KR20060096446A

KR20060096446A - 단상 유도전동기용 시동 장치 및 시동 방법

Info

Publication number: KR20060096446A
Application number: KR1020067008552A
Authority: KR
Inventors: 로날도 리베이로 두아르테; 마르코스 지. 스와르쯔; 네토 루이즈 마갈레스 메데이로스
Original assignee: 엠프레사 브라질리에라 데 콤프레소레스 에스.아.-엠브라코
Priority date: 2003-10-08
Filing date: 2004-10-08
Publication date: 2006-09-11
Also published as: BRPI0303967B1; NZ546013A; EP1671415B1; CN100414832C; ATE389967T1; CN1864321A; AU2004306137B2; MXPA06003943A; US7471058B2; JP2007507992A; DE602004012583D1; EP1671415A1; DE602004012583T2; WO2005034330A1; AU2004306137A1; US20060273752A1; BR0303967A

Abstract

작동코일(B1)과 시동코일(B2)을 구비하는 고정자(B); 전동기 시동의 완료시에 개방상태가 되는 작동스위치(S1) 및 시동스위치(S2)를 포함하는 단상 유도 전동기의 시동장치 및 시동방법. 상기 시동장치는 고정자(B)에 공급되는 전류 레벨을 나타내는 신호를 전류센서(RS)로부터 수신하는 제어유닛(11)을 포함하는 시동회로(10)를 포함하고, 상기 제어유닛(11)은 상기 작동스위치 및 시동스위치(S1 및 S2)의 개폐상태를 지령하기 위해 상기 작동스위치 및 시동스위치(S1 및 S2)에 접속되고, 상기 고정자(B)에 공급된 현재전류 레벨(Ia)과 상기 시동스위치 및 작동스위치(S1 및 S2)의 폐쇄시의 상기 시동전류 레벨(Ip) 사이의 비율(K)이 사전 설정된 값(Km)에 도달할 때, 상기 시동스위치(S2)의 개방상태가 결정된다.

단상, 유도, 전동기, 시동, 장치

Description

단상 유도전동기용 시동 장치 및 시동 방법{STARTING DEVICE AND STARTING METHOD FOR A SINGLE-PHASE INDUCTION MOTOR}

본 발명은 전동기, 특히 단상 유도전동기에 이용되는 형식의 전자 시동 장치에 관한 것이다.

단상 유도전동기는 그 단순성, 강도 및 고성능에 기인 되어 광범위하게 사용된다. 일반적으로 단상 유도전동기는 냉장고, 냉동고, 에어컨, 밀폐형 압축기, 세탁기, 펌프, 팬과 같은 가전기기 및 몇몇 산업용 설비에서 찾아볼 수 있다.

공지의 유도전동기에는 통상 케이지 형태의 회전자와 2개의 권선(작동코일과 시동 코일)이 권회 된 고정자가 구비되어 있다. 압축기의 정상 작동 중에, 상기 작동코일에는 AC 전압이 가해지고, 시동 코일에는 시동 동작의 개시시에 일시적으로 가해진다. 그 결과 고정자의 공극 내에 회전 자계 및 상기 회전자의 가속에 필요 조건을 형성하여 전동기를 시동시킨다.

이 회전 자계는 시동 코일에 메인 코일에서 흐르는 전류에 대해, 바람직하게는 90도에 근접하는 각도로, 시간 편위(time-displaced) 된 전류를 공급함으로써 얻을 수 있다. 양 코일 내에서 흐르는 전류 사이의 시간 편위는 코일의 구조적 특성에 의해서 달성되거나 상기 양 코일 중의 하나와 직렬로, 그러나 일반적으로는 상기 시동 코일과 직렬로, 외부 임피던스를 설치함으로써 달성된다. 전동기의 시동과정 중 시동 코일을 통해 흐르는 전류는 일반적으로 고전류이므로, 전동기의 가속촉진에 필요한 시간이 경과 된 후에는 상기 전류를 차단할 수 있는 일종의 스위치가 필요하다.

고효율이 필요한 전동기의 경우, 시동 기간의 경과 후에 시동 코일을 완전히 오프시키지 않고, 커패시터(즉 작동 커패시터)는 상기 시동 코일과 직렬 연결상태로 유지시킴으로써, 전동기의 최대 토오크 및 그 효율을 증대시키도록 충분한 전류를 제공한다. 전동기의 정상 작동 중에 시동 코일과 직렬 접속된 영구 임피던스를 사용하는 이같은 구조의 전동기의 경우, PTC, 전기기계적 릴레이, 타이머, 또는 조합과 같은 시동 장치가 공지되어 있다. 여기서, 미국특허 US 5,053,908 및 US 5,051,681 및 동일 출원인의 동시 계속중인 국제특허출원 W0 02/09624A1에 개시된 바와 같이, 상기 PTC는 소정의 시간 후 전류의 통전로를 차단하는 장치와 직렬 접속되어 있다.

