KR20050096914A - 부하와 속도에 반응하는 전동기의 기동 회로 및 방법 - Google Patents

Abstract

회로 및 방법은 주 전동기 권선의 전압을 측정하고 이 전압이 제로 크로싱 할 때의 전자기파 사이클의 시점들을 검출한다. 상기 방법과 회로는 또한 보조 전동기 권선의 전압을 측정한다. 상기 주 권선과 보조 권선에서 측정된 전압은 보조 권선을 기동 및 재기동하는 수단으로써 회로에 의해 비교된다. 상기 회로 및 방법은 또한 보조 권선의 전류가 제로 크로싱 할 때의 전자기파 사이클의 시점들을 검출하고 이러한 전류 제로 크로싱 시점들의 위상을 주 전압이 제로 크로싱 할 때 발생되는 윈도우 펄스의 시점들과 비교한다. 제로 전류 크로싱 시점이 상기 윈도우 펄스 범위 내에서 떨어질 때, 보조 권선은 적절한 작동 속도까지 가속되고 보조 권선은 기동 회로에 의해 차단 된다. 만약 주 전동기 권선의 부하가 증가되거나 주 전동기 권선의 속도가 어떤 미리 설정된 속도 보다 낮게 감소되면, 보조 권선은 주 전동기 권선의 속도를 "가속하기" 위해 다시 회로에 연결된다.

Description

부하와 속도에 반응하는 전동기의 기동 회로 및 방법{LOAD AND SPEED SENSITIVE MOTOR STARTING CIRCUIT AND NETHOD}

본 발명은 개략적으로는 교류 전동기와 교류 전동기를 사용하기 위한 차단 스위치 및 회로에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 교류 전동기의 기동 또는 보조 권선에 사용되는 회로와 그 방법에 관한 것으로, 상기 보조 권선은 정지 상태였던 전동기가 기동 될 때 전력이 공급되었다가 주어진 전동기 속도에 이르면 차단 된다. 본 발명은 또한 분상 및 커패시터 기동 전동기에 사용되는 회로 및 방법에 관한 것이다.

단상 교류 전동기가 교번 자기장을 형성한다는 것은 잘 알려진 것으로, 한 번은 한 방향으로 당겨지고, 자기장의 극성이 바뀌면 반대 방향이 된다. 이것은 단상 교류 전동기가 단상 교류 전원에 의해 전력을 공급 받기 때문이다. 다른 형식의 단상 교류 전동기들 사이의 주요 차이점은 어떻게 특정 방향으로 전동기를 기동 시키는가 하는 것이다. 전동기 기동은 보통 전동기 축 또는 회전자의 일측에 위상 이동된 자기장을 가하는 장치나 회로에 의해 이루어진다.

분상 전동기는 전동기 고정자에 감긴 두 개의 분리된 권선에 의해 기동 능력을 얻는다. 하나의 권선은 오직 기동에만 사용되기 위하여 상기 두 개의 권선이 분리된다. 기동 또는 보조 권선은 주 권선 보다 전기 저항은 높고 규격은 작은 와이어로 감겨있다. 두 권선은 전동기가 기동 될 때 전력 공급된다. 기동 권선은 회전을 나타내는 자기장을 형성한다. 이러한 회전은 전동기의 기동을 일으킨다. 원심력 스위치는 전동기가 미리 설정된 속도에 이르면 상기 기동 권선을 차단한다.

커패시터 기동 전동기의 권선과 원심력 스위치의 배열은 분상 전동기에 사용된 것과 유사하다. 커패시터 기동 전동기에 있어서, 커패시터는 위상 이동을 형성하고 회전 자기장을 나타내기 위해 상기 기동 권선과 직렬로 사용된다. 여기서 다시, 전동기가 미리 설정된 작동 속도에 접근하면, 기동 스위치가 열리고 그로 인해 기동 권선이 차단되고 전동기는 계속 작동한다. 이런 형식의 전동기에 사용되는 기동 회로가 미국특허 제4,622,506호에 소개되어 있다. 본 발명의 방법과 장치는 이러한 기동 회로의 진보다.

다양한 형식의 스위치와 제어 장치도 또한 전기 기술 분야에서 잘 알려져 있다. 앞에서 시사한 바와 같이, 이것은 기계식 스위치와 전동기 회전자에 설치된 원심력 액추에이터가 포함한다. 원심력 형식의 기계식 스위치는 한정된 수명, 피로, 마찰, 진동, 설치 위치, 마멸 등의 문제들의 영향을 받는다. 또한, 원심력 스위치는 전동기를 관통하는 공기의 흐름을 막는 반경 방향의 부재를 포함하는데, 이것은 냉각을 저해할 것이다. 이 반경방향 부재는 또한 전동기 하우징에 추가적인 공간을 요구하는데, 이것은 다양한 응용에 부적절할 것이다.

