KR20140001845A

KR20140001845A - 단상 유도 모터에 대한 시동 및 제어 방법, 단상 유도 모터에 대한 시동 및 제어 시스템, 및 단상 유도 모터에 적용된 전자 시동 및 제어 장치

Info

Publication number: KR20140001845A
Application number: KR1020137007693A
Authority: KR
Inventors: 마르코스 로버토 드 소자
Original assignee: 월풀 에쎄.아.
Priority date: 2010-09-20
Filing date: 2011-09-19
Publication date: 2014-01-07
Also published as: BRPI1003594A2; MX2013003071A; WO2012037624A9; US20130264991A1; WO2012037624A3; EP2619897A2; US9160259B2; CN103339849A; AR082915A1; WO2012037624A2; ES2749251T3; JP2013537394A; CN103339849B; JP6006212B2; EP2619897B1

Abstract

본 발명은 단상 유도 모터(12)의 기능의 시동 및 제어를 위해서 특별하게 설계된 방법, 시스템, 및 전자 장치(15)에 관한 것이다. 상기 모터(12)는 운전 권선(10) 및 기동 권선(11)을 포함하고, 기동 권선(11)은 전자 시동 장치(15)에 전기적으로 연결되고, 운전 권선(10) 및 전자 시동 장치(15)는 모터(12)에 공급 에너지를 공급하도록 구성된 교류 전압원(F)에 전기적으로 연결되고, 기동 권선(11)은 동작의 제1 순간(Top1)에 전력차단상태로 유지된다. 더욱 구체적으로, 본 발명은, 모터(12)의 시동 기간을 개시하기 위하여, 센서 엘리먼트(7)를 통해 교류 전압원(F)으로부터 샘플링된 제1 전압 신호(Vsamp1)가 제1 전압 레퍼런스(V1) 이하 또는 제2 전압 레퍼런스(V2) 이상인 상태에서, 전자 시동 장치(15)를 통해서 기동 권선(11)에 전력을 공급하도록 구성된다.

Description

단상 유도 모터에 대한 시동 및 제어 방법, 단상 유도 모터에 대한 시동 및 제어 시스템, 및 단상 유도 모터에 적용된 전자 시동 및 제어 장치{A START AND CONTROL METHOD FOR A SINGLE-PHASE INDUCTION MOTOR, A START AND CONTROL SYSTEM FOR A SINGLE-PHASE INDUCTION MOTOR AND AN ELECTRONIC START AND CONTROL DEVICE APPLIED TO A SINGLE-PHASE INDUCTION MOTOR}

본 발명은 단상 유도 모터(single-phase induction motor)의 기능의 향상된 시동 및 제어(start and control)를 위해 특별히 설계된 방법, 시스템, 및 전자 장치에 관한 것이다.

단상 유도 모터는 그 단순함(simplicity), 강인함(robustness), 및 고성능(high performance) 덕택에 현재 널리 사용되고 있는 것으로 알려져 있다. 일반적으로, 냉장고, 냉동고, 에어컨, 밀폐형 압축기(hermetic compressor), 세탁기, 모터-펌프(motor-pump), 팬(fan)과 같은 가전 제품(household appliance)들에서의 애플리케이션 및 몇몇 산업적 애플리케이션들을 발견할 수 있다.

이러한 타입의 엔진들에는 통상적으로, 하나는 운전 권선이고 다른 하나는 기동 권선인 두 개의 권선에 의해 구성된 코일형 스테이터(coiled stator)와 케이지형 로터(cage-type rotor)가 제공된다.

압축기의 정상적인 동작(operation) 동안, 운전 권선은 교류 전압에 의해 공급되고, 기동 권선은 시동 동작의 초기에 일시적으로 공급되어, 스테이터 갭(gap) 주위에 자기장을 생성해서, 로터의 가속화 및 시동의 촉진을 위해 요구되는 전체 상태를 제공한다.

스피닝(spinning) 자기장은, 바람직하게는 약 90 도의 각도로, 주 권선(main winding)을 통해서 순환하는 전류에 대하여 타임-디페이즈드(time-dephased) 전류를 스타 코일(star coil)에 공급함으로써 획득될 수 있다. 두 개의 권선들을 통해 순환하는 전류 사이에서의 이러한 위상-지연(phase-lagging)은 권선들의 구조적 특성에 의해서 획득되거나, 또는 권선들 중의 하나와 직렬로, 일반적으로는 기동 권선과 직렬로, 외부 임피던스(impedance)를 설치함으로써 획득된다.

