KR20060121135A - 유도전동기 제어시스템 - Google Patents

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KR20060121135A
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월풀 에쎄.아.
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Abstract

본 발명의 제시에 따른 유도 전동기로 제어되는 컴프레서, 유도 전동기(10) 제어 방법, 유도 전동기 제어 시스템(1), 유도 전동기(10) 제어 시스템(1)/유도 전동기(10) 어셈블리가 기술된다. 본 발명의 목적은 네트워크 주파수(fAC)의 함수로서 인가된 전압의 정정을 가능하게 하는 제어 전압(VC)을 조정하는 형식뿐만 아니라, 넓은 범위의 네트워크 공급 전압(VAC) 내에서 전동기(10)를 동작시키는 것이 가능할 어셈블리, 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

Description

유도전동기 제어시스템{AN INDUCTION MOTOR CONTROL SYSTEM}
본 출원은, 본 명세서에 참고로써 통합되어 있는, 2003년 11월 28일에 출원된 브라질 특허 출원 제PI0305338-5호의 우선권을 주장한다.
본 발명은, 본 발명의 제시내용에 따른 유도전동기(induction motor)로 제어되는 컴프레서(compressor)에 더하여, 유도전동기 제어방법, 유도전동기 제어시스템, 유도전동기 제어시스템/유도전동기 어셈블리에 관한 것이다.
단상 유도전동기는, 그들의 단순함, 강건함 및 고성능으로 인하여 널리 쓰이고 있다. 단상 유도전동기들은, 일반적으로 냉장고, 냉동고(freezers), 에어컨, 밀폐식 압축기(hermetic compressors), 세척기, 모터 펌프, 팬과 같은 가정용 기기 및 일부 산업용 응용기기에 적용된다.
상기 알려진 유도전동기들은 일반적으로, 하나는 운전권선(running winding), 다른 하나는 기동권선(starting winding)인 두 권선으로 구성된, 새장 타입의 회전자(rotor) 및 코일감긴 고정자(stator)와 함께 제공된다. 컴프레서의 정상 동작 중에, 상기 운전권선은 교류전압을 공급받으며, 상기 기동권선은 기동동작의 시작시에 일시적으로 공급받으며, 상기 회전자를 가속시키고 기동하는데 필수적인 조건인, 상기 고정자 갭 내에 회전 자계(turning magnetic field)를 생성한 다.
상기 회전 자계는, 주 권선을 통하여 흐르는 전류에 관하여 시간 지연 전류(바람직하게는, 90도에 가까운 각도로)를 상기 기동 권선에 공급함에 의해 달성될 수 있다. 상기 권선들에 흐르는 전류 사이의 이러한 시간 지연은 상기 권선들의 구조적인 특징들에 의하거나 또는 상기 권선 중의 하나를 구비한(그러나, 일반적으로 상기 기동권선과 직렬로) 외부 직렬 임피던스를 삽입함에 의해 달성된다. 상기 엔진을 기동하는 과정 동안에 상기 기동권선을 통하여 흐르는 전류의 값은 일반적으로 높고, 상기 전동기의 가속을 촉진하는데 필수적인 시간이 흐른 후에 상기 전류를 방해하기 위한 일부 종류의 스위치의 이용을 요하게 된다. 일단 상기 모터가 구동하기 위해 준비되면, 상기 운전권선에 의해 생성된 자계는 상기 회전자 내에 유도된 계(field)와 상호동작하며, 상기 전동기의 기능에 필요한 필수적인 상기 회전 계를 유지한다.
이러한 타입의 전동기의 기동(starting)에 관하여 더욱이, 상기 고정자에 전압을 단순히 인가함에 의해 상기 회전자가 회전하지 않기 때문에, 상기 전동기가 회전하도록 하여 상기 기계가 동작할 수 있도록 하기 위한 수단이 필요하게 된다.
유도전동기를 기동하는 일반적인 방법의 예는, 피츠제럴드, 에이. 이., 킹슬리, 씨. 및 쿠스코, 에이.(FITZGERALD, A.E., KINGSLEY, C. & KUSKO, A.)의 전기기계(Electric Machines) 에드.맥그로힐 두 브라질(Ed. McGraw-Hill do Brasil, 1975)이라는 책에 기술되어 있다.
구조적인 특징 때문에, 유도전동기는 제한된 전압 및 주파수 범위 내에서 동 작하여야 한다. 예상 전압(voltage of the project)보다 훨씬 높은 공급 전압은 여자권선(exciting winding)을 너무 많이 증가시켜서, 상기 갭 내의 자계를 증가시키고, 결국, 상기 회전자 및 고정자의 강자성 재료를 포화시킨다. 상기 전압이 이 지점 이상으로 증가되면, 전류는 상기 자계의 낮은 자기저항(reluctance) 때문에 매우 급하게 증가한다. 반면, 상기 예상 전압보다 훨씬 낮은 공급 전압은 상기 전동기의 여자 전류를 상당히 감소시켜서, 샤프트 상의 활용가능한 토크를 감소시키고, 이 경우, 상기 전동기는 샤프트로 인가되는 보통의 부하를 감당할 수 없고, 블로킹 상태로 들어간다. 유사한 상황이 주파수에서의 변화에 의해 야기된다.