전기기계적 릴레이는 작동 커패시터를 사용하지 않는 분할 상 전동기의 시동용으로 널리 사용되는 부품 중의 하나이다. 이것이 널리 사용되는 이유는 제조비용이 저렴하고 기술이 단순하기 때문이다. 반면, 상기 전기기계적 릴레이에는 특히, 치수가 상이한 전동기를 위한 특수 치수의 부품을 제작해야 하는 점, 작동 커패시터를 사용하는 고효율 전동기에는 상기 전기기계적 릴레이를 사용할 수 없는 점, 전동기의 작동시 전자기 및 기타 소음이 발생하는 점, 및 전기 아아크 및 기계적 마모에 기인 된 부품의 마모와 같은 몇 가지 한계가 있다.

상기 전기기계적 릴레이의 대안은 PTC(정특성 온도계수; positive temperature coefficient) 소자이다. 이 소자는 동작 커패시터와 관련하여 사용되는 고효율 전동기에 광범위하게 사용된다. 상기 소자는 가동부가 없는 세라믹 판이므로 전기기계적 릴레이의 대부분의 한계를 극복한다. 상기 소자는 세라믹 판의 가열, 그 전기 저항의 증대 및 그에 따른 순환 전류의 제한에 기초하여 작동하므로 작동 시간 내내 잔류 동력의 낭비가 발생한다. 상기 소자의 다른 결점은 연속 시동을 발생시키는데 필요한 시간 간격에 관련이 있다.

큰 이점들 중의 하나는 결정된 전압(115V 또는 220V)으로 일군의 전동기를 시동하기 위해 단일 부품을 사용할 수 있는 것이지만, 분석특성이 보조 코일의 통전 시간의 최적화인 때 한계가 된다. 그 전도 시간은 세라믹 판의 체적에 정비례하고, 순환전류에 반비례하므로, 고출력 전동기에 가해졌을 때는 시동시간이 단축되고, 소형의 전동기에 가해졌을 때는 과도하게 길어진다. 이 두 가지 사실에 의해 대형 전동기는 시동의 결함이 발생하고, 소형 전동기는 시동기간 중의 에너지 소모가 커진다.

반면, 상기 시한 시동(timed starting) 부품은 PTC 잔류 동력낭비의 결점을 크게 제거하지만 크기가 다양한 치수의 전동기에 대해 요구되는 시동시간의 결함을 극복하지는 못한다. 그 개념에 의해 다양한 전동기의 치수에 대한 최적 시동시간을 제공하는 회로의 치수를 결정할 수 있다. 따라서, 일군의 전동기에 부합하는 복수의 부품이 요구되므로, 다양한 모델을 생산해야 하고, 생산 라인을 조절해야 하고, 재고품목이 많아지게 된다. 이와 같은 장치는 시동시의 작동조건을 고려하지 않으 므로 최악의 조건을 형성하여 전동기의 시동시간을 지연시킨다.

따라서, 본 발명의 목적은 잔류동력소모가 제거되는 시한장치의 이점을 제공하고; 동일한 공급전압을 가지는 일군의 전동기에 부합하는 부품의 수가 감소 되고; 복수의 동작 커패시터를 구비한 고효율의 전동기에 사용할 수 있고; 각 전동기의 치수에 대해 시동시간이 최적이 되는 전자기계적 릴레이의 특성을 발휘하는 각 전동기의 치수에 대해 시동시간이 최적이 되는 단순하고 강력한 저비용의 구조의 시동장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적은 전동기의 치수 및 그 전동기에 접속된 부하의 함수로서 시동시간을 최적화하는 단상 유도 전동기의 시동방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적은 전력계통의 전압의 함수로서 시동시간을 자동으로 최적화하는 단상 유도 전동기의 시동방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적은 에너지 소모량을 무시할 수 있는 단상 유도 전동기용 전자 시동장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적은 전동기의 시동코일과 직렬접속된 시동 커패시터 또는 기타 임피던스와 공동으로 동작할 수 있는 단상 유도 전동기용 전자 시동장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적은 전력계통의 과도전류(transients; disturbances)의 영향을 받지 않는 단상 유도 전동기용 전자 시동장치를 제공하는 것이다.