알려진 다른 기동 권선 차단 시스템에 있어서, 차단 스위치를 작동시키기 위한 전동기 속도의 검출에 홀 효과 센서 또는 픽업 코일이 사용된다. 이러한 접근은 전동기 축의 자석과 같은 추가 부재나 속도 감지를 위한 픽업 코일을 부가할 것에 대한 요구 때문에 부적절할 것이다. 이러한 요구된 추가 부품들과 그 조립품은 부적절한 비용을 요구할 것이다.

알려진 다른 차단 시스템에 있어서, 전동기의 전력 공급 초기에 타이머가 작동되기 시작한다. 타이머의 시간이 끝나면, 보조 권선의 차단을 위한 차단 스위치가 작동된다. 이러한 접근은 부하 또는 속도에 반응하지 않고, 오히려 전동기의 속도에 대한 고려 없이 그리고 부하에 대한 고려 없이 단지 미리 선택된 시간 이후에 보조 권선을 차단한다. 이러한 접근은 전동기의 부하가 미리 알려졌거나, 딜레이 타임이 적절히 설정된 특정 목적의 응용에 한정된다. 만약 전동기의 부하가 증가되면, 정해진 차단 시점에 전동기의 속도가 예상된 임계값에 이르지 못할 것이다. 다른 한편으로는, 만약 전동기의 부하가 감소되면, 전동기는 더 빠르게 가속될 것이고, 따라서 예상보다 긴 시간 동안 커패시터 양단에 최대 전압이 가해질 것인데, 이는 결국 전동기 및/또는 커패시터를 손상시킬 것이다. 커패시터의 소손은 시간 한정 차단 시스템에서 전동기의 부하를 감소시킬 때 심각한 문제이다.

알려진 다른 접근법은 주 권선을 따라 흐르는 전류를 감지하고 지정된 조건에서 차단 스위치를 작동시키는 것이다. 이것은 주 권선과 기동 권선 또는 보조 권선에 직렬 연결된 전류 센서를 요구하는데, 추가 부품의 비용과 회로를 변경하고 회로에 그 부품들을 직렬로 삽입하는데 드는 조립 비용 때문에 많은 생산자들에게 부적절하다. 이런 접근은 또한 추가 전력 소모와 기동 후 작동 상태일 때에도 센서를 통해 여전히 흐르는 전류에 의한 열 때문에 부적절 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대표적인 배경을 보여주는 개략도이다.

도 2는 본 발명에 의한 전동기 기동회로를 도시하는 개략적인 블록 회로 다이어그램이다.

도 3은 도 2의 회로의 상세한 회로 다이어그램이다.

도 4는 도 2와 도 3의 회로의 작동을 도시한 타이밍 다이어그램이다.

도 5는 도 2와 도 3의 회로의 작동을 RPM정보와 관련하여 도시한 다른 타이밍 다이어그램이다.

[발명의 요약(Summary of the Invention)]

본 발명은 보조 권선 차단 스위치를 위한 특히 단순하고 효과적인 전자 제어 회로 시스템에 관하여 앞에서 언급되었던 것 그리고 다른 문제들을 제기하고 해결한다. 본 발명은 부하와 속도에 반응하나, 교류 선 전압의 변동에는 반응하지 않는다. 본 발명은 전동기 축, 축 주변 또는 전동기 회로에 직렬 연결되는 추가 부품에 대한 요구를 제거한다. 전동기 부품이나 권선들의 물리적인 변경의 필요가 없다.

본 발명은 주 전동기 권선의 전압을 측정하고 이 전압이 제로 크로싱 할 때의 전자기파 사이클의 시점들을 검출하기 위한 새롭고 유용한 회로 및 방법을 제공한다. 즉, 주 전동기 권선 전압이 순간적으로 포지티브에서 네거티브로 바뀌거나 그 반대의 경우로 바뀌는 시점들을 검출한다. 상기 방법과 회로는 또한 보조 전동기 권선의 전압도 측정한다. 주 권선과 보조 권선에서 측정된 전압은 보조 권선을 기동 및 재기동하는 수단인 회로에 의해 각각 비교된다. 상기 회로 및 방법은 또한 보조 권선의 전류가 제로 크로싱 할 때의 전자기파 사이클의 시점들을 검출하고, 이러한 전류 제로 크로싱 시점들의 위상을 주 전압이 제로 크로싱 할 때 발생되는 윈도우 펄스와 비교한다. 상기 전류 제로 크로싱 시점이 상기 윈도우 펄스 범위 내에서 떨어질 때, 이것은 상기 보조 권선이 적절한 작동 속도에 도달했고 보조 권선이 기동회로에 의해 차단 되었다는 것을 의미한다. 만약 주 전동기 권선에 부하가 증가됨으로써 전동기 회전자 속도가 어떤 미리 설정된 속도 보다 낮게 감소가 발생하면, 보조 권선은 다시 회로에 연결되어 주 전동기 권선의 속도를 증가시킬 것이다.

