KR940008534B1

KR940008534B1 - 3상 유도 전동기의 시동 제어 장치

Info

Publication number: KR940008534B1
Application number: KR1019920004806A
Authority: KR
Inventors: 김관집
Original assignee: 김관집
Priority date: 1992-03-25
Filing date: 1992-03-25
Publication date: 1994-09-22
Also published as: KR930020826A

Abstract

내용 없음.

Description

3상 유도 전동기의 시동 제어 장치

제1도는 본 발명에 의한 시동 제어 장치의 연결 구성도.

제2도는 본 발명에서 시동 콘트롤러의 상세 블록 구성도.

제3도는 본 발명에서 시퀀스 콘트롤러의 연결 구성도.

제4도의 (a) 내지 (j)는 본 발명에 의한 시동 콘트롤러의 동작 설명을 위한 신호 파형도.

제5도의 (a) 내지 (e)는 본 발명에서 시동과 운전시간 시퀀스 동작 설명을 위한 타이밍 챠트.

제6도는 본 발명에서 시동과 운전시간의 전류 특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 전된 온, 오프 및 시동 콘트롤러 13 : 온, 오프 스위치 제어부

14 : 타이머 102 : 램프(RAMP) 신호발생부

101 : 전압 검출기 105 : 전원 팩터 제어부

104 : 시동 회로 103 : 위상 검출기

106 : 비교부 107 : 발진부

108 : SCR 게이트 구동부 109 : 오버랩 제어부

M : 3상 모터 MT : 마그네트

SCR₁-SCR₆: 실리콘 제어 정류 소자(SCR)

CT : 과전류 차단기

RL-1 : 전원 스위치 온-오프시 동작 릴레이 접점

RL-2 : 시동 완료후 바이패스시 동작 릴레이 접점

본 발명은 3상 유도 전동기의 시동 제어 장치에 관한 것으로 특히 시동과 운전 시간을 분리하여 시동시에는 SCR에 의한 무접점 시동을 행하여 아아크 발생을 방지하고 전동기 부하에 따른 시동 전압의 조정으로 시동 효율을 높이는 동시에 안정된 시동으로 충격 전류를 방지하여 전동기의 수명을 연장시키도록 하고, 운전시에는 전동기가 시동 완료후 정속도로 운전할때 정격 전류 이하인 실효 부하 전류에서 바이패스되어 운전되도록 하여 시동 효율을 향상시키도록 한 것이다.

종래의 기동 방식으로는 수십 마력 이하에서 주로 사용되는 Y-△ 기동 방식과 단권 변압기의 원리에 기초하여 수십 마력에서 사용되는 리액터 기동 방식을 열거할 수가 있다.

이들 기동 방식은 기동시 전동기의 각 상에 인가되는 전압을 적당한 값으로 낮추어 줌으로써 기동 전류의 크기를 감소시키게 된다. 그러나 이러한 종래의 기동 방식들은 정격 이상의 큰 전류가 흐르는 상태에서 접점이 온, 오프 되어야 하기 때문에 아아크로 인한 접점의 마모가 매우 심하고, 특히 접속 상태의 절환시에는 전류의 크기가 급변하므로 이로인해 전원 및 전동기에 미치는 악영향을 해소치 못함에 따라 설비의 유지보수비가 가중되며 전동기의 보호에 만전을 기할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해소코자 하여 제안된 것으로서, 전동기 기동시 초기 전압을 낮은 값에서부터 완만하면서 연속적으로 증가시켜 가는 형태로 시동시 소비 전력을 줄이고 운전시에는 전자 스위치동작에서 마그네트로 전환하므로 시동 장치의 안정화로 전동기의 가동율을 향상시키고자 함을 목적으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 상술하면 다음과 같다.

제1도에는 본 발명에 의한 시동 제어 장치의 연결 구성도를 나타낸 것으로서, 3상(R.S.T) 전된 공급에 의해 3상 모터(M)의 위상 제어를 행하는 (SCR)역 병렬 접속의 SCR 구동부(SCR₁-SCR₆)를 구비한 것에 있어 3접점 마그네트(MT)를 병렬 접속하고, 상기 SCR 구동부의 동작을 제어하는 시동 콘트롤러(10)와, 상기 마그네트(MT)의 동작을 제어하는 시퀀스 콘트롤러(11)로 이루어진 것이다.

