KR101247510B1

KR101247510B1 - 단상 유도 전동기 시동 장치

Info

Publication number: KR101247510B1
Application number: KR1020117028800A
Authority: KR
Inventors: 오네르 하티포그루; 아메트 잇산 유체; 무스타파 유크셀; 무자히트 바자크시즈
Original assignee: 아세릭 에이. 에스
Priority date: 2009-05-22
Filing date: 2010-05-13
Publication date: 2013-03-27
Also published as: BRPI1010816A2; CN102460939A; EP2433353A1; US20120159984A1; US9003826B2; WO2010133513A1; CN102460939B; KR20120020149A

Abstract

본 발명의 전동기(1)는 주 전압(Vac)에 의해 전력을 공급받으며, 주 권선(MW), 보조 권선(AW), 전동기(1)를 동작시키기 위하여 시동 시에 작동됨으로써 전동기(1)를 시동하는, 보조 권선(AW)에 직렬로 연결된 제1 트라이악(2), 전동기(1)가 계속적인 동작하게 하는, 주 권선(MW)에 직렬로 연결된 제2 트라이악(3), 및 필요한 때 트라이악(2, 3)를 작동시켜 전동기(1)의 시동 및 동작을 제어하는 제어 유닛(4)을 포함한다.

Description

단상 유도 전동기 시동 장치{ARRANGEMENT FOR STARTING A SINGLE PHASE INDUCTION MOTOR}

본 발명은 시동 조건이 개선된 전동기에 관한 것이다.

일부 종래 기술에 따른 가정용 전기 기구, 특히 냉각 장치에서, 단상 전동기가 활용된다. 전동기는 주 권선과 보조 권선의 2개의 권선을 작동시키는 회로에 의해 구동된다. 주 권선과 보조 권선은 시동시 함께 작동되고, 전동기를 시동하기 위해 필요한 토크가 제공된다. 전동기 시동이 구현된 후, 보조 권선은 작동되지 않고, 전동기는 주 권선을 트리거링함으로써 동작을 계속한다.

전동기 시동을 위해 필요한 토크를 제공하는 전압값의 계산은 저전압에서도 전동기 시동을 구현하기 위하여 가장 중요하다. 그러나, 주 전압에서의 불안정도 전동기 회로에 전달되는 전압에서의 변동을 초래한다.

종래 기술에서, 전동기의 시동을 위해 필요한 최적 전압을 제공하기 위하여 다양한 방법이 사용된다. 이러한 방법 중 일부는 주 전압을 측정함으로써 보조 권선이 작동을 유지하는 시간 구간을 결정하는 것에 관한 것이고, 일부는 주 권선에 도달된 전압을 측정함으로써 전동기가 시동된 후에 보조 권선을 비활성화하는 것에 관한 것이다.

종래 기술인 국제 출원 공보 No. WO 2005053147에서, 90도에서 주 전압의 주파수를 확인하고, 이에 따라 최적 전동기 시동 전압을 조정하여 사용하는 제어 유닛을 갖는 컴프레서가 설명된다. 이 실시예에서, 주 전압은 제어 유닛에 의해 운영된다.

종래 기술인 미국 등록 특허 NO. US 4395671에서, 주 권선 전압에 비례하는 입력 전압의 순간 진폭 파형이 제어되고 보조 권선의 전압이 순간 진폭보다 낮을 때 보조 권선이 비활성화되는 전동기가 설명된다.

본 발명의 목적은 주 전압에서의 변동에 따라 시동이 조정되는 전동기를 구현하는 것이다.

청구항 1 및 개개의 청구항에서 설명된 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 구현된 전동기는 동시에 작동되는 주 권선 및 보조 권선에 의해 시동한다. 권선의 작동은 권선에 연결된 제1 및 제2 트라이악에 에너지를 전달함으로써 유지된다. 전동기 시동을 유지한 후에, 보조 권선에 연결된 제1 트라이악에 전달된 에너지는 차단되고, 전동기는 주 권선에 연결된 제2 트라이악으로 전달된 에너지로 동작을 계속한다. 트라이악의 수전(energizing)은 제어 유닛에 의해 제공된다.

