CN1134063A - 三相电动机控制 - Google Patents

Abstract

至少有三绕组和四端子的鼠笼式转子感应电动机有接在第一和第二端子间的第一绕组，接在所说第二和第三端子间的第二绕组，接在所说第三和第四端子间的第三绕组，耦合到转子的旋转机械负载有转动惯量，二线单相电源系统，多极开关，电容器，通过接到开关一极之一端的电容器一端产生电容器和开关一极的串联电路，在电容器另一端和一极另一端间的串联电路接在二不同电动机端子间，和电源系统的一线通过开关另一极接至四端子之一。

Description

三相电动机控制

本发明涉及由单相电源开动的三相感应电动机。

三相感应电动机比类似性能的单相感应电动机有更高的效率。在一些场合仅能得到单相电源。1988年12月20日出版的美国专利No.4392740名为“采用单相电源的三相感应电动机”，Otto J.M.Smith给出了由单相电源开动三相感应电动机的方法。该发明在于改进绕组连接和改进根据检测电动机状态切换激励电容器的控制系统。1992年9月2日出版的IEEE会刊关于能量转换第7卷第560-569页，Otto J.M.Smith在名为“高效单相电动机”一文中给出了由单相电源开动三相电动机另外的方法。该发明的方法在于对上述出版物具体特定应用改进控制系统，改进启动系统和改进电路。

本发明总的目的在于提供一种以单相电源有效开动的三相感应电动机。

本发明的另一目的在于提供一种连同三相感应电动机一起的反馈控制回路，以把因轴负载变化而产生的电压或电流不平衡减到最低限度。

本发明的再一目的是提供一种新电动机绕组连接，其便于从一般的12端电动机绕组得到。

本发明的再一目的是提供一种用于风扇、泵、致冷器、冷冻器、空气调节器和空压机的对单相电源改进了的电动机绕组连接。

本发明的再一目的是为高惯量电动机负载提供非自激电路。

本发明的再一目的是提供一种单相对三相变换器。

根据上述目的提供了利用二线单相电源激励对称三绕组三相电动机的方法，各绕组有第一和第二端，其中该绕组的第一绕组的第一端接至的该单相电源的第一线，该绕组的第二绕组的第一端接至所说电源的第二线，和该第一绕组的第二端接至该第二绕组的第二端。第三绕组的第一端亦接至所说电源的第二线。第三绕组的第二端是由有不同相角的二不同交流分量的和产生的组合电流所激励。

图1是接至激励电容器和电源的电动机绕组的电路图，其电动机转子接至轴负载并输出转矩。

图2是图1电动机驱动恒转矩风扇负载。

图3是图1装在冷却容器内的封闭式电动机，驱动用于致冷器或冷冻器或空气调节器的冷却空压机。

图4是图1驱动用于井中液体的泵。

图5是图1有两套激励电容器的电动机，以为二不同轴负载值提供最佳特性。

图6是图5有通过检测绕组电压切换控制方式的电动机和电路。

图7是图5有通过检测绕组电流切换控制方式的电动机和电路。

图8是图1有起动电容器和起动开关的电动机和电路。

图1示出用于低电压接成惯用的二电压六绕组三相鼠笼式感应电动机。在端子1和4间的绕组和在端子7和10间的绕组实际上位于电动机定子上以使它们有相同磁通相位和相同电压相位。它们对低电压并联。类似地在端子2和5间以及在端子8和11间的一绕组亦有相同的电压相位且对低电压并联。类似地在端子3和6间的绕组的电压和在端子9和12间的绕组的电压有相同的大小和相位，且该三绕组对低电压并联。这后一并联对称的“驱动”绕组D。并联的2-5绕组和8-11绕组对称为“线”绕组L。并联的1-4绕组和7-10绕组对称为“串联不变”绕组SU。

端子1、7、3和9通过开关SW的一个触点接至单相电源的线1(L1)。端子2和8通过开关SW的另一触点接至单相电源的线2(L2)。端子4、5、10和11共接形成中性点。

(如端子3和9不接到L1，所以绕组D开路，而在开关SW闭合前如转子被机械地转动，再如闭合开关SW则该电动机作为单相电动机运行，且仅激励绕组L和SU)。

(又如把所有电容器都断开，端子6和12接至所说中性点，端子3和9接到三相电源的第三线，则这就形成Y-连接的三相电动机，绕组D由第三相所激励，且这时就作为惯用三相电动机运行。)

图1电路称为“半六角”连接，因其电压矢量图为半六角形。该电路设置成使在全负荷时在绕组L、SU和D中的三电流大小相等，且在L、SU和D中的三绕组压降大小相等，以及对平衡的三组运行它们的相位等效。在电动机运行时经绕组D从3-12的压降滞后电源电压近90°。从2-11的电压领先电源电压近30°。从10-1的电压滞后电源电压近30°。

电动机转子通过轴S接到利用的负载，所需力矩ST。典型的负载是通风扇，致冷压缩机，深井泵和用于气动工具的空压机。这里所使用的术语负载是对驱动轴的电动机而言，该轴承担有惯性的机械负载。还有术语“满载”涉及当根据平衡的三相电压作为Y连接电动机运行时轴速度、力矩、功率、绕组电流和电动机功率因数。还有绕组电流相角的相位意指上述功率因数的反余弦。这是这样一个角度，在各绕组中的由流向量滞后于流经该绕组的压降向量。