앞에서 시사한 바와 같이, 본 발명은 미국특허 제4,622,506호에서 소개되고 특허 청구된 회로에 대한 개선을 제공한다. 그것에 의해 구현된 회로에서, 하나는 보조 권선 양단의 전압을 항상 측정하고 있었다. 본 발명의 회로에서, 하나는 항상 보조 권선의 전류 제로 크로싱 시점들을 측정한다. 보다 상세하게는, 보조 권선에 대한 스위치가 닫혔을 때, 보조 권선의 전압은 아무 의미가 없게 되는데 왜냐하면 그것은 전동기의 속도 또는 RPM에 대한 정보를 포함하지 않기 때문이다. 이것은 보조 전류가 이 상태에서 측정되는 이유이다. 스위치가 열렸을 때, 보조 권선을 통하여 전류가 흐르지 않고 유용한 전류정보도 없다. 이것은 보조 권선 전압이 이 상태에서 측정되는 이유이고, 유용한 RPM 정보에 근거된다.

새롭고 유용한 회로 및 방법의 다른 측면과 장점은 이 분야의 기술을 가진 자가 뒤에 있는 도면이 첨부된 상세한 설명을 검토해 보면 명확해질 것이다.

도면을 상세히 참조해 보면 같은 번호가 붙은 요소들은 같은 요소를 일관적으로 대표하는데, 도 1은 교류 전동기의 주 권선(1)과 보조 권선(2)을 보여주는데 각각 교류 전원(3)에 연결된다. 전동기가 주어진 임계속도에 도달하면, 보조 권선(2)에 직렬로 연결된 스위치(5)가 열려서 전원(3)으로부터 보조 권선(2)이 차단 된다. 또한 보조 권선(2)이 전원연결 되었을 때 그것을 통한 전류의 흐름을 검출하고 측정하기 위해 전류 검출 수단(6)이 제공된다. 상기 전류 검출 수단(6)은 보조 권선(2)의 전류가 "제로 크로싱" 하는 시점의 사인곡선형 교류전류 파형의 시점들을 검출하는 능력을 갖는 본 발명의 회로를 제공한다. 이것은 또한 보조 권선(2)의 "전류 제로 크로싱" 이라고도 불린다. 이것의 중요성은 하기의 본 발명의 상세한 설명에서 보다 명확해질 것이다.

도 2는 개략적으로 정의된 제어 회로(10)를 보여주는데, 주 권선(1) 양단 전압의 크기를 감지하기 위한 주 전압 검출 수단(7)과, 보조 권선(2) 양단 전압의 크기를 감지하기 위한 보조 전압 검출 수단(8)을 포함한다. 주 및 보조 전압 검출 수단(7, 8)에 각각 반응하는 전압 비교 수단(13)이 제공되고, 주 권선 전압과 보조 권선 전압의 크기 사이에 주어진 관계에 응답한다. 주 권선 전압의 사인곡선형 교류전압 파형과 주 권선 전압이 제로 크로싱 하거나 극성이 바뀌는 시점들을 감지하는 주 전압 제로 크로싱 수단(9)이 제공된다. 윈도우 펄스 수단(11)은 주 전압 제로 크로싱 수단(9)에 응답하고 윈도우 펄스를 발생시킨다. 발생되는 윈도우 펄스의 폭은 본 발명의 한정이 아니다. 앞에서 언급되었던 대로, 보조 권선(2)을 통한 전류 흐름과 보조 권선 전류와 제로 크로싱 또는 흐름 방향이 바뀌는 시점들을 또한 감지하는 보조 권선 전류 제로 크로싱 수단(12)이 제공된다. 발생된 주 전압 윈도우 펄스와 관계된 보조 전류 제로 크로싱 시점들을 감지하는 위상 비교 수단(14)이 제공된다. 전압 비교 수단(13)은 펄스 파형(15)을 발생시키고 마찬가지로 위상 비교 수단(14)도 펄스 파형(16)을 발생시킨다. 펄스 파형(15, 16)에 응답하여 스위치(5)를 "온" 또는 "오프"하는 로직 수단(17)이 제공된다. 예를 들어, 이것은, 각각, 트라이액 드라이버(18)를 이용하여 교류 전원(3)으로부터 보조 권선(2)을 차단 또는 재연결하도록 실행될 수 있다. 실제로, 네거티브 전압에 의해 트라이액 드라이버(18)가 온 및 오프되며 이는 하기의 본 발명의 상세한 설명에서 명확해 질 것이다.

도 3은 도 2에 개략적으로 보여졌던 회로를 상세히 보여주고 명확성을 추구하기 위해 같은 참조 번호가 사용되었다. 거기에는 도 2에 도시 되었던 다양한 기능들에 대응하는 상세한 회로의 다양한 부분들이 있다. 예를 들어, 도 2에서 개략적으로 보여진 마지막 로직(17) 부분은 도 3의 NAND 게이트(86)에 대응한다. 상기 게이트(86)는 상기 보조 권선(2)을 온 및 오프하는 트라이액(90)을 트리거하기 위한 다른 회로 부품들과 함께 사용된다. 한 쌍의 권선들(91, 92)은 보조 권선(2)을 위한 전류감지 수단을 효과적으로 제공하는 변압기 권선들이다.

