CN104362904A - 一种用于单相电机上的电路结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于单相电机上的电路结构，属于电机技术领域。它解决了现有的技术的起动电容耐压都偏低、易损坏电机的问题。本用于单相电机上的电路结构，包括起动电容C2、离心开关S以及组成单相电机中定子线圈的主绕组和副绕组，副绕组、起动电容C2、离心开关S相串联后与主绕组并联，起动电容C2为金属薄膜电容，起动电容C2两端并联有放电电阻R。本用于单相电机上的电路结构，该电路结构耐压高且寿命长。

Description

一种用于单相电机上的电路结构

技术领域

本发明属于电机技术领域，涉及一种用于单相电机上的电路结构，特别是一种利用CBB电容器起动单相电机的电路结构。

背景技术

一般单相电动机具有两个电容，一个是起动电容，一个是运转电容，起动电容通过电动机内部离心开关在电动机起动后自动断开，而另一个就一直接在线路中保持电动机的转矩。起动电容不仅工作频繁，而且单相电动机的起动电容在离心开关打开后不工作，但在电容两端经常存有高压静电，但在电容两端经常存有高压静电，易对离心开关损坏，长期如此，离心开关容易寿命终止。

针对上述存在的问题，现有中国专利文献公开一种单相机电路装置【申请号：CN200820145825.2】，包括主绕组、副绕组、运转电容、起动电容和离心开关组成的电路，其特征在于，所述电机起动电容上并联有用于释放电容高压静电的释放电阻。该装置虽然通过释放电阻可以将起动电容上的高压静电释放出去，提高离心开关的使用寿命，但是因为目前市场上的起动电容选用的都是铝电解电容，该起动电容耐压都偏低，所以容量选择都较大，容量大对起动转矩增加很少，可是对起动电流增加很大，如果线路长，反而起动不起，更易损坏电机。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种用于单相电机上的电路结构，该电路结构耐压高且寿命长。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种用于单相电机上的电路结构，包括起动电容C2、离心开关S以及组成单相电机中定子线圈的主绕组和副绕组，副绕组、起动电容C2、离心开关S相串联后与主绕组并联，其特征在于，所述起动电容C2为金属薄膜电容，所述起动电容C2两端并联有放电电阻R。

本电路结构中，使用金属薄膜电容替换原有的铝电解电容，解决了铝电解电容使用在单相电机中造成低电压、大电流的起动弊端，且易干扰电网，产生污染。本电路结构中采用金属薄膜电容作为起动电容C2，该起动电容C2除耐压高外，其正切角度少，因而损耗少，不发热，起动电压可达到310伏的最佳点，有利于起动，不会对起动电容C2自身造成损坏，从而提高使用寿命；在将金属薄膜电容作为起动电容C2使用时，该金属薄膜电容因为漏电流少，在电机需要再次进行启动时，该起动电容C2内存储的电压将会进行叠加，长时间的使用将对电机、离心开关造成严重的损害，而在本电路结构中，在金属薄膜电容上并联一定阻值的放电电阻R，并对放电电阻R的阻值进行严格的选择，在可以使单相电机正常起动的情况下，又可以保证电路耐压高，使用寿命长。

在上述的用于单相电机上的电路结构中，所述金属薄膜电容和放电电阻R封装在一个壳体中，并在壳体盖上引出接线端子。将金属薄膜电容和放电电阻R封装在一个铝质壳体中进行使用，使得电路连接结构更加简单，同时电路耐压效果更好，使用寿命也长。

在上述的用于单相电机上的电路结构中，所述金属薄膜电容采用金属化锌铝膜作为电极和介质，所述放电电阻R放置于卷绕后的金属化锌铝膜的内层空隙中，放电电阻R的两端分别与卷绕后的金属化锌铝膜的上下端连接并引出引线，所述引线分别与铝质壳体盖上的接线端子电连接，所述卷绕后的金属化锌铝膜的上下端涂有锌。将放电电阻R放置在卷绕后的金属化芯铝膜的内层空隙中，在减少起动电容C2体积的同时，也增加了电路的稳定性，避免了外置放电电阻R容易造成断路等情况的发生，从而影响单相电机或电容的使用寿命。

在上述的用于单相电机上的电路结构中，所述金属薄膜电容和铝质壳体之间填充有填充剂。

在上述的用于单相电机上的电路结构中，所述金属化锌铝膜的边宽为3.0cm，厚度为2.8～3.2um。将金属化锌铝膜的边宽从5cm降到边宽3.0cm，提高了相对有效面积；把膜的厚度降到2.8～3.2um，在不减少电容容量的同时，有效减少了金属薄膜电容的体积，节约了成本。