종래 기술의 단점
단상 유도전동기의 시작 형태가 고려되는 한, 현재의 기술들이 전동기의 기동을 가능하게 함에도 불구하고, 상기 기동권선과 직렬로 커패시터를 이용하는 경우에, 상기 전동기의 기동과 관련하여 좋은 결과가 있으나, 상기 장비의 최종 솔루션의 비용을 증가시키기 때문에, 그러한 솔루션들은 보다 복잡한 구성으로부터 야기된다.
결정된 영역의 네트워크에서의 전압 레벨의 변화가능성의 문제가 고려되는 한, 이 문제를 해결하기 위해 이용되는 방법들 중의 하나는 넓은 전압 범위에서 동작하는 초대형 전동기의 채용이었다. 이러한 전동기들은 그 최대 부하 이하에서 동작하여, 공급에 있어서 감소가 있다고 하더라도, 상기 전동기는 여전히 상기 부하를 견디기 위한 정지마찰력(traction force)을 갖는다. 또한, 상기 전동기의 견고함으로 인하여, 후자는, 과전류 또는 가열의 문제 없이, 소형 전동기보다 더 큰 과전압을 감당할 수 있다. 이는 공급 전압에 있어서의 변화의 문제를 해결하나, 큰 사이즈 및 무거운 전동기의 구성에 대한 필요를 명백하게 낳게 되고, 결과적으로 높은 비용을 낳게 된다.
전동기 응용의 다른 영역에서의 주파수의 변화가능성의 문제에 관하여, 솔루션은 공급 전압의 다른 주파수에 대해 다른 전동기를 채용하는 것이어서, 제작 및 보관의 관리상 더 복잡함을 발생시키고, 제품들이 다른 공급 주파수를 갖는 영역에서 이용되는 것을 힘들게 하거나 심지어 이용될 수 없도록 하였다.
현재 채용된 다른 솔루션은 공급 네트워크의 다양한 전압 값을 선택하도록 "탭(tap)"을 구비한 전동기를 사용하는 것이다. 이 솔루션은 전압에서의 변화의 문제를 해결하나, 다전압 전동기의 탭들을 교환하기 위해 다양한 전력 스위치들의 채용이 필요하다.
이 문제를 해결하기 위해 이용되는 다른 옵션은 상기 전동기에 연결된 전압 안정기(voltage stabilizer)를 채용하는 것이다. 이 솔루션 또한 거의 실제적이지 않으며, 고비용을 필요로 하는 것으로 판명되었다.
본 발명의 목적은 다양한 범위의 공급 네트워크의 전압 값 내에서 전동기를 동작시킬 수 있는, 본 발명의 제시에 따른 유도 전동기로 제어되는 컴프레서 뿐만 아니라, 유도 전동기 제어 방법, 유도 전동기 제어 시스템, 유도 전동기 제어 시스템/유도 전동기 어셈블리이다.
또한, 공급 네트워크의 주파수 함수로서 적용된 전압을 교정하는 가능성을 갖는, 그러한 컴프레서, 방법, 시스템 및 어셈블리를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
더욱이, 본 발명의 제시에 따르면, 기동 커패시터(starting capacitor)의 이용없이, 컴프레서와 함께 또는 분리하여 조립된 전동기를 기동하는 가능성을 제시하는 것이 본 발명의 목적이다.
또한, 본 발명의 제시에 따르면, 다른 목적은 전동기의 크기가 너무 커져서, 결과적으로 재료의 비용이 증가하고 장비의 크기 및 중량이 증가하는 것을 피하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 네트워크 전압이 높을 때, 그 성능 및 예상 수명을 개선시키면서, 전동기의 과열을 방지하는 것이다.
종래 기술에 존재하는 문제들을 해결하고 본 발명의 목적들을 달성하기 위해, 본 발명의 컴프레서, 방법, 시스템 및 어셈블리는 네트워크의 일반적 값 이하에서 동작하도록 설계된 단상 유도 전동기에 관한 이용을 위한 것이어서, 전동기에 전원을 공급하는 것이 언제나 가능할 것이며, 이 목적을 위하여 제어 전압의 값이 최소 네트워크 전압 값 보다 낮은 경우 충분하다. 즉, 네트워크 전압의 값이 감소된 것이어야 한다.
전동기의 크기는 부하를 기동하는데 필요한 최소한의 토크가 공급 네트워크에서 기대되는 최소한의 전압보다 낮은 전압으로 달성되도록 결정된다. 따라서, 상기 전동기에 의해 공급되는 토크는 상기 네트워크에 의해 공급되는 어떤 전압 조건에서도 요구되는 최소한보다 항상 더 클 것이다.