모터 시동 프로세스 동안 기동 권선을 통해서 순환하는 이러한 전류의 값은 일반적으로 높고, 모터를 가속화하기 위해 요구되는 시간이 경과한 후에 이러한 전류를 차단하기 위하여 몇몇 유형의 스위치를 이용할 필요가 있다.

고효율이 요구되는 모터들에 대해서, 이러한 기동 권선은 시동 기간이 경과한 후에 완전히 턴오프(turn off)되지 않는다. 운전 커패시터라고 불리는 커패시터는 이 권선과 직렬로 연결된 채로 남아있고, 상기 운전 커패시터는 모터의 최대 토크(torque) 및 그 효율을 증가시키기 위해 충분한 전류를 제공한다.

모터의 정상적인 동작 동안 기동 권선과 직렬로 영구(permanent) 임피던스를 이용하는, 이러한 구성을 가지는 모터들에 대해, 동일한 출원인에 의한, 특허 문서 US 5,053,908 및 US 5,051,681과, 문서 WO 02/09624A1에서 언급된 바와 같이, PCT, 전기기계식 릴레이(electromechanical relay), 템퍼라이저(temporizer) 타입들의 몇몇 시동 장치들이 선행기술로부터 알려져 있고, 또는 미리 정해진 시간(RSP) 후에 전류의 통과를 차단하는 장치와 PTC가 직렬로 연결되는 조합들이 여전히 존재한다.

운전 커패시터(run capacitor)가 사용되지 않는 분상의(split-phase) 단상 모터들의 시동에 널리 이용되는 부품들 중의 하나는 전자 릴레이(electronic-relay) 타입이다.

그 사용 범위는 낮은 제조 비용 및 기술적 단순함과 관련이 있다. 한편, 전자 릴레이는 전기 모터의 각각의 사이즈에 대해 구체적인 부품의 사이즈가 맞도록 할 필요성과 함께 다수의 제한들(limitations)을 제시하는데, 이것은, 운전 커패시터가 채용되는 고효율 모터들 상에서 이를 이용하는 것을 불가능하게 하고, 동작 동안에 전자기적 노이즈 및 소음을 발생시키고, 전기 아크(electric arc) 및 기계적 마찰에 의해 초래되는 부품의 마모를 발생시킨다.

전자 릴레이에 대한 대안은 PTC(positive coefficient temperature) 타입 장치이다. 이 부품은 그 애플리케이션이 운전 커패시터에 연결되어 있는 고효율 모터들에서 널리 이용된다. 이것은 가동 부품(moveable part)들이 없는 세라믹 태블릿(ceramic tablet)이기 때문에, 그 원리는 전자기 릴레이(electromagnetic relay)의 제한들의 대부분을 극복한다.

그 기능은 세라믹 태블릿을 가열하는 것을 기초로 하고, 이것은 저항을 증가시켜서 그 결과 순환하는 전류(circulating current)의 제한을 낳기 때문에, 기능하는 전 기간을 동안 잔여(residual) 파워의 손실(dissipation)이 존재한다. 이 부품의 다른 제한은 연속적인 시동들을 가능하게 하기 위해서 요구되는 시간 간격과 관련이 있다.

이것의 큰 이점들 중의 하나는 소정의(determined) 전압(115V 또는 220V)을 가지고 일군의(a family of) 모터들의 시동에서 작동하기 위해 하나의 부품을 이용하는 것에 대한 가능성이지만, 이것은 분석된 특성이 보조 권선에 전력을 공급하는 시간을 최적화하는 때에 한계가 된다.

그 전도 시간은 세라믹 태블릿의 체적(volume)에 직접 비례하고, 순환하는 전류에 반비례하는데, 이것은 더 큰 파워를 갖는 모터들에 적용될 때 감소된 시동 시간을 수반하고, 더 작은 모터들에 적용될 때 너무 긴 시간을 수반한다. 이 두 개의 요인들은 더 큰 모터들의 시동 결핍(starting deficiency)을 초래하고, 더 작은 모터들에서의 시동 기간 동안 더 높은 에너지 소비를 초래한다.

한편, 템퍼라이저 타입의 시동 부품들은 PTC의 잔여 소비의 큰 단점을 제거하지만, 상이한 모터 사이즈에 대해 요구되는 시동 시간에 맞추는 것을 가능케 하지 않는다. 이 개념은 상이한 모터 사이즈들에 대해 최적의 시동 시간을 제공할 수 있는 회로의 사이즈를 가지도록 것을 가능케 하지 않고, 그래서 다양한 모델들의 존재가 필수적이며, 이들 각각은 소정의 일군의 전기 모터들을 만족시키도록 소정의 액츄에이션(actuation) 시간 동안 조정되며, 이것은 표준화의 부족, 제조 라인에서의 다수의 조정, 및 재고의 증가를 초래할 것이다.