이들 목적 및 다른 목적들은 작동코일 및 시동코일을 구비하는 고정자; 상기 작동코일 및 상기 시동코일에 전류를 공급하는 전원; 폐쇄상태에서 상기 작동코일을 전원에 연결하는 작동스위치 및 폐쇄상태에서 상기 시동코일을 전원에 연결함과 동시에 전동기의 시동완료시에 개방상태가 되는 시동스위치를 포함하고, 상기 작동스위치 및 시동스위치 이외에도 고정자에 공급된 전류 레벨을 검출하기 위해, 상기 전원 및 고정자 사이에 직렬접속된 전류센서; 및 상기 전원으로부터 전류가 공급되고, 상기 전류센서로부터 고정자에 공급된 전류 레벨을 나타내는 신호를 수신하는 제어유닛을 포함하는 단상 유도 전동기의 시동장치로서, 상기 제어유닛은 상기 작동스위치 및 시동스위치의 개방상태 및 폐쇄상태를 지령하기 위해 상기 작동스위치 및 시동스위치에 작동 가능하게 접속되고, 고정자에 공급되고, 상기 전류센서가 제어유닛에 송신한 현재의 전류 레벨 및 상기 시동스위치 및 작동스위치의 폐쇄시 상기 전류센서가 상기 제어유닛에 사전 송신한 시동전류 레벨 사이의 비율이 사정에 설정된 값 이하의 값에 도달했을 때, 상기 시동스위치의 개방상태가 결정되는 단상 유도 전동기의 시동장치에 의해 달성된다.

또한, 본 발명의 목적은 다음의 단계를 포함하는 전술한 형식의 단상 유도 전동기의 시동방법을 통해 달성된다.

a- 상기 전원 및 고정자 사이에 직렬접속된 전류센서에 의해 상기 시동스위치 및 작동스위치의 폐쇄 후의 제1시간 간격 중에 상기 고정자에 공급된 시동전류 레벨을 검출하고, 상기 전원에 의해 전류를 공급받고, 상기 고정자에 공급된 전류정보를 전원센서로부터 수신하기 위해 상기 전원센서에 접속된 제어유닛에 상기 시동전류 레벨을 송신하는 단계;

b- 상기 시동스위치 및 작동스위치의 폐쇄 후의 제1시간 간격에 후속되는 제2시간 간격 중에 상기 고정자의 현재의 전류 레벨을 검출하여 상기 제어유닛에 송신하는 단계;

c- 상기 고정자의 현재의 전류 레벨과 시동전류 레벨의 값을 비교하는 단계; 및

d- 상기 고정자의 현재전류 레벨 및 상기 시동전류 레벨 사이의 비율이 사전 설정된 값 이하의 값에 도달했을 때 상기 시동스위치를 개방하는 단계.

본 발명의 시동 전자회로는 작동기간 중에 전동기 코일 중의 적어도 하나의 전류 소모를 제어함과 동시에 시동기간 중에 그 값을 저장하는 기구를 사용하는 형식이다.

상기 기능은 예를 들면 전동기에 의해 소모되는 전류의 지배를 받는 저 임피던스 저 상에서 유발되는 전압강하를 독출함으로써 얻을 수 있다. 상기 전자회로는 전력계통의 전압을 감시함과 동시에, 상기 전력계통의 전압변화의 발생시 사전 설정된 값의 수정을 허용하기 위해 시동기간 중의 독출값을 저장하는 기구를 사용하는 것을 포함한다 상기 기능은 예를 들면 저항 분할기의 전압강하를 독출함으로써 얻을 수 있다.

유도 전동기의 특징인 바와 같이, 공급전압에 접속된 순간에 전류는 주 코일 및 보조코일을 흐르기 시작한다. 이 순간에 전동기에 의해 소모되는 전류는 대폭 증가하고, 전동기에 의해 소모되는 전류를 검출하는 기구의 민감도를 증대시킨다. 상기 작동코일 및 시동코일에 통전되는 전류에 의해 형성된 자기장의 상호작용에 의해 유발되는 전동기 회전자의 회전이 개시되면, 소모전류는 소모전류 검출기구의 민감도를 비례적으로 감쇄시키는 수준까지 점차 감소 된다. 이 과정은 전동기의 회전속도가 동기회전속도에 접근할 때까지 계속된다. 동기회전속도에서 전류검출기구의 민감도는 상기 회로가 시동코일에의 통전을 차단할 수 있도록 충분히 낮아지게 된다. 이 순간 이후, 시동코일에만 작동 커패시터(설치된 경우)에 의해 제공된 전류가 존재한다.