전동기의 시동에 필요한 전압의 하한 진폭값은 제어 유닛의 메모리에 기록된다. 제어 유닛은 주 전압을 측정하고, 측정된 전압 진폭을 하한 진폭과 비교한다. 주 전압의 진폭이 낮다면, 트라이악은 하한 진폭을 획득하기 위하여 주 전압의 높은 진폭값에 대응하는 위상각에서 작동된다. 주 전압의 진폭이 높다면, 하한 진폭은 하한 진폭은 주 전압의 낮은 진폭값에 대응하는 위상각에서 제공될 수 있다. 그러므로, 제어 유닛은 측정된 주 전압값에 대하여 가장 최적인 위상각에서 트라이악을 구동한다. 따라서, 트라이악은 주 전압에 대하여 원하는 각도에서 작동될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 하한 진폭은 제어 유닛의 메모리에서 200V로 기록된다. 주 전압의 진폭이 대략 하한 진폭 이하일 때, 트라이악은 정상 시간 구간보다 더 길게 작동된다. 결과적으로, 전동기의 시동이 보장된다.

하한 진폭이 200V인 본 발명의 일 실시예에서, 주 전압이 200V 내지 220V 사이인 동안, 트라이악은 주 전압 위상각이 대략 60°일 때 작동된다.

하한 진폭이 200V인 본 발명의 다른 실시예에서, 주 전압이 220V보다 더 큰 동안, 트라이악은 주 전압 위상각이 대략 10°일 때 작동된다. 주 전압이 하한 진폭보다 상당히 더 높기 때문에, 트라이악은 정상 시간 구간보다 더 짧게 작동된다. 따라서, 최적 에너지량이 전동기 시동에 대하여 소비된다.

본 발명의 일 실시예에서, 주 전압을 측정하여 획득된 정보를 제어 유닛에 전달하는 센서가 배치된다.

본 발명의 일 실시에에서, 본 발명의 전동기는 냉장고의 컴프레서로서 사용된다.

본 발명의 일 실시에에서, 본 발명의 전동기는 공조기의 컴프레서로서 사용된다.

본 발명에 의하면, 전동기 시동은 상이한 값의 주 전압에서 최적 위상각으로 구현되며, 고전압에서 너무 과도한 에너지 소비가 방지된다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여 구현된 전동기는 첨부된 다음의 도면에 도시된다:
도 1은 본 발명의 전동기 및 제어 유닛의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서의 주 전압/전동기 시동 시간을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에서의 주 전압/전동기 시동 시간을 나타내는 그래프이다.

본 발명의 전동기(1)는 주 전압(Vac)에 의해 전력을 공급받으며, 주 권선(MW), 보조 권선(AW), 전동기(1)를 동작시키기 위하여 시동 시에 작동됨으로써 전동기(1)를 시동하는, 보조 권선(AW)에 직렬로 연결된 제1 트라이악(2), 전동기(1)를 계속적으로 동작시키는, 주 권선(MW)에 직렬로 연결된 제2 트라이악(3), 및 필요한 때 트라이악(2, 3)를 작동시켜 전동기(1)의 시동 및 동작을 제어하는 제어 유닛(4)을 포함한다(도 1).

전동기(1)는,

- 주 전압(Vac)의 정현파 전압(Vac)를 검출하고,

- 트라이악(2, 3)이 작동될 수 있는 하한 진폭(λ_limit)을 메모리에 기억시키고,

- 트라이악(2, 3)이 작동될 수 있는 상이한 진폭 값에 대하여 결정된 위상각(θ)을 메모리에 기억시키고,

- 주 전압(Vac)의 진폭(λac)이 하한 진폭(λ_limit)보다 더 낮다면, 주 전압(Vac)이 가장 높은 위상각(θ_max)에 있을 때 트라이악(2, 3)을 작동시키고,

- 주 전압(Vac)의 진폭(λac)이 하한 진폭(λ_limit)보다 더 높다면, 주 전압(Vac)의 상이한 위상각(θ)에서 트라이악(2, 3)을 작동시키는,

제어 유닛(4)을 포함한다.