이러한 장치들은 시동 순간의 동작 상태를 고려하지 않아서, 이들은 최악의 상태로 사이즈가 이루어지며, 그래서 시동 시간이 길어지게 한다.

상술한 내용을 고려하여, 기존 기술의 관점에서 감소된 비용을 가지고 간단하고 안전한 기술적 솔루션을 제공하기 위해, 본 발명자는 단상 유도 모터를 위한 시동 방법, 시스템, 및 장치를 제공하기 위한 관점을 가진 본 발명을 제안하고, 그래서 저비용 시스템들에 대해 대규모로 이를 이용하는 것을 가능하게 하고, 나아가 파워의 잔여 소비가 무시할 수 있을 정도인 템퍼라이징된(temporized) 장치들의 이점들을 보인다.

본 발명의 제1 목적은, 전자 시동 장치상에서 미리 정의된 레퍼런스 전압값들로부터 모터를 구동시키도록 구성된, 단상 유도 모터에 대한 시동 방법을 제안하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 현재 이용가능한 솔루션들과 비교하여 간단하고, 강인하고, 비용이 적게 드는 시동 시스템 및 전자 시동 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 추가적인 목적은 동일한 공급 전압(feed voltage) 내에서 소정의 일군의 모터들에 쓰이도록 요구되는 부품들의 수를 감소시킬 수 있는 기술적 솔루션을 제공하는 것이다.

부가적으로, 본 발명의 다른 목적은, 전기기계식 릴레이의 특성을 가지며, 시동 시간이 전기 모터의 각각의 상이한 사이즈에 대해 최적화되는, 운전 커패시터를 활용하는 고효율 모터들에 대하여 본 시동 시스템을 적용하는 것이다.

본 발명의 추가적 목적은 무시할 수 있을 만한 에너지 소비를 가지는, 단상 유도 모터에 대한 전자 시동 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 시동 커패시터와 함께 또는 모터의 시동 권선과 직렬로 연결된 다른 임피던스와 함께 동작할 수 있는 시동 장치를 제공하는 것이다.

한편, 본 발명의 추가적 목적은, 공급 네트워크(feed network)로부터 오는 과도현상(transient)들 또는 교란(disturbance)들에 민감하지 않은 전자 시동 장치를 제공하는 것이다.

마지막으로, 본 발명의 다른 목적은, 단상 유도 모터에 연결된 임피던스가 제공되는 몇몇 냉각 시스템들의 배열과 함께 작동할 수 있는, 단상 모터에 대한 시동 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 방법은 단상 유도 모터를 위한 시동 및 제어 방법을 제공함으로써 이루어지는데, 모터는 운전 권선 및 기동 권선을 포함하고, 기동 권선은 전자 시동 장치에 전기적으로 연결되고, 운전 권선 및 전자 시동 장치는 모터에 공급 파워(feed power)를 공급하도록 구성된 교류 전압원에 전기적으로 연결되고, 기동 권선은 모터의 동작의 제1 순간에 전력차단상태로 유지되고, 상기 방법은 다음 단계들을 포함한다:

a) 작동하고 있지 않은 상태의 모터로 향하는, 교류 전압원으로부터의 제1 전압 신호를 전자 시동 장치를 통해서 샘플링하는 단계;

b) 단계 a)에서 보이는 제1 전압 신호를, 시동 장치의 내부적으로(inwardly) 미리 조정된 제1 전압 레퍼런스(reference) 및 제2 전압 레퍼런스와 비교하는 단계;

c) 단계 b)의 비교에서, 전압 신호가 제1 전압 레퍼런스보다 작거나 같음을 나타내거나 제2 전압 레퍼런스보다 크거나 같음을 나타내면, 전자 시동 장치가 기동 권선에 전력을 공급해서 단상 유도 모터의 시동 기간을 개시하는 단계;

d) 기동 권선에 전력을 공급한 후에 전자 시동 장치를 통해서 모터의 시동 시간을 카운팅하는 단계;