또한, 상기한 시동 콘트롤러(10)는 제2도에 나타낸 바와같이 각상(R,S,T)의 전된 위상에 등기된 구형파 펄스를 출력하는 전압 검출기(101)와, 각상의 전압 위상에 동기된 부(-) 전위 성분의 톱니파를 발생하는 램프 신호 발생부(102)와, 입력 전압과 전류의 위상차를 검출하기 위한 위상 검출기(103)와, 시간이 경과함에 따라 부(-) 전위 적분 전압을 발생하는 시동 회로(104)와, 위상 검출기(103)와 전압 검출기(101)의 출력을 비교하여 그 차이값에 비례하는 출력 신호를 발생하는 전원 팩터 제어부(105)와, 위상 검출기(103)의 출력과 기준 전압을 비교하고 전된 팩터 제어부(105)의 출력과 램프 신호 발생부(102)의 톱니파 출력을 비교하여 시간 경과에 따른 SCR 점호 각도가 상이한 출력을 발생하는 비교부(106)와, 비교부(106)의 출력을 SCR 게이트 구동부(108)에 전송하기 위해 캐리어 신호를 생성하는 발진부(107)와, 비교부(106)와 발진부(107)의 출력을 입력받아 적절한 전압 레벨로 하강시켜 SCR을 트리거시키기 위한 신호를 출력하는 SCR 게이트 구동부(108)와 SCR 통전시 마그네트(MT)가 바이패스됨에 따른 위상 검출기(103)의 출력 변화를 감지하여 직류 전압 시퀀스 콘트롤러(11)를 동작시켜 시동 콘트롤러(10) 내부의 전원 공급을 차단하는 오버랩 제어부(109)로 구성되어져 있다.

제2도에는 R상 시동 콘트롤러만을 도시하였고 S상, T상 시동 콘트롤러는 동일 구성이므로 도시를 생략하였다.

또한 상기한 시퀀스 콘트롤러(11)는 제3도에 나타낸 바와같이 마그네트(MT)의 일단에 스위치 온시 온(ON)되는 릴레이 접점(RL-1)과 시동 완료후 바이패스시 온되는 릴레이 접점(RL-2)을 적렬 접속하여, 시동 콘트롤러(10)와 전된 공급단(AC 200V) 사이에는 과전류 차단기(CT)를 연결하여 구성한 것이다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과를 제4도 내지 제6도를 참조하면서 설명하면 다음과 같다.

먼저 제1도에서와 같이 3상 유도 전동기를 구동시키는 3상 모터(M)는 3상 입력 전원 단자(R.S.T)와 SCR(SCR₁-SCR₆)을 통해 초기 전력을 공급받는다.

상기한 SCR의 전력제어는 위상 제어에 의해 이루어지게 되는데 이와 같은 위상제어는 게2도에 나타낸 램프 신호 발생부(102)에서 각상의 전압 위상의 출력과 위상 검출기(103)에서 검출된 전압과 전류 위상차신호(제4도의 (e) 참조)를 검출하여 램프 신호 발생부(102)의 출력(제4도의 (d) 참조)과 합하고 시동회로(104)에서 적분된 신호(제4도의 (f) 참조)를 전원 팩터 제어부(105)에 입력시키면 전동기 시동때의 부하량에 따라 전원 팩터 제어부(105)에서 비례 전압이 출력(제4도의 (g) 참조) 된다.

이때 시동 회로(104)는 부(-) 전위 출력을 갖는 적분 회로로 구성되며 시간이 경과 함에 따라 부(-) 전위 측으로 전압이 증가되며, 시동시간, 시동 초기전압, 시동 램프율 등을 조정할 수가 있다.

그리고, 전원 팩터 제어부(105)는 위상 검출기(103)와 전압 검출기(101)의 출력을 비교하여 그 차이에 비례하는 출력 신호를 생성하며 시동회로(104)를 제어하는 신호를 함께 입력시키게 되면 시간에 따른 위상 제어 전압을 생성한다.

또한 자동적으로 전동기의 부하가 크면 위상 제어 점호 각도를 크게하고, 부하가 작으면 위상 제어 점호각도를 작게 조정한다.

이후, 비교부(106)에서는 위상 검출기(103)에서 검출한 제4도의 (e)와 같은 신호와 설정 기준 전압을 비교하고, 제4도의 (g)의 같은 전원 팩터 제어부(105)에서 출력되는 신호와 제4도의 (d)와 같은 톱니파신호를 비교하여 얻은 출력으로 시간 경과에 따른 SCR 점호 각도가 다른 출력(제4도의 (h) 참조)을 발생시키게 된다.

한편 발진부(107)에서는 비교부(106)의 출력을 SCR 게이트 구동부(108)에 전송시키기 위해 캐리어 신호를 생성하여 SCR 게이트 구동부(108)에 가해주게 되면 이를 적절한 전압으로 하강시켜 SCR 게이트 구동부(108)의 출력단에서는 제4도의 (i)와 같은 신호를 발생하여 SCR의 각 게이트측에 가해주면 SCR이 통전되어 SCR의 출력단에서는 제4도의 (j)와 같은 신호를 3상 모터(M)에 가해주어 빗금부분에서 위상 제어를 행하므로 전동기의 시동을 제어하게 된다.

