CN104579024A - 商用制冷压缩机电机用的无功耗起动器 - Google Patents

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    • H02P1/16Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/42Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual single-phase induction motor

Abstract

一种商用制冷压缩机电机用的无功耗起动器,属于电机起动装置技术领域。包括电流互感器L1、双向可控硅T、电感L2、PTC元件以及起动电容C1,电流互感器L1初级线圈的端、次级线圈的端以及双向可控硅T的T1极共同连接交流电源的端,电流互感器L1初级线圈的另端连接电机主绕组引出端M,电流互感器L1次级线圈的另端连接双向可控硅T的G极,电感L2、PTC元件以及起动电容C1依次串联连接在双向可控硅T的T2极与电机副绕组引出端S之间,电机主、副绕组合并引出端L连接交流电源的另端。能有效减少无效功率的消耗,满足节能和环保要求;副绕组线圈能够承受较大的耐电流,电性能稳定;且通用性好,安全性高。

Description

商用制冷压缩机电机用的无功耗起动器
技术领域
本发明属于电机起动装置技术领域,具体涉及一种商用制冷压缩机电机用的无功耗起动器,主要用于商用制冷压缩机电机的起动,亦可用于普通单相交流感应式或单相交流永磁式电机(以下,统称为单相交流电机)的起动。
背景技术
目前的制冷压缩机电机多数采用单相交流电机,单相交流电机通常由转子和定子构成,所述的定子具有主、副两组绕组,所述的主绕组又叫工作绕组,用于实现电机的起动和稳态运行;所述的副绕组又叫起动绕组,仅在起动阶段工作,用于辅助电机的起动。单相交流电机的起动方式有电阻起动和电容起动,电阻起动式电机的起动转矩虽略大于额定转矩,但仍然较小,因此也限制了其使用范围;电容起动式电机的起动转矩大,可达额定转矩的2.5~3倍,能带动满载起动的机械,目前的制冷压缩机主要采用电容起动式电机。由于压缩机电机在起动完成后不需要副绕组参与工作,并且起动完成后副绕组中的电流产生的功耗大部分为无效功耗,因此,理想状态是使副绕组回路在压缩机电机起动后断开,并使流经副绕组的电流尽可能地减小,以降低功率损耗,实现“零功耗”。对此,业内常用的解决方法是在压缩机的起动电路中串接电机起动器。电机起动器通常由正温度系数热敏电阻(以下简称为PTC热敏电阻)来实现。当电机起动时,PTC热敏电阻的阻值为其常温阻值,当副绕组回路接通电源参与工作时,电路中会产生较大的副绕组起动电流。在该电流的作用下,PTC热敏电阻迅速发热升温,其阻值迅速增大,最终使副绕组回路基本断开。在电机正常运行时,PTC热敏电阻中仍然需要一能维持其发热的较小电流,用于保持副绕组回路的断开状态。由该电流在PTC热敏电阻上产生的功耗约为3瓦,长此累积,该发热功耗会导致电能的大量浪费。对于如商用压缩机等较大功率压缩机(功率范围:50~400W)的起动,则主要依赖重锤式起动器,重锤式起动器是电流型器件,其吸合线圈与压缩机主绕组串联,因此需要与压缩机作严格的匹配。虽然重锤式起动器可靠性高,不易坏,且起动失败之后可在短时间(热机最好间隔20秒)内再次起动,但存在成本高、触点寿命有限、吸放时容易产生火花或电磁干扰等缺陷。另外,电压式起动器也常用于大功率压缩机的起动,然而同样的,电压式起动器由于采用了有触点的继电器,也存在触电寿命有限、吸放时容易产生火花或电磁干扰等缺陷。
在已公开的中国专利文献中不乏关于电机起动器的技术信息,中国发明专利申请公布号CN101814874A介绍了“一种互感式无触点起动器”,其通过电流互感器采样电机回路中的电流信号,结合双向可控硅和PTC热敏电阻,使电机起动电路仅在电机起动时参与工作,而在电机进入正常工作状态后断开以关闭其功能,实现所谓的“零功耗”。但该起动器只能适用于一般小型家用制冷压缩机,而无法应用于商用大功率制冷压缩机,因此通用性较差。又如中国发明专利申请公布号CN104104278A提及的“商用制冷压缩机电机用的互感式无触点电流起动器”,先通过电流互感器采样电机回路中的电流信号,在电机起动之初利用起动回路电流远远大于正常工作电流的特点触发双向可控硅,完成电机的起动,而在电机进入运行状态后利用工作电流大幅下降到接近正常工作状态电流的特点使双向可控硅无法被触发,以此实现副绕组回路的完全断开。该起动器主要用于商用制冷压缩机电机的起动,亦可用于普通单相交流电机的起动,适用范围广,但它在实际应用中仍被发现有缺陷:副绕组线圈无法承受较大的耐电流,从而影响了起动器的电性能稳定性。
鉴于上述已有技术,为了使电机起动器具有更高的电性能稳定性,本申请人对现有的商用压缩机电机起动器的结构作了有益的改进,下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本发明的任务在于提供一种起动可靠性高、电性能稳定、消耗功率少,且能承受大电流的商用制冷压缩机电机用的无功耗起动器。
为了完成所述的任务,本发明提供的技术方案是:一种商用制冷压缩机电机用的无功耗起动器,其特征在于:包括电流互感器L1、双向可控硅T、电感L2、PTC元件以及起动电容C1,所述的电流互感器L1初级线圈的一端、次级线圈的一端以及双向可控硅T的T1极共同连接交流电源的一端,电流互感器L1初级线圈的另一端连接电机主绕组引出端M,电流互感器L1次级线圈的另一端连接双向可控硅T的G极,所述的电感L2、PTC元件以及起动电容C1依次串联连接在双向可控硅T的T2极与电机副绕组引出端S之间,电机主、副绕组合并引出端L连接交流电源的另一端。
在本发明的一个具体的实施例中,所述的电机起动器还包括第一电阻R1,所述的第一电阻R1的一端与所述的电流互感器L1次级线圈的另一端连接,第一电阻R1的另一端连接所述的双向可控硅T的G极。
在本发明的另一个具体的实施例中,所述的电机起动器还包括第二电阻R2,所述的第二电阻R2并联在所述的起动电容C1的两端。