在图1中，有三个电容器。C1从端子2接到端子13。跨接该电容器的电压滞后从L2到L1的电源电压近30°。通过C1的电流I1领先电容器电压近90°，且领先电源电压近60°。该电流I1被引入到绕组D。该绕组电流分量I1滞后绕组电压仅30°。

电容器C3从端子10接到端子12。跨接该电容器的电压滞后电源电压近60°，且在大小方面等于电源电压。电容器电流领先电容器电压近90°。该电容器电流是由C3产生的分量I3，其被引入到绕组D，且滞后绕组电压近60°。这二电容器值的选择使I1和I3的相量和等于在上述功率因数下满载绕组电流I。绕组D的作用是通过它接成三相系统。

在平衡的三相Y连接中，有三个大小相等的电流在中性点加起来。在图1的中性点情况下，线组D中电流I1部分没有了。由电容器C2产生的这部分，其两倍于电容器C1的微法，在一半电压的情况下，所以C2中的电流I2和C1中的电流大小相等而正负相反。

在图1中的三个电容产生这样的系统状态，在全负荷轴负载下的有绕组的电压和电流等于在平衡三相运行情况下所产生的这些量，且电动机效率和温升同三相运行情况一样。跨接C3的电压V3等于线电压V_L。跨接C2的电压V2等于[(tan30°)×V_L]或0.5774V_L，而跨接C1的电压V1两部于这个数值或1.155V_L。这样由单相电源开动的高效三绕组电动机的采用惯用的单相电动机有更高的效率。

大的电动机可有高达86.6％的功率因数，对这种电动机，C3有零电容量。非常小的电动机的功率因数可低到50.0％，对这种电动机C1和C2都有零电容量。

图2是图1电动机有风扇负载的电路。图2中电容器C1、C2和C3以当风扇在预定速度旋转时在绕组L、SU和D中产生预定的满载电流，功率因数和电压来加以选定。电容器C1和C3不如图1那样直接连至端子12，而是接至端子13。该电源开关SW有三极。在电源开关上的第三触点连接在端子13和端子12间。当开关SW闭合时，就如同图1的电路一样。当开关SW打开时，在D绕组中无激励电流。

风扇负载F有惯量。当开关SW打开，且风扇慢下来，该电动机不能自激，并如感应发电机产生电压。在图1中，对高惯量负载，当开关SW打开时，在一定轴速度范围内该电动机作为有相当大磁通和大铁损的轻载感应发电机工作，所以由于在感应发电机内的内部损耗有相当大的动力制动。当开关SW打开时，已断开了在图2中电容器对绕组D的连接，以防止在惯性运转时的自激。

当一闭合开关SW启动时，轴S速度为零，电流和转矩暂时等于堵转转子的电流和转矩。轴负载基本上仅是加速惯性负载。该电容器提供足够转矩来加速风扇惯量达到额定速度。如需要附加的加速转矩，图8有提供附加加速转矩的附加电路。

在图2中的端子12和13间的开关控制是对先前电路的显著改进。无此开关，电动机开动惯性运转时，电容器自激绕组，产生过压和磁通饱和，由于涡流和磁滞损失的动力制动和不希望的过热。借助已提供在端子12和13间的开关把主电容器从端12脱开，电动机端地惯性运转。

我已提供了至少有三绕组和四端子的鼠笼式转子的感应电动机，该电动机有接在第一电动机端子和第二电动机端子间的第一绕组，接在所说第二电动机端子和第三电动机端子间的第二绕组，接在所说第三电动机端子和第四电动机端子间的第三绕组，耦合到所说转子的旋转机械负载所说负载有转动惯量，二组单相电源系统，多极开关，电容器，通过接到所说开关一极之一端的所说电容器的一端产生了所说电容器和所说开关一极的串联电路，在所说电容器的另一端和所说一极的另一端之间的所说串联电路连接在二不同电动机端子间，和所说电源系统的一线道比所说开关的另一极接至所说四电机端子之一。

我已提供了至少有三绕组和四端子的鼠笼式转子的感应电动机，该电动机有接在第一电动机端子和第二电动机端子间的第一绕组，接在所说第二电动机端子和第三电动机端子间的第二绕组，接在所说第三电动机端子和第四电动机端子间的第三绕组，耦合到所说转子的旋转机械负载，所说机械负载有转动惯量，二线单相电源系统，多极开关，电容器，通过接到所说开关一极之一端的所说电容器的一端产生了所说电容器和所说开关一极的串联电路，在所说电容器的另一端和所说一极的另一端之间的串联电路接在二不同电动机端子间，和所说电源系统的一线通过所说开关的另一极接至所说四电动机端子之一，其中该开关的一极和另一极机械地连在一起，因此当一极闭合时另一极亦闭合，而当一极打开时，另一极亦打开。

图3是由图1电动机驱动的热泵。外壳100装有冷却液，图1的电动机，电动机轴120，和冷却压缩机121。图为冷却液有不同于外部气压的压力所以这是密封的电动机。在壳壁上有四个密封馈线穿通绝缘套管B101，B102，B110和B112。这些套管带有分别从电动机端子1、2、10和12来的由导体以提供对密封外壳的外部电连接。

