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单相交流电机的启动电路及启动方法 Download PDF

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Abstract

单相交流电机的启动电路及启动方法，包括检测电路、整流电路、触发电路和电子开关，检测电路与电机主绕组串联，电子开关与电机启动绕组串联，检测电路将电机主绕组电流参信号经过整流电路处理送到触发电路，触发电路控制电子开关的开闭，从而控制电机启动绕组的通断电，触发电路是一滞环比较电路，启动方法利用检测电路检测出电机主绕组的工作电流i并转换成电压信号U输入到滞环比较电路的一个输入脚，滞环比较电路的另一个输入脚以电子开关断开时临界转速S1对应电压值U1和电子开关重新闭合时临界转速S2对应电压值U2作为比较基准，所述的U2大于U1，在电机工作的不同阶段，自动切换比较基准，使电机的控制处于滞环控制的工作状态。它结构简单、成本低、工作可靠。

Description

单相交流电机的启动电路及启动方法
(一)技术领域：
本发明涉及单相交流电机的启动电路及启动方法。
(二)背景技术：
单相交流电动机由于其结构简单，强度好和高性能而被广泛使用于冰箱，冷冻机，空调，洗衣机，干衣机，电扇，泵等家庭器具或工业应用.单相交流电动机都不能自启动，常用启动方法分为分相式，电容式和罩极式等类型。在电动机启动阶段，主绕组和启动绕组同时工作，当转速达到同步转速的70-85％时，需要切断启动绕组由主绕组独立工作。为了实现该功能，单相交流电动机设置了机械离心开关，但由于机械离心开关有机械触点，开关通断时产生电弧火花，使离心开关使用寿命变短，可靠性降低；同时机械离心开关必须安装在电动机内部，增加了电动机的体积和材料成本。
为了解决上述问题出现了一种电子启动电路来代替机械离心开关，电子启动电路相当于一个电子开关，它工作时没有产生电弧火，比较可靠、寿命较长、电路结构简单，成本低、体积小。
目前的电子启动电路功能还不完善，不能很好适合单相交流电动机实际工作。如图1所示，单相电动机的启动电流与转速的关系图，电机工作分为三个阶段：
AB曲线的启动阶段，从A点开始，电流i最大，转速S最低，沿着曲线到B点过程中，电流i开始减少，转速S开始增大，电子开关始终闭合，启动绕组一直工作；
BC曲线是正常工作阶段，当到达B点的临界点时，电子开关断开的临界转速S1出现，电流i1足够小，电子开关断开，启动绕组停止工作，由主绕组独立工作随着工作负载的增加，导致电机主绕组的电流开始增大，转速开始降低；
CB曲线是重新闭合启动阶段，当到达C点的临界点时，电子开关闭合的临界转速S2出现，电流i2足够大，电子开关重新闭合，启动绕组开始工作，从C点开始，电流i2最大，转速S2最低，沿着曲线到B点过程中，电流i开始减少，转速S开始增大，电子开关始终闭合，启动绕组一直工作。
从以上的分析可知，BC曲线是正常工作阶段和CB曲线是重新闭合启动阶形成滞环回路，目前针对滞环回路的控制电路或者控制方法存在：控制成本高、结构复杂、可靠性差等特点。
(三)发明内容：
本发明的目的提供了一种结构简单、成本低、工作可靠的单相交流电机的启动电路。
本发明的单相交流电机的启动电路是通过以下的技术方案实现的：
单相交流电机的启动电路，包括检测电路、整流电路、触发电路和电子开关，其中检测电路与电机主绕组串联在一起，电子开关与电机启动绕组串联在一起，检测电路将电机主绕组电流参数转换成检测信号，该检测信号经过整流电路处理送到触发电路的输入端，触发电路根据该检测信号控制电子开关的开闭，从而控制电机启动绕组的通电或者断电，触发电路是一滞环比较电路。
上述所述的滞环比较电路还连接有光电耦合电路，并通过光电耦合电路驱动电子开关的开闭。
上述所述的电子开关是双向可控硅。
本发明的另一个目的提供了单相交流电机的启动方法，它简单实用、容易实现、使单相交流电机工作更可靠。
本发明的单相交流电机的启动方法是通过以下的技术方案实现的：
单相交流电机的启动方法，利用检测电路检测出电机主绕组的工作电流i并转换成电压信号U输入到滞环比较电路的一个输入脚，滞环比较电路的另一个输入脚以电子开关断开时临界转速S1对应电压值U1和电子开关重新闭合时临界转速S2对应电压值U2作为比较基准，所述的U2大于U1，在电机工作的不同阶段，自动切换比较基准，使电机的控制处于滞环控制的工作状态。
上述所述的的不同阶段是指：A)启动阶段：转速从零开始上升，滞环比较电路以电压值U1作为比较基准，输入的电压信号U始终大于电压值U1，滞环比较电路控制电子开关始终闭合，启动绕组一直工作；B)正常工作阶段：当转速上升到大于或者等于电子开关断开时临界转速S1时，电子开关断开，滞环比较电路开始以电压值U2作为比较基准，输入的电压信号U始终小于电压值U2，滞环比较电路控制电子开关始终断开，启动绕组停止工作；C)重新闭合启动阶段：随着电机负载的增加，电机转速开始变慢，当转速小于或者等于电子开关重新闭合时临界转速S2时，滞环比较电路控制电子开关闭合，滞环比较电路又以电压值U1作为比较基准，输入的电压信号U始终大于电压值U1，滞环比较电路控制电子开关始终闭合，启动绕组得电工作。
