KR20080027468A - Starting relay of split-phase induction motors - Google Patents

Abstract

A starting relay of split-phase induction motors is provided to realize triac control by checking 0 point current of a starting winding through voltage flowing between both terminals in an on-state of a triac during starting and sensing 0 point voltage through a resistor or a comparator during driving or in an off-state of the triac. A triac(D1) and a starting winding(W1) are connected between both terminals of voltage applied to a motor in series. A starting relay of the split-phase induction motor includes a micro controller. The micro controller is formed so that a CPU(Central Processing Unit) controls on-off of a gate of a triac by analogizing a velocity of the motor during the starting according to a signal of a comparison circuit of phase difference between voltage and current through a triac voltage sensed by a comparator(C1) for sensing both terminal voltage of the triac and line voltage of the starting winding sensed by a comparator(C2).

Description

분상 기동형 단상 유도 전동기의 기동 계전기{Starting relay of Split-phase Induction Motors}Starting relay of split-phase induction motors

본 발명은 분상 기동형 단상 유도 전동기의 기동 계전기에 관한 것으로 특히 트라이악 제어를 위한 전류 검출회로와 트라이악의 구동회로 및 전압/전류간의 위상차 비교에 의한 구속 상태의 확인과 기동중인 전동기의 속도를 유추하여 논리회로(CPU)에 의해 제어하도록 하는 것이다.The present invention relates to a starting relay of a phase-phase starting type single-phase induction motor. In particular, the current detection circuit for triac control and the triac driving circuit and the check of the restraint state by comparing the phase difference between the voltage and the current are inferred from the speed of the starting motor. This is controlled by a logic circuit (CPU).

종래 콘덴서 기동형 전동기에 비해 상대적으로 낮은 기동 토크 및 높은 기동전류로 인한 기동실폐와 기동권선 회로의 소손이 적지 않았다. 특히 단상 유도 전동기에 있어서 기동권선은 주 권선에 비해 높은 기동전류가 흐름으로서 소손 가능성이 더욱 높고 또 기존의 원심 스위치는 기계식 구조임으로 그 수명이 트라이악과 같은 반도체 소자를 사용한 전자식 기동 스위치에 비해 효율적이지 못했다. 그러나 전자식 기동 스위치의 경우에 있어서도 전동기의 속도를 검출하기 위한 회로의 구성이 필요하나 그 구성이 쉽지를 않고 또 이에 따른 오동작 또는 제조 단가의 상승 요인을 초래하는 결점이 있었다.Compared with the conventional condenser starting type motor, start failure due to relatively low starting torque and high starting current and burnout circuit were not reduced. Especially for single-phase induction motors, the starting winding is more likely to burn out due to the higher starting current flow than the main winding, and the existing centrifugal switch is a mechanical structure, so its lifespan is more efficient than electronic starting switches using semiconductor devices such as triacs. I couldn't. However, even in the case of the electronic start switch, a circuit for detecting the speed of the motor is required, but the configuration is not easy and there is a drawback that causes malfunction or an increase in manufacturing cost.

종래 기술의 문헌정보Prior Art Literature Information

[문헌1]한국등록실용 제20-0409525호[Document 1] Korea Registration Room No. 20-0409525

[문헌2]한국특허 제10-0527054호[Patent 2] Korean Patent No. 10-0527054

[문헌3]한국특허 제10-0728535호[Patent 3] Korean Patent No. 10-0728535

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고 새로운 기동 방법을 제공코자하는 것이 본 발명의 과제이다.The present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a new starting method.

이를 위하여 본 발명에 있어서는 전동기의 속도를 검출해 내기 위한 전압과 전류간의 위상차를 비교함으로서 간단하게 기동 스위치의 기능을 발휘할 수 있음과 동시에 내부에 저장되는 마이크로 콘트롤러로 하여금 전동기의 구속상태를 확인하여 트라이악을 제어할 수 있도록 함으로서 기동권선의 보호에 아주 탁월한 효과가 있음을 오랜 실험과 연구에 의해 확인할 수 있었다.To this end, in the present invention, by comparing the phase difference between the voltage and the current for detecting the speed of the motor, it is possible to simply perform the function of the start switch, and at the same time, the microcontroller stored therein checks the restraint state of the motor. Long experiments and studies have shown that by controlling evil, it has a very good effect on the protection of maneuver windings.