전류는 각 시동기간 내에 기록되므로, 전동기에 부여되는 제한을 극복하는데 충분하게 긴 기간 동안, 시동기간을 연장시킬 수 있는 전동기의 축의 부하변화에 의해, 시동코일의 통전 상태가 유지되도록 시동장치는 시동과정 중에 요구되는 다양한 토오크 레벨을 감지할 수 있다. 반면에, 상기 기간 중에 전동기에 부과된 부하조건이 감소되는 상황에서는 보다 짧은 기간 내에 회전자의 가속이 발생하고, 전동기에 의해 소모되는 전류의 레벨이 더욱 감소됨으로써 본 장치는 시동코일을 더욱 신속하게 비작동 상태로 할 수 있다.

시동시의 부하변동에 대한 민감성 이외에도, 본 발명은 다른 공급전압(과소전압, 공칭전압, 과대 전압)에 대한 그리고 전동기의 권선의 다른 온도조건에 대한 시동코일의 통전시간을 최적화할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

도 1은 본 발명에 따라 구성된 시동장치의 일실시예의 도식도;

도 2는 본 발명에 따라 구성된 도 1의 시동장치의 타실시예의 도식도;

도 3은 종래기술에 따른 전동기의 시동회로의 전동기 고정자의 시동중(tl, t2)의 전류 레벨, 보조코일이 통전 중(t3)일 때의 전동기의 작동상태의 전류 레벨, 및 전동기가 주 코일이 통전 중일 때에만 작동하는 t3 이후의 전류 레벨의 도식도;

도 4는 본 발명의 전동기의 시동장치의 전동기 고정자의 시동중(tl, t2)의 전류 레벨, 보조코일이 통전 중(t3)일 때의 전동기의 작동상태의 전류 레벨, 및 전동기가 주 코일이 통전 중일 때에만 작동하는 t3 이후의 전류 레벨의 도식도;

도 5 시동회로의 논리 흐름도이다.

이하, 본 발명의 단상 유도 전동기용 시동장치는 작동코일(B1) 및 시동코일(B2)을 구비하는 고정자(B); 상기 작동코일(B1) 및 상기 시동코일(B2)에 전류를 공급하는 전원(F); 폐쇄상태에서 상기 작동코일(B1)을 전원(F)에 연결하는 작동스위치(S1) 및 폐쇄상태에서 상기 시동코일(B2)을 전원(F)에 연결함과 동시에 전동기의 시동완료시에 개방상태가 되는 시동스위치(S2)를 포함하는 전동기에 대해 기술한다. 상기 시동장치는 작동스위치(S1) 및 시동스위치(S2) 이외에도 고정자(B)에 공급된 전류 레벨을 검출하기 위해, 상기 전원 및 고정자(B) 사이에 직렬접속된 전류센서(RS); 및 상기 전원(F)으로부터 전류가 공급되고, 상기 전류센서(RS)로부터 고정자(B)에 공급된 전류 레벨을 나타내는 신호 및 상기 전원(F) 및 제어유닛(11) 사이에 접속된 전압센서로부터 전원(F)의 전압 레벨을 나타내는 신호를 수신하는 제어유닛(11)을 포함하는 시동회로(10)를 포함한다. 도 1에 따르면, AC 전원(F)은 그 전원(F)의 제1공급단자(1)를 통해 전동기의 고정자(B)의 작동코일(B1) 및 시동 코일(B2)에 전류를 공급한다. 상기 전원(F)은 고정자(B)의 작동코일(B1) 및 시동코일(B2), 전압센서(SV), 및 제어유닛(11)에 전압을 공급하는 시동회로(10)의 공급원(12)에 접속되어 있다. 상기 전원(F)의 제2공급단자(2)는 도 1에서 전원(F) 및 작동스위치 및 시동스위치(S1 및 S2) 사이에 배치된 전류센서(RS)에 접속되어 있다. 도 2에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 전류센서(RS)는 고정자(B)의 작동코일(B1)의 전류만을 고려하기 위해, 전원(F)과 작동스위치(S1) 사이에 직렬배치되어 있다. 이 구성은 전류센서(RS)의 순환전류를 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 시동장치에서는, 전동기의 정상작동 중에 상기 작동코일(B1) 및 시동코일(B2)을 통전하는 전류 사이의 시간변위를 제공하기 위해, 각각 고정자(B)의 작동코일(B1) 및 시동코일(B2)에 연결되는 고정자(B)의 단자(T1) 및 단자(T2) 사이에 병렬배치된 작동 커패시터(CR)를 사용할 수 있고, 상기 전동기의 시동 중에 상기 시간변위를 제공하기 위해, 상기 시동코일(B2)과 직렬배치된 커패시터(CS)를 사용할 수 있다.

