KR20210067310A - 압축기 구동회로 - Google Patents

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박병건
박준신
이재운
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Abstract

압축기 구동회로가 제공된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축기 구동회로는, 3상전원, 인버터, 고정자에 인버터 전원이 입력되고 회전자에 Y결선된 압축기가 순차 결선된 압축기 구동회로에 있어서, 상기 인버터 양단과 압축기 고정자와 회전자 입력단에 각각 병렬 연결되는 3상선로; 상기 3상선로에서 인버터 양단 사이에 설치되는 제1스위치부; 상기 3상선로에서 압축기 고정자와 회전자 입력단 사이에 설치되는 제2스위치부; 상기 압축기에 상기 3상선로가 병렬 연결된 노드와 Y결선 사이에 설치되는 제3스위치부;로 구성되어 상기 제1스위치부, 제2스위치부, 제3스위치부의 선택으로 상기 압축기의 고정자 및 회전자 결선을 선택하는 것을 특징으로 한다.

Description

압축기 구동회로{A Compressor Drive Circuit}
본 발명은 압축기 구동회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인버터가 연결된 압축기에서 압축기 구동 시 과도상태에서 효율적 운전을 위하여 인버터를 연결시키고, 정상상태 도달 시 또는 인버터 고장 시에는 인버터에 연결되지 않은 상태로 압축기의 구동이 가능하도록 하는 압축기 구동회로에 관한 것이다.
일반적으로 압축기(compressor)는 기체나 액체를 압축시켜 압력과 속도를 높이는 기계적 장치로 자동화기기를 구동시키는 에어실린더를 작동시키거나 모든 공압장치를 운영하기 위하여 공기를 압축하는 공기압축기와 냉매를 압축하여 응축 액화시키는데 사용하는 냉동, 냉장, 냉방기용 압축기로 구분된다.
그 중에서도 공기압축기는 맞물려있는 두개의 스크류를 모터에 의해 연속 회전시켜 압축공기를 생산하고, 사용자가 미리 설정한 낮은 압력과 높은 압력을 기준으로 하여 공기압축기의 흡입구에 설치된 밸브를 자동으로 열고 닫는 방법으로 운전되며, 흡입구의 밸브가 열려서 압축공기가 생산되는 과정을 부하운전이라고 하고 밸브가 닫히고 공회전하는 상태를 무 부하운전이라고 한다.
Y-△ 기동방식에 의한 부하운전과 무부하운전만으로 단순히 운전되는 일반적인 공기압축기는 주간, 야간 혹은 공정변화에 따른 압축공기 사용량에 적절히 대응하지 못하고 언제나 고속회전하기 때문에 불필요한 에너지 낭비와 기계적 손실이 크다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여 '인버터가 내장된 에어 컴프레셔 시스템 및 이의 제어 방법(등록번호 : 10-1327420)' 에서는 압축 공기를 제공하는 스크류 타입의 에어 컴프레셔부와, 상기 에어 컴프레셔부의 동작을 제어하는 인버터가 포함된 컨트롤부와, 상기 에어 컴프레셔부에 설치된 센서를 통해 에어 컴프레셔부를 모니터링하는 모니터링부 및 상기 컨트롤부의 제어 방식을 변경하여 에어 컴프레셔부의 에너지 소비를 절감하는 에너지 절감부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터가 내장된 에어 컴프레셔 시스템 및 이의 제어 방법을 개시하고 있다.
그러나 이러한 방식은 국내 산업현장 시스템에서 일반적으로 사용되는 에어 컴프레셔 시스템을 수치화 계량화하여 배관에서의 손실로 인한 에너지 낭비를 줄이고, 에어 컴프레셔의 불필요한 가동을 실시간 모니터링(monitoring)을 통하여 가동시 전력손실의 최소화와 장비의 내구성을 향상시키기 위한 기술로서, 인버터 고장 시 공기압축기의 구동이 불가능해지는 문제점을 해결하기에는 한계가 있으므로 이에 대한 새로운 기술 개발이 절실히 요구되고 있는 시점이다.
