KR890003302B1

KR890003302B1 - 유도 전동기의 절전장치

Info

Publication number: KR890003302B1
Application number: KR1019860008575A
Authority: KR
Inventors: 나성계
Original assignee: 신성전기 주식회사; 주영철
Priority date: 1986-10-13
Filing date: 1986-10-13
Publication date: 1989-09-06
Also published as: KR880005735A

Abstract

내용 없음.

Description

유도 전동기의 절전장치

제 1 도는 본 발명의 일 실시예의 회로 구성도.

제 2 도는 제 1 도에 도시된 회로구성의 작동을 설명하기 위한 A상의 제어에 관련한 일련의 팡형도로서, 가. 입력 3상 전력의 A상의 전압 파형도. 나. +구형파 형성기(13)의 출력 파형도. 다. -구형파 형성기(14)의 출력 파형도. 라. 미분회로(15)의 출력 파형도. 마. 미분회로(16)의 출력 파형도. 바. 램프발생기(19)의 입력 파형도. 사. 램프발생기(19)의 입력 파형도. 사. 램프발생기(19)의 램프신호 r 및 연산증폭기(102)의 출력신호 Vo의 각 파형도. 아. 비교기(20)의 출력 파형도. 자. 고주파 발진기(5)의 출력 파형도. 차. 트랜지스터(26)의 콜렉터 출력 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 부하상태 신호 발생부 2 : 동기신호발생부

3 : 비교부 4 : 제어회로부

5 : 고주파발진지 6 : 모우터

7 : 반전가산기 8 : 기준신호 공급수단

9 : 정류 및 여파기 13, 43, 73 : +구형파형성기

14, 44, 74 : -구형과형성기 15, 16, 45, 46, 75, 76 : 미분회로

19, 49, 79 : 120Hz 램프발생기 20, 50, 80 : 비교기

27, 57, 87 : 펄스트랜스 35,37,65,67,95,97 : 반도체 정류제어소자

A, B, C : 3상 교류입력단자 X, Y, Z : 모우터단자

본 발명은 유도전동기의 절전장치에 관한 것으로서, 특히 기동시나 부하변동에 따른 입력전원 변동시에도 안전한 제어특성을 지닌 개선된 유도전동기의 절전장치에 관한 것이다.

본 출원인은 "무접점 전자브레이크 기능이 부가된 AC모우터 절전기"라는 표제의 한국 실용신안출원 제85-10722호로 전동기기의 부하상태를 변류기에 의하여 검출 제어되는 유도전동기의 절전 장치를 출원한 바 있다.

상기 장치에서의 무접점 제어기능은 만족스러웠으나 입력전압의 변동에 따라 절전제어 특성이 불안전한 경우가 발생되었다.

또한, "유도전동기의 역률 제어장치"라는 표제의 미국특허 제 4,052,648호에 대응되는 한국특허(출원공고번호 84-1015호)에서는 전동기의 작동역률이 감지되고 전동기에 입력되는 실효전압이 명령 역률신호와 작동역률간의 편차의 함수로서 제어되는 이론이 기재되어 있다. 상기 방식은 전동기의 역률이 떨어지는 경부하시 또는 무부하시의 전력절감에는 효과적인 방식이지만 역률이 개선된 전동기나 50% 이상의 부하가 걸려있는 중부하시에는 부하증가와 비례한 작동 역률신호를 얻는 것이 불가능하며 역률 신호에 의한 전력절감의 효과를 기대할 수 없었다. 또 다른 결점으로는 기동시 제어신호가 나타나지 않도록하는 모우터 기동시 기동보상회로가 저항 및 콘덴서의 충방전 시정수를 이용하는 것으로 구성되어 있어 순간적인 정전(충방전 시정수 이내)이 발생되면 상기 기동보상회로가 난조를 일으켜 전동기가 완전히 기동하기도 전에 역률 제어신호가 나타나 전압이 저하되어 전동기가 회전되지 않으므로 전동기의 소손위험의 우려가 있었다.