电容器箱122装有由三电容器C10-12，C2-12和C10-22组成的电容器组。电容器组的端子是T1、T2、T10和T12。在箱122内部，电容器C2-12接在T2和T12之间。在箱122内，电容器C10-12接在T10和T12间。端子T1接到该导体通过套管B101到电动机端子1。端子T2接到该导体通过套管B102到电动机端子2。端子T10接到该导体通过套管B110到电动机端子10。端子T12接到该导体通过套管B112到电动机端子12。

有电源线L1和L2的单相电源接到激励开关SW。当开关SW闭合时，线L1电连接到端子T1而线L2电连接到端子T2。

图3的热泵可用作致冷器、冷冻器、制冰机和提供空气冷却的空调机。

我已提供了至少有三绕组和四端子的鼠笼式转子的感应电动机，该电动机有接在第一电动机端子和第二电动机端子间的第一绕组，接在所说第二电动机端子和第三电动机端子间的第二绕组，接在所说第三电动机端子和第四电动机端子间的第三绕组，耦合到所说转子的旋转机械负载，所说机械负载有转动惯量，二线单相电源系统，壁围着的空间包含流体和所说电动机，所说壁围着空间外部有大气压力，所说壁围着空间内部压力区别于所说大气压力，用于电连接电容器的装置，该电容器接在所说电动机端子之二个间，所说电容器置于所说壁围着空间外部且为所说大气压力所包围，和用于把所说线之一电连接到所说电动机端子之一的装置。

我已提供了如上述的电动机，其中所说壁围着空间是封闭的外壳其包含冷却流体，且该电动机的轴驱动冷却流体的压缩机。

我已提供了如上述的电动机，在封闭外壳的壁上有若干套管，以提供用于连接在第四电动机端子和另一电动机端子间的第一电容器的装置，和用于连接在第二电动机端子和另一电动机端子间的第二电容器的装置。

在电容器箱122中，电容器C2-12和图1电容器C1相同，电容器C1-20和图1电容器C2相同，电容器C10-12和图1电容器C3相同。这电容器组是相位变换器，从在T1和T2间的单相电源吸取功率，并和该电动机一起在端子T12上产生第三相电压。

图4是图1电动机在井中驱动泵。将电动机潜入井内液面下。该绕组加以绝缘并与上达井顶的绝缘器芯电缆相连。井外有带四端子T1、T2、T10和T12的电容器箱。该箱内是有三电容器C1-10、C2-12和C10-12的电容器组。电容器C1-10接在T1和T10间。电容器C2-12接在T2和T12间。电容器C2-12接在T10和T12间。

电动机端子通过四芯电缆做如下连接：电动机端子/对T1，端子2-对T2，端子10对T10，端子12对T12。

当开关SW闭合时，单相电源对电容器组通电，线L1接到T1，线L2控制T2。

我已提供了至少有三绕组和四端子的鼠笼式转子的感应电动机，该电动机有接在第一电动机端子和第二电动机端子间的第一绕组，接在所说第二电动机端子和第三电动机端子间的第二绕组，接在所说第三电动机端子和第四电动机端子间的第三绕组，耦合到所说转子的旋转机械负载，所说负载有转动惯量，二线单相电源系统，电容器，其中所说电动机是在井内液面下的潜水电动机，其有电绝缘的绕组并由多芯电缆接到所说井顶，所说电缆的所说导体之一电连接到所说电源系统所说线之一和所说电动机的所说端子之一，所说电动机的轴耦合到在所说井内机械流体泵，所说电容器置于所说井内所说液面上方，和用于连接在所说电动机端子之二个间的所说电容器的装置。

我已提供如上述的电动机，且另外有在所说井外的第二电容器，接在第四电动机端子和另一电动机端子间。

图5是两种负载方式电动机的电路，用两组电容器以提供二不同的轴转矩值，其绕组电压、电流和功率因数是平衡的且与该电动机运行在平衡的三相电压电源下的数值相同。

空压机电动机有可变负载，部分时间工作在轻载下。我对轻载设定为一种方式而对满载设定为另一种方式。

在图1或图2中的小型电动机可有为在满载下的平衡电流而设置的三电容器，其效能另人满意地用于所有载降到空载的负载。

通过提供60％负载平衡选择的第二组电容器，和我将利用有更高效率的这样一组电容器来对任意负载，我能对有在满载下对平衡电流选择电容器的大电动机特性加以改进。和用在满载下对平衡电流选择电容器的电路我将称其为H(对高功率)方式电路。利用在60％负载下对平衡电流选择电容器的电路我将称其为M(对中等功率)方式电路。

在图5中，有三个零通过固态交流继电器(Zero-CrossingSolid-State a-c relays)设定的R1、R2和R3。新电容器C4与R3串联，这串联组合与C1并联。当R3闭合时，电容器C1和C4并联，该并联组合如同图2的C1电容器。新电容器C5与R2串联，且该串联组合与C2并联。当R2闭合时，电容器C2和C5并联，这并联组合如同图2的电容器C2。电容器C3单个如同图2的电容器C2。新电容器C6与R1继电器串联，且这串联组合与电容器C3并联。

在端子2和12间的电容量我将称其为C2-12，在端子1和10间的电容量我将称其为C1-10。在端子10和12间的电容量我将称其为C10-12。对这两种方式下的继电器状态和电容量在表I中给出。

