있지만, 이때는 냉각팬을 독자적으로 구동시키기 위한 인버터와 제어기 등이 필요하게 되어 비용부담이 늘어나기 때문에 최저 속도를 30hz로 설정한다. 참고로, 모터의 과열을 방지할 수 있는 냉각팬의 최저속도는 냉각팬의 종류에 따라 달라질 수 있는 것으로서, 30hz는 임의로 정한 최저속도이다.

압력탱크의 압축공기 사용량이 작을수록 공기압축기의 모터는 부하운전과 무부하운전을 빈번하게 반복하게 되고, 그때마다 인버터 제어장치는 모터를 상한속도인 60hz까지 고속으로 급가속시킨다. 그리고 모터의 급가속으로 인해 시끄러운 소음과 진동이 발생되고, 과전류 등의 발생으로 모터와 공기압축기 등에 악영향을 주게 된다.

본 발명은 이처럼 종래술에 따른 공기압축기용 인버터 제어장치가 갖는 문제를 해결하기 위해 안출된 발명으로서, 모터의 운전속도 범위, 특히 저속 범위를 확장하여 전력절감 효과를 높이면서 저속운전에 따른 모터의 과열에 따른 소손을 방지하고, 모터의 재가동시 상한속도까지 급가속시키지 않고 그 전에 고속기준속도를 일정타임 지속시켜 소음과 진동의 발생을 줄이고, 과전류 등에 의한 손상을 예방하는 모터의 운전속도 범위를 확장한 공기압축기용 인버터 제어장치를 제공함을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 모터의 운전속도 범위를 확장한 공기압축기용 인버터 제어장치는

공기압축기의 모터 및 냉각팬을 구동을 제어하는 출력주파수를 생성하여 출력하는 인버터부;

상기 공기압축기에 의해 압축된 공기를 저장하는 압력탱크의 내부 압력 정보를 수신하여 상기 인버터부를 제어하는 제어부;를 포함하는 공기압축기용 인버터 제어장치에 있어서,

상기 제어부는

상기 모터가 저속기준속도 이하로 일정시간 이상 부하운전되는 때에는 모터를 고속냉각속도로 일정타임 동안 운전시켜서, 모터와 구동이 연동된 냉각팬이 고속으로 회전되도록 하는 과열방지모드로 상기 인버터부를 제어하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 제어부는

부하운전하는 상기 모터의 운전속도가 증가하여 고속기준속도에 도달하면 일정타임 동안 고속기준속도를 유지하면서 압력탱크이 압력이 목표압력값에 도달되면 모터의 운전속도를 줄이고, 목표압력값이 미달되면 모터의 운전속도를 증가시키는 과속완충모드로 상기 인버터부를 제어하는 것을 특징으로 하고,

상기 제어부와 연결되고, 공기압축기의 작동 상태에 관한 입력전압, 부하전류, 소모전력, 적산전력, 목표 압력, 현재 압력, 부하운전, 무부하운전, 인버터부의 출력주파수, 알람이력의 정보를 표시하고, 사용자의 조작신호를 입력받는 터치스크린;을 더 포함하는 것을 특징으로 하고,

모터의 운전속도를 제어하는 상기 인버터부의 출력 주파수는 20hz~60hz의 범위를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 모터의 운전속도 범위를 확장한 공기압축기용 인버터 제어장치는 모터의 운전속도 범위를 확장시켜 소비전력 절감 효과가 크고, 모터가 일정시간 이상 저속으로 운전되는 경우에는 모터를 고속냉각속도로 일정타임 동안 운전시켜 모터에 연동되어 구동되는 냉각팬이 고속으로 회전하여 신속하게 방열시킴으로써 모터의 과열에 의한 손상을 방지하고, 모터의 재가동시 바로 상한속도로 급가속시키지 않고 고속기준속도를 일정시간 유지시킨 후에 목표압력값에 미달한 경우에 상한속도로 가속되도록 하여 빈번한 급가속에 따른 소음과 진동의 발생을 줄이고, 과전류 등에 의한 손상을 예방하는 모터의 운전속도 범위를 확장한 공기압축기용 인버터 제어장치로서, 산업발전에 매우 유용한 발명이다.