본 발명의 목적은 이와 같은 문제점을 개선하여 절전기능을 향상시키고, 기동시에난 부하변동에 따른 입력전력 변동시에도 안전한 제어특성을 기할 수 있는 유도전동기의 절전장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 유도전동기의 교류 입력단자에 각기 직렬로 연결되는 반도체 정류제어소자와, 상기 유도전동기에 공급되는 교류전압의 제로점에 동기된 램프신호와 상기 반도체 정류제어 소자의 도통각 정보를 가진 비교신호와 비교하여 상기 반도체 정류제어 소자의 도통각 제어신호를 발생하는 비교부와, 상기 비교부의 도통각 제어신호에 따라 상기 반도체 정류제어 소자의 게이트에 고주파 트리거 신호를 공급하는 제어회로부를 구비한 것에 있어서, 상기 유도전동기의 부하변동에 따라 변화되는 공급전류에 상당하는 부하상태 전압신호와, 유도전동기의 종류 및 운전환경에 따라 설정되는 기준전압 신호와의 편차에 비례하는 비교신호를 상기 반도체 정류제어 소자의 도통각 정보를 가진 비교신호로 발생하는 부하상태 신호발생부와, 상기 반도체 정류제어 소자에 연결되는 교류공급선과 접지선 사이의 교류 공급전압을 저항 분압수단을 통하여 분압하고 이 분압된 교류전압의 제로점에 동기된 램프신호를 상기 램프신호로 발생하는 동기신호 발생부를 구비하여서 유도전동기의 부하 변동에 따라 최적의 전력이 유도전동기에 공급되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

제 1 도는 본 발명의 실시예를 나타내는 도면으로 3상 전력은 단자 A, B 및 C로 부터 반도체 제어정류소자(35, 37)(65, 67)(95, 97)을 통하여 모우터(6)의 단자 X, Y 및 Z에 공급된다. 콘덴서(34; 64, 94) 및 저항 (36, 66, 96)은 작동을 안정시키기 위하여 SCR(35, 37)(65, 67)(95, 97)의 전력단자의 양단 사이에 직렬로 연결된다. 상기 SCR(35,37)(65,67)(95,97)의 제어회로는 각 상별 대응되는 소자가 동일 구조이므로 여기서는 A상에 대해서만 설명하기로 한다.

펄스트랜스(27)의 2차측 제 1 권선의 일단은 단자 A에 접속하고 타단은 저항(28) 및 다이오드(30)을 통하여 SCR(35)의 제어단자에 접속하며, 단자 A와 SCR(35)의 제어단자 사이에 저항(32)을 접속하여서 A상의 -반주기의 점호도통각을 제어하는 신호를 공급한다. 펄스트랜스(27)의 2차측 제 2권선의 일단은 변류기(38)을 통하여 단자 X에 접속되고 타단은 저항(29) 및 다이오드(31)을 통하여 단자 X에 접속하고 타단은 저항(29) 및 다이오드(31)을 통하여 (37)에 제어단자에 접속하며, 상기 제어단자와 SCR(37)의 -측 전력 단자 사이에 저항(33)을 접속하여서 A상의 +반주기의 점호도통각을 제어하는 신호를 공급한다. 직류전원 Vc가 펄스트랜스(27)의 1차측 권선을 통하여 콜렉터에 인가되고 에미터가 접지된 트랜지스터(26)로 게이트회로를 구성하며 저항은 바이어스용 저항이며 다이오드(25)는 펄스트랜스(27)의 1차측 권선에 유기되는 역전압으로부터 트랜지스터(26)를 보호하기 위한 것이다.