e) 만일 단계 d)에서 카운팅된 시동 시간이 미리 설정된 시동 시간값에 도달하면, 전자 시동 장치를 통해 기동 권선의 전력을 차단해서 단상 유도 모터의 시동 기간을 종료하는 단계.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 제2 방법은 단상 유도 모터를 위한 시동 및 제어 시스템을 제공함으로써 이루어지는데, 모터는 운전 권선 및 기동 권선을 포함하고, 기동 권선은 전자 시동 장치에 전기적으로 연결되고, 운전 권선 및 전자 시동 장치는 모터에 공급 파워를 공급하도록 구성된 교류 전압원에 전기적으로 연결되고, 상기 시스템은, 모터의 시동 기간을 개시하기 위하여, 전자 시동 장치를 통해서 교류 전압원으로부터 보이는 제1 전압 신호가 제1 전압 레퍼런스 이하 또는 제2 전압 레퍼런스 이상인 상태에서, 전자 시동 장치를 통해 기동 권선에 전력을 공급하도록 구성된다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 제3 방법은 전압원에 의해 공급되고 단상 유도 모터에 적용되는 전자 시동 및 제어 장치를 제공함으로써 이루어지는데, 상기 장치는 모터의 기동 권선에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 시동 스위치를 포함하고, 상기 전자 장치는, 모터의 시동 기간을 개시하기 위하여, 교류 전압원으로부터 보이는 제1 전압 신호가 제1 전압 레퍼런스 이하 또는 제2 전압 레퍼런스 이상인 상태에서, 시동 스위치에 명령해서 기동 권선에 전력을 공급하도록 구성된다.

도 1은 본 발명의 가르침에 따라서 단상 모터에 대한 시동 시스템의 개략도를 도시하고;
도 2는 단상 모터의 시동 기간 동안 시동 스위치(start switch)(S1) 상에서의 파형을 도시한다.

이제, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명이 더욱 상세하게 설명될 것이다.

앞서 언급된 바와 같이, 본 발명은 단상 유도 모터(12)의 시동을 향상시키도록 의도된 것이다.

본 발명의 가르침 내에서, 단상 유도 모터(12)를 시동하고 제어하는 방법을 제시한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 모터(12)는 운전 권선(run winding)(10) 및 기동 권선(start winding)(11)을 포함하고, 기동 권선(11)은 전자 시동 장치(15)에 전기적으로 연결된다.

운전 권선(10) 및 전자 시동 장치(15)는 교류 전압원(voltage source)(F)에 전기적으로 연결되고, 이는 모터(12)에 전기 에너지를 공급하도록 구성된다. 이러한 바람직한 실시 예가 도 1에 도시된다.

본 발명에서 예견되는 액츄에이션 방법론에 따르면, 기동 권선(11)은 모터(12)의 동작의 제1 순간(Top1)에 전력차단상태로(de-energized) 유지된다.

더욱 상세하게는, 본 방법은 다음 단계들을 포함한다:

a) 작동하고 있지 않은 상태(non-running condition)의 모터(12)로 향하는, 교류 전압원(F)으로부터의 제1 전압 신호(Vsamp1)를 전자 시동 장치(15)를 통해서 샘플링(sampling)하는 단계;

b) 단계 a)에서 샘플링된 제1 전압 신호(Vsamp1)를, 전자 시동 장치(15)의 내부에서 미리 조정된(pre-adjusted) 제1 전압 레퍼런스(V1) 및 제2 전압 레퍼런스(V2)와 비교하는 단계;

c) 단계 b)의 비교에서, 전압 신호(Vsamp)가 제1 전압 레퍼런스(V1) 이하이거나 제2 전압 레퍼런스(V2) 이상임을 나타내면, 전자 시동 장치(15)는 기동 권선(11)에 전력을 공급해서(energize) 단상 유도 모터(12)의 시동 기간(start period)을 개시하는(initiate) 단계;

d) 기동 권선(11)에 전력을 공급한 후에 전자 시동 장치(15)를 통해서 모터(12)의 시동 시간(start time)(Tp)을 카운팅하는(counting) 단계; 및

e) 만일 단계 d)에서 카운팅된 시동 시간(Tp)이 미리 설정된(pre-established) 시동 시간값(Tpest)에 도달하면, 전자 시동 장치(15)를 통해 기동 권선(11)의 전력을 차단해서(de-energize) 단상 유도 모터(12)의 시동 기간을 종료하는 단계.

상술한 단계들은 본 발명의 가르침에 따라서 단상 모터(12)의 시동을 촉진한다.