본 발명에 있어서 마이크로 콘트롤러의 구성을 다음과 같이 구성함을 특징으로 하는 것이다. 즉 트라이악을 제어하기 위한 전류 검출을 비교회로(C1)에 의한 트라이악(D1)의 양단전압(Triac volt)과 비교회로(C2)에 의한 기동권선(W1)의 회로전압(Line volt)에 의한 검출 출력에 의해 기동중인 전동기의 속도를 유추하고, 전동기의 기동 완료 및 구속 상태의 확인을 내부의 논리회로(CPU)에 의해 제어하도록 되고 이와 같은 각 회로에는 전원 회로(Power supply)에 의해 가동 전원을 공급하 도록 함으로서 본 발명의 목적을 달성할 수 있었다.In the present invention, the microcontroller is configured as follows. That is, the current detection for controlling the triac is applied to the triac volt of both ends of the triac D1 by the comparison circuit C1 and the circuit voltage (Line volt) of the starting winding W1 by the comparison circuit C2. The speed of the motor being started is inferred by the detection output of the motor, and the completion of the start of the motor and the confirmation of the restraint state are controlled by an internal logic circuit (CPU). Each of these circuits is operated by a power supply. By supplying power it was possible to achieve the object of the present invention.

따라서 본 발명에 의하면, 분상 기동형 단상 유도 전동기의 기동권선(W1)에 유기되는 전압으로 인하여 전류가 감소하면, 비교기(C1)에 의해 기동권선 전압과 기동권선 전류간의 위상차가 감지되어 전류와 전압간의 위상차가 급격히 증가하는 시점을 확인한 후 트라이악(D1)을 Off하도록 되며, 전동기가 기동중 일정시간 동안 전압과 전류간의 위상차가 발생치 않으면, 전동기가 구속상태인 것으로 판단하여 이러한 때에도 트라이악(D1)을 즉시 Off시켜 기동권선 회로를 보호하게 되는 것이며, 또한 전동기의 운전중 전동기의 속도가 감소하면, 트라이악(D1) 양단간의 전압(Triac volt)과 기동권선(W1)에 의한 회로 전압(Line volt)간의 위상차를 감지하여 위상차가 감소하면, 재 기동을 위해 논리회로(CPU)를 통해 트라이악(D1)을 On시키도록 되며, 또 기동중 트라이악(D1)이 On상태 일 때 양단간에 걸리는 전압을 통해 기동 권선(W1)의 0점 전류를 확인하고 운전중 또는 트라이악(D1)이 Off상태일 때에는 동일한 회로를 통해 기동권선 0점 전압을 저항 및 비교기를 통해 감지하여 효율적인 트라이악 제어를 실현할 수 있는 효과가 있는 것이다.Therefore, according to the present invention, if the current decreases due to the voltage induced in the starting winding W1 of the divided-phase starting type single-phase induction motor, the phase difference between the starting winding voltage and the starting winding current is sensed by the comparator C1, and the current between the current and the voltage is detected. After confirming the point when the phase difference increases sharply, the triac (D1) is turned off. If the phase difference between the voltage and the current does not occur for a predetermined time while the motor is starting, the triac (D1) is determined to be in the restricted state. ) Is immediately turned off to protect the starting winding circuit, and if the motor speed decreases while the motor is running, the circuit voltage (Triac volt) between the triac (D1) and the starting winding (W1) When the phase difference decreases by detecting the phase difference between volts, the triac D1 is turned on through the logic circuit CPU to restart the triac D1. Check the zero point current of the starting winding (W1) with the voltage applied between both ends when it is in the on state, and during the operation or when the triac (D1) is in the off state, turn the starting winding zero point voltage through the same circuit through the resistor and the comparator. It is effective to sense and realize effective triac control.

이하 본 발명을 첨부된 실시예의 개략적인 회로도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to a schematic circuit diagram of the attached embodiment.