      表    I

部分    方式H   方式M

R1      打开    闭合

R2      闭合    打开

R3      闭合    打开

        微法    微法

C2-12   C1＋C4  C1

C1-10   C2＋C5  C2

C10-12  C3      C3＋C6

适当的选择固态继电器的状态使有可能完成对这种方式的选择。除非有转换条件信号否则这种方式将不会改变。对任何高于84％额定功率的情况我将选择转换到方式H。对任何低于76％额定功率我将选择转移到方式M。

图6示出对图5两种方式电动机的转换控制。有箭头的线条指出控制信号。标有SSR-M控制的单元18产生驱动继电器R1的控制信号，确定该继电器的打开或闭合状态。SSR-M线条固态继电器M方式。对这种M方式R1是闭合的。跨接继电器R1电源触点，(powercontacts)的电压是进入继电器R2的控制信号。跨接电容器C5的电压是入到继电器R2的控制信号。D绕组电源电压是DWV，其是入到电压传感器14的输入。传感器14的输出DWV信号是标在通道15上的信号15且与DWV成正比。这信号可以是数字的、频率调制、脉宽调制、模拟的、或任何便于信息传送的信号。逻辑单元16和17接收该信号15并处理它。

逻辑单元16在信号15代表DWV超过预定最大值Vmax时才起作用。当这最大值被超过时，单元16动作通过单元18推动R1的锁定状态，闭合R1，锁住闭合的R1，把其锁定在M方式的状态。新加的C6现在与C3并联。跨接R1电源触点的电压降至低于2V，所以继电器R2打开，从电源电路去除了C5。跨接C5的电压转到零。这是对R3的控制信号，使其也打开，并从电源电路除去C4。这种新状态即新的M方式的状态给出在上表中。在这种M方式的状态中，有较少驱动电流入绕组D，且跨接绕组D的电压将下降。

逻辑单元17在信号15代表DNV低于预定最小值Vmin时才起作用。当DWV降至低于这个最小值时，单元17动作通过单元18推动R1的锁定状态，打开R1，锁住打开的R1，把其锁定在H方式的状态。C6在被从电源电路除去，在10和12间仅留下C3。跨接R1电源触点的电压在是完全线电压，所以继电器R2闭合，增加的C5与C2并联入电源电路。跨接C5的电压增大，这是对R3的控制信号，使其也闭合，增加的C4与C1并联入电源电路。这种新状态即新的H方式的状态给出在上表中。在这种H方式的状态中，有更多的驱动电流入绕组D，且跨接绕组D的电源将增加。

先前的出版物从没揭示怎样控制这种方式的转换或怎样测量该电动机系统状态。我已测试我的电动机并发现跨接绕组D的电压随轴力矩而变化，而跨接L绕组的电压和跨接SU绕组的电压随负载改变的变化非常小。我已发现对系统状态每感的合适信号是在端子1和12间的电压，或是在端子10和12间的电压。

我已提供了至少有三绕组和四端子的鼠笼式转子的感应电动机，该电动机有接在第一电动机端子和第二电动机端子间的第一绕组，接在所说第二电动机端子和第三电动机端子间的第二绕组，接在所说第三电动机端子和第四电动机端子间的第三绕组，耦合到所说转子的旋转机械负载，所说负载有转动惯量，二线单相电源系统，接在二电动机端子间的第一运转电容器，与第一可切换电容器串联的可控继电器的第一串联电路，所说第一串联电路与所说第一运转电容器并联，对所说电动机状态敏感的状态传感器，和对所说状态传感器输出敏感的所说可控继电器加以控制的装置。

我已提供了如上述的电动机，包括接在所说第四电动机端子和另一电动机端子间的第二运转电容器，与第二可变换电容器串联的第二可控继电器的第二串联电路，与所说第二运转电容器并联的所说第二串联电路，和这样的互速装置，当所说第一可控继电器闭合时，所说第二可控继电器打开，并使当所说第一可控继电器打开时，所说第二可控继电器闭合，且其中所说状态传感器是对在所说第三电动机端子和所说第四电动机端子间的电源电压敏感的电压传感器，和对所说电源电压大小敏感的所说可控继电器之一加以控制的装置。

图7是用于控制图5两种方式电动机的控制电路，利用绕组电流作为该系统状态的量度。除L绕组电流用作方式控制外，图7电路等效于图6电路。在图7中，从电源端子L1入到L绕组端子2的电流设定为LWI(线路绕组电流)。这电流经过电流传感器19，在其内产生正比于该电流的信号并送到通道20，称之为LWI信号。这信号可以是数字的、或频率调制的、或脉宽调制的、或模拟的、或任何便于信息传送的信号。当满足一定转换条件时，这信号可由逻辑单元21或逻辑单元22来处理，其控制SSR-M控制单元并输入到继电器R1。对H方式R1打开。跨接继电器R1电源触点的电压是入到继电器R2的控制信号。跨接电容器C5的电压是入到继电器R3的控制信号。