네트워크에서의 주파수 변동의 동작에 순응하기 위해, 또는 심지어 네트워크 주파수가 전동기의 공칭 주파수(nominal frequency)와 다른 영역에 후자가 장착되는 때 전동기를 조정하기 위해, 전동기의 변경된 공칭 전압(altered nominal voltage)의 설정(establishment)이 예상되어서, 공칭 전류로 상기 전동기가 동작하는 데 요구되는 전압 레벨의 조정이 있게 되고, 따라서, 낮은 토크 또는 가열 그리고 전동기를 연소시키는 문제를 방지한다.
본 발명의 목적들은 공칭 동작 전압을 갖는 유도 전동기 제어 시스템/유도 전동기 어셈블리에 의해 달성된다. 상기 제어 시스템은 중앙 처리 유닛을 포함하며, 상기 중앙 처리 유닛은 제어 네트워크 전압 레벨을 조절(modulating)하며, 상기 제어 전압은 상기 유도 전동기에 인가되며, 상기 네트워크 전압은 최소 네트워크 전압으로부터 변화하며, 상기 네트워크 전압은 네트워크 주파수를 가지며, 상기 유도 전동기는 공칭 동작 전압 및 공칭 동작 주파수를 가지며, 상기 유도 전동기는 상기 최소 네트워크 전압 값보다 낮은 공칭 동작 전압을 가지며, 상기 처리 유닛은 네트워크 주파수를 측정하고, 상기 네트워크 주파수와 공칭 동작 주파수간에 차이가 있을 때, 상기 처리 유닛이 변경된 공칭 전압 값을 정하며, 상기 변경된 공칭 전압은 상기 유도 전동기에 인가되고, 상기 네트워크 주파수가 상기 네트워크 주파수와 동일한 때, 상기 처리 유닛은 상기 제어 전압 값을 상기 공칭 전압 레벨로 변경한다.
본 발명의 목적은 또한 네트워크 전압에 연결된 중앙 처리 유닛을 포함하는 유도 전동기 제어 시스템에 의해 달성되는데, 상기 처리 유닛은 상기 유도 전동기에 연결될 수 있으며, 상기 유도 전동기는 공칭 동작 전압을 가지며, 상기 네트워크 전압은 최소 네트워크 전압으로부터 변동하며, 상기 유도 전동기는 상기 네트워크 전압으로부터 얻어진 제어 전압에 의해 전원공급 받는다. 상기 제어 전압은 중앙 처리 유닛에 의해 조정되며, 상기 유도 전동기는 공칭 동작 전압을 가지며, 상기 최소 네트워크 전압 값은 상기 유도 전동기의 공칭 동작 전압 값보다 높은 값이며, 상기 중앙 처리 유닛은 상기 제어 전압을 네트워크 전압에서의 변화의 함수로 조정하며, 기동시에 상기 네트워크 전압을 유도 전동기로 인가한다.
본 발명의 목적은 공칭 동작 전압 및 공칭 동작 주파수를 갖는 유도 전동기를 제어하는 방법에 의해 더욱 달성된다. 상기 유도 전동기는 네트워크 전압의 조절에 의해 얻어진 제어 전압에 의해 전원공급된다. 상기 네트워크 전압은 네트워크 주파수를 가지며, 상기 방법은 (a) 상기 네트워크 전압을 측정하고, 상기 제어 전압을 측정하고, 상기 네트워크 주파수를 측정하는 단계, (b) 측정된 네트워크 주파수 값을 공칭 동작 주파수와 비교하고, 상기 네트워크 주파수 및 공칭 동작 주파수 간에 차이가 있는 경우, 변경된 공칭 전압 값을 정하고, 상기 변경된 공칭 전압 값 내의 제어 전압을 상기 유도 전동기에 인가하고, 네트워크 주파수가 공칭 동작 주파수와 동일한 경우, 공칭 전압의 레벨로 상기 제어 전압 값을 조정하는 단계를 포함한다.
본 발명은 첨부된 도면들에 제시된 실시예를 참고로 하여 보다 상세하게 기술될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 블록도를 나타낸 것이다.
도 2는 네트워크 전압의 변동의 시간 다이어그램이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전기 유도 전동기(10)는, 네트워크 전압(VAC)를 조절하여 얻은 제어 전압(VC)으로부터 전원공급받는다.
상기 조절을 수행하기 위해서, 중앙 처리 유닛(8)은, 상기 제어 전압(VC)의 레벨을 제어하는, 선택적으로 구동되는, 한 셋트의 스위치(6, 7)를 제어한다.