부가적으로, 제안된 본 방법은 이하의 단계들을 더 포함한다는 점에 주목해야 한다:

f) 작동하고 있지 않은 상태의 모터(12)로 향하는, 교류 전압원(F)으로부터의 제2 전압 신호(Vsamp2)를 전자 시동 장치(15)를 통해서 샘플링하는 단계;

g) 단계 f)에서 샘플링된 제2 전압 신호(Vsamp2)를 제1 전압 레퍼런스(V1) 및 제2 전압 레퍼런스(V2)와 비교하는 단계;

h) 단계 g)에서의 비교를 기초로 하여, 모터(12)가 감속되는지(decelerated) 또는 전압원(F)에 의하여 공급되는 공급 전압(feed voltage)의 전체적 혹은 부분적 중단(interruption)에 의해서 작동하고 있지 않은 상태에 있는지를 결정하는 단계;

i) 만일 모터(12)가 작동하고 있지 않는 상태에 있다면, 단계 a) 내지 e)를 다시 수행하는 단계.

본 발명의 가르침에 따르면, 제1 및 제2 전압 신호들(Vsamp1, Vsamp2)이 제1 및 제2 전압 레퍼런스들(V1, V2) 사이에 존재하는 경우에 전자 시동 장치(15)가 파워 절약(power-saving) 모드로 유지된다는 점은 주목할만한 가치가 있다.

도 2에서 도시된 바와 같이, 채용된 전압 레퍼런스들에 대해서, 제안된 시동 및 제어 방법론은, 내부 직류 전류원(current source)(8)으로부터 시동 장치(15)로의 전기 전압 레벨(level)을 유지할 수 있는 최소 동작 상태(OPmin)에서 제1 및 제2 전압 레퍼런스들(V1, V2)이 미리 조정된다는 사실을 고려한다. 도 1은 제안된 목적의 어셈블리(assembly)를 구성하는 상기 직류 전류원(8) 및 다른 부품들을 더욱 상세하게 도시한다.

전압원(F)이 직류 전류원(8)의 전압의 레벨을 유지할 수 있는 전기 전압을 공급하는 경우에만 제1 및 제2 전압 신호들(Vsamp1, Vsamp2)이 제1 전압 레퍼런스(V1) 또는 제2 전압 레퍼런스(V2)와 동일하도록 상기 최소 동작 상태(OPmin)가 설정된다.

소스(source)(F)로부터의 전압의 매 반주기(every half-cycle)마다 새로운 전하(charge)가 직류 전류원(8)에 주어지는 방식으로, 제1 및 제2 전압 레퍼런스들(V1 및 V2)이 설정되거나 조정된다는 점이 주목되어야 한다.

모터(12)의 시동 기간과 관련해서, 이것은 전압원(F)의 소스 주파수(source frequency)(Freqf)로부터 계산된다.

본 발명의 추가적인 혁신적 특성은 도 1에서 도시되고 도출되는 바와 같이 단상 유도 모터(12)에 대한 시동 및 제어 시스템과 관련이 있다.

이 시스템은 상술한 바와 같이 모터(12)가 운전 권선(10) 및 기동 권선(11)을 포함한다는 사실을 명백하게 고려한다.

동 도면은, 기동 권선(11)이 전자 시동 장치(15)에 전기적으로 연결되는 한편, 운전 권선(10) 및 전자 시동 장치(15)가 상술한 교류 전압원(F)에 전기적으로 연결된다는 점을 추가로 도시한다.

본 시스템의 동작의 내용에서, 소스(F)는 시동 이후에 모터(12)에 필요한 전기 에너지를 공급하도록 구성되고, 게다가 기계 시동 절차(machine-starting procedure) 그 자체를 위한 레퍼런스로서 기능하도록 구성된다.

공지된 기술에 비하여 상당히 새로운 방식으로, 제안된 시동 시스템은, 센서 엘리먼트(sensor element)(7)를 통해 교류 전압원(F)으로부터 보이는 제1 전압 신호(Vsamp1)가, 모터(12)의 시동 기간을 개시하기 위하여 제1 전압 레퍼런스(V1) 이하 또는 제2 전압 레퍼런스(V2) 이상인 상태에서, 전자 시동 장치(15)를 통해 기동 권선(11)에 전력을 공급하도록 구성된다. 센서 엘리먼트(7)는 도 1에 도시된 바와 같이 신호 처리 유닛(signal processing unit)(9)에 전기적으로 연결된다. 양쪽 장치들 모두, 즉 센서 엘리먼트(7) 및 처리 유닛은 전자 시동 장치(15)에서 내부적으로 구성된다.

그래서, 제1 및 제2 전압 레퍼런스들(V1, V2)은 신호 처리 유닛(9)을 통해 전자 시동 장치(15)에서 미리 조정된다. 전압원(F)으로부터의 전압의 매 반주기마다 새로운 전하(charge)가 직류 전류원(8)에 추가되도록 제1 및 제2 전압 레퍼런스들(V1, V2)이 조정된다는 점이 추가로 언급되어야 한다.