다시 도 3을 참조하면, 회로의 전원 공급부는 한 쌍의 제너 다이오드(78, 79), 저항기(44)와 커패시터(67)를 포함하는 다른 부품들과 연결된 한 쌍의 트랜지스터(55, 56)을 포함한다. 상기 주 권선(1)의 양단 전압은 저항기(43), 커패시터(69) 및 다이오드(77)의 양단의 퍼텐셜과 같다. 상기 회로의 주 전압 감지(7) 부분은 다른 저항기들(36, 37, 38), 커패시터(64) 및 다이오드(73)을 포함한다. 상기 회로의 보조 전압 감지(8)부는 저항기(39, 40, 41, 42), 커패시터(65), 다이오드(74) 및 트랜지스터(53)를 포함한다. 전압 비교(13)는 비교기(81)에 의해 이루어진다. 실제로, 비교기(81)는 다른 비교기(80, 82, 83)의 접속을 제공하는 쿼드 비교기 칩 또는 다른 집적회로의 1/4이다. 엄밀하게는, 비교기(81)의 입력핀(6)은 상기 주 권선 전압(7)을 감지하고 같은 비교기(81)의 입력핀(7)은 상기 보조 권선 전압(8)을 감지한다. 상기 비교기(81)의 출력핀(1)은 저항기(45)와 상기 NAND 게이트(85)의 입력핀(6)으로 출력한다. 상기 게이트(85)의 입력핀(5)의 입력에 의존하여, 상기 게이트(85)의 출력핀(4)에서 펄스 파형(15)이 발생된다. 이것의 중요성은 이 상세한 설명에서 후술 될 것이다.

이제 상기 회로(10)의 주 전압 제로 크로싱(9) 및 보조 전류 제로 크로싱(12) 부분을 참조하면, 주 전동기 권선(1) 양단의 전압(7)이 도 3에서 보여진 회로의 저항기(20, 21)와 같은 퍼텐셜이라는 것이 보여질 것이다. 또한 상기 회로의 주 전압 제로 크로싱(9) 부분에 두 트랜지스터(50, 51), 저항기(22) 및 커패시터(60)가 포함된다. 회로의 딜레이 부분은 또한 저항기(25, 26), 다이오드(70), 트랜지스터(52) 및 커패시터(61)에 의해 제공된다. 앞에서 논한 바와 같이, 다른 비교기(80)는, 회로의 펄스 파형 발생기(11)로 출력하는 출력핀(2)에 의해 제공된다. 상기 회로의 상기 펄스 파형 발생기(11) 부분은 저항기(27, 46) 및 커패시터(68)를 포함한다.

상기 회로의 보조 권선 전류 제로 크로싱(12) 부분은 남아있는 한 쌍의 비교기(82, 83), 다수의 저항기(28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35), 한 쌍의 커패시터(62, 63) 및 한 쌍의 다이오드(71, 72)를 포함한다. 보여진 바와 같이, 비교기(82, 83)의 출력핀(13, 14)은 각각 위상 비교 게이트(84)의 입력핀(2) 중 하나로 출력한다. 상기 위상 비교기 게이트(84)의 출력핀(3)은 저항기(47), 커패시터(66) 및 다이오드(75)를 이용하여 상기 회로의 "정지"측에 펄스(16)를 발생한다. 이 출력은 마지막 로직 게이트(86)의 입력 게이트(8)로 출력된다. 이런 방식으로, 상기 펄스 파형(15, 16)은 요구에 따라 상기 트라이액 드라이버(18)의 "온" 및 "오프"에 사용된다. 트라이액 스위칭 회로는 상기 로직 게이트(86)의 출력핀(10)의 저항기(48, 49) 및 트랜지스터(57)에 의해 제공된다. 이러한 구성을 이용하여, 상기 트라이액 드라이버(18)는 네거티브 전압에 의하여 온 및 오프로 스위칭 된다. 도 2를 보라.

전동기의 초기 기동에 이용되는 선 전압(3)은 전압 비교(13)에 의하여 작동된다. 상기 전압 비교(13)는 주 권선 전압에 비하여 낮은 보조 권선 전압을 감지하고 로직(17)을 통하여 트라이액을 작동시킨다. 첫 번째 작동 직후, 보조 권선(2)은 위상 비교(14)에 의해 전력이 공급되는 상태가 유지된다. 상기 전압 비교(13)는 기동 상태를 유지할 수 없는데, 왜냐하면 첫 번째 보조 권선(2)의 전력 공급 후에, 보조 권선(2)의 전압은 선 전압원(3)의 전압이고, 회전자를 통하여 주 권선(1)으로부터 유도된 전압에 의해 전동기 속도를 나타내지 않기 때문이다. 권선 전류 위상 제어에 의한 보조 전력 공급의 유지는 다음 문단에서 설명된다.