在上述的用于单相电机上的电路结构中，所述主绕组的两端与电源连接，所述主绕组的线圈匝数少于副绕组的线圈匝数。

在上述的用于单相电机上的电路结构中，所述起动电容C2的电容量计算公式为：

其中，C为起动电容C2的电容量；I为单相电机的额定电流；U为单相电机的额定电压；f为单相电机的工作频率。

本电路结构中，选用金属薄膜电容作为起动电容C2，在完成同样功能的情况下，该起动电容C2的容量值为采用原有起动电容C2容量值的电容容量越小，那么其成本就越低。

在上述的用于单相电机上的电路结构中，所述放电电阻R的阻值范围为150～300KΩ。放电电阻R的电阻值与起动电容C2的容量大小成反比，起动电容C2的容量越大，放电电阻R的选用阻值就越小。

在上述的用于单相电机上的电路结构中，所述起动电容C2和离心开关S两端并联有运转电容C1。

在上述的用于单相电机上的电路结构中，所述运转电容C1为金属薄膜电容。

在上述的用于单相电机上的电路结构中，所述主绕组两端还并联有补偿电容。在主绕组的两端并联补偿电容，可大大减小单相电机在空载或半空载状态下的运转电流，从而可实时对单相电机的功率因数进行补偿，起到显著的节能降耗的目的。

在上述的用于单相电机上的电路结构中，所述补偿电容为金属薄膜电容。

与现有技术相比，本用于单相电机上的电路结构具有以下优点：

1、本发明的起动电容C2采用金属薄膜电容，该电容耐压高，正切角度少，功率因数小，起动电压可达到最佳点，有利于起动，且比原来的铝电解起动电容的启动寿命提高近百倍，还具有耐高压的优点；

2、本发明中的起动电容C2和放电电阻R集成封装在一个壳体中，在简化电路连接结构的同时，也增加了电流的稳定性，进而提高了电路中各部件的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的电路连接示意图。

图中，1、主绕组；2、副绕组。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本用于单相电机上的电路结构，包括主绕组1、副绕组2、起动电容C2和离心开关S，副绕组2、起动电容C2、离心开关S相串联后与主绕组1并联，起动电容C2为金属薄膜电容，金属薄膜电容两端并联有放电电阻R，其中主绕组1和副绕组2并联连接组成电机的定子线圈。

具体来说，

单相电机绕组包括两个绕组，一个叫主绕组1，又叫工作绕组，另一个叫副绕组2，又叫起动绕组；这两个绕组的线径和匝数是不同的，主绕组1的线径比副绕组2的大，匝数略少于副绕组2的匝数，即主绕组1电阻值略小于副绕组2的电阻值。单相电机的主副绕组采用同心式分布，主绕组1排在外，副绕组2排在内。

金属薄膜电容和放电电阻R封装在一个壳体中，并在壳体盖上引出接线端子；其中金属薄膜电容采用金属化锌铝膜作为电极和介质，放电电阻R放置于卷绕后的金属化锌铝膜的内层空隙中，放电电阻R的两端分别与卷绕后的金属化锌铝膜的上下端连接并引出引线，引线分别与壳体盖上的接线端子电连接，所述卷绕后的金属化锌铝膜的上下端涂有锌，金属薄膜电容和铝质壳体之间填充有填充剂。将金属薄膜电容和放电电阻R封装在一个壳体中进行使用，使得电路连接结构更加简单，同时电路耐压效果更好，使用寿命也长。将放电电阻R放置在卷绕后的金属化芯铝膜的内层空隙中，在减少起动电容C2体积的同时，也增加了电路的稳定性，避免了外置放电电阻R容易造成断路等情况的发生，从而影响单相电机或电容的使用寿命。其壳体可以使用铝质壳体，也可以使用其他材质的壳体的。

作为优选，金属化锌铝膜的边宽为3.0cm，厚度为2.8～3.2um。将金属化锌铝膜的边宽从5cm降到边宽3.0cm，提高了相对有效面积；把膜的厚度降到2.8～3.2um，在不减少电容容量的同时，有效减少了金属薄膜电容的体积，节约了成本。

起动电容C2的电容量计算公式为：

运转电容C1的电容量计算公式为：

其中，C为起动电容C2的电容量；I为单相电机的额定电流；U为单相电机的额定电压；f为单相电机的工作频率。

本电路结构中，选用金属薄膜电容作为起动电容C2，在完成同样功能的情况下，该起动电容C2的容量值为采用原有起动电容C2容量值的电容容量越小，那么其成本就越低。如果直接使用金属薄膜电容作为起动电容C2，其体积较大且成本相对较高，通过本发明的结构有效地降低了金属薄膜电容的体积，减少了成本，更重要的是金属薄膜电容可以作为起动电容C2应用于电路结构中，使得电路耐压高，寿命长。

作为优选，放电电阻R的阻值范围为150K～300KΩ。放电电阻R的电阻值与起动电容C2的容量大小成反比，起动电容C2的容量越大，放电电阻R的选用阻值就越小。

起动电容C2和离心开关S两端并联有运转电容C1。运转电容C1为金属薄膜电容。

作为优选，主绕组1两端还并联有补偿电容；补偿电容为金属薄膜电容。在主绕组1的两端并联补偿电容，可大大减小单相电机在空载或半空载状态下的运转电流，从而可实时对单相电机的功率因数进行补偿，起到显著的节能降耗的目的。