상기 회로가 예를 들면 전기기계식 또는 전자식 서모스탯(20)과 같은 외부장치로부터 스위치 온 지령을 수신하거나 시스템 내에 적절히 설치된 온도센서(30)를 독출하면, 본 발명의 시동회로(10)의 제어유닛(11)은 제어유닛(11)에 접속된 전압센서(SV)를 통해 검출된 전력계통 전압의 독출이 0이 될 때 동기모드 내에서 작동스위치 및 시동스위치(Sl 및 S2)의 폐쇄를 지령한다.

상기 스위치 및 전력계통 내의 피크 전류를 감소시키고, 그 결과 전자소음 및 스위치의 스트레스의 발생을 방지하기 위해, 상기 전력계통 전압이 0이 되는 순간 작동스위치 및 시동스위치(S1 및 S)는 폐쇄된다. 상기 작동스위치 및 시동스위치(Sl 및 S2)는 전자기 접촉부 또는 예를 들면 TRIACS과 같은 스테틱 AC 반도체 스위치를 구비할 수 있다.

예를 들면 저 임피던스 리지스터와 같은 전류센서(RS)를 통해 순환하는 전동기기 전류는 상기 전류센서 내에 전동기의 전류에 비례하는 전압 또는 전류신호를 발생시키고, 이 전압 또는 전류신호는 예를 들면 마이크로컨트롤러의 AD 컨버터 입력(도시생략)의 형태로 시동회로(10)에 입력된다. 전동기의 급전을 위한 상기 작동스위치 및 시동스위치(S1 및 S)의 폐쇄 후의 제1사이클 중에 전류의 측정이 이루어지고, 전류의 초기정보가 얻어진다. 상기 기간 중에, 전동기는 상당한 회전상태에 이르지 못하고, 전류센서(RS)에 의해 검출된 전류 레벨은 이 형식의 전동기의 회전자 블록 상태(blocked condition)의 특징적 레벨에 매우 근접하는 전류 레벨이 되고, 이것은 시동전류 레벨(Ip)로서 시동회로(10)의 제어유닛(11)에 저장된다. 또, 이 기간 중에, 전압센서(SV)를 통해 전력계통의 전압 정보가 검출되고, Vp로서 저장된다. 도 3 및 도 4에 있어서, 제1 시동 시간 간격(t1) 중에 전동기의 전류는 대략 일정치를 유지하고, 다음에 제2 시동 시간 간격(t2)에서 측정된 전류 레벨은 회전자가 회전을 개시함에 따라 점차로 감소하기 시작한다. 도 3 및 도 4에 제3 시간 간격(t3)으로 표시한 바와 같이, 전동기의 부하 조건에 근접한 작동 상태에 도달된 후 전동기의 총 전류는 안정화되고, 시동코일(B2)은 여전히 비통 전 상태에 유지되어 있다.

시간간격(t1) 중에 실행되는 시동전류 레벨(Ip)의 측정 후, 현재 전류 레벨은 Ia로서 연속 측정되고, 이들 측정치 사이의 비율(K)이 상시 연산 된다;

K =Ia/Ip

현재 전류 레벨(Ia)의 각 검출시마다, 새로운 K값이 연산 된다. 시동 전류 레벨(Ip)을 설정한 샘플링 직후의 일순간에 현재 전류 레벨이 형성되므로 제1차 K 연산치는 1에 근접한다. 전동기가 블록상태에 유지되거나 작동 회전수 미만인 동안에, 상기 현재 전류 레벨(Ia)은 시동 전류 레벨(Ip)에 근접한 값을 가지고, 그 결과 K값은 1과 같거나 약간 작아지게 된다. 전동기가 가속됨에 따라, 회전중인 회전자의 전류와 상호작용함에 의해 고정자(B)의 코일에서 발생 된 역기 전력(CEMF)에 의해, 연산 된 K값은 고정자(B)의 전류가 감쇄되는 것과 동일한 비율로 감쇄된다.