电流传感器19在通道20的输出LWI信号正比于LWI。这信号几乎线形地比例于轴功率。逻辑单元21和22接收在通道20上的这个LWI信号并处理它。

逻辑单元21在通道20上的LWI信号代表LWI小于预定最小值Imin时才起作用。当该最小值不被超过时；单元21动作通过SSR-M控制推动R1的锁定状态，闭合R1，锁住闭合的R1，把其锁定在M方式的状态。C6现在与C3并联。跨接R1电源触点的电压降到低于2V，所以继电器R2打开，从电源电路除去C5，跨接C5的电压到零。这是对R3的控制电压，所以其也打开，从电源电路除去C4。这新状态即现在的M方式的状态在上述表中给出。这种M方式的状态适于在低轴功率，其与低值的LWT相关。

逻辑单元22在通道20上的LWI信号代表LWI超过预定的最大值Imax时才起作用。当LWI超过这最大值时，单元22动作通过SSR-M控制推动R1的锁定状态，打开R1，锁住打开的R1，把其锁定在H方式的状态。C6现在从电源电路被除去，仅留下在10和12间的C3。跨接R1电源触点的电压现在是完全的线电压，所以继电器R2闭合加入电源电路的C5与C2并联。跨接C5的电压是大的。这是对R3的控制电压，所以它也闭合，加入电源电路的C4与C1并联。这新状态即H方式的状态在上表中给出。这种H方式的状态适于高轴负载，其产生大的LWI电流。

先前的出版物从没揭示怎样控制这种方式的转换或怎样测量该电动机系统状态。我已测试我的电动机并发现在L绕组的电流几乎是轴转矩的线形函数，且几乎是单调的，而D绕组的电流几乎恒定，与轴转矩无关，和在SU绕组的电流是二次项，与轴转矩无关，和在SU绕组的电流是二次项与随负载而变化的从变量相反。我已发现对系统状态敏感的合适信号是在端子2和11间的电流。我亦发现了电源电流有适于1的功率因数，在该电源中的这个电流大小也是系统状态和轴转矩的合适度量。

我已提供了有二不同电容器组的鼠笼式转子感应电动机，根据第一电动机绕组或电源线的电流大小在该二电容组间切换，各提供在不同负载下的平衡运行。

图8示出用于增大启动转矩的电路。启动开关SS有接至电动机端子12的一接点和接至启动电容器CS一线的另一触点。该启动电容器CS的另一线接至电动机端子10。该启动开关SS是在电动机轴上的离心开关。SS用于低速闭合，而SS在速度近80％额定速度时打开。当SS闭合时，大电容器CS以大启动电流驱动绕组D。该启动电流有5-7倍满载电流的数量级。电动机轴将迅速加速，由此在12和3间的绕组D上的电压上升。如果使速度达近90％额定速度将造成过压和磁道饱和。这种情况取决于电动机设计。通常，如SS在超过60％速度时打开，电动机将继续加速。如SS直到95％额定速度仍不打开，一些电动机将产生表明过度磁道饱和的大声响。

固态启动开关市场上可以买到。检测在端子12上的电压，当电压超过预定值打开SS。时间延迟打开继电器可用来代替SS。

CS的大小影响启动转矩，在一定范围内增加该CS的微法将增加该启动转矩。由CS传送入端子12的电流滞后约60°。这对小电动机是合适的。更大的电动机对启动电流有更高的功率因数。对这些电动机，为更高的启动转矩，我可对电动机端子2连接CS来替代电动机端子10。

我已通过试验发现对大电动机该启动电容器可接在端子2和12间，而对小电动机可接在端子和10和12间，且一般对很多电动机可使用二启动电容器，各如上述。接在端子10和1间的电容器提供相当的启动转矩，所有运转电容器提供相当的启动转矩。对风扇负载，可不用启动电容器或启动开关仅有运转电容器往往能提供足够的启动转矩。

我已提供了至少有三绕组和四端子的鼠笼式转子感应电动机，该电动机有接在第一电动机端子和第二电动机端子间的第一绕组，接在所说第二电动机端子和第三电动机端子间的第二绕组，接在所说第三电动机端子和第四电动机端子间的第三绕组，耦合到所说转子的旋转机械负载，所说负载有转动惯量，二线单相电源系统，接在所说电动机端子之二个间的运转电容器，其中所说电动机在带负载运行时有低于同步速度的负载轴速度，用于在所说第二电动机端子和另一电动机端子间连接启动电容器的启动装置，所说启动装置在电动机轴静止时连接所说启动电容器，且所说启动装置在电动机轴速度达到90％的所说负载轴速度前断开该所说启动电容器。

除启动电路接至第四电动机端子外，我已提供了如上述有启动电路的电动机。

我已提供了如上述有启动电路的电动机，有对第四电动机端子上电压敏感的启动开关。

我已提供了如上述有启动电路的电动机，有在电动机主电源开关闭合后对时间过去敏感的启动开关。

Claims (46)

1.一种至少有三线组和四端子的鼠笼式转子感应电动机，其有接在第一电动机端子和第二电动机端子间的第一绕组，接在所说第二电动机端子和第三电动机端子间的第二绕组，接在所说第三电动机端子和第四电动机端子间的第三绕组，耦合到所说转子的旋转机械负载，所说负载有转动惯量，二线单相电源系统，多极开关，电容器，通过把所说电容器的一端接到所说开关一极之一端产生的所说电容器和所说开关一极的串联电路，在所说电容器的另一端和所说一极的另一端之间的所说串联电路接在二不同电动机端子间，和所说电源系统的一线通过所说开关的另一极接至所说四电机端子之一。