상기와 같이 SCR 통전시 마그네트(MT)가 바이패스 상태가 되어 SCR이 쇼트 상태가 되면 위상 검출기(103)의 출력이 크게 변화하게 되는데 이와 같은 변화량을 오버랩 제어부(109)에서 감지하여 직류 전압 시퀀스 콘트롤러(11)를 동작시켜 제5도의 (c)와 같이 각 회로부에 전원 공급을 차단시켜 동작을 중지시키게 된다.

여기서 온, 오프 스위치 제어부(13)는 교류 전압 시퀀스 회로(15)를 동작시켜 SCR과 병렬 접속 상태인 마그네트(MT)내의 코일(L)과 직렬 접속된 릴레이 접점(RL-1)을 온, 오프 제어하고, 직류 전압 시퀀스 콘트롤러(11)는 시동 회로(104)의 동작 완료시 신호를 입력 받아 타이머(14)에 전원을 공급하는 역할을 수행한다.

그리고, 타이머(14)는 SCR에 의한 시동 회로(104)가 동작 완료되면 전동기가 충분히 정속도로 회전한 후 안정될 때 출력을 발생하고, 교류전압 시퀀스 회로(15)는 타어머(14)의 출력을 받아 마그네트 코일(L)과 직렬 접속된 릴레이 접점(RL-2)을 오프시켜 마그네트(MT)의 주접점(a)을 온시키게 되므로 SCR은 동작을 중지하고 제5도의 (b)와 같이 마그네트론(MT)만 동작시키게 된다.

이와같이 동작되는 본 발명 장치의 시동과 운전 전환시 전류 특성을 나타내면 제6도에서와 같이 오버랩구간인 SCR 동작점(A점)과 마그네트 동작 시작점(B점) 구간에서 과도 상태가 없는 안정 전류가 흐르게 된다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면 3상 유도 전동기에서 기동시 초기 전압을 낮은 값에서부터 완만하고도 연속적으로 증가시키도록 제어함으로서 설비의 유지 보수비를 절감함은 물론 전동기의 수명을 연장시킬 수 있는 효과를 제공할 수가 있다.

Claims

3상(R.S.T) 전원 공급에 의해 3상 모터(M)의 위상 제어를 행하는 SCR 역 병렬 접속의 SCR 구동부(SCR₁-SCR₆)를 구비한 유도 전동기의 기동 장치에 있어서, 상기 SCR 구동부(SCR₁-SCR₆) 양단간에 3접점 마그네트(MT)를 병렬 접속하고, SCR 구동부(SCR₁-SCR₆)의 동작을 제어하는 시동 콘트롤러(10)는 각상(R.S.T)의 전압 위상에 동기된 구형파 펄스를 출력하는 전압 검출기(101)와, 각상의 전압 위상에 동기된 부(-) 전위 성분의 톱니파를 발생하는 램프 신호 발생부(102)와, 입력 전압과 전류의 위상차를 검출하기 위한 위상 검출기(103)와, 시간이 경과함에 따라 부(-) 전위 적분 전압을 발생하는 시동 회로(104)와, 위상 검출기(103)와 전압 검출기(101)의 출력을 비교하여 그 차이값에 비례하는 출력 신호를 발생하는 전원 팩터 제어부(105)와, 위상 검출기(103)의 출력과 기준 전압을 비교하고 전원 팩터 제어부(105)의 출력과 램프 신호 발생부(102)의 톱니파 출력을 비교하여 시간 경과에 따른 SCR 점호 각도가 상이한 출력을 발생하는 비교부(106)와, 비교부(106)의 출력을 SCR 게이트 구동부(108)에 전송하기 위해 캐리어 신호를 생성하는 발진부(107)와, 비교부(106)와 발진부(107)의 출력을 입력받아 적절한 전압 레벨로 하강시켜 SCR을 트리거 시키기 위한 신호를 출력하는 SCR 게이트 구동부(108)와, SCR 통전시 마그네트(MT)가 바이패스 됨에 따른 위상 검출기(103)의 출력 변화를 감지하여 직류 전압 시퀀스 콘트롤러(11)를 동작시켜 시동 콘트롤러(10) 내부의 전원 공급을 차단하는 오버랩 제어부(109)로 구성되며, 상기 3접점 마그네트(MT)의 동작을 제어하는 시퀀스 콘트롤러(11)는 마그네트(MT)의 일단에 스위치 온시 온되는 릴레이 접점(RL-1)과 시동 완료후 바이패스시 온되는 릴레이 접점(RL-2)을 직렬 접속하며, 시동 콘트롤러(10)와 전원 공급단(AC 200V) 사이에는 과전류 차단기(CT)를 연결하여 구성됨을 특징으로 하는 3상 유도 전동기의 시동 제어 장치.