상기 트랜지스터(26)의 베이스에는 저항을 통하여 공급되는 고주파발진기(5)의 신호가 저항(21) 및 다이오드(22)를 통하여 공급되는비교기(20)에서 출력되는 제어신호와 중첩되어 가해지도록 접속된다. 상기 비교기(20)의 -입력단에는 후술하는 동기신호 발생부(2)에서 발생된 동기신호가 공급되며, +입력단에는 후술하는 부하상태 신호발생부(1)에서 부하상태 신호가 공급된다. 동기신호 발생부(2)는 A, B, C상의 각 상에 동기된 120Hz램프신호를 각각 발생하며 각 상별 대응되는 요소의 구조는 동일하므로 그 중 A상에 대하여만 설명하기로 한다.

A입력단자는 저항(10) 및 저항(12)로 접지하며 저항(12)에 분압된 교류신호(제2(a)도에 도시)는 +,-구형파형성기(13), (14)에 각각 공급된다. 여기에서는 각각의 구형파(제3(b)도, 제3(c)도에 도시)을 출력하여 이 구형파들은 미분회로(15)(16)에서 각각 미분된 파형(제3(d)도, 제3(e)도에 도시)으로 형성되어 역방향으로 각 미분회로(15)(16)에 각각 접속된 다이오드(17)(18)를 통하여 합쳐져 입력단자에 공급되는 A상의 전압제로점에 대응되는 부의 임펄스열(제2(f)도에 도시)을 램프발생기(19)에 공급하여 120Hz 램프신호(제2(g)도에 도시된 r신호)를 발생하여 상기한 바와 같이 비교기(20)의 -입력단에 공급된다. 이와 같이 입력교류 전원의 각 상에 각각 동기된 램프파형을 얻을 수 있어 전동기의 부하변동에 따른 입력 교류전원의 변동에 관계없이 항상 안정된 제어특성을 유지하여 최소 전력으로 모우터(6)를 구동시킬 수 있는 요인이 된다.

부하상태신호 발생부(1)는 A상 및 C상의 선전류의 변화를 X 및 Z에 직렬 접속된 변류기(38)(98)를 통하여 각각의 2차측에 유기되는 전압을 다이오드(113,114,115,116,117,118)에서 전파 정류하여 콘덴서(112,109) 및 저항(111,110)을 통하여 평활된 직류신호로 변환시켜 직렬 접속된 저항(107) 및 저항(108)에 인가시키고 접지된 저항(108)에서 분압된 부신호 V₂를 얻으며, 또한 전동기의 종류 및 운전환경에 따라 최적의 절전상태에서 운전하기 위하여 직류 전원 Vc를 직렬 연결된 저항(105) 및 저항(106)에 인가시켜서 저항(106)에서 분압된 신호 V₁을 설정하고 이 신호 V₁과 상기 신호 V₂를 각각 저항(104) 및 저항(103)을 통하여 연산증폭기(102)의 -입력단에 공급한다. 상기 연산증폭기(102)의 출력신호 Vo는

으로 나타나며 이 신호를 비교신호(Vo)로 상기한 비교기(20)의 +입력단에 공급한다. 이 비교신호(Vo)는 상술한 바와 같이 전동기(6)의 부하변동에 따라 비례하는 신호로 제2(g)도에 파선으로 도시한 바와 같이 부의 신호이다.

이와 같이 공급되는 비교신호(Vo)는 세개의 비교기(20), (50), (80)로 된 비교부(3)의 각 비교기(20), (50), (80)의 +입력단에 각각 입력되어 -입력단에 각각 입력되는 램프신호 r과 비교된다. 비교신호(Vo)는 전동기의 부하가 감소하면 전동기의 유입전류도 감소되므로 신호 V₂의 절대치도 감소되며 신호 V₁과 신호 V₂의 절대치의 차가 커지므로 출력신호 Vo는 -방향으로 증가하게 된다. 이에 비교부(3)의 각 비교기(20,50,80)의 출력 펄스열의 폭이 좁아지게 된다. 역으로 부하가 증가하면 상기 펄스열의 폭이 넓어지게 되므로 부하변동에 비례하여 펄스폭이 제어된다. 이와 같은 각 상에 대응하되는 펄스열이 상술된 바와 같은 SCR 제어회로부(4)에 공급된다. 제어회로부(4)에서는 상기 펄스폭에 따라 고주파 신호를 반도체 정류제어 소자의 트리거 신호로 발생한다. 따라서 부하변동에 비례하여 위상 제어되므로 모우터(6)에 공급되는 전력이 제어된다. 기동시에는 기동전류가 통상 운전전류보다 수배 이상 흐르므로 변류기 (38)(98)의 2차 전압도 상승하게 되며 신호 V₂도 따라서 상승하게 되고 만약