在本发明的又一个具体的实施例中,所述的电机起动器还包括第二电阻R2,所述的第二电阻R2并联在所述的起动电容C1的两端。
在本发明的再一个具体的实施例中,所述的PTC元件由一个PTC热敏电阻构成。
在本发明的还有一个具体的实施例中,所述的PTC元件由并联连接的两个PTC热敏电阻构成。
在本发明的更而一个具体的实施例中,所述的PTC元件由一个PTC热敏电阻与一个放电电阻并联构成。
在本发明的进而一个具体的实施例中,所述的PTC元件由两个PTC热敏电阻与一个放电电阻三者并联构成。
本发明通过电流互感器L1采样电机回路中的电流信号,根据电机从起动至正常运行过程中电流的变化,利用双向可控硅T实现电机副绕组回路的接通或断开,副绕组回路断开后的电流为零,解决了现有技术中电机正常起动后副绕组线圈和PTC热敏电阻因仍有小电流通行而产生维持功耗的问题,能有效减少无效功率的消耗,满足节能和环保要求;所述的PTC元件用于限流和抗冲击,使副绕组线圈能够承受较大的耐电流,从而提高了起动器的电性能稳定性;此外,PTC元件还保留有原PTC热敏电阻起动可靠、匹配容易的优点,扩大了电机起动器的通用性,提高了电机起动的安全性。
附图说明
图1为本发明的第一实施例的电原理图。
图2为本发明的第二实施例的电原理图。
图3为本发明的第三实施例的电原理图。
图4为本发明的第四实施例的电原理图。
具体实施方式
为了使公众能充分了解本发明的技术实质和有益效果,申请人将在下面结合附图对本发明的具体实施方式详细描述,但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制,任何依据本发明构思作形式而非实质的变化都应当视为本发明的保护范围。
实施例1:
请参阅图1,一种商用制冷压缩机电机用的无功耗起动器,所述的压缩机电机具有由至少一个主绕组和一个副绕组构成的定子,电机主绕组引出端设为M,电机副绕组引出端设为S,电机主、副绕组合并引出端设为L;压缩机电机对应的外部交流电源AC的两对外连接端分别设为A端和B端,A端和B端可以互换。所述的电机起动器包括电流互感器L1、双向可控硅T、电感L2、PTC元件以及起动电容C1,所述的电流互感器L1、双向可控硅T、电感L2以及起动电容C1均为常规元件。所述的PTC元件为PTC热敏电阻,具体可以由一个PTC热敏电阻或并联连接的两个PTC热敏电阻构成;也可以由一个PTC热敏电阻与一个放电电阻并联或由两个PTC热敏电阻与一个放电电阻三者并联构成。图中电流互感器L1的1、2、3、4端分别对应初级线圈的一端、初级线圈的另一端、次级线圈的一端以及次级线圈的另一端;双向可控硅T的T1、T2极为两主电极,G极为控制极。所述的电流互感器L1的1端、3端以及双向可控硅T的T1极共同连接交流电源的A端,电流互感器L1的2端连接电机主绕组引出端M,电流互感器L1的4端连接双向可控硅T的G极。所述的电感L2、PTC元件以及起动电容C1串联连接在双向可控硅T的T2极与电机副绕组引出端S之间,电感L2、PTC元件以及起动电容C1在该串联支路中的位置不受限制,在本实施例中,电感L2、PTC元件以及起动电容C1采用下述方式串联连接在所述的双向可控硅T的T2极与电机副绕组引出端S之间,即电感L2的一端连接所述的双向可控硅T的T2极,电感L2的另一端连接PTC元件的一端,PTC元件的另一端连接起动电容C1的一端,起动电容C1的另一端连接电机副绕组引出端S。电机主、副绕组合并引出端L连接交流电源的B端,电机在主绕组引出端M和副绕组引出端S之间连接有永久运行电容器C2。
请继续参阅图1,对本实施例的工作原理进行说明。在电机开始起动之初,PTC元件中PTC热敏电阻的阻值为其常温阻值,由于电机转子尚未高速转动,电机主绕组回路中会产生一较大的起动电流。电流互感器L1由于初级线圈串接在电机的主绕组回路中,因此会在次级线圈中产生一对应于初级线圈中电机起动电流的较大的次级感应电流,通过选择适当的电流互感器L1的参数,可以使该感应电流触发双向可控硅T导通以接通电机副绕组回路。通过选择适当的起动电容C1与电感L2的参数,可以使电机副绕组回路与主绕组回路的电流存在一定的相位差,电机在内部形成旋转磁场开始起动,转子转速随之迅速上升。在电机进入运行状态后,电机回路的工作电流大幅下降到接近正常工作状态电流,最终无法触发双向可控硅T导通,从而使电机起动器被完全断开。由于此时电机已处于正常运行状态,因此双向可控硅T已不能被电流互感器L1次级线圈中的感应电流触发,电机起动器将一直保持截止状态,直至电机停止转动,这样就达到了电机起动器仅在电机起动时参与工作,而在电机进入正常工作状态后断开以关闭其功能的目的。电机副绕组回路在断开后电流变为零,由此能消除现有技术中电机正常起动后副绕组线圈和PTC热敏电阻因仍有小电流通行而产生维持功耗的问题,从而有效减少了无用功率的消耗,经验证,该功耗通常都能低达毫瓦级,即实现了通常所说的“零功耗”电机起动器,极大地提高了节能效率。所述的PTC元件的作用是限流和抗冲击,使副绕组线圈能承受较大的耐电流,电性能稳定;此处,PTC元件还保留了原PTC热敏电阻起动可靠、匹配容易的优点,从而扩大了起动器的通用性,提高了电机起动的安全性。
实施例2:
请参阅图2,在实施例1所述的电机起动器中增设一个第一电阻R1。所述的第一电阻R1的一端与所述的电流互感器L1的4端连接,第一电阻R1的另一端连接所述的双向可控硅T的G极。通过选择适当的电流互感器L1和第一电阻R1的参数,可以使电流互感器L1次级线圈中的感应电流足以触发双向可控硅T。所述的第一电阻R1为限流电阻。
实施例3:
请参阅图3,在实施例2所述的电机起动器中增设一个第二电阻R2,所述的第二电阻R2并联在所述的起动电容C1的两端。第二电阻R2为放电电阻,用于分流起动电容C1中流过的电流,同时起抗干扰的作用。
实施例4:
请参阅图4,在实施例1所述的电机起动器中增设一个第二电阻R2,所述的第二电阻R2并联在所述的起动电容C1的两端。第二电阻R2为放电电阻,用于分流起动电容C1中流过的电流,同时起抗干扰的作用。