도 1 은 본 발명에 따른 모터의 운전속도 범위를 확장한 공기압축기용 인버터 제어장치의 블럭 구성도.
도 2 는 과열방지모드로 구동되는 경우에 인버터부의 출력 주파수 일례를 도시한 도면.
도 3 은 과속완충모드로 구동되는 경우에 인버터부의 출력 주파수 일례를 도시한 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 모터의 운전속도 범위를 확장한 공기압축기용 인버터 제어장치에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명을 보다 구체적으로 설명하기에 앞서,

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도1에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 모터의 운전속도 범위를 확장한 공기압축기용 인버터 제어장치(10)는 인버터부(11), 제어부(12), 터치스크린(13), 전원공급부(14) 등을 포함하여 이루어지고,

공기압축기(20)의 구동을 제어하여 공기압축기(20)에서 압축공기가 생산되고, 생산된 압축공기가 압력탱크30)로 충진되어 저장되도록 한다.

상기 압력탱크(30)에는 내부에 충진되어 저장된 압축공기의 압력을 센싱하여 상기 인버터 제어장치(10)의 제어부(12)로 전송하는 압력센서(31)가 구비된다.

상기 공기압축기(20)는 Y-△ 기동방식에 의해 작동되고, 스크류와, 스크류를 회전시켜 압축공기가 생성되도록 하는 모터(21)와, 압축공기를 생성하기 위해서 외부 공기가 흡입되어 부하운전하거나 외부 공기의 흡입을 차단하여 무부하운전하도록 하는 흡입 밸브(23)와, 내외공기를 강제 순환시켜 방열하는 냉각팬(22), 공기압축기(20)를 직간접적으로 제어하고 작동상태에 관한 각종 정보를 인버터 제어장치(10)의 제어부(12)로 전송하는 컨트롤러(24) 등을 포함한다.

상기 인버터부(11)는 공기압축기(20)의 모터(21) 및 냉각팬(22)을 구동을 제어하는 주파수를 생성하여 출력한다.

상기 인버터부(11)가 출력하는 주파수는 20hz~60hz이다. 인버터부(11)의 출력 주파수가 낮으면 모터(21)와 냉각팬(22)은 저속으로 회전하고, 출력 주파수가 높으면 모터(21)와 냉각팬(22)은 고속으로 회전한다.

상기 인버터부(11)의 출력 주파수는 인터버출력선택부(16)와 전원출력부(17)를 통해 공기압축기(20)로 전달되고, 공기압축기(20)는 전달된 주파수의 크기에 따라 모터(21)와 냉각팬(22)을 구동시킨다.

상기 인버터부(11)에 이상이 발생되면 바이패스부(15)가 상기 인터버출력선택부(16)에서 인버터부(11)의 출력이 바이패스(차단)되도록 하고, 바이패스신호를 전원출력부(17)를 통해 공기압축기(20)로 전달하여, 공기압축기(20)의 컨트롤러(24)가 자체적으로 모터(21) 등을 제어하도록 한다.

상기 전원공급부(14)는 상기 공기압축기(20)의 구동을 위한 3상 전원을 외부로부터 공급받아 상기 인버터부(11)와 전원출력부(17)를 통해 전달하거나, 인버터부(11)의 고장시에는 바이패스부(15)와 전원출력부(17)를 통해 전달한다. 그리고 입력되는 3상 전원을 인버터 제어장치(10)의 제어부(12), 터치스크린(13), 인버터출력선택부(16) 등의 구동을 위한 구동을 위한 전원으로 변환하여 공급한다.

상기 터치스크린(13)은 상기 제어부(12)와 연결되어 각종 상태 정보를 디스플레이하여 사용자에 보여주고, 사용자로부터 조작신호를 입력받아 제어부(12)로 전송한다.