상기 스위치(6, 7) 셋트는 기본적으로, 유도 전동기(10)의 운전 권선에 전기적으로 서로 연결된 운전 스위치(6)와, 상기 유도 전동기(10)의 기동 권선에 전기적으로 서로 연결된 기동 스위치(7)로 구성된다. 상기 두 권선들은 상기 중앙 처리 유닛(8)에 의해 선택된다.
상기 네트워크 전압(VAC)의 레벨 및 상기 제어 전압(VC)의 레벨을 모니터링하기 위해, 상기 중앙 처리 유닛(8)에 각각 결합된 제1 및 제2 전압 측정 디바이스(4, 11)가 예견된다. 상기 전압 센서는 예를 들어, 상기 중앙 처리 유닛(8)의 아날로그 입력에 인가되는 저항 분배기(resistive divider)일 수 있다.
더욱이, 상기 중앙 처리 유닛(8) 및 상기 네트워크 전압(VAC)에 결합된 주파수 센서(5)가 예견된다. 상기 주파수 센서(9)는 네트워크 전압에 의해 초래된 초당 사이클 수를 세는 디지털 카운터일 수 있거나, 전압용 아날로그 주파수 컨버터 일 수 있거나, 일정한 시간 간격의 네트워크 전압에 의해 초래된 주기를 결정하는 회로일 수 있다.
본 발명의 제시에 따르면, 상기 시스템(1)은 상기 전동기(10)에 인가되는 전류 및 전압을 측정할 것이고, 네트워크 주파수(fAC)의 측정치 뿐만 아니라, 상기 전동기(10)에 유효하게 인가된 제어 전압(VC)의 레벨 및 상기 중앙 처리 유닛(8)에 의한 이러한 크기들을 조정할 것이어서, 제어 전압(VC)의 값은, 상기 네트워크 주파수(fAC)가 상기 전동기(10)의 공칭 동작 주파수(fNM)와 다른 경우, 본 발명의 제시에 따른 상기 전동기(10)의 기동의 형식에 더하여, 적합해질 수 있다.
제어 전압( V C ) 레벨의 제어
도 2에서 도시될 수 있는 바와 같이, 상기 네트워크 전압(VAC)은 최대 네트워크 전압(VAC - MAX) 및 최소 네트워크 전압(VAC - MIN)의 예측가능한 범위 내에서 변동할 것이다.
본 발명의 제시에 따르면, 상기 최소 네트워크 전압(VAC - MIN)보다 낮은 공칭 동작 전압(VNM)을 갖는 전동기가 이용되어야만 한다.
상기 전동기(10)는, 네트워크 공급 전압(VAC)에서 예상되는 최소값보다 작은, 즉, 도 2에 따르면, 최소 네트워크 전압(VAC - MIN)보다 작은 유효 전압 값 또는 공 칭 동작 전압(VNM)과 동작하도록 설계되어야만 한다.
상기 공칭 동작 전압(VNM)은 항상 최소 네트워크 전압(VAC - MIN) 값 아래이기 때문에, 이 실시예에서, 상기 전동기(10)에 전원을 공급하는 것이 항상 가능할 것이며, 이러한 목적으로, 상기 제어 전압(VC)의 값이 상기 최소 네트워크 전압(VAC - MIN)의 값보다 낮은 것이 충분하다. 즉, 네트워크 전압(VAC)의 값이 운전 스위치(6)의 조절에 의해 감소되어야만 한다. 이러한 제어 시스템(1)과 함께, 넓은 범위의 네트워크 공급 전압(VAC) 값에서 상기 전동기를 동작시키는 것이 가능하다.
전동기(10)의 기동
본 발명의 상기 제어 시스템(1)과 관련하여 동작하는 전동기의 이러한 응용으로부터의, 또는 상기 최소 네트워크 전압(VAC - MIN) 이하 이도록 설계된 동작 전압(VNM)을 갖는 제어 시스템(1)에 의해 심지어 제어되는 장점은, 기동 토크를 증가시키기 위한 기동 커패시터의 이용이 필요하지 않다는 사실이며, 이는 상기 증가가 기동 기간 동안 공칭 전압보다 높은 전압을 인가함에 의해 달성되기 때문이다.
이러한 장점은, 상기 전동기(10)를 기동시키는 순간에, 상기 운전 스위치(6)및 기동 스위치(7)가 제어 전압(VC)을 예를 들어, 네트워크 전압(VAC)과 동일한 값에서 상기 전동기(10)에 인가하도록 명령되기 때문이다. 공칭 동작 전압(VNM) 값보다 큰 네트워크 전압(VAC) 값과 함께, 심지어 기동 커패시터의 이용 없이, 상기 전 동기(10)의 회전자가 회전을 시작하는데 필요한 토크를 공급하도록 상기 전동기(10)를 흐르는 더 큰 전류(i)가 보장된다. 게다가, 본 발명의 어셈블리는 상기 전동기(10)의 크기가 커지는 것을 방지하여, 재료비의 감소 및 이러한 장비들의 크기 및 중량의 감소를 야기한다.