KR 10-1327420 B1
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인버터가 연결된 압축기에서 압축기 구동 시 과도상태에서 효율적 운전을 위하여 인버터를 연결시키고, 정상상태 도달 시 또는 인버터 고장 시에는 인버터에 연결되지 않은 상태로 압축기의 구동이 가능하도록 하는 압축기 구동회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 구동회로는 3상전원, 인버터, 고정자에 인버터 전원이 입력되고 회전자에 Y결선된 압축기가 순차 결선된 압축기 구동회로에 있어서, 상기 인버터 양단과 압축기 고정자와 회전자 입력단에 각각 병렬 연결되는 3상선로; 상기 3상선로에서 인버터 양단 사이에 설치되는 제1스위치부; 상기 3상선로에서 압축기 고정자와 회전자 입력단 사이에 설치되는 제2스위치부; 상기 압축기에 상기 3상선로가 병렬 연결된 노드와 Y결선 사이에 설치되는 제3스위치부;로 구성되어 상기 제1스위치부, 제2스위치부, 제3스위치부의 선택으로 상기 압축기의 고정자 및 회전자 결선을 선택하는 것을 기술적 요지로 한다.
바람직하게는, 상기 압축기 구동회로는, 상기 압축기를 구동하여 과도상태에서 운전 시 제1스위치부 및 제2스위치부를 OFF시키고, 제3스위치부를 ON시켜 상기 압축기의 고정자와 회전자를 각각 Y결선으로 연결시켜 상기 인버터와 상기 압축기를 구동시키는 것으로 한다.
바람직하게는, 상기 압축기 구동회로는, 상기 압축기가 정격속도로 일정시간 운전하여 정상상태에 도달하면 제1스위치부를 ON시키고, 제2스위치부를 OFF시키며, 제3스위치부를 ON시켜 상기 압축기의 고정자와 회전자를 각각 Y결선으로 연결시켜 상기 압축기를 구동시키는 것으로 한다.
바람직하게는, 상기 압축기 구동회로는, 상기 인버터 고장 시 제1스위치부 및 제2스위치부를 ON시키고, 제3스위치부를 OFF시켜 상기 압축기의 고정자는 Y결선으로, 회전자는 △결선으로 연결시켜 상기 압축기를 구동시키는 것으로 한다.
상기 과제의 해결수단에 의한 본 발명은, 인버터가 연결된 압축기를 구동 시 과도상태에서 인버터를 이용하여 효율적 운전이 가능한 이점이 있다.
압축기 구동 후 정상상태 도달 시 또는 인버터 고장 시에는 인버터에 연결되지 않은 상태로 압축기의 구동이 가능하도록 함으로써 인버터 연결로 인하여 정상상태 운전 시 효율이 떨어지는 문제를 해결하고, 인버터 고장으로 인한 압축기의 동작이 불가한 문제점을 해결할 수 있다.
도 1은 종래의 인버터가 연결된 압축기 구동회로.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축기 구동회로.
도 3은 도 2의 압축기가 과도상태에서 운전 시 압축기 구동회로.
도 4는 도 2의 압축기가 정상상태에서 운전 시 압축기 구동회로.
도 5는 도 2의 인버터 고장 시 압축기 구동회로.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 종래의 인버터(20)가 연결된 압축기(30) 구동회로이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 인버터(20)가 연결된 압축기(30)는 압축기(30) 구동 환경에서 적합한 제어방법을 선택하여 제어하도록 하는 능동적 제어방법 선택으로 에너지 효율을 극대화할 수 있도록 한다. 그러나 인버터(20)와 압축기(30)가 직렬 연결되어 있어 인버터(20)가 고장나는 경우 압축기(30)를 구동시킬 수 없게 된다는 문제점이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 인버터(20)가 연결된 압축기(30) 구동회로와 인버터(20)가 연결되지 않은 압축기(30) 구동회로를 병렬 연결하여 인버터(20)가 필요하거나 필요하지 않은 상황에 따라 필요한 압축기(30)의 구동회로를 선택적으로 사용할 수 있도록 하는 압축기(30) 구동회로를 제공하고자 한다. 이러한 압축기(30) 구동회로를 자세히 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축기(30) 구동회로이다. 도 2를 참조하면, 압축기(30) 구동회로는 3상전원(10), 인버터(20), 압축기(30), 3상선로(40), 제1스위치부(100), 제2스위치부(200), 제3스위치부(300)를 포함하여 구성된다.