이제 도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 회로의 주 전압 검출 수단(7)이, 일반적인 사인곡선형 파형으로 첫 번째 그래프에 보여진 주 권선 전압의 크기를 어떻게 검출하는지 표현되어 있다. 그 아래 그래프는 주 권선 전압이 크로싱 제로하는 시점인 V1, V2, V3를 보여준다. 그것은 전압 극성이 동시에 반전되는 시점이다. 그 다음 그래프는, 이러한 전압 제로 크로싱 시점 V1, V2, V3에 윈도우 펄스 발생수단(11)이 윈도우 펄스 P1, P2, P3를 각각 발생하는 것을 도시한다. 전동기의 속도가 "급증" 또는 증가하면, 보조 권선 전규 제로 크로싱 수단(12)이 보조 권선(2)을 통한 전류의 흐름 및 보조 권선 전류가 제로 크로싱하거나 전류의 방향이 바뀌는 것을 감지한다. 위상 비교 수단(14)은 주 전압 윈도우 펄스 P1, P2, P3에 관한 보조 권선 전류 제로 크로싱 시점 I1, I2, I3을 감지하기 위해 제공된다. 예를 들어, 보조 전류 제로 크로싱 시점 I3이 윈도우 펄스 P3의 범위 내에 떨어지면, 위상 비교기(14)는 로직 제어(17)에 의해 수신되는 펄스 파형(16)을 생성하고 트라이액 드라이버(18)를 오프한다. 만약, 부하의 증가로 전동기 속도의 감소가 발생하면, 보조 권선(2)에 재전력 공급되는 것이 필요하게 되고, 상기 전압 비교 수단(13)이 재기동 상태로 작동되는데, 이는 초기 전동기 기동 상태와 같다. 기동 절차는 보조 권선(2)을 연결하는 것에 의하여 재작동된다. 상기 절차는 주 권선 전압(1)에 비하여 낮은 보조 권선 전압(2)의 감지에 의해 전압 비교(13)가 작동되는 것이다. 상기 감지는 상기 트라이액(18)의 초기 온에 사용되는데, 그 후에는 상기 위상 비교 수단(14)이 전동기 속도가 증가하여 기대되는 보조 권선 전력차단 속도에 도달할 때까지 보조 권선(2)의 재전력 공급의 유지에 사용된다.

이제 도 1과 5를 참조하면, 전동기의 RPM 정보의 접속가능성으로부터 유래된 회로의 함수가 보여질 것이다. 예를 들어, 스위치(5)가 열리면, 상기 보조 전압은 RPM 정보를 제공하고 사용 가능한 보조 전류는 없다(Not Available, N/A). 즉, 상기 보조 권선 전압은 정말로 주 권선(1)의 양단 전압과 전동기 RPM의 함수이다. 보조 권선(2)의 양단 전압은 상기 전동기 RPM과 직접적인 연관성을 갖는다. 스위치(5)가 닫히면, 상기 보조 전압은 선 전압과 같아지고 RPM 정보를 포함하지 않는다. 한편, 보조 전류 제로 크로싱은 RPM 정보를 갖지 않는다. 이것은 제일 위의 그림에 보여진 상기 스위치(5)의 "온" 및 "오프" 구간으로 해석된다. 상기 스위치(5)가 처음으로 닫힐 때, 회로의 보조 권선(2)이 "차단"될 수 있는 시점까지 전동기의 속도가 "급증"하고 상기 스위치(5)는 열린다. 이 시간 동안, 보조 전류 제로 크로싱은 회로에 의해 결정된다. 상기 스위치(5)가 열린 후, 보조 권선(2)을 통해 흐르는 전류는 없고 보조 권선(2)의 양단 전압은 주 권선(1) 양단 전압과 전동기 RPM의 함수이다. 전동기가 계속 작동되고 전동기에 부가된 부하에 의해 RPM이 감소될 때, 속도를 다시 얻기 위한 전동기의 토크를 증가시키기 위해 상기 스위치(5)는 다시 닫히는 것이 필요하다. 이 스위치(5)의 닫힘은 전동기를 "가속하여" 보조 권선(1)이 더 이상 전력 공급될 필요가 없는 시점까지 RPM이 증가된다. 이것은 전동기의 작동 사이클 동안 계속된다.

따라서, 주 전동기 권선의 전압을 측정하는 것과 주 권선 전압이 제로 크로싱 할 때의 전자기파 사이클의 시점들을 검출하는 것을 위한 새롭고 유용한 회로 및 방법이 제공된 것이 명확해 졌을 것이다. 상기 방법과 회로는 또한 보조 전동기 권선의 전압도 측정한다. 주 권선과 보조 권선에서 측정된 전압은 각각 보조 권선의 기동과 재기동을 위한 수단으로써 상기 회로에 의하여 비교된다. 상기 회로 및 방법은 또한 보조 권선의 전류가 제로 크로싱 할 때의 전자기파 사이클의 시점들을 검출하고 이러한 전류 제로 크로싱 시점들의 위상과 주 권선 전압이 제로 크로싱 할 때 발생되는 윈도우 펄스를 비교한다. 상기 윈도의 펄스의 범위 내에서 상기 제로 전류 크로싱 시점이 떨어질 때, 보조 권선은 적절한 작동속도로 가속되고 보조 권선은 스위칭 회로에 의해 차단된다. 만약 전동기의 부하가 증가하여 전동기 속도가 어떤 레벨 이하로의 감소를 발생시키면, 주 전동기 권선의 속도를 "가속하기" 위해 상기 보조 권선은 다시 회로에 연결될 것이다.

