KR200327055Y1 - 단상유도전동기의 전자식 기동장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 단상 유도전동기의 초기기동을 위한 신뢰성 있는 기동장치를 제공하기 위한 것으로서, 상용 전원으로부터 인가되는 전류를 단상 유도전동기에 인가하는 주권선과, 상기 주권선과 병렬 연결되어 단상 유도 전동기를 기동시키는 보조권선과, 상기 보조권선에 인가되는 전압의 위상을 제어함으로써 기동토크를 발생시키는 트리거 회로부와, 상기 트리거 회로의 앞단에서 기동 완료 후 상기 보조권선을 전원으로부터 분리시키는 제어 회로부를 포함하고 구성되어, 기존의 전자식 기동방식 뿐만 아니라, 기계식 기동방식보다도 더 저렴하고 소형이면서도 기동특성이 우수한 기동장치를 제공하게 된다.

Description

단상 유도전동기의 전자식 기동장치{Electronic starter for single phase induction motor}

본 고안은 단상 유도전동기의 전자식 기동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 트라이악과 몇몇 수동소자를 사용한 간단한 전자식 기동장치에 관한 것이다.

일반적으로 단상 유도전동기는 교번자계만이 형성되기 때문에 초기 기동을 위한 장치를 필요로 한다. 이를 위해 도 1과 같이 상용전원에 직렬 연결된 주권선에 병렬로 보조권선이 연결되고, 상기 주권선과 보조권선 사이에 원심력 스위치와 콘덴서를 이용한 기계식 기동장치가 적용되고 있다.그러나 이와 같이 구성되는 상기 기계식 기동방식에서는 원심력 스위치에서 기동시 불꽃이 발생하고 마모 등으로 인해 전동기의 신뢰성이 저감된다. 또한 기동용 콘덴서는 전동기의 부피와 제작비용을 증가시키고 제작공정을 어렵게 하는 요인이 된다.

최근에는 전력용 반도체 소자를 사용한 전자식 기동장치에 관한 기술이 개발되고 있으나, 현재 개발된 전자식 기동장치들은 제작단가 측면에서 실효성이 떨어지기 때문에 실용화에 어려움이 있다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 단상 유도전동기의 초기기동을 위한 신뢰성 있는 기동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.본 고안의 다른 목적은 기존의 전자식 기동방식 뿐만 아니라, 기계식 기동방식에 비해 저렴하고 소형의 기동장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 기계식 기동장치를 도시한 사시도

도 2는 본 고안에 따른 전자식 기동장치를 도시한 사시도

도 3은 본 고안의 전자식 기동장치에 따른 주, 보조권선의 전압, 전류파형을 나타낸 도면

도 4는 종래의 보조권선 결선을 도시한 사시도

도 5는 본 고안의 전자식 기동장치를 위한 보조권선 결선을 도시한 사시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1. 주권선 전압파형 2. 보조권선 전압파형