제안된 시동 방법론에 대해 앞서 언급된 바와 같이, 본 시스템은, 직류 전류원(8)으로부터의 전압이 수립되는 순간에 신호 처리 유닛(9)이 에너지 절약(energy-saving) 오퍼레이션으로 작동한다는 사실을 고려한다.

단상 모터(12)의 시동의 순간에, 다시 말해, 기동 권선(11)에 전력을 공급할 때, 신호 처리 유닛은 에너지 절약 모드에서 빠져나온다.

여전히 시동 중인 동안, 기동 권선(11)은 시동 기간이 경과한 후에 전력이 차단되고, 이 기간은 신호 처리 유닛(9)에서 시동 시간(Tpest)으로서 미리 설정된다. 이 경우에, 이것은 처리 유닛(9) 내에서 조정되는 내부 변수이다.

도 1은 본 시스템의 바람직한 실시 예의 다른 세부사항들을 추가로 도시한다. 예를 들어, 신호 처리 유닛(9)은 상기 직류 전류원(8)에 의해 공급받고, 후자는 시동 스위치(S1)에 병렬로 연결된다는 점이 보인다.

동일한 도 1에서 도시된 바와 같이, 상기 스위치(S1)는 교류 전압원(F)에 의한 전압 공급의 시작 시에 개방(open) 상태로 존재한다.

게다가, 시동 스위치(S1)는, 신호 처리 유닛(9)에 의해 스위치(S1)의 소정의 제어 신호(6)에 대해 생성된 전기적 명령(electric command)을 통해서, 기동 권선(11)에 대한 전력공급(energization)을 명령할 책임이 있는 엘리먼트 또는 장치라는 점이 주목되어야 한다.

이전 기술들에 비해 상당히 유익한 방식으로, 상기 모터(12)가 감속되는지 또는 턴오프되는지를 결정하기 위하여, 작동하고 있는 상태의 모터(12)로 향하는, 전압원(F)으로부터의 제2 전압 신호(Vsamp2)를 센서 엘리먼트(7)를 통해서 추가로 샘플링하도록 구성된 이러한 시스템에서와 같이, 청구된 본 시스템은 단상 모터(12)의 동작 상태를 평가하는 것을 가능하게 한다.

일 예로서, 만일 교류 전압원(F)에 의해 공급되는 에너지의 전체 중단의 상태가 식별되면, 상기 전압원(F)이 전압을 다시 공급하기 시작하자마자 전자 시동 장치(15)는 모터(12)의 제2 시동을 위해 활성화된다.

마지막으로, 본 발명에서 있어서, 전압원(F)에 의해 공급되고, 단상 유도 모터(12)에 적용되는 전자 시동 및 제어 장치(15)를 제안한다.

도 1에서 도시된 바와 같이, 이러한 장치(15)는 연결 단자(5)를 통해서 모터(12)의 기동 권선(11)에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 시동 스위치(S1)를 포함한다.

선행 기술과 비교하여 바람직하게, 장치(15)는, 상기 모터(12)의 시동 기간을 개시하기 위해 교류 전압원(F)으로부터 샘플링된 제1 전압 신호(Vsamp1)가 제1 전압 레퍼런스(V1) 이하 또는 제2 전압 레퍼런스(V2) 이상인 상태에서, 시동 스위치(S1)에 명령해서 기동 권선(11)에 전력을 공급하도록 구성된다는 사실을 제시한다.

도 1은 상기 시동 장치(15)를 구성하는 부품들 사이의 전기적 연결의 다른 세부사항들을 추가로 도시한다. 이러한 부품들은 본질적으로(essentially) 센서 엘리먼트(7), 신호 처리 유닛(9)이고, 후자는 임의의 유형의 프로세서(processor) 또는 전자 마이크로컨트롤러(electronic microcontroller), 및 직류 전류원(8)에 의해 형성된다.

이러한 소스(8)는 제1 및 제2 스위치 단자들(S1', S1")을 통해서 시동 스위치(S1)에 병렬로 연결되는 한편, 센서 엘리먼트(7)는 특히 제2 스위치 단자(S1")를 통해서 상기 스위치(S1) 상의 전압의 레벨들을 모니터한다.

그래서, 이제 제안된 시동 장치(15)는 직류 전류원(8)에 의해 공급받는 적어도 하나의 신호 처리 유닛(9) 및 제1 전압 신호(Vsamp1)를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 센서 엘리먼트(7)를 포함한다.