고정자(B)에 의해 유도된 현재 전류 레벨(Ia)에 대한 각 정보의 수신시, 제어유닛(11)은 상기 고정자(B)에 공급됨과 동시에 전류센서(RS)에 의해 제어유닛(11)에 입력된 상기 각 현재 전류 레벨(Ia)과 시동 전류 레벨(Ip)의 비율(K)을 연산하여, 상기 비율(K)이 사전 설정된 값(Km)과 같거나 작은 경우 제어유닛(11)은 시동스위치(S2)의 개방을 지령한다. 즉, 상기 비율(K)은 사전 설정된 값(Km)과 상시 비교되고, 상기 비율(K)이 사전 설정된 값(Km)과 같거나 작을 때 시동회로(10)는 전동기의 시동을 종료시키고, 제어유닛은 시동스위치(S2)의 개방을 지령한다.

상기 사전 설정된 값(Km)은 전압센서(SV)를 이용하여 제어유닛(11)에 의해 검출된 시동순간 전압(Vp)과 현재 전압(Va) 사이의 비율을 기준 값(Kr)에 곱하여 얻은 값과 동일한 값이 되도록 제어유닛(11)에 의해 상시 조절된다(아래 수학식 참조).

Km = Kr(Vp/Va)

만일 시동기간 중에 전압 변동이 발생하지 않으면, 즉 현재 전압(Va)이 시동전압(Vp)과 항상 동일하면, 사전 설정된 값(Km)은 기준 값(Kr)을 유지한다. 그러나 시동 후 전압 변동(예를 들면, 전압강하)이 발생하면, 역기 전력 이외에도 전력계통의 감소 인자가 전동기 전류에 큰 영향을 미치므로 시동 말기에 전류의 대폭적인 감소가 발생하지 않는다. 본 실시예에서, 사전 설정 값(Km)은 전압변동에 따라 증가한다. 전압이 증가하면 전류는 감소하므로, 시동 후 전압이 증가하면 전동기의 전류는 감소한다. 이 경우, 사전 설정된 값(Km)을 감소시켜 상기 전압변동을 감쇄시킨다. 이와 같은 논리를 이용하여, 상기 회로는 시동코일(B2)에 시동시 요구되는 시간 동안에만 통전 시킴으로써 전력계통 내의 변동 발생시에도 시동을 최적화시킨다.

상기 기준 값(Kr)은 그 적용 분야, 일군의 전동기, 및 전력계통의 예상 전압의 함수로서 사전에 설정되고, 측정 전류가 회로의 총 전류이거나 작동코일(B2)만의 총 전류이면, 전술한 파라미터 및 회로형태에 따라 예를 들면 0.2 내지 0.8의 값으로 설정할 수 있다. 다음에 상기 기준 값(Kr)은 전동기가 작동상태일 때 고정 자(B)에 의해 도출된 작동전류 레벨(Im)과 예상 부하조건, 전동기의 형식, 및 전력계통 전압에 대한 시동 전류(Ip) 사이의 비율이 되도록 회로 내에 실장 되는 중에 설정된다.

도 3은 종래기술에 따른 시한장치를 나타내는 시동 중의 전동기 전류를 도시한 것이고; 도 4는 본 발명의 시동 중의 전류를 도시한 것이고; 도 5는 회로에 의해 실행되는 시동논리 흐름을 도시한 것이다.

전동기의 각각의 새로운 시동 시에, 제어유닛에 의해 새로운 전류 레벨(Ip)이 저장됨으로써 회로는 새로운 부하조건, 전력계통 전압(과대 전압 또는 과소전압), 및 고정자(B)의 작동코일(B1) 및 시동코일(B2)의 온도조건에 자동적으로 부합할 수 있다. 각 새로운 시동 사이클 시 저장이 이루어지므로, 상기 회로는 전류 자체의 감소가 아닌 전류 치의 백분율 감소에 기초하여 작동하는 특정 전동기에 대한 사전 조정이 불필요하므로 상기 회로를 광범위한 전동기에 적용할 수 있다.