본 발명의 목적은 주 권선 및/또는 보조 권선 전류의 모터 속도에 따른 전류 위상 변화에 근거하는 보조 권선의 재전력 공급을 포함하는 것이다. 보조 권선이 전력 공급되면, 전동기가 기동 되거나 감속 되는 동안 주 권선과 보조 권선 전류 위상이 모두 전동기 속도와 함께 변한다. 상기 설명된 회로는 선 전압 위상에 관련된 보조 권선의 위상 이동시킨다. 전동기 속도 변화에 의한 주 권선 전류 위상 이동은 보조 전류에서 보여지듯 반대 방향이다. 보조 권선으로부터 주 권선까지의 로직 및 전류 감지기의 회로 위치의 변화는 선 전압에 관계된 주 권선 전류의 위상 이동에 의한 보조 권선의 재전력 공급을 작동시키도록 만들어질 수 있었다. 또한, 두 개의 전류 감지기로, 주 권선과 관련된 보조 권선의 위상의 비교에 의해 비작동 상태에서 작동 상태로 될 수 있었다. 앞에서 상세하게 묘사된 회로는 원하는 제어를 성취(수행)하는 비용을 최소화하고자 하는 시도에 근거한 구현이다. 상기 설명과 첨부된 청구항들의 목적은 여기서 묘사되고 서술된 특정한 구현에 의해 한정되지 않는다는 것은 이해되어야 한다.

Claims (30)

1. 둘 다 교류 전원에 연결 가능한 주 권선과 보조 권선을 갖고, 상기 교류 전원으로부터 상기 보조 권선의 차단을 위한 스위치를 갖는 교류 전동기에 있어서,

   교류 주 권선 전압의 크기를 감지하기 위한 주 전압 검출 수단;

   주 권선 전압 극성이 순간적으로 반전되는 시점을 감지하기 위한 주 전압 제로 크로싱 검출 수단;

   주 권선 전압 극성이 반전되는 시점에 펄스를 발생시키기 위한 윈도우 펄스 발생수단;

   교류 보조 권선 전압의 크기를 감지하기 위한 보조 전압 검출 수단;

   주 권선과 보조 권선 사이의 전압 크기의 차이를 감지하기 위한 전압 비교 수단;

   보조 전류 흐름이 방향을 바꾸는 시점을 감지하기 위한 보조 전류 제로 크로싱 검출 수단; 및

   주 전압 제로 크로싱 시점들과 보조 전류 제로 크로싱 시점들 사이의 위상 이동을 감지하기 위한 위상 비교 수단을 포함하되,

   보조 권선 전류 제로 크로싱의 위상 이동이 전동기 속도의 함수인 주 전압 펄스의 범위 안에서 떨어질 때 상기 위상 비교 수단이 상기 보조 권선의 차단을 수행하는 상기 스위치를 위한 진보된 제어 회로.
2. 제1항에 있어서,

   보조 권선의 전압의 크기가 전동기 부하와 전동기 속도의 함수인 주 권선의 전압의 크기에 비하여 미리 설정된 값보다 낮게 감소될 때, 상기 전압 비교 수단이 상기 보조 권선의 연결 또는 재연결을 수행하는 제어 회로.
3. 제2항에 있어서,

   상기 전압 비교 수단은 제1로직 펄스를 생성하기 위한 펄스 파형 생성 수단을 포함하고, 상기 위상 비교 수단은 제2로직 펄스를 생성하기 위한 펄스 파형 생성수단을 포함하는 제어 회로.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제1 및 제2로직 펄스들은 상기 스위치를 온 및 오프하기 위한 로직 제어 장치에 의해 사용되는 제어 회로.
5. 제4항에 있어서,

   상기 스위치는 네거티브 전압 값에 의해 트리거 되는 트라이액 장치를 포함하는 제어 회로.
6. 둘 다 교류 전원에 연결 가능한 주 권선과 보조 권선을 갖고, 상기 교류 전원으로부터 상기 보조 권선의 차단을 위한 스위치를 갖는 교류 전동기에 있어서,

   주 권선 전압의 크기를 감지하는 단계;

   주 권선 전압 극성이 순간적으로 반전되는 시점들을 감지하는 단계;

   주 권선 전압 극성이 반전되는 시점에 펄스를 생성하는 단계;

   교류 보조 권선 전압의 크기를 감지하는 단계;