본 발명의 추가적인 구성에서, 전자 시동 장치(15)는, 모터의 정상적인 동작 동안 상기 권선들을 통과하는 전류들 사이에서 필요한 시간 지연(time lag)을 제공하기 위하여, 운전 및 기동 권선(11)에 각각 연결된 단자(4) 및 연결 단자(5) 사이에서 병렬로 배열된 운전 커패시터(13)의 이용을 가능하게 한다.

상술한 내용에 직면하여, 에너지에 관해 더 낮은 비용 및 더 낮은 요구를 가지고 더 효율적으로 상기 기계에 명령을 제공하기 위하여, 단상 모터(12)를 위한 시동 및 제어 방법, 시스템, 및 장치가 제안되고 도출된다는 점을 고려하면, 본 청구된 목적물은 그 목적을 달성한다는 점이 주목되어야 한다.

상술한 바람직한 실시 예에 있어서, 본 발명의 범위는 다른 가능한 변형들을 포괄하고, 가능한 균등물(equivalent)들을 포함하는 첨부된 청구항들의 내용에 의해서만 제한된다고 이해되어야 한다.

Claims

단상 유도 모터(single-phase induction motor)(12)에 대한 시동 및 제어 방법으로서,
모터(12)는 운전 권선(run winding)(10) 및 기동 권선(start winding)(11)을 포함하고,
기동 권선(11)은 전자 시동 장치(15)에 전기적으로 연결되고,
운전 권선(10) 및 전자 시동 장치(15)는 모터(12)에 공급 파워(feed power)를 공급하도록 구성된 교류 전압원(F)에 전기적으로 연결되고,
기동 권선(11)은 모터(12)의 동작의 제1 순간(Top1)에 전력차단상태로 유지되고,
상기 방법은:
a) 작동하고 있지 않은 상태의 모터(12)로 향하는, 교류 전압원(F)으로부터의 제1 전압 신호(Vsamp1)를 전자 시동 장치(15)를 통해서 샘플링(sampling)하는 단계;
b) 단계 a)에서 샘플링된 제1 전압 신호(Vsamp1)를, 시동 장치(15)의 내부적으로 미리 조정된 제1 전압 레퍼런스(V1) 및 제2 전압 레퍼런스(V2)와 비교하는 단계;
c) 단계 b)의 비교에서, 전압 신호(Vsamp)가 제1 전압 레퍼런스(V1) 이하이거나 제2 전압 레퍼런스(V2) 이상임을 나타내면, 전자 시동 장치(15)가 기동 권선(11)에 전력을 공급해서 단상 유도 모터(12)의 시동 기간(start period)을 개시하는(initiate) 단계;
d) 기동 권선(11)에 전력을 공급한 후에 전자 시동 장치(15)를 통해서 모터(12)의 시동 시간(start time)(Tp)을 카운팅(counting)하는 단계;
e) 만일 단계 d)에서 카운팅된 시동 시간(Tp)이 미리 설정된 시동 시간값(Tpest)에 도달하면, 전자 시동 장치(15)를 통해 기동 권선(11)의 전력을 차단해서 단상 유도 모터(12)의 시동 기간을 종료하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단상 유도 모터에 대한 시동 및 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
f) 작동하고 있지 않은 상태의 모터(12)로 향하는, 교류 전압원(F)으로부터의 제2 전압 신호(Vsamp2)를 전자 시동 장치(15)를 통해서 샘플링하는 단계;
g) 단계 f)에서 샘플링된 제2 전압 신호(Vsamp2)를 제1 전압 레퍼런스(V1) 및 제2 전압 레퍼런스(V2)와 비교하는 단계;
h) 단계 g)에서의 비교를 기초로 하여, 모터(12)가 감속되는지(decelerated) 또는 상기 전압원(F)에 의하여 공급되는 공급의 전체적 혹은 부분적 중단에 의해서 작동하고 있지 않은 상태에 있는지를 결정하는 단계;
i) 만일 모터(12)가 작동하고 있지 않는 상태에 있고 상기 전압원(F)이 공급 에너지를 공급하고 있는 중이라면, 단계 a) 내지 e)를 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단상 유도 모터에 대한 시동 및 제어 방법.
제 1 항 및 제 2 항에 있어서,
제1 및 제2 전압 신호들(Vsamp1, Vsamp2)이 제1 및 제2 전압 레퍼런스들(V1, V2) 사이에 존재한다면, 전자 시동 장치(15)가 에너지 절약 모드로 유지되는 것을 특징으로 하는 단상 유도 모터에 대한 시동 및 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