2.如权利要求1的电动机，其特征在于所说二不同电动机端子之一是所说第四电动机端子。

3.如权利要求1的电动机，其特征在于所说二不同电动机端子之一是所说第二电动机端子。

4.如权利要求1的电动机，其特征在于所说开关之所说一极和所说开关之所说另一极机械连接在一起，所以当所说一极闭合时所说另一极也闭合，而当所说一极打开时所说另一极也打开。

5.如权利要求1的电动机，其特征在于所说有惯量的机械负载是旋转风扇。

6.一种至少有三绕组和四端子的鼠笼式转子感应电动机，其有接在第一电动机端子和第二电动机端子间的第一绕组，接在所说第二电动机端子和第三电动机端子间的第二绕组，接在所说第三电动机端子和第四电动机端子间的第三绕组，耦合到所说转子的旋转机构负载，所说机械负载有转动惯量，二线单相电源系统，壁围着的空间包含流体和所说电动机，所说壁围着空间外部有大气压力，所说壁围着空间内部压力不同于所说大气压力，把电容器电连接在所说电动机端子之二个间的装置，所说电容器置于所说壁围着空间外部且为所说大气压力所包围，和用于把所说线之一电连接到所说电动机端子之一的装置。

7.如权利要求6的电动机，其特征在于所说壁围着空间是包含冷却流体的封闭壳。

8.如权利要求7的电动机，其特征在于所说电动机密封在所说壳内，二电绝缘套管通过所说壳壁提供从所说壳内到所说壳外的电导体，所说导体之一电连接至所说电源系统的所说线之一和所说电动机的所说端子之一，所说导体的另一个是用于把所说电容器连接在二所说电动机端子间的装置，和所说电动机的轴驱动在所说壳内的冷却流体之压缩机。

9.如权利要求6的电动机，其特征在于包含所说电动机的所说壁围着空间有封闭壳，所说电动机轴驱动在所说壳内的冷却流体的压缩机，有若于电绝缘套管通过所说壳壁以提供从所说壳内到所说壳外的若干电导体，所说导体之一电连接至所说电源系统的所说线之一和所说电动机的所说端子之一，所说导体的第二导体电连接至所说第四电动机端子和所说电容器。

10.如权利要求9的电动机，其特征在于第二电容器，其中所说导体的第三导体电连接至所说第二电动机端子，且其中所说第二电容器串联在所说导体的所说第二导体和所说导体的所说第三导体间。

11.如权利要求6的电动机，其特征在于所说壁围着空间是有液体的井。

12.如权利要求11的电动机，其特征在于所说电动机轴驱动机械流体泵，和用于在所说第四电动机和另一所说电动机端子间电连接第二电容器的装置。

13.一种至少有三绕组和四端子的鼠笼式转子感应电动机，其有接在第一电动机端子和第二电动机端子间的第一绕组，接在所说第二电动机端子和第三电动机端子间的第二绕组，接在所说第三电动机端子和第四电动机端子间的第三绕组，耦合到所说转子的旋转机构负载，所说负载有转动惯量，二线单相电源系统，电容器，其中所说电动机是在井内液面下的潜水电动机，其有电绝缘的绕组以及与接到所说井顶的多芯电缆相连接的导体，所说电缆的所说导体之一电连接到所说电源系统的所说线之一和所说电动机的所说端子之一，所说电动机的轴耦合到在所说井内机械流体泵，所说电容器置于所说井内所说液面上方，和用于在所说电动机端子之二个间连接所说电容器的装置。

14.如权利要求12的电动机，其特征在于所说电动机是在井内液面下的潜水电动机，其有电绝缘的绕组以及与接到所说井顶的多芯电缆相连接的导体，所说电缆所说的导体之一电连接到所说电源系统所说线之一和所说电动机的所说端子之一，所说电动机的轴耦合到在所说井内机械流体泵，所说电容器和所说第二电容器都在所说井内所说液面上方。

15.一种至少有三绕组和四端子的鼠笼式转子感应电动机，具有接在第一电动机端子和第二电动机端子之间的第一绕组，接在所说第二电动机端子和第三电动机端子间的第二绕组，接在所说第三电动机端子和第四电动机端子间的第三绕组，耦合到所说转子的旋转机械负载，所说负载有转动惯量，二线单相电源系统，接在二电动机端子间的第一运转电容器，与第一可切换电容器串联的可控继电器的第一串联电路，所说第一串联电路与所说第一运转电容器并联，对所说电动机状态敏感的状态传感器，和对所说状态传感器输出敏感的对所说可控继电器加以控制的装置。

16.如权利要求15的电动机，其特征在于包括接在所说第四电动机端子和另一电动机端子间的第二运转电容器，如第二可切换电容器相串联的第二可控继电器的第二串联电路，所说第二串联电路与所说第二运转电容器并联，互连装置，当所说第一可控继电器闭合时所说第二可控继电器打开，而当所说第一可控继电器打开时所说第二可控继电器闭合，且其中所说状态传感器是响应所说第三电动机端子和所说第四电动机端子间电源电压的电压传感器，和响应所说电源电压大小控制所说可控继电器之一的装置。

