CN101449455A - 电动机的启动控制设备和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于控制电动机启动的设备和方法。通过使用电子制冷器的控制器对电动机的励磁线圈励磁，而无需额外的励磁控制电路，由此简化用于控制电动机的励磁的部件构造，并且因此减少复杂性。本发明包括：主线圈和辅助线圈(副线圈)；励磁线圈，所述励磁线圈产生励磁电流；制冷器控制单元，在启动所述制冷器控制单元时输出用于控制所述励磁电流的施加时间的控制信号；以及开关单元，所述开关单元与所述励磁线圈电连接，并且根据所述制冷器控制单元输出的控制信号向所述励磁线圈供电。

Description

电动机的启动控制设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制电动机启动的设备和方法，所述设备和方法能够通过使用电子制冷器的控制器对电动机的励磁线圈励磁，而无需额外的励磁控制电路。
背景技术
一般而言，在用于制冷器的电动机中，两个励磁器电极和一个励磁线圈分立地安装在单相感应电动机的定子内。
在所述用于制冷器的电动机中，两个励磁器电极和一个励磁线圈分立地安装在包括铁心、主绕组(主线圈)和辅助绕组(副线圈)的单相感应电动机的定子内。
用于制冷器的电动机的转子包括便于磁化和去磁的磁材料。
用于制冷器的电动机的励磁控制电路是控制所述励磁线圈以磁化所述磁材料的电路。
所述励磁控制电路包括反馈线圈、电容器、转速响应开关和外部控制器。
图1是示出了根据现有技术的用于制冷器的电动机的结构的示意图，所述电动机包括定子20和具有磁材料的转子40。
在此，现在说明根据现有技术的用于控制制冷器的电动机的设备的运行。
首先，所述控制设备进行控制以使得向所述电动机的定子20的主绕组和辅助绕组供电，据此，由施加到主绕组和辅助绕组的电能使转子40旋转。
接着，当转子40达到特定转速(同步转速75％到80％)时，使用外部控制电路导通/关断开关使所述励磁线圈励磁，以将转子40的磁材料30磁化。
如上所述的用于控制用于制冷器的电动机的设备是与控制制冷器运行的电子控制设备分离的。
因此，制冷器的电动机控制设备和电子控制设备均包括复杂的控制器电路，提高了构建制冷器的系统上的复杂性。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于控制电动机启动的设备和方法，所述设备和方法可通过使用电子制冷器的控制器对电动机的励磁线圈励磁，而无需额外的励磁控制电路，由此简化用于控制电动机的励磁的部件结构，并且因此减少复杂性。
为了实现这些和其他优点并且根据本发明的目的，如在此举例并宽泛地描述的，提供了一种用于控制电动机启动的设备，包括：主线圈和辅助线圈(副线圈)；励磁线圈，所述励磁线圈产生励磁电流；制冷器控制单元，在启动所述制冷器控制单元时输出用于控制所述励磁电流施加时间的控制信号；以及，开关单元，所述开关单元与所述励磁线圈电连接，并且根据所述制冷器控制单元输出的控制信号向所述励磁线圈供电。
为了实现上述目的，还提供了一种用于控制电动机启动的设备，包括：主线圈和副线圈；励磁线圈，所述励磁线圈产生励磁电流；制冷器控制单元，根据是否使用启动电容器所述制冷器控制单元输出用于控制所述励磁电流的施加时间的控制信号；以及，开关单元，所述开关单元与所述励磁线圈电连接，并且根据从所述制冷器控制单元输出的所述控制信号向所述励磁线圈供电。
为了实现上述目的，还提供了一种用于控制电动机启动的方法，包括：用制冷器控制单元检测电动机的转速；以及，将检测到的电动机转速与预设的励磁转速相比较，并且根据所述比较结果施加励磁电流。
为了实现上述目的，还提供了一种用于控制电动机启动的方法，包括：用制冷器控制单元根据是否使用启动电容器控制施加磁化电流。
在此，所述磁化电流的施加的控制包括：当使用所述启动电容器时，在PTC(正温度系数的热敏电阻)的操作时间之前的预设时间内施加所述磁化电流；并且，当不使用所述启动电容器时，在操作PTC之后的预设时间后施加所述磁化电流。
附图说明
图1是示出了根据现有技术的制冷器的电动机的结构的示意图；