결정된 조건들에서, 네트워크 전압(VAC)은, 앞서 기술된 바와 같이, 동일한 네트워크 전압(VAC) 값에서 제어 전압(VC)의 적용을 진행하기 위해 매우 높은 값을 가질 수 있기 때문에, 기동하는 동안, 상기 전동기(10)에 인가된 제어 전압(VC)이 전동기의 공칭 동작 전압(VNM) 보다 높은 값으로 조정되어야만 하는 것이 필수적일 수 있다.
어쨋든, 상기 전동기(10)의 공칭 토크를 얻기 위해 필요한 값보다 높은 제어 전압(VC) 값을 상기 중앙 처리 유닛(8)이 항상 부과할 수 있음을 보장하도록, 공칭 동작 전압(VNM) 값이 설계되어야 한다는 것에 주의하여야 한다.
동작적으로, 상기 전동기(10)의 기동은, 상기 전동기 회전자가 공칭 회전(nominal rotation)에 도달하거나 또는 적어도 공칭 회전에 실질적으로 가까운 회전을 가질 때까지 기동 및 운전 권선을 동시에 활성화시킴에 의해 유효화되어, 상기 전동기의 기동을 위해 미리 정해진 시간 이후에 발생하는 상기 기동 스위치(7)의 터닝 오프 후에도, 그 정상적 기능이 보장될 수 있다.
네트워크 주파수( f AC )의 함수로서 제어 전압( V C )의 조정
상기 전동기(10)가 최적의 컨디션에 항상 있도록 하기 위해, 상기 중앙 처리 유닛(8)은, 상기 제어 전압(VC)을 일정하게 유지하도록, 상기 네트워크 전압(VAC)에서의 변화의 함수로서 제어 전압(VC)을 조정하여야 한다. 이는, 상기 전동기(10)의 정상 컨디션에 적합하도록 유지하기 위해 제어 전압(VC)을 조정하는 주파수 센서(5)에 의해 중앙 처리 유닛(8)으로부터 네트워크 전압의 주파수(fAC)를 측정함에 의해 달성된다.
따라서, 네트워크 전압(VAC)의 주파수에 변화가 있는 경우, 제어 전압(VC)은, 네트워크 주파수(fAC)의 새로운 값에 대한 각 임피던스의 변화에 의해 야기된, 전동기(10) 고정자의 전류(i)의 감소 또는 증가를 방지하기 위해 증가 또는 감소되어야 한다. 샤프트 상에서의 부하에서의 변화에 의해 야기된 전류의 변화는 주파수에서의 변화에 대해서만 조정될 것인 컨트롤러에 의해 부과되는 출력 전압 값에는 영향을 미치지 않을 것이다.
이를 달성하기 위해, 별도로 취해진 제어 시스템(1) 뿐만 아니라, 상기 전동기 제어 시스템(1)/전동기(10) 어셈블리가, 상기 중앙 처리 유닛(8)이 네트워크 주파수(fAC)를 측정할 수 있고, 이 측정치를 전동기 동작 주파수(fNM) 값과 비교할 수 있도록, 설계되어야만 한다. 상기 전동기 동작 주파수는 이용될 의도인 타입의 전동기(10)의 함수로서 사전에 정해지는 것이다. 상기 처리 유닛이, 상기 네트워크 주파수(fAC) 및 공칭 동작 주파수(fNM) 간에 차이가 있음을 감지한 경우, 상기 중앙 처리 유닛(8)은 변경된 공칭 전압(VNM -A)이 될 공칭 전압(VNM)의 새로운 값을 정해야만 한다. 상기 변경된 공칭 전압(VNM -A)의 값은 네트워크의 함수로서 정정되며, 상기 정정은 상기 네트워크 주파수(fAC) 값 및 상기 전동기(10)의 공칭 동작 주파수(fNM) 간의 차이에 비례할 것이며, 상기 전동기(10)에 인가된 제어 전압(VC)은 상기 변경된 공칭 전압(VNM -A)을 가질 것이다.
상기 변경된 공칭 전압(VNM -A) 값과 함께, 상기 시스템은, 상기 전동기의 공칭 전압(VNM) 레벨과 비교되는 바와 같이, 차별화된 레벨의 전압으로 동작할, 상기 전동기(10)에 적용될 공칭 전압의 새로운 값에 대해 정정된 제어 전압(VC)을 적용할 수 있으며, 이와 같은 식으로, 상기 전동기(10) 고정자의 전류(I)가 네트워크 전압(fAC)의 변화의 함수로서 증가하거나 감소하는 것을 방지하게 될 것이다.
네트워크 주파수(fAC)가 일정하지 않은 상황에서 상기 전동기(10)에 대한 적절한 제어가 가능하도록 함에 더하여, 결정된 영역에서의 결정된 네트워크 주파수(fAC)를 위해 설계된 전동기를 다른 네트워크 주파수(fAC)를 갖는 다른 영역에 채용하는 경우의 문제들 또한 방지될 수 있다.