3. 주권선 전류파형 4. 보조권선 전류파형

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 단상 유도전동기의 전자식 기동장치의 특징은 상용 전원으로부터 인가되는 전류를 단상 유도전동기에 인가하는 주권선과, 상기 주권선과 병렬 연결되어 단상 유도 전동기를 기동시키는 보조권선과, 상기 보조권선에 인가되는 전압의 위상을 제어함으로써 기동토크를 발생시키는 트리거 회로부와, 상기 트리거 회로의 앞단에서 기동 완료 후 상기 보조권선을 전원으로부터 분리시키는 제어 회로부를 포함하고 구성되는데 있다.이때, 상기 트리거 회로부는 상기 제어 회로부와 한쪽단이 연결된 저항(R2)과, 상기 저항(R2)과 직렬로 연결된 세라믹 콘덴서(C2)와, 상기 저항(R2) 및 상기 세라믹 콘덴서(C2)와 병렬로 연결된 다이악(diac)과, 상기 보조권선의 한쪽단과 상기 콘덴서(C2)의 한쪽단과 상기 다이악의 한쪽단이 각각 전기적으로 연결된 트라이악(triac)을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.또한, 상기 제어 회로부는 병렬로 연결된 저항(R1) 및 전해 콘덴서(C1)와 전기적으로 연결되어 다이오드 4개를 브릿지 모양으로 접속한 브릿지 회로로 구성되는 것이 바람직하다.본 고안의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.본 고안에 따른 단상 유도전동기의 전자식 기동장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.도 2는 본 고안에 따른 전자식 기동장치를 도시한 것으로서, 상용 전원으로부터 인가되는 전류를 단상 유도전동기에 인가하는 주권선과, 상기 주권선과 병렬 연결되어 단상 유도 전동기를 기동시키는 보조권선과, 상기 보조권선에 인가되는 전압의 위상을 제어함으로써 기동토크를 발생시키는 회로부-1과, 상기 회로부-1 앞단에서 기동 완료 후 상기 회로부-1에 구성된 콘덴서에 충전되는 전압의 크기를 제한함으로써, 상기 보조권선을 전원으로부터 분리하는 회로부-2로 구성된다.이때, 상기 회로부-1은 상기 회로부-2와 한쪽단이 연결된 저항(R2)과, 상기 저항(R2)과 직렬로 연결된 세라믹 콘덴서(C2)와, 상기 저항(R2) 및 상기 세라믹 콘덴서(C2)와 병렬로 연결된 다이악(diac)과, 상기 보조권선의 한쪽단과 상기 콘덴서(C2)의 한쪽단과, 상기 다이악의 한쪽단이 각각 전기적으로 연결된 트라이악(triac)으로 구성된다.그리고 상기 회로부-2는 병렬로 연결된 저항(R1) 및 전해 콘덴서(C1)와 연결되어 다이오드 4개를 브릿지 모양으로 접속한 브릿지 회로로 구성된다.이와 같이 구성되어, 상기 회로부-1은 보조권선에 인가되는 전압의 위상을 제어하여, 기동토크가 발생되게 한다. 그리고 상기 회로부-2는 상기 회로부-1을 통해 발생되는 기동토크가 완료된 후에 콘덴서(C2)에 충전되는 전압의 크기를 제한함으로써, 트라이악이 도통되는 것을 방지하여 보조권선을 전원에서 분리하게 된다.이에 따라, 도 3과 같이 주권선 및 보조권선의 전압, 전류파형을 나타내고 있다.도 3을 참조하여 설명하면, 상용전원으로 부터 상기 주권선으로 도면번호 1과 같은 사인파를 갖는 전압파형이 인가되고, 이는 상기 회로부-1 및 회로부-2를 통해 상기 보조권선으로 도면번호 2와 같은 전압파형이 인가되게 된다.또한, 상기 주권선으로 도면부호 3과 같은 사인파를 갖는 전류파형이 인가되고, 이는 상기 회로부-1 및 회로부-2를 통해 상기 보조권선으로 도면부호 4와 같은 전류파형이 인가되게 된다.따라서, 기동 초기에 90도의 위상차를 가진 전류에 의해 전동기는 회전력을 발생하게 된다.도 4는 종래의 소형 단상유도전동기에서의 보조권선 결선을 도시한 사시도로써 주권선의 중간탭에서 분기하여 보조권선이 결선되어 있으며, 주권선이 220[V]의 전원에 연결될 경우 보조권선에는 110[V]의 전압이 인가되게 된다.이에 반해, 도 5에서 도시된 본 고안의 전자식 기동장치를 위한 보조권선 결선의 사시도를 보면, 보조권선이 220[V]의 전원에 직접 연결되고, 전압의 크기와 위상은 제어회로부인 회로부-1에 구성된 트라이악의 게이트 트리거 신호를 통해 제어되도록 구성되어 있다.이때, 이러한 결선방식을 위해서는 보조권선에 최대의 기자력이 발생되도록 보조권선의 턴수 및 굵기를 선정하고 절연을 고려함으로써 적정 보조권선을 설계하는 것이 바람직하다.이와 같이 구성함으로써, 전자식 기동장치의 저항 및 콘덴서의 크기를 조절함으로써 전동기의 사용용도에 따라 적정 크기로의 기동토크 조절이 가능하며, 적정 보조권선 설계를 통해 기존 방식에 비해 기동특성의 개선이 가능하게 된다.이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 고안의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.따라서, 본 고안의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 고안에 따른 단상 유도전동기의 전자식 기동장치는 다음과 같은 효과가 있다.첫째, 저가의 저항 및 콘덴서 등의 수동소자와 트라이악을 사용함으로써, 기존의 전자식 기동방식 뿐만 아니라, 기계식 기동방식에 비해 저가의 기동장치 제작이 가능해지고 반영구적으로 사용 가능하며, 전동기의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.둘째, 본 고안에 따른 최소화 된 전자식 기동장치는 전동기의 소형화 및 제작공정을 간편하게 하는 장점을 제공할 수 있다.셋째, 전동기의 사용 용도에 따른 기동토크의 조정이 용이해지며, 적정 보조권선의 설계를 통해 종래의 기동방식에 비해 우수한 기동특성을 제공할 수 있다.

Claims (4)

1. 상용 전원으로부터 인가되는 전류를 단상 유도전동기에 인가하는 주권선과,

   상기 주권선과 병렬 연결되어 단상 유도 전동기를 기동시키는 보조권선과,

   상기 보조권선에 인가되는 전압의 위상을 제어함으로써 기동토크를 발생시키는 트리거 회로부와,

   상기 트리거 회로의 앞단에서 기동 완료 후 상기 보조권선을 전원으로부터 분리시키는 제어 회로부를 포함하고 구성되는 것을 특징으로 하는 단상 유도전동기의 전자식 기동장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 트리거 회로부는

   상기 제어 회로부와 한쪽단이 연결된 저항(R2)과,

   상기 저항(R2)과 직렬로 연결된 세라믹 콘덴서(C2)와,

   상기 저항(R2) 및 상기 세라믹 콘덴서(C2)와 병렬로 연결된 다이악(diac)과,

   상기 보조권선의 한쪽단과 상기 콘덴서(C2)의 한쪽단과 상기 다이악의 한쪽단이 각각 전기적으로 연결된 트라이악(triac)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 단상 유도전동기의 전자식 기동장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제어 회로부는 상기 콘덴서(C2)에 충전되는 전압의 크기를 제한함으로써, 상기 보조권선을 전원으로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 단상 유도전동기의 전자식 기동장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 회로부는

   병렬로 연결된 저항(R1) 및 전해 콘덴서(C1)와 전기적으로 연결되어 다이오드 4개를 브릿지 모양으로 접속한 브릿지 회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 단상 유도전동기의 전자식 기동장치.