图2是示出了根据本发明的一个示例实施例的、用于控制电动机启动的设备的结构的电路图；
图3是示出了根据本发明的一个示例实施例的用于控制电动机启动的设备的励磁线圈的运行时序的图；
图4是示出了根据本发明的一个示例实施例的、用于控制电动机启动的设备的电动机转速-扭矩曲线的图；
图5是示出了根据本发明的另一个示例实施例的、用于控制电动机启动的设备的结构的电路图；
图6是示出了当在图5内使用启动电容器时的转速-扭矩曲线的图；
图7是示出了当在图5内不使用启动电容器时的电流路径的电路图；以及
图8是示出了当不使用启动电容器时的转速-扭矩曲线的视图。
具体实施方式
现在参考图2到图4说明根据本发明的示例实施例的控制电动机启动的设备和方法，所述设备和方法可通过使用电子制冷器的控制器对电动机的励磁线圈励磁，而无需额外的励磁控制电路，由此简化用于控制电动机励磁的部件构造，并且因此减少复杂性。
通过在具有导电棒的转子内包括可磁化的磁材料，所述电动机可作为感应电动机工作，直到电动机的转速达到旋转磁场的同步转速，并且可以适用于将磁材料磁化以达到旋转磁场的同步转速的励磁电动机。
图2是示出了根据本发明的一个示例实施例的、用于控制电动机启动的设备的结构的电路图。
如图2所示，所述设备包括主线圈、副线圈、操作电容器Cr、PTC、励磁线圈、继电器(R)和制冷器控制单元100。
在此，虽然在图2中未示出，但是为了稳定地启动正在自磁化的电动机的转子，可形成与PTC的后级连接的、向副线圈施加具有超前相位的电流的启动电容器Cs。
在这种情况下，转子是通过磁场和从副线圈产生的感应电流启动的。
所述操作电容器Cr施加具有比副线圈流动的电流的相位落后90°的相位的电流，因此，通过在主线圈流动的电流从定子产生旋转磁场，因此，转子在连续地接收电能时旋转。
在这种情况下，制冷器控制单元100检测电动机的转速，并且当检测到的电动机转速比预设的同步转速更快时输出用于对励磁线圈励磁的控制信号。
在此，优选的是，制冷器控制单元100在同步转速的75％-80％处输出用于对所述励磁线圈励磁的控制信号。
如图3所示，制冷器控制单元100控制继电器(R)的操作，以使得可以从所述励磁线圈产生一个周期的正弦波。
在此，制冷器控制单元100控制继电器(R)的操作，以使得继电器(R)可以在为20毫秒的一个周期内产生最大峰值为25A的正弦波电流。
继电器(R)由制冷器控制单元100的控制信号操作，并且经由励磁线圈向磁材料施加较强的励磁电流。
可以用双向功率半导体器件替换继电器(R)。
现在详细说明本发明的操作。
在施加了电能后，向副线圈施加具有超前相位的电流，以经由PTC启动正在自磁化的电动机的转子，因此，转子通过磁场和从副线圈产生的感应电流启动。
接着，操作电容器Cr向主线圈施加具有比在副线圈中流动的电流的相位落后90°的相位的电流，相应地，定子通过在主线圈中流动的电流产生旋转磁场，因此，转子可在连续地接收电能时旋转。
在这种情况下，因为转子主体由高导磁率的铁磁性物质构成，因此由主线圈和副线圈产生的磁场将转子磁化。
因此，如图4所示，转子在接收由磁滞效应引发的磁滞扭矩(H)时旋转。
即，如图4所示，转子接收磁滞扭矩(H)和感应扭矩(I)以旋转。
如果转子的转速变得与旋转磁场的同步转速(3,600rpm)相同，则转子总是比旋转磁场的同步转速更慢。即，发生滑步现象。
此时，当向励磁线圈施加较强的电流时，由励磁线圈产生的较强的磁通被传送到围绕转子的外圆周表面的磁材料，以磁化所述磁材料。
接着，所述磁材料被磁化以变为永磁体，所述永磁体随着已经在定子中产生的旋转磁场旋转。
在这种情况下，虽然转子的旋转转速逐渐提高到与旋转磁场的同步转速相同，但是可以随着旋转磁场连续地旋转永磁体，因此，将不减少转子的旋转力。
在此，在本发明中，制冷器控制单元100控制磁材料的励磁。
即，当电动机启动时，制冷器控制单元100检测电动机的转速，并且如果所检测的电动机转速达到预设的同步转速，则制冷器控制单元100向继电器施加用于对磁材料进行励磁的控制信号。
接着，所述继电器向励磁线圈施加电能，并且励磁线圈向磁材料施加较强的励磁电流。
在这种情况下，制冷器控制单元100优选地在20毫秒期间导通继电器，并且向励磁线圈施加一个周期的磁化电流。
