CN1294694C - 互感式无触点起动器 - Google Patents
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Abstract
一种用于单相交流电机的互感式无触点起动器，包括：一个电流互感器、一个双向可控硅，互感器的次级线圈一端与双向可控硅的触发极连接，另一端与双向可控硅的第一极、电机副绕组引出端连接，互感器的初级线圈的两端与电机和电源连接。本发明通过使用电流互感器采样相关的电流信号，可以有效控制电流采样系统的发热功耗，该采样系统的功耗都能低达毫瓦级，即“零功耗”单相交流电机起动器，从而大大提高节能效率；且电路简单，元件数量少而可靠，在保证了电机起动功能的同时，提高了电机起动系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种互感式无触点起动器，主要用于压缩机电机的起动，也可以用于一般单相交流电机的起动。
背景技术
单相交流电机通常由一个转子和由主、副绕组构成的定子组成。其中的副绕组除了起到电机起动的作用外，也可以在电机正常运行时继续参加工作，所以完整的单相交流电机的副绕组电路通常可以由并联的副绕组运行电路和副绕组起动电路表示。电机正常运行时，副绕组不参加工作的电机则没有其中的副绕组运行电路部分。其中的副绕组起动电路部分仅在电机起动时参加工作，在电机起动后需要实现断开。目前通常由正温度系数热敏电阻(PTC)元件来实现。当电机起动时，起动电路参加工作，PTC元件被通于副绕组起动电流，导致PTC元件发热，其阻值迅速上升，最终使起动电路被基本断开。在电机正常运行时，PTC元件中仍然必须由一个较小的电流持续通过，以维持PTC元件的发热阻值，阻止电机起动电路在电机正常工作时发生作用。这个维持PTC发热的功耗通常在3W左右。由于这种电机被广泛应用，这个发热功耗导致了电能的大量浪费。
中国专利申请CN1052228A公开了一种用于起动单相感应电机的电子电路。通过在电机起动电路中使用一个常态触发、定时截止的双向可控硅及其触发/截止电路，实现电机起动电路从通电接通到定时断开的转换，从而实现电机的起动。但是，该电路使用这些分立元件的数量对于长期频繁间歇起动这样的典型应用场合等可靠性要求极高的情况，还是在很大程度上降低了起动电路的可靠性，尤其是其中触发电路中所使用的电阻元件和定时截止电路中所使用的多个晶体管，在电机工作状态下全部都通过有多个毫安的工作电流，而且这个电子电路全部都运作在复杂的电机工作电路中，没有实现同复杂用电环境的有效隔离，整个脆弱的弱电电路系统无法得到良好的保护，给整个电机系统的可靠性带来了巨大的负面影响。同时，该电路中采用的双向可控硅在电机起动电路接通前，必须要实现定时器的复位，也就是必须使定时器电路失电，经过一段时间的定时器定时电容放电基本完成后，才能再次实现双向可控硅的延时截止，否则，只要在触发电路/定时截止电路中有电流存在，双向可控硅将一直处于截止状态，无法实现电机从非运转小电流状态到起动的转变。
日本专利文献特开平10-94279中利用了电机在起动和运转情况下电流不同的原理，通过在电机总回路放置电流检测电阻，通过该电阻将主回路电流(电机总电流)信号转变为电压信号，同时该专利设定有一个“基准电流值设定器”和“电流比较回路”，对主电路电流信号和设定电流值进行比较，用该比较结果控制电机起动电路中串入的双向可控硅的通断，从而达到控制起动电路通断的目的。但该电路中使用了电阻来将电机总回路中的电流信号采样成电压信号。电阻是纯阻性元件，电机总回路的电流通常都在安培级或接近安培级，这样，在整个电机的运行过程中，该电阻都在消耗瓦特级或接近瓦特级的无用发热功耗。该电路在能够起动电机的情况下也大大降低了能源的利用率。此外，该电路使用了“基准电流设定器”、“比较回路”等辅助电路，这些辅助电路的存在都从一定程度上降低了电机起动功能的可靠性。