3상전원(10)과 인버터(20), 고정자에는 인버터(20) 전원이 입력되고 회전자에는 Y결선되는 압축기(30)가 순차적으로 결선되는 압축기(30) 구동회로에서 인버터(20) 양단과 압축기(30)의 고정자 및 회전자 입력단에 각각 3상선로(40)가 병렬 연결되고, 이러한 3상선로(40)에서 인버터(20) 양단 사이에는 제1스위치부(100)가 설치되고, 압축기(30)의 고정자 및 회전자 입력단 사이에는 제2스위치부(200)가 설치되며, 압축기(30)에 3상선로(40)가 병렬 연결된 노드와 Y결선 사이에는 제3스위치부(300)가 설치된다.
이러한 결합 구조로 형성되는 압축기(30) 구동회로에서 제1스위치부(100), 제2스위치부(200) 및 제3스위치부(300) 각각의 ON/OFF 제어를 통해 압축기(30)의 구동환경에 따라 선택적으로 적합한 회로를 구동시킨다.
도 3은 도 2의 압축기(30)가 과도상태에서 운전 시 압축기(30) 구동회로이다. 도 3을 참조하면, 압축기(30)를 구동하여 정격속도에 도달하기 전 과도상태에서 운전 시에는 인버터(20)를 연결시켜 함께 구동함을 알 수 있다.
상세하게는, 제1스위치부(100)는 OFF시켜 인버터(20)와 압축기(30)를 직렬연결시키고, 제2스위치부(200)는 OFF시키고, 제3스위치부(300)를 ON시켜 압축기(30)의 고정자와 회전자를 각각 Y결선으로 연결시켜 압축기(30)의 과도상태에서 인버터(20)와 압축기(30)가 운전되도록 회로를 구동시킨다. 이는 전력소모가 큰 과도상태에서 정상상태로 넘어가는 시간을 단축시키거나 전력소비를 감소시킬 수 있으므로 효율적 운전이 가능하다.
도 4는 도 2의 압축기(30)가 정상상태에서 운전 시 압축기(30) 구동회로이다. 도 4를 참조하면, 압축기(30)가 정격속도로 일정시간 이상 운전하여 정상상태에 도달하면 인버터(20)가 없이 3상전원(10)과 압축기(30)를 직접 연결시켜 구동함을 알 수 있다.
즉, 3상선로(40)에 의해 인버터(20)와 병렬연결 된 제1스위치부(100)를 ON시켜 인버터(20)를 압축기 구동회로에서 연결해제시키고, 제2스위치부(200)는 OFF시키고, 제3스위치부(300)를 ON시켜 압축기(30)의 고정자와 회전자를 각각 Y결선으로 연결시켜 정상상태에서는 인버터(20) 연결 없이 압축기(30)만 운전되도록 회로를 구동시킨다. 이는 압축기(30)가 정상상태에서 운전 시 인버터(20)가 연결된 상태로 압축기(30)가 운전하는 경우에 비해 효율적 운전이 가능하다.
한편, 이러한 구동방법은 인버터(20)의 고장 시에도 사용할 수 있다.
도 5는 도 2의 인버터 고장 시 압축기 구동회로이다. 도 5를 참조하면, 인버터(20)가 고장난 경우 3상전원(10)이 압축기(30)에 인가될 수 없게 되어 압축기(30)의 구동이 불가능해지는 문제를 해결하기 위하여 인버터(20)가 없이 3상전원(10)과 압축기(30)를 직접 연결시켜 구동함을 알 수 있다.