제1 및 제2 전압 레퍼런스들(V1, V2)은 시동 장치(15) 내부의 직류 전류원(8)으로부터 전기 전압의 레벨을 유지할 수 있는 최소 동작 상태(OPmin)로 미리 조정되는 것을 특징으로 하는 단상 유도 모터에 대한 시동 및 제어 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전압원(F)이 직류 전류원(8)의 전압의 레벨을 유지할 수 있는 전기 전압을 공급하는 경우에만 제1 및 제2 전압 신호들(Vsamp1, Vsamp2)이 제1 전압 레퍼런스(V1) 또는 제2 전압 레퍼런스(V2)와 동일하도록 최소 동작 상태(OPmin)가 설정되는 것을 특징으로 하는 단상 유도 모터에 대한 시동 및 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
모터(12)의 시동 기간이 상기 전압원(F)의 소스 주파수(Freqf)로부터 계산되는 것을 특징으로 하는 단상 유도 모터에 대한 시동 및 제어 방법.
단상 유도 모터(12)에 대한 시동 및 제어 시스템으로서,
모터(12)는 운전 권선(10) 및 기동 권선(11)을 포함하고,
기동 권선(11)은 전자 시동 장치(15)에 전기적으로 연결되고,
운전 권선(10) 및 전자 시동 장치(15)는 모터(12)에 공급 에너지를 공급하도록 구성된 교류 전압원(F)에 전기적으로 연결되고,
모터(12)의 시동 기간을 개시하기 위하여, 센서 엘리먼트(7)를 통해서 교류 전압원(F)으로부터 샘플링된 제1 전압 신호(Vsamp1)가 제1 전압 레퍼런스(V1) 이하 또는 제2 전압 레퍼런스(V2) 이상인 상태에서 전자 시동 장치(15)를 통해 기동 권선(11)에 전력을 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 단상 유도 모터에 대한 시동 및 제어 시스템.
제 7 항에 있어서,
제1 및 제2 전압 레퍼런스들(V1, V2)이 신호 처리 유닛(9)을 통하여 전자 시동 장치(15)에서 미리 조정되는 것을 특징으로 하는 단상 유도 모터에 대한 시동 및 제어 시스템.
제 7 항 및 제 8 항에 있어서,
기동 권선(11)은 시동 기간이 경과한 후에 전력이 차단되고, 상기 기간은 신호 처리 유닛(9)에서 시동 시간(Tpest)으로서 미리 설정되는 것을 특징으로 하는 단상 유도 모터에 대한 시동 및 제어 시스템.
제 8 항에 있어서,
신호 처리 유닛(9)은 직류 전류원(8)에 의해 공급받고, 직류 전류원(8)은 시동 스위치(S1)에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 단상 유도 모터에 대한 시동 및 제어 시스템.
제 7 항 및 제 10 항에 있어서,
시동 스위치(S1)는 신호 처리 유닛(9)에 의해 생성된 전기적 명령(electric command)을 통해서 기동 권선(11)의 전력공급을 명령하는 것을 특징으로 하는 단상 유도 모터에 대한 시동 및 제어 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 모터(12)가 감속되는지 또는 턴오프(turn off)되는지를 결정하기 위하여, 작동하고 있는 상태의 모터(12)로 향하는, 상기 전압원(F)으로부터의 제2 전압 신호(Vsamp2)를 센서 엘리먼트(7)를 통해서 추가로 샘플링하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 단상 유도 모터에 대한 시동 및 제어 시스템.
전압원(F)에 의해 공급되고, 단상 유도 모터(12)에 적용되는 전자 시동 장치(15)로서,
상기 장치는 모터(12)의 기동 권선(11)에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 시동 스위치(S1)를 포함하고,
모터(12)의 시동 기간을 개시하기 위하여, 교류 전압원(F)으로부터 샘플링된 제1 전압 신호(Vsamp1)가 제1 전압 레퍼런스(V1) 이하 또는 제2 전압 레퍼런스(V2) 이상인 상태에서, 시동 스위치(S1)에 명령해서 기동 권선(11)에 전력을 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 단상 유도 모터에 적용되는 전자 시동 장치.
제 13 항에 있어서,
직류 전류원(8)에 의해 공급받는 적어도 하나의 신호 처리 유닛(9) 및 제1 및 제2 전압 신호들(Vsamp1, Vsamp2)을 측정하도록 구성된 적어도 하나의 센서 엘리먼트(7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단상 유도 모터에 적용되는 전자 시동 장치.