본 발명에 따른 시스템은 전동기(10)를 태우거나 낮은 토크가 인가되는 문제를 방지한다. 이 사실은 이하의 예에 기초하여 이해될 수 있다: 50 헤르쯔(Hz)의 네트워크 주파수(fAC)로 동작하도록 설계된 전동기(10)에 60 헤르쯔의 네트워크 주파수(fAC), 즉, 설계시 예측한 값보다 높은 값이 공급된 경우, 전동기 임피던스는 증가할 것이고, 전동기(10)의 전류(i)는 감소할 것이어서, 전동기의 낮은 토크를 야기한다. 반대의 경우에 있어서, 60 헤르쯔의 네트워크 주파수(fAC)에 맞춰 설계된 전동기에 50 헤르쯔의 네트워크 주파수가 공급되는 경우, 과도한 가열 및 심지어 전동기(10)를 태우는, 과전류(i)가 발생할 것이다.
전동기(10) 제어 방법
본 발명의 전동기 제어 시스템(1)을 제어하기 위하여, 네트워크 전압(VAC), 제어 전압(VC) 및 네트워크 주파수(fAC)를 초기에 측정하는 단계들을 갖는 방법이 예견된다.
측정된 네트워크 주파수(fAC) 값은 공칭 동작 주파수(fNM)와 비교되어야만 하며, 공칭 동작 주파수는 전동기(10)의 구조적 특징 때문에 이미 사전에 알려져 있다. 측정된 네트워크 주파수(fAC) 값과 상기 공칭 동작 주파수(fNM) 간에 차이가 감지된 경우, 상기 전동기(10)는 이상적인 조건을 벗어나 동작하는 것이고, 따라서 상기 전동기(10)에 인가된 제어 전압(VC)은 이미 기술된 바와 같이 증가 또는 감소되어야만 하는 것으로 결론 지을 수 있다. 상기 제어 전압(VC)의 레벨을 증가 또는 감소시키는 것은 상기 중앙 처리 유닛(8)이 제어 전압(VC) 및 정해진 변경된 공칭 전압(VNM-A)에 대한 새로운 값을 정하는 단계에 의해 수행되며, 이 순간부터, 상기 전동기(10)의 과도한 가열 또는 낮은 토크의 문제없이 네트워크 주파수(fAC)의 새로운 조건하에서 동작할 수 있다.
상기 중앙 처리 유닛(8)이, 상기 네트워크 주파수(fAC) 값과 공칭 동작 주파수(fNM) 간에 차이가 없는 것으로 결론지은 때, 제어 전압(VC) 값은 상기 공칭 전압(VNM) 레벨로 감소되어야만 한다.
전동기(10)의 기동 시점에서의 본 발명에 따른 방법에서의 단계들이 고려되는 한, 네트워크 전압(VAC)과 동일한 값의 제어 전압(VC)이 전동기 기동 권선에 인가되어야만 하며, 인가된 그러한 전압은 전동기로 하여금 공칭 회전에 실질적으로 가까울 정도로 및 정상적으로 동작할 수 있을 정도로 충분히 길게 기동 시간 동안 유지되어야만 한다.
앞서 기술된 바와 같이, 정해진 조건 하에서, 네트워크 전압(VAC)이 네트워크 전압(VAC)의 동일한 레벨에서 제어 전압(VC)의 적용을 진행시키기에 너무 큰 값을 가질 수 있다는 것을 고려하면, 기동시키는 동안, 전동기(10)에 인가되는 제어 전압(VC)이, 이 경우에 네트워크 전압(VAC)의 그것보다 낮은, 공칭 동작 전압(VNM) 보다 높은 값으로만 조정되어야 한다는 것이 필수적일 수 있다.
또한, 본 발명의 제시에 따르면, 앞서 기술된 바와 같은 제어 시스템(1)을 구비한 전동기(10)에 의해 구동되는 컴프레서가 제공되며, 이러한 컴프레서는 상기 컴프레서와 별도로 또는 함께 채용될 수 있다.
바람직한 실시예가 지금껏 기술되었으며, 본 발명의 범위는 가능한 동등물을 포함하는 다른 가능한 변화를 포함하며, 첨부된 특허청구범위의 내용에 의해서만 제한된다는 것으로 이해하여야 한다.