单相交流电机的启动方法，利用检测电路检测出电机主绕组的工作电流i并转换成电压信号U输入到微处理器单元的一个输入端，微处理器单元以电子开关断开时临界转速S1对应电压值U1和电子开关重新闭合时临界转速S2对应的电压值U2作为比较基准，所述的U2大于U1，在电机工作的不同阶段，自动切换比较基准，使电机的控制处于滞环控制的工作状态。
上述所述的的不同阶段是指：A)启动阶段：转速从零开始上升，微处理器单元以电压值U1作为比较基准，输入的电压信号U始终大于电压值U1，微处理器单元控制电子开关始终闭合，启动绕组一直工作；B)正常工作阶段：当转速上升到大于或者等于电子开关断开时临界转速S1时，电子开关断开，微处理器单元开始以电压值U2作为比较基准，输入的电压信号U始终小于电压值U2，微处理器单元控制电子开关始终断开，启动绕组停止工作；C)重新闭合启动阶段：随着电机负载的增加，电机转速开始变慢，当转速小于或者等于电子开关重新闭合时临界转速S2时，微处理器单元控制电子开关闭合，微处理器单元又以电压值U1作为比较基准，输入的电压信号U始终大于电压值U1，微处理器单元控制电子开关始终闭合，启动绕组得电工作。
本发明的单相交流电机的启动方法与现有技术相比，其优点在于：利用检测电路检测出电机主绕组的工作电流i并转换成电压信号U输入到微处理器单元或者滞环比较电路的一个输入端，以电子开关断开时临界转速S1对应电压值U1和电子开关重新闭合时临界转速S2对应电压值U2作为比较基准，所述的U2大于U1，在电机工作的不同阶段，自动切换比较基准，使电机的控制处于滞环控制的工作状态，功能进一步完善，控制简单实用，容易实现，使电机工作更加可靠。
(四)附图说明：
下面结合附图对本发明作详细的说明：
图1是本电机运行速度S与电机主绕组的工作电流i的关系图；
图2是本发明单相交流电机的启动电路的方框图；
图3是图2对应的电路图；
图4是本发明的滞环比较电路的电路图。
(五)具体实施方式：
实施例1：如图1、图2所示，本发明单相交流电机的启动电路，包括检测电路2、整流电路3、触发电路4和电子开关5，其中检测电路2与电机主绕组1串联在一起，电子开关5与电机启动绕组6串联在一起，检测电路2将电机主绕组1电流参数转换成检测信号，该检测信号经过整流电路3处理送到触发电路4的输入端，触发电路4根据该检测信号控制电子开关5的开闭，从而控制电机启动绕组6的通电或者断电，触发电路4是一滞环比较电路。滞环比较电路还连接有光电耦合电路，并通过光电耦合电路驱动电子开关5的开闭。电子开关是双向可控硅。
如图3、图4所示，单相交流电机的启动方法，利用检测电路2检测出电机主绕组1的工作电流i并转换成电压信号U输入到滞环比较电路的一个输入脚，滞环比较电路的另一个输入脚以电子开关断开时临界转速S1对应电压值U1和电子开关重新闭合时临界转速S2对应电压值U2作为比较基准，所述的U2大于U1，在电机工作的不同阶段，自动切换比较基准，使电机的控制处于滞环控制的工作状态。所述的的不同阶段是指：
A)启动阶段：转速从零开始上升，滞环比较电路以电压值U1作为比较基准，输入的电压信号U始终大于电压值U1，滞环比较电路控制电子开关始终闭合，启动绕组一直工作；
B)正常工作阶段：当转速上升到大于或者等于电子开关断开时临界转速S1时，电子开关断开，滞环比较电路开始变换以电压值U2作为比较基准，输入的电压信号U始终小于电压值U2，滞环比较电路控制电子开关始终断开，启动绕组停止工作；
C)重新闭合启动阶段：随着电机负载的增加，电机转速开始变慢，当转速小于或者等于电子开关重新闭合时临界转速S2时，滞环比较电路控制电子开关闭合，滞环比较电路又以电压值U1作为比较基准，输入的电压信号U始终大于电压值U1，滞环比较电路控制电子开关始终闭合，启动绕组得电工作。
触发电路4也可以是微处理器单元。微处理器单元是单片机或者是数字信号处理器DSP。微处理器单元预先存储两个电压比较基准电压U1和U2，根据实际的信号实施比较控制。利用检测电路2检测出电机主绕组1的工作电流i并转换成电压信号U输入到微处理器单元的一个输入端，微处理器单元以电子开关断开时临界转速S1对应电压值U1和电子开关重新闭合时临界转速S2对应的电压值U2作为比较基准，所述的U2大于U1，在电机工作的不同阶段，自动切换比较基准，使电机的控制处于滞环控制的工作状态。所述的的不同阶段是指：
A)启动阶段：转速从零开始上升，微处理器单元以电压值U1作为比较基准，输入的电压信号U始终大于电压值U1，微处理器单元控制电子开关始终闭合，启动绕组一直工作；
B)正常工作阶段：当转速上升到大于或者等于电子开关断开时临界转速S1时，电子开关断开，微处理器单元开始以电压值U2作为比较基准，输入的电压信号U始终小于电压值U2，微处理器单元控制电子开关始终断开，启动绕组停止工作；
C)重新闭合启动阶段：随着电机负载的增加，电机转速开始变慢，当转速小于或者等于电子开关重新闭合时临界转速S2时，微处理器单元控制电子开关闭合，微处理器单元又以电压值U1作为比较基准，输入的电压信号U始终大于电压值U1，微处理器单元控制电子开关始终闭合，启动绕组得电工作。