회전자가 억제 상태이고 측정 전류 치는 비감소 상태인 전동기의 시동 실패시에 있어서, 고정자(B)의 현재 전류 레벨(Ia)과 시동 전류 레벨(Ip) 사이의 비율이 전동기의 시동을 종료시키기 위해 사전 설정된 최대 시간간견 내에서 사전 설정된 값(Km)을 초과할 때, 상기 제어유닛은 시동스위치 및 작동스위치(S1 및 S2)의 개방을 지령한다. 이 같은 상태에 있어서, 도 3 및 도 4에 나타낸 제1 시간간격(t1)은 과도하게 연장되어 최대 허용시간에 이르고, 상기 작동스위치(S1) 및 시동스위치(S2)는 개방되어 전동기와 스위치를 보호한다. 이 경우, 새로운 시동 사이클의 개시를 허용하기 전에, 상기 회로는 적절한 전동기 냉각시간 및/또는 부하조 건을 전동기에 의해 전달된 토오크에 적합 시키는데 필요한 시간 동안 대기한다.

상기 전동기의 정상 작동 중, 연속적으로 전류를 측정하여 제한 값과 비교한다. 만일 이 제한 값이 초과 되면, 제어유닛(11)은 작동스위치(S1)와 시동스위치(S2)를 개방하여 전동기를 보호한다.

Claims

작동코일(B1) 및 시동코일(B2)을 구비하는 고정자(B); 상기 작동코일(B1) 및 상기 시동코일(B2)에 전류를 공급하는 전원(F); 폐쇄상태에서 상기 작동코일(B1)을 전원(F)에 연결하는 작동스위치(S1) 및 폐쇄상태에서 상기 시동코일(B2)을 전원(F)에 연결함과 동시에 전동기의 시동완료시에 개방상태가 되는 시동스위치(S2); 고정자(B)에 공급된 전류 레벨을 검출하기 위해, 상기 전원 및 고정자(B) 사이에 직렬접속된 전류센서(RS); 및 상기 전원(F)으로부터 전류가 공급되고, 상기 전류센서(RS)로부터 고정자(B)에 공급된 전류 레벨을 나타내는 신호를 수신하는 제어유닛(11)을 포함하는 단상 유도 전동기의 시동장치에 있어서, 상기 제어유닛(11)은 상기 작동스위치(S1) 및 시동스위치(S2)의 개방상태 및 폐쇄상태를 지령하기 위해 상기 작동스위치(S1) 및 시동스위치(S2)에 작동 가능하게 접속되고, 고정자(B)에 공급되고, 상기 전류센서(RS)가 제어유닛(11)에 송신한 현재의 전류 레벨(Ia) 및 상기 시동스위치(S1) 및 작동스위치(S2)의 폐쇄시 상기 전류센서(RS)가 상기 제어유닛(11)에 사전 송신한 시동전류 레벨(Ip) 사이의 비율(K)이 사정에 설정된 값(Km) 이하의 값에 도달했을 때, 상기 시동스위치(S2)의 개방상태가 결정되는 것을 특징으로 하는 단상 유도 전동기의 시동장치.
제1항에 있어서, 전력계통의 전압 레벨을 검출하기 위해 전력계통에 접속된 전압센서(SV)를 포함하고, 상기 제어유닛(11)은 상기 전압센서(SV)로부터 전력계통 의 전압 레벨을 나타내는 신호를 수신하는 단상 유도 전동기의 시동장치로서, 상기 값(Km)은 시동순간의 전압(Vp) 및 제어유닛(11)에 의해 검출된 현재의 전압(Va) 사이의 비율을 기준 값(Kr)에 곱한 값인 것을 특징으로 하는 단상 유도 전동기의 시동장치.
제2항에 있어서, 상기 기준 값(Kr)은 전동기의 작동조건에서 상기 고정자(B)의 작동전류 레벨(Im)과 상기 전동기와 전력계통의 전압의 특성을 나타내는 복수의 예상 부하조건 중의 적어도 하나에서의 상기 시공전류 레벨(Ip) 사이의 비율에 대응하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 단상 유도 전동기의 시동장치.
제3항에 있어서, 상기 전동기의 시동의 종료를 위해 사전에 결정된 최대 시간간격이 경과 한 후 고정자(B)의 현재 전류 레벨(Ia)과 시동전류 레벨(Ip) 사이의 비율이 상기 값(Km)을 초과할 때 상기 제어유닛(11)이 상기 작동스위치(S1) 및 시동스위치(S2)의 개방을 지령하는 것을 특징으로 하는 단상 유도 전동기의 시동장치.
제1항에 있어서, 상기 전류센서(RS)는 상기 전원(F)과 작동스위치(S1) 사이에 직렬배치되는 것을 특징으로 하는 단상 유도 전동기의 시동장치.
제1항에 있어서, 상기 전류센서(RS)는 상기 전원(F)과 작동스위치 및 시동스 위치(Sl 및 S2) 사이에 직렬배치되는 것을 특징으로 하는 단상 유도 전동기의 시동장치.
제1항에 있어서, 상기 작동스위치 및 시동스위치(Sl 및 S2)에 병렬비치되는 작동 커패시터(CR) 및 상기 시동코일(B2)에 직렬배치된 시동 커패시터(CS)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단상 유도 전동기의 시동장치.
작동코일(B1) 및 시동코일(B2)에 전류를 공급하는 AC 전원(F)과 공동작동하는 상기 작동코일(B1) 및 시동코일(B2)을 구비한 고정자(B); 폐쇄상태에서 상기 작동코일(B1)을 전원(F)에 연결하는 작동스위치(S1) 및 폐쇄상태에서 상기 시동코일(B2)을 전원(F)에 연결함과 동시에 전동기의 시동완료시에 개방상태가 되는 시동스위치(S2)를 포함하는 형식의 단상 유도 전동기의 시동방법에 있어서,