在此，制冷器控制单元100优选地在同步转速的75％-80％处输出用于对励磁线圈励磁的控制信号。
而且，制冷器控制单元100控制继电器的操作，以使得可从励磁线圈产生一个周期的正弦波。
另外，制冷器控制单元100控制继电器的操作，以使得在为20毫秒的一个周期内产生最大峰值为25A的正弦波电流。
图5是示出了根据本发明的另一个示例实施例的、用于控制电动机启动的设备的结构的电路图。如图所示，除了用于确定是否使用所述启动电容器的开关SW1，以及根据副线圈与启动电容器Cs是否连接调整磁化施加条件和磁材料的施加时间的制冷器控制单元100之外，根据本发明的该另一个示例实施例的、用于控制电动机启动的设备的总体结构与图2所示的结构相同。
即，当选择是否使用启动电容器Cs时，制冷器控制单元100经由启动电容器Cs向PTC供电，或者直接向PTC供电。
首先，当使用启动电容器Cs时，制冷器控制单元100输出用于关断与启动电容器Cs并联的开关SW1的控制信号，因此，开关SW1被关断，并且经由启动电容器Cs向PTC供电，如图5所示。
此时，当使用启动电容器Cs时，制冷器控制单元100输出用于在PTC操作时间之前向磁材料施加磁化电流的控制信号。
在本发明的优选实施例中，当使用启动电容器Cs时，制冷器控制单元100输出用于在PTC操作时间之前的0.8秒内向磁材料施加磁化电流的控制信号。
在此，可使用启动电动机的时间点作为基准设置用于确定位于PTC操作时间之前0.8秒内的时间的基准。
因此，如图6所示，在制冷器控制单元100的控制下继电器(R)导通，以在如图6内所示的同步转速的60％-70％的最大扭矩点施加磁化电流。
此时，经由继电器(R)向励磁线圈施加一个周期的磁化电流。
相反地，当不使用启动电容器Cs时，制冷器控制单元100输出用于接通与启动电容器Cs并联的开关SW1的控制信号，因此，开关SW1接通，并且立即向PTC供电，如图7所示。
在这种状态中，当不使用启动电容器Cs时，制冷器控制单元100输出用于在PTC操作时间之后向所述磁材料施加励磁电流的控制信号。
在本发明的优选实施例内，当不使用启动电容器Cs时，制冷器控制单元100输出所述控制信号，以控制使得在操作PTC后的0.8秒后向磁材料施加励磁电流。
在此，可以通过感测PTC的操作确定在操作PTC后0.8秒后的时间。
接着，在制冷器控制单元100的控制下继电器(R)导通，并且，继电器(R)在图8所示的同步转速的70％-80％的最大扭矩点施加励磁电流。
因此，在同步转速的70％-80％对所述励磁线圈励磁，以提高启动扭矩。
即，在本发明中，当使用启动电容器启动电动机时，经由启动电容器向PTC供电，并且通过使用制冷器控制单元在操作PTC之前的预设时间内向磁材料施加磁化电流，而无需额外的励磁控制电路，因此提高启动扭矩，由此便于进入(启动)转子的同步转速。
另外，在本发明中，当不使用启动电容器时，直接向PTC供电，并且通过使用制冷器控制单元在操作PTC后经过预设时间后向磁材料施加磁化电流，而无需额外的控制电路，因此提高启动扭矩，由此便于进入转子的同步转速。
如至此所述，根据本发明的用于控制电动机启动的设备和方法具有以下优点：因为通过使用制冷器控制单元对电动机的磁材料进行励磁而无需额外的励磁控制电路，因此，可以简化用于对励磁线圈进行励磁的励磁控制电路，另外，因为简化了励磁控制器的部件构造，因此可以减少复杂性。

Claims (20)

1.一种用于控制电动机启动的设备，包括：
主线圈和辅助线圈(副线圈)；
励磁线圈，所述励磁线圈产生励磁电流；
制冷器控制单元，在启动所述制冷器控制单元时输出用于控制所述励磁电流施加时间的控制信号；以及