상기 터치스크린(13)에는 상기 압력탱크(30)의 현재 압력, 목표 압력, 재가동 압력, 상기 공기압축기(20)의 운전 여부, 부하운전/무부하운전, 알람이력 등의 정보와, 외부 전력설비에서 전원공급부(14)로 공급되는 3상 전원에 관한 입력전압, 전원공급부(14)가 공기압축기로 출력하는 부하전류, 전원공급부(14)가 공기압축기로 공급하여 소비되는 현재 소모전력과 누적 소모전력 등의 정보와, 인버터부가 공기압축기로 출력하는 출력 주파수와, 인버터부(11)나 고기압축기 등의 이상유무와 알람이력 등의 정보가 표시되고, 사용자가 터치스크린(13)을 터치조작하여 목표 압력값, 재가동 압력값, 상한속도, 하한속도, 고속냉각속도, 저속기준속도, 고속기준속도 등의 설정하고, 기타 인버터 제어장치(10)와 공기압축기(20) 등의 운전에 필요한 데이터를 입력하여 설정한다.

상기 제어부(12)는 상기 공기압축기(20)의 컨트롤러(24)에서 수신되는 각종 정보, 상기 압력탱크(30)의 압력센서(31)에서 수신되는 압력, 상기 터치시크린에서 입력되는 조작신호를 바탕으로 상기 인버터부(11)를 제어한다.

상기 제어부(12)는 상기 공기압축기(20)의 컨트롤러(24)로부터 공기압축기(20)의 온오프여부, 모터(21)의 부하운전 또는 무부하운전 여부, 모터(21)의 운전속도, 흡입 밸브(23)의 개방 또는 폐쇄 상태 등의 정보를 수신한다.

상기 제어부(12)는 상기 압력탱크(30)의 압력센서(31)가 센싱하는 압력 값을 상기 터치스크린(13)을 통해 설정된 목표 압력 값과 비교하고, 그 차이에 따른 전류신호(예, 4mA~20mA)를 생성하여 인버터부(11)로 출력하고, 인버터부(11)는 입력된 전류신호의 변화에 연동하여 출력되는 주파수를 조절한다.

상기 제어부(12)는 모터(21)가 지속적으로 저속운전하는 때에는 과열방지모드로 상기 인버터부(11)를 제어하고, 모터(21)가 상한 속도를 향해 급가속되는 때에는 과속완충모드로 상기 인버터부(11)를 제어한다.

전술한 바와 같이 본 발명은 모터(21)의 운전속도 범위, 즉, 모터(21)의 운전속도를 결정하는 인버터부(11)의 출력 주파수 범위를 넓혀서, 전력절감 효과를 극대화 한다.

보다 구체적으로 설명하면, 종래기술에서는 인버터부(11)의 출력 주파수가 30hz~60hz이고, 본 발명에서는 인버터부(11)의 출력 주파수가 20hz~60hz이다. 즉, 본 발명은 인터터부의 출력 주파수 하한 값을 낮추었다.

출력 주파수 30hz는 모터(21)와 연동하여 작동하는 냉각팬(22)이 모터(21)의 발열을 감당할 수 있는 최소한의 주파수로, 이보다 낮은 주파수로 모터(21) 및 냉각팬(22)이 구동되는 경우에 모터(21)에서 발생되는 열이 냉각팬(22)에 의해 방출되는 열보다 많게 된다.

모터(21)가 30hz 이하로 부하상태로 운전하는 경우에 모터(21)의 전류는 정격의 90~100%가 흐르고, 무부하상태로 운전하는 경우에 모터(21)의 전류는 정격의 40~50%가 흐른다.

그래서 모터(21)가 부하상태에서 30hz 이하의 속도로 장시간 운전되면 비록 정격정류 이내라고 할지라도 모터(21)에서는 상당한 열이 발생하게 되고, 냉각팬(22)이 충분한 속도로 회전하지 못하는 상태에서 열을 식혀주지 못하게 되고, 이러한 열이 축적되어 모터(21)의 절연을 파괴하고 소손에 이르게 된다. 저속운전의 경우라도 무부하상태로 운전하면 모터(21)에 흐르는 전류가 정격 보다 많이 낮아서 그 만큼 발열이 되지 않기에 냉각팬(22)이 충분히 커버한다.

상기 제어부(12)는 상기 모터(21)의 운전속도(즉, 모터(21)의 운전속도를 결정하는 인버터부(11)의 출력 주파수)와 모터(21)의 부하상태(즉, 부하운전 또는 무부하운전 여부)를 상시 비교 감시하여서, 모터(21)가 저속기준속도(예; 인버터부(11)의 출력 주파수 30hz) 이하로 일정시간 이상 부하운전되면 과열방지모드로 인버터부(11)를 제어한다.