   주 권선과 보조 권선 사이의 전압 크기의 차이를 감지하는 단계;

   보조 전류 흐름이 방향을 바꾸는 시점을 감지하는 단계; 및

   주 전압 제로 크로싱 시점들과 보조 전류 제로 크로싱 시점들 사이의 위상 이동을 감지하는 단계를 포함하되,

   보조 권선 전류 제로 크로싱의 위상 이동이 전동기 속도의 함수인 주전원 펄스의 범위 안에서 떨어질 때 상기 위상 이동이 상기 보조 권선의 차단을 수행하는, 진보된 상기 스위치 제어 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 보조 권선의 전압의 크기가 전동기 부하와 전동기 속도의 함수인 주 권선의 전압의 크기에 비하여 미리 설정된 값보다 낮게 감소될 때, 상기 보조 권선의 연결 또는 재연결하는 단계를 포함하는 제어 방법.
8. 제7항에 있어서,

   전압비교의 결과로서 제1로직 펄스를 생성하고, 위상비교의 결과로서 제2로직 펄스를 생성하는 단계를 포함하는 제어 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 제1 및 제2로직 펄스들은 상기 스위치를 온 및 오프하기 위한 로직 제어 장치로 사용되는 단계를 포함하는 제어 방법.
10. 제9항에 있어서,

    스위치로서의 네거티브 전압 값에 의해 트리거 되는 트라이액 장치를 제공하는 단계를 포함하는 제어 방법.
11. 둘 다 교류 전원에 연결 가능한 주 권선과 보조 권선을 갖고, 상기 교류 전원으로부터 상기 보조 권선의 차단을 위한 스위치를 갖는 교류 전동기에 있어서,

    교류 주 권선 전압의 크기를 감지하기 위한 주 전압 검출 수단;

    주 권선 전류 위상 감지의 위상 비교를 위한 레퍼런스의 제공을 위한 주 전압 위상 검출 수단;

    교류 보조 권선 전압의 크기를 감지하기 위한 보조 전압 검출 수단;

    주 권선과 상기 보조 권선 사이의 전압 크기의 차이를 감지하기 위한 전압 비교 수단;

    주 권선 위상 이동을 측정하기 위한 보조 전류 위상 검출 수단; 및

    주 전압과 주 권선 전류 사이의 위상 이동을 감지하기 위한 위상 비교 수단; 을 포함하되,

    상기 주 권선의 위상 이동이 전동기 속도의 함수인 주 전압에 비하여 미리 설정된 값보다 낮게 감소될 때, 상기 위상 비교 수단이 상기 보조 권선의 차단을 수행하는 상기 스위치를 위한 제어 회로.
12. 제11항에 있어서,

    상기 보조 권선의 전압의 크기가 전동기 속도의 함수인 주 권선의 전압의 크기에 비하여 미리 설정된 값보다 낮게 감소될 때, 상기 전압 비교 수단이 상기 보조 권선의 연결 또는 재연결을 수행하는 제어 회로.
13. 제12항에 있어서,

    상기 전압 비교 수단은 제1로직 펄스를 생성하기 위한 펄스 파형 생성 수단을 포함하고, 상기 위상 비교 수단은 제2로직 펄스를 생성하기 위한 펄스 파형 생성수단을 포함하는 제어 회로.
14. 제13항에 있어서,

    상기 제1 및 제2로직 펄스들은 상기 스위치를 온 및 오프하기 위한 로직 제어 장치에 의해 사용되는 제어 회로.
15. 제14항에 있어서,

    상기 스위치는 트라이액을 포함하는 제어 회로.
16. 둘 다 교류 전원에 연결 가능한 주 권선과 보조 권선을 갖고, 상기 교류 전원으로부터 상기 보조 권선의 차단을 위한 스위치를 갖는 교류 전동기에 있어서,

    주 권선 전압의 크기를 감지하는 단계;

    주 권선 전압 극성이 순간적으로 반전되는 시점들을 감지하는 단계;

    주 권선 전압 극성이 반전되는 시점에 펄스를 생성하는 단계;

    교류 보조 권선 전압의 크기를 감지하는 단계;

    주 권선과 상기 보조 권선 사이의 전압 크기의 차이를 감지하는 단계;

    주 전류 흐름이 방향을 바꾸는 시점을 감지하는 단계; 및

    주 전압 제로 크로싱 시점들과 주 전류 제로 크로싱 시점들 사이의 위상 이동을 감지하는 단계를 포함하되,

    주 권선 전류 제로 크로싱의 위상 이동이 전동기 속도의 함수인 주전원 펄스의 밖으로 떨어질 때 상기 위상 이동이 상기 보조 권선의 차단을 수행하는, 진보된 상기 스위치 제어 방법.
17. 제16항에 있어서,

    상기 보조 권선의 전압의 크기가 전동기 속도의 함수인 주 권선의 전압의 크기에 비하여 미리 설정된 값보다 낮게 감소될 때, 상기 보조 권선의 연결 또는 재연결하는 단계를 포함하는 제어 방법.
18. 제17항에 있어서,