이 되었을 경우에는 연산증폭기(102)의 출력신호 Vo는 제로볼트이상이 되는데, 이는 다이오드(101)를 통하여 부궤환시키므로 신호 Vo는 최고 제로볼트에 위치하게 되고 비교기(20), (50), (80)의 출력 펄스열의 폭이 최대로 넓어져 반도체 제어정류 소자들의 점호도통각이 최대로 되어 모우터(6)에는 전전력이 공급된다.

이와 같이 모우터(6)가 완전 기동시까지 계속적으로 전전력을 공급하는 요인으로 작용하여 기동실패에 따른 종래 기술에서의 모우터 소손 위험을 방지할 수 있다.

이상 설명된 본 발명의 실시예는 운전환경에 따라 최적 절전상태에서 운전되도록 신호 V₁을 세트 시킴으로 절전기능을 향상시키고, 기동시에나 부하변동에 따른 입력전원의 변동에 관계없이 항상안정된 제어특성을 기할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 실시예에는

결선방식의 3상 유도전동기에 두개의 변류기를 사용하였으나 1개 또는 3개의 변류기를 사용하여 실시할 수도 있으며 단상 및 3상등 모든 유도전동기에 범용으로 사용 가능하다.

Claims

유도전동기의 교류 입력단자에 각기 직렬로 연결되는 반동체 정류제어 소자와, 상기 유도전동기에 공급되는 교류전압의 제로점에 동기된 램프신호와 상기 반도체 정류제어 소자의 도통각 정보를 가진 비교신호와 비교하여 상기 반도체 정류제어 소자의 도통각 제어신호를 발생하는 비교부(3)와, 상기 비교부의 도통각 제어신호에 따라 상기 반도체 정류제어 소자의 게이트에 고주파 트리거 신호를 공급하는 제어회로부(4)를 구비한 것에 있어서, 상기 유도전동기의 부하변동에 따라 변화되는 공급전류에 상당하는 부하상태 전압신호(V₁)와, 유도전동기의 종류 및 운전환경에 따라 설정되는 기준전압신호(V₂)와의 편차에 비례하는 비교신호(Vo)를 상기 반도체 정류제어 소자의 도통각 정보를 가진 비교신호로 발생하는 부하상태 신호 발생부(1)와, 상기 반도체 정류제어 소자에 연결되는 교류공급선과 접지선 사이의 교류 공급전압을 저항 분압수단을 통하여 분압하고 이 분압된 교류전압의 제로점에 동기된 램프신호를 상기 램프신호로 발생하는 동기신호발생부(2)를 구비하여서 유도전동기의 부하 변동에 따라 최적의 전력이 유도전동기에 공급되도록 구성한 것을 특징으로 하는 유도전동기의 절전장치.
제1항에 있어서, 상기 부하상태 신호발생수단(1)은 유도전동기의 교류 입력단자와 반도체 정류제어소자의 사이에 연결되는 변류기(38)(98)와, 이 변류기의 2차측에 유기되는 전압을 전파 정류하고 필터링하여 상기 부하상태 전압신호(V₁)를 발생하는 정류 및 여파기(9)와, 전동기의 종류 및 운전환경에 따라 설정되는 상기 기준전압 신호(V₂)를 공급하는 기준전압 공급수단(8)과, 상기 부하상태 전압신호(V₁)와 기준전압신호(V₂)를 가산 증폭하여 두신호의 편차에 비례하는 비교신호(Vo)를 발생하는 반전가산기(7)를 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 유도 전동기의 절전장치.