상기 제어부(12)는 과열방지모드가 되면, 모터(21)를 고속냉각속도(예; 인버터부(11)의 출력 주파수 55hz)로 일정타임 동안 강제로 운전시킨다. 냉각팬(22)은 모터(21)와 구동이 연동되어 있어서, 모터(21)의 속도를 고속냉각속도로 높이면 냉각팬(22)도 고속으로 회전하여 열을 신속하게 방출시킨다.

과열방지모드가 작동하는 경우는, 공장자동화 설비에서 압축공기를 꾸준하게 사용하지만 압축공기의 시간당 사용량이 적거나 공기압축기(20)가 과잉 설계되어서 압축공기의 생산이 소비를 압도하는 경우라고 할 수 있다.

도2에는 과열방지모드로 작동되는 경우에 있어서 인버터부의 출력 주파수와, 공기압축기의 압력(즉, 압력탱크 내의 압력)에 관한 일례의 그래프가 도시되어 있다.

도2를 참조하면, 고속부하 운전을 하다가 저속기준속도(30Hz) 이하로 저속부하운전이 설정시간 동안 지속되면 과열방지모드로 작동하여 모터(21)는 고속냉각속도(55Hz)를 향해 가속되고, 짧은 시간에 압력탱크(30)는 무부하 운전으로의 전환 압력(8 bar)에 도달하게 된다. 모터는 일정시간 동안(예; 5분) 고속냉각속도(55Hz)를 유지하여 냉각팬(22)이 고속으로 회전하여 신속하게 열을 외부로 방출시키도록 한다. 과열방지를 위해 고속냉각속도(55Hz)를 유지한 동안에 압축공기의 사용이 지속되면 압축공기의 사용양에 따른 압력의 변화에 따라 모터는 부하운전과 무부하운전을 반복하게 된다. 도2에서는 무부하 운전으로의 전환압력은 8 bar, 부하 운전으로의 전환압력은 7 bar로 단순화시켜 도시하고 있다.

이처럼 저속기준속도(30Hz) 이하로 저속부하운전이 설정시간 동안 지속되어 과열방지모드가 가동되면 냉각팬(22)이 고속으로 회전하여 신속하게 열을 방출시키고, 무부하운전 시간이 늘어나 모터(21)의 발열량이 그만큼 줄어들게 되어서 냉각효율이 획기적으로 개선되고, 그에 따라 모터(21)의 하한측 운전범위를 아무런 문제없이 확장할 수 있다.

공장자동화 설비에서 압축공기의 시간당 사용량이 적으면 공기압축기(20)는 부하운전과 무부하운전을 빈번하게 반복하게 되고, 그때마다 인버터부(11)는 하한속도(20hz)와 상한속도(60hz)를 향하여 모터(21)를 급가속시킨다.

모터(21)의 상한속도(60hz) 도달이 빈번하게 반복하면 소음과 진동이 발생되고, 과전류가 발생하여 모터(21) 등에 악영향을 준다.

그래서 본 발명은 모터(21)가 재가동하여 상한속도를 향해 급가속되는 경우에 제어부(12)가 인버터부(11)를 과속완충모드로 제어하도록 한다.

도3에는 과속완충모드로 작동되는 경우에 있어서 인버터부의 출력 주파수와, 공기압축기의 압력(즉, 압력탱크 내의 압력)에 관한 일례의 그래프가 도시되어 있다.