17.根据权利要求15的电动机，其特征在于所说状态传感器是响应所说第一电动机绕组电流的电流传感器，和响应所说电流大小控制所说可控继电器的装置。

18.根据权利要求15的电动机，其特征在于所说电源系统的一线接至所说电动机的一端子，且其中电流传感器是根据所说线电流的大小而起作用，和其中所说可控继电器是根据所说传感器的输出而动作。

19.一种至少有三绕组和四端子的鼠笼式转子感应电动机，其有接在第一电动机端子和第二电动机端子间的第一绕组，接在所说第二电动机端子和第三电动机端子间的第二绕组，接在所说第三电动机端子和第四电动机端子间的第三绕组，耦合到所说转子的旋转机械负载，所说负载有转动惯量，二线单相电源系统，接在二所说电动机端子间的运转电容器，其中所说电动机在带负载运行时有低于同步速度的负载轴速度，用于在所说第二电动机端子和另一电动机端子间连接启动电容器的启动装置，所说启动装置在电动机轴静止时连接所说启动电容器，且所说启动装置在电动机轴速度达到90％的所说负载轴速度前断开该所说启动电容器。

20.一种至少有三绕组和四端子的鼠笼式转子感应电动机，其有接在第一电动机端子和第二电动机端子间的第一绕组，接在所说第二电动机端子和第三电动机端子间的第二绕组，接在所说第三电动机端子和第四电动机端子间的第三绕组，耦合到所说转子的旋转机械负载，所说负载有转动惯量，二线单相电源系统，接在二所说电动机端子间的运转电容器，其中所说电动机在带负载运行时有低于同步速度的负载轴速度，用于在所说第四电动机端子和另一电动机端子间连接启动电容器的启动装置，所说启动装置在电动机轴静止时连接所说启动电容器，且所说启动装置在电动机轴速度达到90％的所说负载轴速度前断开该所说启动电容器。

21.如权利要求20的电动机，其特征在于所说启动装置包括所说启动电容器和起动开关串联的电路，所说电路接在所说第二电动机端子和所说第四电动机端子间。

22.如权利要求21的电动机，其特征在于包括用于传感在所说第四电动机端子上电压的装置，以控制所说启动开关。

23.如权利要求21的电动机，其特征在于包括接在所说单相电源所说线之一和所说电动机端子之一间的电源开关，所说启动开关根据所说电源开关闭合的时间而动作，使在所说开关闭合的初始时所说启动开关闭合，而在所说闭合初始时后的预定时间之后所说启动开关打开。

24.一种激励至少有三绕组和四端子的鼠笼式转子感应电动机的方法，其有接在第一电动机端子和第二电动机端子间的第一绕组，接在所说第二电动机端子和第三电动机端子间的第二绕组，接在所说第三电动机端子和第四电动机端子间的第三绕组，耦合到所说转子的旋转机械负载，所说负载有转动惯量，二线单相电源系统，多极开关，电容器，通过接到所说开关一极之一端的所说电容器的一端产生了所说电容器和所说开关一极的串联电路，在所说电容器的另一端和所说一极的另一端间的所说串联电路接在二不同电动机端子间，和所说电源系统的一线通过所说开关的另一极接至所说四电动机端之一。

25.如权利要求24的方法，其特征在于所说二不同电动机端子之一是所说第四电动机端子。

26.如权利要求24的方法，其特征在于所说二不同电动机端子之一是所说第二电动机端子。

27.如权利要求24的方法，其特征在于所说开关之所说一极和所说开关之所说另一极机械连接在一起，所以当所说一极闭合时所说另一极也闭合，而当所说一极打开时所说另一极也打开。

28.如权利要求24的方法，其特征在于所说有惯量的机械负载是旋转风扇。

29.一种激励至少有三绕组和四端子的鼠笼式转子感应电动机的方法，其有接在第一电动机端子和第二电动机端子间的第一绕组，接在所说第二电动机端子和第三电动机端子间的第二绕组，接在所说第三电动机端子和第四电动机端子间的第三绕组，耦合到所说转子的旋转机械负载，所说负载有转动惯量，二线单相电源系统，壁围着的空间包括流体和所说电动机，所说壁围着空间外部有大气压力，所说壁围着空间内部压力不同于所说大气压力，把电容器电连接在二所说电动机端子间，所说电容器置于所说壁围着空间外部且为所说大气压力所包围，和电连接所说线之一到所说电动机端子之一。

30.如权利要求29的方法，其特征在于所说壁围着空间是包含冷却流体的封闭外壳。

31.如权利要求30的方法，其特征在于所说电动机密封在所说壳内，二电绝缘套管通过所说壳壁提供从所说壳内到所说壳外的电导体，所说导体之一电连接至所说电源系统的所说线之一和所说电动机的所说端子之一，所说导体的另一个连接在二所说电动机端子间的所说电容器，和所说电动机的轴驱动在所说壳内的冷却流体之压缩机。

32.如权利要求29的方法，其特征在于包括所说电动机的所说壁围着空间有封闭壳和所说电动机轴驱动在所说壳内冷却流体的压缩机，有若干电绝缘套管通过所说壳壁以提供从所说壳内到所说壳外的若干电导体，所说导体之一电连接至所说电源系统的所说线之一和所说电动机的所说端子之一，所说导体的第二导体电连接至所说第四电动机端子和所说电容器。