전동기에 인가되는 전압(Motor Vo;tage)의 양단 사이에 트라이악(D1)과 기동권선(W1)이 직열로 연결됨은 공지와 같고, 본 발명에서는 상기한 기동권선(W1)과 트라이악(D1)과의 사이에 저항(R1)을 통해 반전 입력단자(-)에 연결된 비교기(C1)의 비 반전입력단자(+)에 저항(R4)을 통해 연결되어 기동권선(W1)의 0점 점류를 검출하도록 되고, 반전 입력단자(-)가 접지와 연결된 비교기(C2)의 비 반전 입력단자(+)에는 저항(R3)을 통해 상기 기동권선(W1)의 0점 전압 검출을 위한 비교회로가 구성되어 그 출력에 의해 전압/전류간의 위상차 비교회로(Phase angle)의 신호에 따라 논리회로(CPU)가 트라이악(D1)의 게이트를 On 또는 Off 하도록 마이크로 콘트롤러(Microcontroller)가 구성하여서 된 것이다.It is known that the triac D1 and the starting winding W1 are connected in series between both ends of the voltage Vo applied to the motor, and in the present invention, the starting winding W1 and the triac D1 are known in the present invention. ) Is connected to the non-inverting input terminal (+) of the comparator (C1) connected to the inverting input terminal (-) through the resistor (R1) through the resistor (R4), so that the zero point flow of the starting winding (W1) A non-inverting input terminal (+) of the comparator (C2) having an inverting input terminal (-) connected to ground is configured to detect a zero point voltage of the starting winding (W1) through a resistor (R3). The microcontroller is configured such that the logic circuit CPU turns on or off the gate of the triac D1 according to the signal of the phase difference comparison circuit (Phase angle) between the voltage and the current.

도면중 미설명 부호 Power Supply는 회로의 조작을 위한 전원을 공급하기 위한 전원 공급 회로를 의미한다.In the figure, reference numeral Power Supply means a power supply circuit for supplying power for the operation of the circuit.

상기와 같은 구성으로 되는 것이므로 도시하지 않은 전동기에 전원을 인가하는 경우 트라이악(D1)이 On되어 전동기의 기동이 시작되면, 기동권선(W1)에 흐르는 전압과 기동권선 전류에는 권선 방식에 따라 약 20°∼30°정도의 위상차가 발생된다. 이와 같이하여 기동중 전동기의 속도가 60∼80％ 사이에서 기동권선 전류는 급격히 감소하기 시작하며, 기동권선(W1)에 유기되는 전압으로 인해 전류가 감소하면, 회로전압(Line volt)과 전류와 동상인 약 1V정도의 트라이악(D1)양단 전압(Triac Volt)간의 위상차가 증가하는 것을 감안하여 계전기 내부 회로인 마이크로 콘트롤러는 이와 같은 전류와 전압간의 위상차가 급격히 증가하는 시점을 확인한 후 트라이악(D1)을 Off(Triac Drive)시키도록 되어 있고, 또한 기동 중 일정 시간 예를 들어 4초동안 상기 위상차가 발생하지 않거나 위상차가 10°이하인 경우에는 전동기가 구속 상태인 것으로 판단하여 트라이악(D1)을 즉시 Off시켜 기동 권선을 보호가게 되는 것이다.When the power is supplied to a motor (not shown), the triac (D1) is turned on to start the motor. The voltage flowing in the start winding W1 and the start winding current are approximately dependent on the winding method. A phase difference of about 20 ° to 30 ° occurs. In this way, the starting winding current starts to decrease rapidly when the speed of the motor is between 60 and 80% during starting. When the current decreases due to the voltage induced in the starting winding W1, the circuit voltage (Line volt) and the current Considering that the phase difference between Triac Volt at about 1V, which is in phase, increases, the microcontroller, which is an internal circuit of the relay, checks when the phase difference between the current and voltage increases sharply. D1) is set to Off (Triac Drive), and when the phase difference does not occur for a predetermined time, for example, 4 seconds during startup or when the phase difference is 10 ° or less, it is determined that the electric motor is in a restrained state. Immediately turns off to protect the starting winding.