도3을 참조하면, 과속완충모드에서 상기 제어부(12)는 가속운전하던 모터(21)의 운전속도(즉, 모터(21)의 운전속도를 결정하는 인버터부(11)의 출력 주파수)가 고속기준속도(예; 50hz)에 도달하면 더 이상의 모터(21)의 운전속도를 높이지 않고 그 속도를 유지하는 고속유지운전을 하고, 고속기준속도를 유지하는 일정타임 안에 압력탱크(30)의 압력이 목표 압력값(7.5 bar)에 도달하면 이후에는 목표 압력값을 유지시키는 정압비례제어운전으로 전환되어 과속완충모드는 종료되고, 정압비례제어운전에서 모터(21)는 초기에 감속운전을 하다가 이후에는 압축공기의 사용량에 따라 감속운전, 정상운전, 재가속운전 등을 하게 되고, 고속기준속도를 유지하는 일정타임 동안 압력탱크(30)의 압력이 목표 압력값(7.5 bar)에 도달하지 못하면 고속기준속도로의 제한이 해제되어 모터(21)는 가속운전하여 상한속도(예; 60hz)를 행해 가속된다.

이처럼 과속완충모드는 공장자동화 설비에서의 압축공기 사용량이 모터(21)의 운전속도가 상한속도나 그 인근에 도달하면 바로 압력탱크(30)의 압력이 목표 압력값(7.5 bar)이 되는 패턴을 갖는 때에 압축공기의 생산량이 부족해지지 않는 선에서 모터(21)의 운전속도를 고속기준속도 이하로 제한하고 상한속도에의 도달을 빈번하게 반복하지 않도록 함으로써, 소음과 진동의 발생을 줄이고, 과전류 등에 의한 모터(21)의 손상을 예방하는데 탁월한 효과를 갖는다.

참고로, 도3에서 공기 압축기의 압력(즉, 압력탱크의 압력)이 무부하 전환 압력(8 bar)에 도달하여 무부하 운전으로 전환된 이후에 압축공기의 사용이 지속되어 재가동 압력(7 bar)에 도달하여 부하운전을 시작하기 전까지, 즉 무부하 운전 구간에서 공기압축기의 압력을 무부하 전환압력(8 bar)에서 부하 전환압력(7 bar)을 행해 압축공기의 사용량에 비례하여 서서히 감소될 것인데, 도면의 압력 그패프는 이를 일정한 압력으로 단순하게 표시하였다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 구조를 갖는 모터의 운전속도 범위를 확장한 공기압축기용 인버터 제어장치에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 인버터 제어장치 11 : 인버터부
12 : 제어부 13 : 터치스크린
14 : 전원공급부 15 : 바이패스부
20 : 공기압축기 21 : 모터
22 : 냉각팬 23 : 흡입밸브
24 : 컨트롤러 30 : 압력탱크
31 : 압력센서

Claims (4)

1. 공기압축기의 모터 및 냉각팬을 구동을 제어하는 출력주파수를 생성하여 출력하는 인버터부;
   상기 공기압축기에 의해 압축된 공기를 저장하는 압력탱크의 내부 압력 정보를 수신하여 상기 인버터부를 제어하는 제어부;를 포함하는 공기압축기용 인버터 제어장치에 있어서,
   
   상기 제어부는
   부하운전하는 상기 모터의 운전속도가 증가하여 고속기준속도에 도달하면 일정타임 동안 고속기준속도를 유지하면서 압력탱크의 압력이 목표압력값에 도달되면 모터의 운전속도를 줄이고, 목표압력값이 미달되면 모터의 운전속도를 증가시키는 과속완충모드로 상기 인버터부를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터의 운전속도 범위를 확장한 공기압축기용 인버터 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 모터가 저속기준속도 이하로 일정시간 이상 부하운전되는 때에는 모터를 고속냉각속도로 일정타임 동안 운전시켜서, 모터와 구동이 연동된 냉각팬이 고속으로 회전되도록 하는 과열방지모드로 상기 인버터부를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터의 운전속도 범위를 확장한 공기압축기용 인버터 제어장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제어부와 연결되고, 공기압축기의 작동 상태에 관한 입력전압, 부하전류, 소모전력, 적산전력, 목표 압력, 현재 압력, 부하운전, 무부하운전, 인버터부의 출력주파수, 알람이력의 정보를 표시하고, 사용자의 조작신호를 입력받는 터치스크린;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 운전속도 범위를 확장한 공기압축기용 인버터 제어장치.
   
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   모터의 운전속도를 제어하는 상기 인버터부의 출력 주파수는 20hz~60hz의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 모터의 운전속도 범위를 확장한 공기압축기용 인버터 제어장치.
   
   
   

Images