33.如权利要求32的方法，其特征在于包括第二电容器，其中所说导体的第三导体电连接至所说第二电动机端子，且其中所说第二电容器串接在所说导体的所说第二导体和所说导体的所说第三导体间。

34.如权利要求29的方法，其特征在于所说壁围着空间是有液体的井。

35.如权利要求34的方法，其特征在于所说电动机轴驱动机械流体泵，和把第二电容器电连接在所说第四电动机端子和另一所说电动机端子间。

36.一种激励至少有三绕组和四端子的鼠笼式转子感应电动机的方法，其有接在第一电动机端子和第二电动机端子间的第一绕组，接在所说第二电动机端子和第三电动机端子间的第二绕组，接在所说第三电动机端子和第四电动机端子间的第三绕组，耦合到所说转子的旋转机械负载，所说负载有转动惯量，二线单相电源系统，电容器，其中所说电动机是在井内液面下的潜水电动机，其有电绝缘的绕组以及与接到所说井顶的多芯电缆相连接的导体，所说电缆的导本之一电连接到所说电源系统所说线之一和所说电动机的所说端子之一，所说电动机的轴耦合到在所说井内机械流体泵，所说电容器置于所说井内所说液面上方，和把所说电容器连接在一所说电动机端子间。

37.如权利要求35的方法，其特征在于所说电动机是在井内液面下的潜水电动机，其有电绝缘的绕组以及与接到所说井顶的多芯电缆相连接的导体，所说电缆的导体之一电连接到所说电源系统所说线之一和所说电动机的所说端子之一，所说电动机的轴耦合到兑在所说井内机械流体泵，所说电容器和所说第二电容器都在所说井内所说液面上方。

38.一种至少有三绕组和四端子的鼠笼式转子感应电动机，其有接在第一电动机端子和第二电动机端子间的第一绕组，接在所说第二电动机端子和第三电动机端子间的第二绕组，接在所说第三电动机端子和第四电动机端子间的第三绕组，耦合到所说转子的旋转机械负载，所说负载有转动惯量，二线单相电源系统，第一运转电容器接在二电动机端子间，与第一可切换电容器串联的可控继电器的第一串联电路，所说第一串联电路与所说第一运转电容器并联，应响于所述电动机状态的状态传感器，和根据所说状态传感器输出控制所说可控继电器。

39．如权利要求38的方法，其特征在于包括接在所说第四电动机端子和另一电动机端子间的第二运转电容器，与第二可切换电容器相串联的第二可控继电器的第二串联电路，所说第二串联电路与所说第二运转电容器并联，互连的继电器控制使当所说第一可控继电器闭合时所说第二可控继电器打开，而当所说第一可控继电器打开时所说第二可控继电器闭合，且其中所说状态传感器是：响应于所说第三电动机端子和所说第四电动机端子间电源电压的电压传感器，和根据所说电源电压大小控制所说可控继电器之一。

40．如权利要求38的方法，其特征在于所说状态传感器是响应于所说第一电动机绕组电流的电流传感器，和根据所说电路的大小控制所说可控继电器。

41．如权利要求38的方法，其特征在于所说电源系统的一线接至所说电动机的一端子，且其中电流传感器是根据所说线电流的大小作用，和其中所说可控继电器是根据所说传感器的输出动作。

42.一激励至少有三绕组和四端子的鼠笼式转子感应电动机的方法，其有接在第一电动机端子和第二电动机端子间的第一绕组，接在所说第二电动机端子和第三电动机端子间的第二绕组，接在所说第三电动机端子和第四电动机端子间的第三绕组，耦合到所说转子的旋转机械负载，所说负载有转动惯量，二线单相电源系统，运转电容器接在二所说电动机端子间，其中所说电机在带负载运行时有低于同步速度的负载轴速度，通过连接在所说第二电动机端子和另一电动机端子间的启动电容器启动，以致当电动机轴静止时连接所说启动电容器，且所说启动电容器在电动机轴速度达到90％的所说负载轴速度前打开该所说启动电容器。

43.一种激励至少有三绕组和四端子的鼠笼式转子感应电动机的方法，其有接在第一电动机端子和第二电动机端子的第一绕组接在所说第二电动机端子和第三电动机端子的第二绕组，接在所说第三电动机端子和第四电动机端子的第三绕组，耦合到所说转子的旋转机械负载，所说负载有转动惯量，二线单相电源系统，所说系统的一线接至一电动机端子，运转电容器接在二所说电动机端子间，其中所说电动机在带负载运行时有低于同步速度的负载轴速度，借连接在所说第四电动机端子和另一电动机端子间的启动电容器而启动，使所说启动电容器在电动机轴静止时被连接，且所说启动电容器在电动机轴速度达到90％的所说负载轴速度前断开该所说电容器。

44.如权利要求43的方法，其特征在于所说启动电容器接在与所说启动开关串联的电路中，所说电路接在所说第二电动机端子和所说第四电动机端子间。

45.如权利要求44的方法，其特征在于包括传感在所说第四电动机端子上电压以控制所说启动开关。

46.如权利要求44的方法，其特征在于包括接在所说单相系统所说线之一和所说电动机端子之一间的电源开关，根据所说电源开关闭合后的时间动作的所说启动开关，使在所说电源开关闭合的初始时所说启动开关闭合，而在所说初始时后的预定时间之后所说启动开关打开。

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