    전압비교의 결과로서 제1로직 펄스를 생성하고, 위상비교의 결과로서 제2 로직 펄스를 생성하는 단계를 포함하는 제어 방법.
19. 제8항에 있어서,

    상기 제1 및 제2로직 펄스들은 상기 스위치를 온 및 오프하기 위한 로직 제어 장치로 사용되는 단계를 포함하는 제어 방법.
20. 제9항에 있어서,

    스위치로서의 네거티브 전압 값에 의해 트리거 되는 트라이액 장치를 제공하는 단계를 포함하는 제어 방법.
21. 둘 다 교류 전원에 연결 가능한 주 권선과 보조 권선을 갖고, 상기 교류 전원으로부터 상기 보조 권선의 차단을 위한 스위치를 갖는 교류 전동기에 있어서,

    교류 주 권선 전압의 크기를 감지하기 위한 주 전압 검출 수단;

    보조 전류 위상 감지의 위상 비교를 위한 레퍼런스의 제공을 위한 주 전류 위상 검출 수단;

    교류 보조 권선 전압의 크기를 감지하기 위한 보조 전압 검출 수단;

    주 권선과 보조 권선 사이의 전압 크기의 차이를 감지하기 위한 전압 비교 수단;

    보조 권선 위상 이동을 측정하기 위한 보조 전류 위상 검출 수단; 및

    주 전류와 보조 전류 사이의 위상 이동을 감지하기 위한 위상 비교 수단을 포함하되,

    상기 보조 권선의 위상 이동이 전동기 속도의 함수인 주 권선 전류에 비하여 미리 설정된 값보다 낮게 감소될 때, 상기 위상 비교 수단이 상기 보조 권선의 차단을 수행하는 상기 스위치를 위한 제어 회로.
22. 제21항에 있어서,

    상기 보조 권선의 전압의 크기가 전동기 속도의 함수인 주 권선의 전압의 크기에 비하여 미리 설정된 값보다 낮게 감소될 때, 상기 전압 비교 수단이 상기 보조 권선의 연결 또는 재연결을 수행하는 제어 회로.
23. 제22항에 있어서,

    상기 전압 비교 수단은 제1로직 펄스를 생성하기 위한 펄스 파형 생성 수단을 포함하고, 상기 위상 비교 수단은 제2로직 펄스를 생성하기 위한 펄스 파형 생성수단을 포함하는 제어 회로.
24. 제23항에 있어서,

    상기 제1 및 제2로직 펄스들은 상기 스위치를 온 및 오프하기 위한 로직 제어 장치에 의해 사용되는 제어 회로.
25. 제24항에 있어서,

    상기 스위치는 트라이액을 포함하는 제어 회로.
26. 둘 다 교류 전원에 연결 가능한 주 권선과 보조 권선을 갖고, 상기 교류 전원으로부터 상기 보조 권선의 차단을 위한 스위치를 갖는 교류 전동기에 있어서,

    주 권선 전압의 크기를 감지하는 단계;

    주 권선 전압 극성이 순간적으로 반전되는 시점들을 감지하는 단계;

    주 권선 전압 극성이 반전되는 시점에 펄스를 생성하는 단계;

    교류 보조 권선 전압의 크기를 감지하는 단계;

    주 권선과 상기 보조 권선 사이의 전압 크기의 차이를 감지하는 단계;

    주 전류 흐름이 방향을 바꾸는 시점들을 감지하는 단계;

    보조 전류 흐름이 방향을 바꾸는 시점들을 감지하는 단계; 및

    주 전류 제로 크로싱 시점들과 보조 전류 제로 크로싱 시점들 사이의 위상 이동을 감지하는 단계를 포함하되,

    보조 권선 전류 제로 크로싱의 위상 이동이 전동기 속도의 함수인 주 전류 제로 크로싱에 비하여 미리 설정된 시간 안에 있을 때 상기 위상 이동이 상기 보조 권선의 차단을 수행하는 상기 스위치를 위한 제어 회로.
27. 제26항에 있어서,

    상기 보조 권선의 전압의 크기가 전동기 속도의 함수인 주 권선의 전압의 크기에 비하여 미리 설정된 값보다 낮게 감소될 때, 상기 보조 권선의 연결 또는 재연결하는 단계를 포함하는 제어 방법.
28. 제27항에 있어서,

    전압비교의 결과로서 제1로직 펄스를 생성하고, 위상비교의 결과로서 제2로직 펄스를 생성하는 단계를 포함하는 제어 방법.
29. 제28항에 있어서,

    상기 제1 및 제2로직 펄스들은 상기 스위치를 온 및 오프하기 위한 로직 제어 장치로 사용되는 단계를 포함하는 제어 방법.
30. 제29항에 있어서,

    스위치로서의 네거티브 전압 값에 의해 트리거 되는 트라이액 장치를 제공하는 단계를 포함하는 제어 방법.