作为优选，离心开关S可以使用单刀双掷开关进行替代，起动电容C2与单刀双掷开关的常闭触点连接后与副绕组2串联，运转电容C1与单刀双掷开关的常开触点连接。当单相电机起动时，单刀双掷开关与常闭触点闭合，常开触点断开；当电机运转后，单刀双掷开关与常闭触点断开，常开触点闭合。采用以上的电路结构，当单相电机起动时，常开触点断开，运转电容C1不工作；常闭触点闭合，采用金属薄膜电容作为起动电容C2进行起动，起动力矩大，使用寿命长，耐压高，单相电机能正常起动；当单相电机运转后，常闭触点断开，常开触点闭合，运行电容工作，单相电机的运转性能比较好。

作为优选，运转电容C1的两端还并联连接有第二运转电容C1，第二运转电容C1上串联有用于在单相电机高转矩时通电、低转矩运转时切断第二运转电容C1的继电器。

在现有的单电机电路中，其中连接在电路中的起动电容C2采用的都是电解电容，起动电容C2对电容量要求较高，起动电容C2的容量大，电机转速快，但发热量大，长时间工作容易造成电机烧毁；容量小，电机不启动或启动困难，电机无力，转速下降。在本发明中，使用金属薄膜电容替换原有的铝电解电容，解决了铝电解电容使用在单相电机中造成电路耐压低且漏电大容易对起动电容C2造成损坏的问题。本电路结构中采用金属薄膜电容作为起动电容C2，该起动电容C2除耐压高外，其正切角度少，因而损耗少，不发热，起动电压可达到310伏的最佳点，有利于起动，而且起动电流漏电流也少，不会对起动电容C2自身造成损坏，从而影响使用寿命；在金属薄膜电容上并联一定阻值的放电电阻R，可以有效解决现有单相电机电路上无法用金属薄膜电容代替铝电解电容作为起动电容C2的问题，在可以使单相电机正常起动的情况下，又可以保证电路耐压高，使用寿命长。

本用于单相电机上的电路结构具体工作如下：主绕组1的两端接220V的市电，由于主绕组1上没有串联电容器，副绕组2上串联有起动电容C2，因此，主绕组1和副绕组2上的电流有一定的相位差，从而使主绕组1和副绕组2产生的磁场合成为一个旋转磁场，旋转磁场切割电机的转子，产生转子电流，在这个旋转磁场的作用下，转子就能自行启动旋转起来，在电机起动后，离心开关S自动跳开，起动电容C2完成任务，被断开，运行电容串接到副绕组2上参与电机的运行工作。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了主绕组1、副绕组2等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种用于单相电机上的电路结构，包括起动电容C2、离心开关S以及组成单相电机中定子线圈的主绕组(1)和副绕组(2)，副绕组(2)、起动电容C2、离心开关S相串联后与主绕组(1)并联，其特征在于，所述起动电容C2为金属薄膜电容，所述起动电容C2两端并联有放电电阻R。

2.根据权利要1所述的用于单相电机上的电路结构，其特征在于，所述金属薄膜电容和放电电阻R封装在一个壳体中，并在壳体盖上引出接线端子。

3.根据权利要求2所述的用于单相电机上的电路结构，其特征在于，所述金属薄膜电容采用金属化锌铝膜作为电极和介质，所述放电电阻R放置于卷绕后的金属化锌铝膜的内层空隙中，放电电阻R的两端分别与卷绕后的金属化锌铝膜的上下端连接并引出引线，所述引线分别与铝质壳体盖上的接线端子电连接，所述卷绕后的金属化锌铝膜的上下端涂有锌。

4.根据权利要求3所述的用于单相电机上的电路结构，其特征在于，所述金属薄膜电容和壳体之间填充有填充剂。

5.根据权利要求4所述的用于单相电机上的电路结构，其特征在于，所述金属化锌铝膜的边宽为3.0cm，厚度为2.8～3.2um。

6.根据权利要求1或2所述的用于单相电机上的电路结构，其特征在于，所述起动电容C2的电容量计算公式为： $C=\frac{109375\×I}{\mathrm{Uf}}\×\frac{1}{\sqrt{2}};$

其中，C为起动电容C2的电容量；I为单相电机的额定电流；U为单相电机的额定电压；f为单相电机的工作频率。

7.根据权利要求1或2所述的用于单相电机上的电路结构，其特征在于，所述放电电阻R的阻值范围为150K～300KΩ。

8.根据权利要求1所述的用于单相电机上的电路结构，其特征在于，所述起动电容C2和离心开关S两端并联有运转电容C1。

9.根据权利要求8所述的用于单相电机上的电路结构，其特征在于，所述运转电容C1为金属薄膜电容。

10.根据权利要求9所述的用于单相电机上的电路结构，其特征在于，所述主绕组(1)两端还并联有补偿电容。