Claims (15)

  1. 공칭 동작 전압(VNM)을 갖는 유도 전동기(10) 제어 시스템(1)/유도 전동기(10) 어셈블리로서,
    상기 제어 시스템(1)은 중앙 처리 유닛(8)을 포함하며, 상기 중앙 처리 유닛(8)은 네트워크 전압(VAC)의 레벨을 제어 전압(VC) 레벨로 조절하며, 상기 제어 전압(VC)은 상기 유도 전동기(10)에 인가되고,
    상기 네트워크 전압(VAC)은 최소 네트워크 전압(VAC - MIN)으로부터 변화하며,
    상기 네트워크 전압(VAC)은 네트워크 주파수(fAC)를 가지며,
    상기 유도 전동기(10)는 공칭 동작 전압(VNM) 및 공칭 동작 주파수(fNM)를 고려해 설계되며,
    상기 어셈블리는, 상기 유도 전동기(10)가 상기 최소 네트워크 전압(VAC - MIN)보다 낮은 공칭 동작 전압(VNM)을 가지며,
    상기 중앙 처리 유닛(8)은 상기 네트워크 주파수(fAC)를 측정하며,
    상기 네트워크 주파수(fAC) 및 공칭 동작 주파수(fNM) 간에 차이가 있는 경우, 상기 처리 유닛(8)이 변경된 공칭 전압(VNM -A)의 값을 설정하며, 상기 변경된 공 칭 전압(VNM -A)은 상기 유도 전동기(10)에 인가되며,
    네트워크 주파수(fAC)가 네트워크 주파수(fAC)와 같은 경우, 상기 중앙 처리 유닛(8)이 상기 제어 전압(VC) 값을 공칭 전압(VNM) 레벨로 변경하는 것을 특징으로 하는 유도 전동기 제어 시스템/유도 전동기 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변경된 공칭 전압(VNM -A) 값이 네트워크 주파수의 함수로서 정정되며, 상기 정정이 유도 전동기(10)의 상기 공칭 동작 주파수(fNM) 값과 상기 네트워크 주파수(fAC) 값 간의 차이에 비례하는 것을 특징으로 하는 유도 전동기 제어 시스템/유도 전동기 어셈블리.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 중앙 처리 유닛(8)이 상기 네트워크 전압(VAC) 값을 제어 전압(VC) 값으로 감소시키며, 상기 제어 전압(VC) 값은 최소 네트워크 전압(VAC - MIN) 값보다 낮은 것을 특징으로 하는 유도 전동기 제어 시스템/유도 전동기 어셈블리.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중앙 처리 유닛(8)은 제1 및 제2 전압 측정 디바이스(4, 11)를 포함하 며,
    상기 제1 전압 측정 디바이스(4)는 상기 네트워크 전압(VAC)을 측정하며, 상기 제2 전압 측정 디바이스(11)는 상기 제어 전압(VC)을 측정하며,
    상기 중앙 처리 유닛(8)은 상기 제1 및 제2 전압 측정 디바이스(4, 11)의 측정치로부터 상기 제어 전압(VC)의 레벨을 제어하는 것을 특징으로 하는 유도 전동기 제어 시스템/유도 전동기 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어 시스템(1)은 상기 중앙 처리 유닛(8)에 의해 제어되는 한 셋트의 스위치(6, 7)를 포함하며,
    상기 셋트의 스위치(6,7)는:
    상기 유도 전동기(10)의 운전 권선과 서로 전기적으로 연결된 운전 스위치(6); 및
    상기 유도 전동기(10)의 기동 권선과 서로 전기적으로 연결된 기동 스위치(7)를 포함하며,
    상기 기동 권선은 상기 유도 전동기(10)가 기동하는 때, 상기 중앙 처리 유닛(8)에 의해 선택적으로 구동되며,
    상기 중앙 처리 유닛(8)은 상기 네트워크 전압(VAC)을 기동 권선 및 운전 권선으로 인가하는 것을 특징으로 하는 유도 전동기 제어 시스템/유도 전동기 어셈블 리.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전동기의 기동을 위해 사전에 정해진 시간이 완료된 때, 상기 중앙 처리 유닛(8)이 상기 유도 전동기(10)의 기동 권선의 스위치(7)를 끌 것을 명령하는 것을 특징으로 하는 유도 전동기 제어 시스템/유도 전동기 어셈블리.