제어 유닛(4)은 주 전압(Vac)의 정현파 신호를 검출하고, 전압(Vac)의 위상각(θ)를 관찰함으로써 전동기(1)가 시동할 수 있는 하한 진폭(λ_limit)이 유지되는 시간(Tk)을 결정한다. 하한 진폭(λ_limit)으로부터 주 전압(Vac)의 값을 측정하는 것은 전동기(1)의 시동에 필요한 측정된 전압(Vac)의 하한 진폭(λ_limit)을 결정함으로써 유지된다. 제어 유닛(4)은 검출된 진폭(λac)에 대응하는 전압(Vac)의 각도(θa)을 결정하고, 전압(Vac)이 그 각도(θa)에 도달할 때 트라이악(2, 3)을 작동한다. 하한 진폭(λ_limit)이 유지될 때 전동기(1)의 주 권선(MW) 및 보조 권선(AW)이 작동되기 때문에, 전동기(1) 시동은 가능한 최소량의 에너지를 공급받는다. 높은 진폭(λac)을 유지하기 위하여 불필요하게 대기하지 않음으로써 시간 및 에너지의 낭비가 방지된다.

예를 들어, 주 전압(Vac)이 180V인 경우에, 위상각(θ)이 90°의 홀수배(270°, 450°...)일 때 하한 진폭(λ_limit)이 유지된다. 주 전압(Vac)이 190V인 경우에 위상각(θ)이 80°의 배수(110°, 260°...)일 때 하한 진폭(λ_limit)이 유지된다. 주 전압(Vac)이 230V인 경우에 위상각(θ)이 20°의 배수(160°, 200°...)일 때 하한 진폭(λ_limit)이 유지된다. 주 전압(Vac)이 예를 들어 230V인 경우에, 전동기(1)는 위상각(θ)이 20°에 도달할 때 트라이악(2, 3)을 작동시킴으로써 시동된다. 결과적으로, 더 큰 각도에서 시동하지 않음으로써 불필요한 에너지 소비가 방지되고, 트라이악(2, 3)은 높은 전압(Vac)을 받음으로써 발생하는 손상으로부터 보호된다. 따라서, 메모리에 획득된 데이터를 기록하는 것에 의해, 제어 유닛(4)은 주 전압(Vac)에 따라 계산되는 하한 진폭(λ_limit)이 어느 각도(θa)에서 결정되는지를 결정할 수 있다(도 3 및 4).

본 발명의 일 실시예에서, 제어 유닛(4)에 기록된 하한 진폭(λ_limit)은 200V이다. 제어 유닛(4)에 의해 측정된 전압(Vac)이 200V 미만이면, 트라이악(2, 3)은 더 긴 시간 구간(T) 동안 작동된다. 낮은 주 전압(Vac)에서 전동기(1)의 시동에 필요한 하한 진폭(λ_limit)(200V)을 획득하기 위하여, 트라이악(2, 3)은 전압(Vac)의 가장 높은 절대 각도(90°, 270° 등)에서 작동된다. 그와 동시에, 작동 시간(T)은 필요한 에너지를 획득하는 것을 보장하기 위하여 정상 상태 하에서의 작동 시간(T)보다 더 길게 지속하도록 제공된다. 작동 시간(T)의 종료시에, 보조 권선(AW)의 작동은 종료되고, 전동기(1)는 주 권선(MW)으로 동작을 계속한다.

본 발명의 유사한 실시예에서, 측정된 주 전압(Vac)이 200V 내지 220V 사이에 있는 동안, 제어 유닛(4)은 위상각(θ)이 대략 60° 또는 그 홀수배(150°, 240°)일 때 트라이악(2, 3)을 작동시킨다.

본 발명의 일 실시예에서, 측정된 주 전압(Vac)이 220V보다 높다면, 제어 유닛(4)은 위상각(θ)이 90° 또는 그 홀수배(180°, 360°...)일 때 트라이악(2, 3)을 짧은 시간 동안 작동시킨다. 낮은 진폭(λac)이 높은 주 전압(Vac)에서 전동기(1)의 시동에 필요한 최적 전압(V)을 획득하는데 충분하다. 이러한 이유로, 트라이악(2, 3)은 전압(Vac)의 낮은 절대 위상각(θ = 10°, 170°.. 등)에서 작동된다. 트라이악(2, 3)은 높은 진폭(λac)이 획득될 각도를 대기하지 않고 작동되도록 개시된다. 필요한 에너지가 짧은 시간 구간에서 획득될 것이기 때문에, 보조 권선(AW)의 트라이악(2)은 정상 상태 하에서 활용된 작동 시간(T)보다 더 짧은 시간 구간 후에 단락된다. 결과적으로, 더 적은 에너지 소비가 높은 주 전압(Vac)에서 유지된다.