a- 상기 전원(F) 및 고정자(B) 사이에 직렬접속된 전류센서(RS)에 의해 상기 시동스위치 및 작동스위치(S1 및 S2)의 폐쇄 후의 제1시간 간격 중에 상기 고정자(B)에 공급된 시동전류 레벨(Ip)을 검출하고, 상기 전원(F)에 의해 전류를 공급받고, 상기 고정자(B)에 공급된 전류정보를 전원센서(RS)로부터 수신하기 위해 상기 전원센서(RS)에 접속된 제어유닛(11)에 상기 시동전류 레벨(Ip)을 송신하는 단계;

b- 상기 시동스위치 및 작동스위치(S1 및 S2)의 폐쇄 후의 제1시간 간격(t1)에 후속되는 제2시간 간격(t2) 중에 상기 고정자(B)의 현재의 전류 레벨(Ia) 을 검출하여 상기 제어유닛(11)에 송신하는 단계;

c- 상기 고정자(B)의 현재의 전류 레벨(Ia)과 시동전류 레벨(Ip)의 값을 비교하는 단계; 및

d- 상기 고정자(B)의 현재전류 레벨(Ia) 및 상기 시동전류 레벨(Ip) 사이의 비율이 사전 설정된 값(Km) 이하의 값에 도달했을 때 상기 시동스위치(S2)를 개방하는 단계를 포함하는 단상 유도 전동기의 시동방법.
제8항에 있어서,

- 상기 전력계통에 접속된 전압센서(SV)에 의해, 상기 시동스위치 및 작동스위치(S1 및 S2)의 폐쇄 후의 제1시간 간격에서의 상기 전력계통의 전압 레벨을 검출하고, 상기 전원(F)에 의해 전류를 공급받고, 상기 전력계통의 전압정보를 전압센서(SV)로부터 수신하기 위해 상기 전압센서(SV)에 접속된 제어유닛(11)에 상기 시동 전압 레벨(Vp)을 송신하는 단계;

- 상기 시동스위치 및 작동스위치(S1 및 S2)의 폐쇄 후의 제1시간 간격( t1)에 후속되는 제2시간 간격(t2) 중에 상기 전력계통의 현재의 전압 레벨(Va)을 검출하여 상기 제어유닛(11)에 송신하는 단계;

- 현재의 전압 레벨(Va)과 시동전압 레벨(Vp)을 비교하는 단계;

- 시동순간의 전압(Vp) 및 제어유닛(11)에 의해 검출된 현재의 전압(Va) 사이의 비율을 사전 설정된 기준 값(Kr)에 곱한 값으로서 상기 값(Km)을 연산하는 단계; 및

- 전동기 시동의 완료를 위해 사전 설정된 최대 시간 간격이 경과 된 후에, 상기 고정자(B)의 현재의 전류 레벨(Ia)과 시동 전류 레벨(Ip) 사이의 비율(K)이 값(Km)을 초과할 때 상기 시동스위치(S2)를 개방하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 단상 유도 전동기의 시동방법.
제8항에 있어서, 상기 단계 b에서 고정자(B)의 현재 전류 레벨(Ia)은 고정자(B)의 작동코일(B1)에 공급되는 전류의 레벨인 것을 특징으로 하는 단상 유도 전동기의 시동방법.
제8항에 있어서, 상기 단계 b에서 고정자(B)의 현재 전류 레벨(Ia)은 고정자(B)의 작동코일(B1) 및 시동코일(B2)에 공급되는 전류의 레벨인 것을 특징으로 하는 단상 유도 전동기의 시동방법.