Claims (7)

1.单相交流电机的启动电路，包括检测电路(2)、整流电路(3)、触发电路(4)和电子开关(5)，其中检测电路(2)与电机主绕组(1)串联在一起，电子开关(5)与电机启动绕组(6)串联在一起，检测电路(2)将电机主绕组(1)电流参数转换成检测信号，该检测信号经过整流电路(3)处理送到触发电路(4)的输入端，触发电路(4)根据该检测信号控制电子开关(5)的开闭，从而控制电机启动绕组(6)的通电或者断电，其特征在于：触发电路(4)是一滞环比较电路。
2.根据权利要求1所述的单相交流电机的启动电路，其特征在于：滞环比较电路还连接有光电耦合电路，并通过光电耦合电路驱动电子开关(5)的开闭。
3.根据权利要求1或2所述的单相交流电机的启动电路，其特征在于：电子开关是双向可控硅。
4.单相交流电机的启动方法，其特征在于：利用检测电路(2)检测出电机主绕组(1)的工作电流i并转换成电压信号U输入到滞环比较电路的一个输入脚，滞环比较电路的另一个输入脚以电子开关断开时临界转速S1对应电压值U1和电子开关重新闭合时临界转速S2对应电压值U2作为比较基准，所述的U2大于U1，在电机工作的不同阶段，自动切换比较基准，使电机的控制处于滞环控制的工作状态。
5.根据权利要求4所述的单相交流电机的启动方法，其特征在于：所述的的不同阶段是指：
A)启动阶段：转速从零开始上升，滞环比较电路以电压值U1作为比较基准，输入的电压信号U始终大于电压值U1，滞环比较电路控制电子开关始终闭合，启动绕组一直工作；
B)正常工作阶段：当转速上升到大于或者等于电子开关断开时临界转速S1时，电子开关断开，滞环比较电路开始以电压值U2作为比较基准，输入的电压信号U始终小于电压值U2，滞环比较电路控制电子开关始终断开，启动绕组停止工作；
C)重新闭合启动阶段：随着电机负载的增加，电机转速开始变慢，当转速小于或者等于电子开关重新闭合时临界转速S2时，滞环比较电路控制电子开关闭合，滞环比较电路又以电压值U1作为比较基准，输入的电压信号U始终大于电压值U1，滞环比较电路控制电子开关始终闭合，启动绕组得电工作。
6.单相交流电机的启动方法，其特征在于：利用检测电路(2)检测出电机主绕组(1)的工作电流i并转换成电压信号U输入到微处理器单元的一个输入端，微处理器单元以电子开关断开时临界转速S1对应电压值U1和电子开关重新闭合时临界转速S2对应的电压值U2作为比较基准，所述的U2大于U1，在电机工作的不同阶段，自动切换比较基准，使电机的控制处于滞环控制的工作状态。
7.根据权利要求6所述的单相交流电机的启动方法，其特征在于：所述的的不同阶段是指：
A)启动阶段：转速从零开始上升，微处理器单元以电压值U1作为比较基准，输入的电压信号U始终大于电压值U1，微处理器单元控制电子开关始终闭合，启动绕组一直工作；
B)正常工作阶段：当转速上升到大于或者等于电子开关断开时临界转速S1时，电子开关断开，微处理器单元开始以电压值U2作为比较基准，输入的电压信号U始终小于电压值U2，微处理器单元控制电子开关始终断开，启动绕组停止工作；
C)重新闭合启动阶段：随着电机负载的增加，电机转速开始变慢，当转速小于或者等于电子开关重新闭合时临界转速S2时，微处理器单元控制电子开关闭合，微处理器单元又以电压值U1作为比较基准，输入的电压信号U始终大于电压值U1，微处理器单元控制电子开关始终闭合，启动绕组得电工作。
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