본 발명의 일 실시예에서, 전동기(1)는 주 전압(Vac)을 검출하고 제어 회로(4)에 검출 결과를 전달하는 센서(5)를 포함한다. 센서(5)는 주 전압과 제어 회로(4) 사이에 배치된다(도 2).

본 발명의 일 실시에에서, 제어 유닛(4)은 냉장고의 냉각 시스템에서 냉매의 순환을 제공하는 전동기(1)를 포함하는 컴프레서에 사용된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 제어 유닛(4)은 공조기의 냉각 시스템에서 냉매의 순환을 제공하는 전동기(1)를 포함하는 컴프레서에 사용된다.

본 발명의 실시예에서, 주 전압(Vac)이 측정되고, 전동기(1) 시동에 필요한 하한 진폭(λ_limit)을 획득할 수 있게 하는 주 전압(Vac)의 위상각(θ)이 결정된다. 전동기(1)의 주 권선(MW) 및 보조 권선(AW)의 트라이악(2, 3)은 전압(Vac)이 결정된 위상각(θ)으로 될 때 작동되고, 따라서, 전동기(1)는 가능한 한 최소 에너지량을 소비함으로써 시동된다.

본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 상이한 실시예를 용이하게 도입할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이들은 본 발명의 특허청구범위에 의해 주장되는 보호 범위 내에 있는 것으로 고려되어야 한다.

도면에 도시된 구성 요소의 도면 부호는 다음과 같다:
1 전동기
2 제1 트라이악
3 제2 트라이악
4 제어 유닛
5 센서
다음의 부호가 본 발명을 설명하기 위하여 제공된다.
Vac 주 전압
λac 주 전압의 진폭
λ_limit 트라이악(2, 3)을 작동시키기 위한 하한 진폭
θ 주 전압의 위상각

Claims

주 전압(Vac)에 의해 전력이 공급되는 전동기(1)에 있어서,
주 권선(MW);
보조 권선(AW);
시동을 유지하기 위하여 시동시에 작동됨으로써 동작하는, 상기 보조 권선(AW)에 직렬로 연결된 제1 트라이악(2);
동작을 계속하도록 상기 주 권선(MW)에 직렬로 연결된 제2 트라이악(3); 및
상기 트라이악(2, 3)을 작동시켜 시동 및 동작을 제어하는 제어 유닛(4)
을 포함하고,
상기 제어 유닛(4)은,
- 정현파 신호로서 상기 주 전압(Vac)을 검출하고,
- 상기 트라이악(2, 3)이 작동될 수 있는 하한 진폭(λ_limit)을 메모리에 기억시키고,
- 상기 트라이악(2, 3)이 작동될 수 있는 상이한 진폭 값에 대하여 결정된 위상각(θ)을 메모리에 기억시키고,
- 상기 주 전압(Vac)의 진폭(λac)이 상기 하한 진폭(λ_limit)보다 낮다면, 상기 주 전압(Vac)이 최대 위상각(θ_max)에 있을 때 상기 트라이악(2, 3)을 작동시키고,
- 상기 주 전압(Vac)의 진폭(λac)이 상기 하한 진폭(λ_limit)보다 높다면, 상기 주 전압(Vac)의 최대 위상각(θ_max)과 상이한 위상각(θ)에서 상기 트라이악(2, 3)을 작동시키는,
전동기.
제1항에 있어서,
상기 제어 유닛(30)에서, 상기 하한 진폭(λ_limit)은 200V인,
전동기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제어 유닛(4)은, 측정된 상기 주 전압(Vac)이 200V 내지 220V 사이에 있는 동안 상기 위상각(θ)이 60°및 그 홀수배인 때에 상기 트라이악(2, 3)을 작동시키는,
전동기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제어 유닛(4)은, 측정된 상기 주 전압(Vac)이 220V보다 높은 동안, 상기 위상각(θ)이 180°및 그 홀배수인 때에 상기 트라이악(2, 3)을 작동시키는,
전동기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 주 전압(Vac)을 검출하여, 상기 제어 유닛(4)에 검출 결과를 전달하는 센서(5)를 더 포함하는,
전동기.
제1항 또는 제2항의 전동기(1)를 포함하는 컴프레서를 구비한 냉장고.
제1항 또는 제2항의 전동기(1)를 포함하는 컴프레서를 구비한 공조기.