한편, 전동기의 운전중 트라이악(D1)의 양단 사이에는 회로전압과 유기전압의 백터 합이 걸리게 되어 회로전압 간에 위상차가 발생하지만 과부하, 저전압 등의 이유로 전동기의 속도가 감소하면, 틀아이악(D1)양단 전압과 회로전압간의 위상차도 작아지므로 상기한 전압간의 위상차를 감지하게 되고 전압간의 위상차가 일정치 이상 감소하면, 재 기동을 위해 즉시 트라이악(D1)을 On시키도록 논리회로(CPU)의 지시에 의해 트라이악 드라이브(Triac Drive)를 통해 트라이악(D1)의 게이트를 트리거 하도록 되는 것이다. 즉 기동중인 전동기의 속도를 유추하여 논리회로(CPU)를 통해 기동중에는 회로전압과 전류간의 위상차를 감지하고 운전중에는 회로전압과 트라이악(D1)양단 전압간의 위상차를 감지하여 운전하도록 되는 특징이 있는 것이다.On the other hand, while the motor is in operation, the circuit voltage and the induced voltage are vector summed between both ends of the triac D1, and a phase difference occurs between the circuit voltages. However, if the motor speed decreases due to overload or undervoltage, D1) Since the phase difference between the voltage between both ends and the circuit voltage becomes smaller, the phase difference between the voltage is sensed and if the phase difference between the voltages decreases by a certain value or more, the logic circuit (CPU) turns on the triac (D1) immediately for restart. By the instruction of the triac drive (Triac Drive) to trigger the gate of the triac (D1). In other words, the speed of the starting motor is inferred to detect the phase difference between the circuit voltage and the current during the operation through the logic circuit (CPU) and the phase difference between the circuit voltage and the voltage across the triac (D1) during operation. will be.

도1은 본 발명을 설명키 위한 블럭으로 표시된 개략 회로도.1 is a schematic circuit diagram represented by a block for explaining the present invention.

*****도면중 부호의 설명********** Description of the symbols in the drawings *****

D1은 트라이악, W1은 기동권선, R1∼R5는 저항, C1, C2는 비교기, Phase volt는 전압/전류 위상차 비교회로, CPU는 논리회로, Triac volt는 트라이악 양단 전압, Line volt는 기동권선 회로전압, Triac Drive는 트라이악 On-Off신호, Power Supply는 전원 공급회로를 의미한다.D1 is a triac, W1 is a starter winding, R1 to R5 is a resistor, C1, C2 is a comparator, Phase volt is a voltage / current phase difference comparison circuit, CPU is a logic circuit, Triac volt is a triac voltage at both ends, and Line volt is a start winding Circuit voltage, Triac Drive means Triac On-Off signal, and Power Supply means power supply circuit.

Claims (1)

전동기에 인가되는 전압(Motor Voltage) 양단 사이에 트라이악(D1)과 기동권선(W1)을 직열 연결함에 있어서,In the direct connection between the triac D1 and the starting winding W1 between both ends of the motor voltage applied to the motor, 트라이악(D1)의 양단 전압을 비교기(C1)로 감지하는 트라이악 전압(Triac volt)과 기동권선(W1)의 회로 전압을 비교기(C2)로 감지하는 회로전압(Line volt)을 통해 전압/전류간의 위상차 비교회로(Phase Angle)의 신호에 따라 기동중 전동기의 속도를 유추하여 논리회로(CPU)가 트라이악(D1)의 게이트를 On-Off 제어하도록 마이크로 콘트롤러가 구성됨을 특징으로하는 분상 기동형 단상 유도 전동기의 기동 계전기.Voltage / trial voltage through the triac voltage sensing the voltage of both ends of the triac D1 with the comparator C1 and the circuit voltage sensing the circuit voltage of the starting winding W1 with the comparator C2. Partial starting type, characterized in that the microcontroller is configured to induce the logic circuit (CPU) on-off the gate of the triac (D1) by inferring the speed of the motor during starting according to the signal of the phase difference comparison circuit (Phase Angle) between currents Starting relay of single phase induction motor.

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