Claims (8)

1.一种商用制冷压缩机电机用的无功耗起动器,其特征在于:包括电流互感器 L1 、双向可控硅 T 、电感 L2 PTC 元件以及起动电容 C1 ,所述的电流互感器 L1 初级线圈的一端、次级线圈的一端以及双向可控硅 T T1 极共同连接交流电源的一端,电流互感器 L1 初级线圈的另一端连接电机主绕组引出端 M ,电流互感器 L1 次级线圈的另一端连接双向可控硅 T G 极,所述的电感 L2 PTC 元件以及起动电容 C1 依次串联连接在双向可控硅 T T2 极与电机副绕组引出端 S 之间,电机主、副绕组合并引出端 L 连接交流电源的另一端。
2.根据权利要求 1 所述的商用制冷压缩机电机用的无功耗起动器,其特征在于所述的电机起动器还包括第一电阻 R1 ,所述的第一电阻 R1 的一端与所述的电流互感器 L1 次级线圈的另一端连接,第一电阻 R1 的另一端连接所述的双向可控硅 T G 极。
3.根据权利要求 2 所述的商用制冷压缩机电机用的无功耗起动器,其特征在于所述的电机起动器还包括第二电阻 R2 ,所述的第二电阻 R2 并联在所述的起动电容 C1 的两端。
4.根据权利要求 1 所述的商用制冷压缩机电机用的无功耗起动器,其特征在于所述的电机起动器还包括第二电阻 R2 ,所述的第二电阻 R2 并联在所述的起动电容 C1 的两端。
5.根据权利要求 1 4 中任一项所述的商用制冷压缩机电机用的无功耗起动器,其特征在于所述的 PTC 元件由一 PTC 热敏电阻构成。
6.根据权利要求 1 4 中任一项所述的商用制冷压缩机电机用的无功耗起动器,其特征在于所述的 PTC 元件由并联连接的两个 PTC 热敏电阻构成。
7.根据权利要求 1 4 中任一项所述的商用制冷压缩机电机用的无功耗起动器,其特征在于所述的 PTC 元件由一个 PTC 热敏电阻与一个放电电阻并联构成。
8.根据权利要求 1 4 中任一项所述的商用制冷压缩机电机用的无功耗起动器,其特征在于所述的 PTC 元件由两个 PTC 热敏电阻与一个放电电阻三者并联构成
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