开关单元，所述开关单元与所述励磁线圈电连接，并且根据所述制冷器控制单元输出的控制信号向所述励磁线圈供电。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述制冷器控制单元在高于同步转速时输出用于对所述励磁线圈励磁的所述控制信号。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述制冷器控制单元在所述同步转速的75％-80％处输出用于对所述励磁线圈励磁的控制信号。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述制冷器控制单元控制所述开关单元的切换，以使得可从所述励磁线圈产生一个周期的正弦波电流。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述制冷器控制单元控制所述开关单元的开关，以在为20毫秒的一个周期内产生最大峰值为25A的正弦波电流。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述开关单元由继电器形成。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述开关单元由‘a’接触继电器形成。
8.一种用于控制电动机启动的设备，包括：
主线圈和副线圈；
励磁线圈，所述励磁线圈产生励磁电流；
制冷器控制单元，根据是否使用启动电容器所述制冷器控制单元输出用于控制所述励磁电流的施加时间的控制信号；以及，
开关单元，所述开关单元与所述励磁线圈电连接，并且根据从所述制冷器控制单元输出的所述控制信号向所述励磁线圈供电。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，当选择是否使用所述启动电容器时，所述制冷器控制单元经由所述启动电容器向PTC(正温度系数的热敏电阻)供电，或者直接地向所述PTC供电。
10.根据权利要求8所述的设备，其中，所述开关单元由继电器或者双向导电的功率半导体形成。
11.根据权利要求8所述的设备，包括：
启动电容器，所述启动电容器匹配与所述同步转速下副线圈的频率特性相对应的阻抗。
12.根据权利要求8所述的设备，其中，当使用所述启动电容器时，所述制冷器控制单元控制以使得在所述PTC的操作时间之前的0.8秒内施加所述磁化电流。
13.根据权利要求8所述的设备，其中，当不使用所述启动电容器时，所述制冷器控制单元控制以使得在所述PTC的操作时间之后的0.8秒后施加所述磁化电流。
14.一种用于控制电动机启动的方法，包括：
用制冷器控制单元检测电动机的转速；以及
将检测到的电动机转速与预设的励磁转速相比较，并且根据所述比较结果施加励磁电流。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述励磁电流的施加包括：
当检测到的电动机转速比预设的励磁转速更快时，对励磁线圈励磁，并且施加所述励磁电流。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述励磁电流的施加包括：
在同步转速的75％-80％处对励磁线圈励磁，并且施加所述励磁电流。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述励磁电流的施加包括：
从励磁线圈产生一个周期的正弦波电流。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，向所述励磁线圈施加磁化电流包括：
在为20毫秒的一个周期内产生最大峰值为25A的正弦波电流。
19.一种用于控制电动机启动的方法，包括：
用制冷器控制单元根据是否使用启动电容器控制施加磁化电流。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述磁化电流的施加的所述控制包括：
当使用所述启动电容器时，在PTC(正温度系数的热敏电阻)的操作时间之前的预设时间内施加所述磁化电流；以及
当不使用所述启动电容器时，在操作PTC之后的所述预设时间后施加所述磁化电流。
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CN102025299A (zh) * 2009-09-14 2011-04-20 金荣俊 用于启动单相感应电动机和相应的电子继电器的方法
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