자세히 살펴보면, 3상선로(40)에 의해 인버터(20)와 병렬연결 된 제1스위치부(100)를 ON시켜 인버터(20)를 압축기 구동회로에서 연결해제시키고, 제2스위치부(200)는 ON시키고, 제3스위치부(300)를 OFF시켜 압축기(30)의 고정자는 Y결선으로, 회전자는 △결선으로 연결시켜 압축기(30)가 운전되도록 회로를 구동시킨다. 이는 인버터(20)가 없이 압축기(30)를 구동시켜 압축기(30)가 정상상태에 도달하기 전 과도상태에서 운전 시 에너지 최대한 효율적으로 사용할 수 있는 구동방법이다.
도 4와 도 5에 도시된 구동회로 모두 인버터(20) 고장 시 압축기(30)를 운전시킬 수 있는 구동회로이지만, 압축기(30)를 구동시키기 위해 먼저 도 5의 구동회로로 압축기(30)가 과도상태에서 운전하다가 정격속도로 일정시간 이상 운전하여 정상상태에 도달하면 도 4의 구동회로로 압축기(30)를 구동시키는 것이 압축기(30) 구동의 전 과정에 걸쳐 에너지를 가장 효율적으로 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 압축기 구동회로는 인버터(20)가 연결된 압축기(30)를 구동 시 과도상태에서 인버터(20)를 이용하여 효율적 운전이 가능한 이점이 있다. 또한, 압축기(30) 구동 후 정상상태 도달 시 또는 인버터(20) 고장 시에는 인버터(20)에 연결되지 않은 상태로 압축기(30)의 구동이 가능하도록 함으로써 인버터(20) 연결로 인하여 정상상태 운전 시 효율이 떨어지는 문제를 해결하고, 인버터(20) 고장으로 인한 압축기(30)의 동작이 불가한 문제점을 해결할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다.
본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 3상전원
20: 인버터
30: 압축기
40: 3상선로
100: 제1스위치부
200: 제2스위치부
300: 제3스위치부

Claims (4)

  1. 3상전원, 인버터, 고정자에 인버터 전원이 입력되고 회전자에 Y결선된 압축기가 순차 결선된 압축기 구동회로에 있어서,
    상기 인버터 양단과 압축기 고정자와 회전자 입력단에 각각 병렬 연결되는 3상선로;
    상기 3상선로에서 인버터 양단 사이에 설치되는 제1스위치부;
    상기 3상선로에서 압축기 고정자와 회전자 입력단 사이에 설치되는 제2스위치부;
    상기 압축기에 상기 3상선로가 병렬 연결된 노드와 Y결선 사이에 설치되는 제3스위치부;로 구성되어
    상기 제1스위치부, 제2스위치부, 제3스위치부의 선택으로 상기 압축기의 고정자 및 회전자 결선을 선택하는 것을 특징으로 하는 압축기 구동회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압축기 구동회로는,
    상기 압축기를 구동하여 과도상태에서 운전 시 제1스위치부 및 제2스위치부를 OFF시키고, 제3스위치부를 ON시켜 상기 압축기의 고정자와 회전자를 각각 Y결선으로 연결시켜 상기 인버터와 상기 압축기를 구동시키는 것을 특징으로 하는 압축기 구동회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압축기 구동회로는,
    상기 압축기가 정격속도로 일정시간 운전하여 정상상태에 도달하면 제1스위치부를 ON시키고, 제2스위치부를 OFF시키며, 제3스위치부를 ON시켜 상기 압축기의 고정자와 회전자를 각각 Y결선으로 연결시켜 상기 압축기를 구동시키는 것을 특징으로 하는 압축기 구동회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 압축기 구동회로는,
    상기 인버터 고장 시 제1스위치부 및 제2스위치부를 ON시키고, 제3스위치부를 OFF시켜 상기 압축기의 고정자는 Y결선으로, 회전자는 △결선으로 연결시켜 상기 압축기를 구동시키는 것을 특징으로 하는 압축기 구동회로.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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