  7. 네트워크 전압(VAC)에 연결된 중앙 처리 유닛(8)을 포함하는 유도 전동기(10) 제어 시스템(1)으로서,
    상기 중앙 처리 유닛은 상기 유도 전동기(10)와 결합 될 수 있으며,
    상기 유도 전동기(10)가 공칭 동작 전압(VN)을 가지며,
    상기 네트워크 전압(VAC)이 최소 네트워크 전압(VAC - MIN)으로부터 변화하며,
    상기 유도 전동기(10)는 상기 네트워크 전압(VAC)으로부터 얻어진 제어 전압(VC)에 의해 전원공급되며, 상기 제어 전압(VC)은 상기 중앙 처리 유닛(8)에 의해 조정되며,
    상기 유도 전동기(10)는 공칭 동작 전압(VNM)을 가지며,
    상기 시스템은, 상기 최소 네트워크 전압(VAC - MIN) 값이 상기 유도 전동기(10)의 공칭 동작 전압(VNM) 값보다 높으며,
    상기 중앙 처리 유닛(8)이 상기 네트워크 전압(VAC)에서의 변화의 함수로서 제어 전압(VC)을 조정하며, 기동하는 경우, 상기 네트워크 전압(VAC)을 상기 유도 전동기(10)로 인가하는 것을 특징으로 하는 유도 전동기 제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 시스템이,
    제1 및 제2 전압 측정 디바이스(4, 11); 및
    상기 네트워크 전압(VAC)의 네트워크 주파수(fAC)를 측정하는 주파수 센서(5)를 구비하며,
    상기 유도 전동기(10)는 상기 최소 네트워크 전압(VAC - MIN) 값보다 낮은 공칭 동작 전압(VNM)을 가지며,
    상기 중앙 처리 유닛(8)은 상기 네트워크 주파수(fAC)를 측정하며,
    상기 네트워크 주파수(fAC) 및 상기 공칭 동작 주파수(fNM) 간의 차이가 있는 경우, 상기 중앙 처리 유닛(8)이 변경된 공칭 전압(VNM -A) 값을 정하며, 상기 변경된 공칭 전압(VNM -A) 값은 네트워크 주파수의 함수로서 정정되며, 상기 정정은 상기 유도 전동기(10)의 공칭 동작 주파수(fNM) 및 상기 네트워크 주파수(fAC) 값 간의 차이에 비례하며, 상기 변경된 공칭 전압(VNM -A)이 상기 유도 전동기(10)에 인가되며,
    상기 네트워크 주파수(fAC)가 상기 네트워크 주파수(fAC)와 같은 경우, 상기 중앙 처리 유닛은 제어 전압(VC) 값을 상기 공칭 전압(VNM) 레벨로 변경시키는 것을 특징으로 하는 유도 전동기 제어 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유도 전동기(10)의 기동 권선에 서로 전기적으로 연결될 수 있는 기동 스위치(7)를 포함하며,
    상기 유도 전동기(10)가 기동하는 때, 상기 기동 권선이 상기 기동 스위치(7)로부터 상기 중앙 처리 유닛(8)에 의해 선택적으로 구동되며,
    상기 중앙 처리 유닛(8)은 네트워크 전압(VAC)을 상기 기동 권선으로 인가하는 것을 특징으로 하는 유도 전동기 제어 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 중앙 처리 유닛(8)은 기동 시간 동안 네트워크 전압(VAC)을 인가하며, 상기 기동 시간은 상기 유도 전동기(10)가 실질적으로 공칭 회전에 있기 위해 필요한 시간에 상당하는 것을 특징으로 하는 유도 전동기 제어 시스템.
  11. 유도 전동기(10)를 제어하는 방법으로서,
    상기 유도 전동기(10)는 공칭 동작 전압(VNM) 및 공칭 동작 주파수(fNM)를 가지며, 상기 유도 전동기(10)는 네트워크 전압(VAC)을 조절함에 의해 얻어지는 제어 전압(VC)에 의해 전원공급되며, 상기 네트워크 전압(VAC)은 네트워크 주파수(fAC)를 가지며,
    상기 방법이,
    (a) 상기 네트워크 전압(VAC), 상기 제어 전압(VC) 및 상기 네트워크 주파수(fAC)를 측정하는 단계,
    (b) 상기 측정된 네트워크 주파수(fAC) 값을 상기 공칭 동작 주파수(fNM)와 비교하고,
    상기 네트워크 주파수(fAC)와 상기 공칭 동작 주파수(fNM) 간에 차이가 있을 경우, 변경된 공칭 전압(VNM -A) 값을 정하고, 상기 변경된 공칭 전압(VNM -A)에서의 제어 전압(VC)을 상기 유도 전동기(10)에 인가하며,
    상기 네트워크 주파수(fAC)가 상기 공칭 동작 주파수(fNM)와 같은 경우, 상기 제어 전압(VC)을 상기 공칭 전압(VNM) 레벨로 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 전동기 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 단계(a) 이전에, 상기 유도 전동기(10)를 기동시킴에 있어서, 상기 네트워크 전압(VAC)과 같은 제어 전압(VC)을 상기 유도 전동기(10)의 운전 및 기동 권선에 인가하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 유도 전동기 제어 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 단계(a) 이전에, 상기 유도 전동기(10)를 기동시킴에 있어서, 상기 네트워크 전압(VAC) 보다 낮은 제어 전압(VC)을 상기 유도 전동기(10)의 운전 및 기동 권선에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 전동기 제어 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 네트워크 전압(VAC)의 상기 유도 전동기(10)의 상기 기동 권선으로의 인가는 기동 시간동안 유지되며, 상기 기동 시간은 상기 유도 전동기가 실질적으로 공칭 회전에 있도록 필요한 시간에 상당하는 것을 특징으로 하는 유도 전동기 제어 방법.
  15. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 제어 시스템(1)을 포함하는 유도 전동기(10)에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 컴프레서.
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