中国专利CN2036726U中公开了一种单相交流电动机起动器，其中的电流互感器其直接作用是获取一个隔离电源，通过该电源控制一个电容充电式定时电路来控制继电器J的动作。但是，从电路中可以清楚地看出，该控制功能是单向的，即继电器一旦动作，就不能回复，如果要回复就必需要等待整个电路失电并要经过相当长时间的电容放电。从起动器的整体应用而言，就是电机一旦起动，如果中间出现欠压堵转、小电流停转等情况后，那么电机在完全失电之前无法再次起动，降低了电机起动功能的可靠性。
发明内容
本发明的目的是要提供一种可靠性高、消耗功率少的用于单相交流电机的互感式无触点起动器。
本发明的目的是这样来达到的，一种用于单相交流电机的互感式无触点起动器，这里所述电机中具有至少一个主绕组和一个副绕组构成的定子，在主、副绕组引出端连接有永久运行电容器C，其特点是：上述互感式无触点起动器包括一个电流互感器L、一个双向可控硅T，所述的电流互感器L的次级线圈L2一端与双向可控硅T的触发极G连接，另一端与双向可控硅T的第一极A1、永久运行电容器C的一端、电机MD副绕组引出端S连接，所述电流互感器L的初级线圈L1的一端与电源端A和双向可控硅T的第二极A2连接，另一端与电机MD主绕组引出端M和永久运行电容器C的另一端连接。
本发明还包括有正温度系数电阻器Rt，所述的双向可控硅T的第二极A2与正温度系数电阻器Rt的一端连接，正温度系数电阻器Rt的另一端与电源端A和电流互感器L初级线圈L1的一端连接。
一种用于单相交流电机的互感式无触点起动器，这里所述电机中具有至少一个主绕组和一个副绕组构成的定子，在主绕组引出端连接有永久运行电容器C，其特点是：上述互感式无触点起动器包括一个电流互感器L、一个双向可控硅T，所述的电流互感器L的次级线圈L2一端与双向可控硅T的触发极G连接，另一端与双向可控硅T的第一极A1、电机MD副绕组引出端S和电流互感器L的初级线圈L1的一端连接，所述电流互感器L的初级线圈L1的另一端与永久运行电容器C的一端连接，双向可控硅T的第二极A2与电源端A、永久运行电容器C的另一端和电机MD主绕组引出端M连接。
本发明还包括有正温度系数电阻器Rt，所述的双向可控硅T的第二极A2与正温度系数热敏电阻器Rt的一端连接，正温度系数热敏电阻器Rt的另一端与电源端A、永久运行电容器C的另一端和电机MD主绕组引出端M连接。
一种用于单相交流电机的互感式无触点起动器，这里所述电机中具有至少一个主绕组和一个副绕组构成的定子，在主、副绕组引出端连接有永久运行电容器C，其特点是：上述互感式无触点起动器包括一个电流互感器L、一个双向可控硅T，所述的电流互感器L的次级线圈L2一端与双向可控硅T的触发极G连接，另一端与双向可控硅T的第一极A1、电机MD副绕组引出端S和永久运行电容器C的一端连接，所述电流互感器L初级线圈L1的一端与电源端A连接，另一端与电机MD主绕组引出端M、永久运行电容器C的另一端和双向可控硅T的第二极A2连接。
本发明还包括有正温度系数电阻器Rt，所述的双向可控硅T的第二极A2与正温度系数热敏电阻器Rt的一端连接，正温度系数热敏电阻器Rt的另一端与电机MD主绕组引出端M、永久运行电容器C的另一端和电流互感器L初级线圈L1的另一端连接。
一种用于单相交流电机的互感式无触点起动器，这里所述电机中具有至少一个主绕组和一个副绕组构成的定子，在主、副绕组引出端连接有永久运行电容器C，其特点是：上述互感式无触点起动器包括一个电流互感器L、一个双向可控硅T，所述的电流互感器L的次级线圈L2一端与双向可控硅T的触发极G连接，另一端与双向可控硅T的第一极A1、电机MD副绕组引出端S和永久运行电容器C的一端连接，所述电流互感器L初级线圈L1的一端与电机MD主、副绕组合并引出端Z连接，另一端与电源端B连接，双向可控硅的第二极A2与电源端A、电机MD主绕组引出端M和永久运行电容器C的另一端连接。
本发明还包括有正温度系数电阻器Rt，所述的双向可控硅T的第二极A2与正温度系数热敏电阻器Rt的一端连接，正温度系数热敏电阻器Rt的另一端与电机MD主绕组引出端M和永久运行电容器C的另一端、电源端A连接。
本发明通过使用电流互感器采样相关的电流信号，可以有效控制电流采样系统的发热功耗，通常该采样系统的功耗都能低达毫瓦级，也就是所谓的“零功耗”单相交流电机起动器，从而大大提高节能效率；另外，本发明的电路简单，元件数量少而可靠，在保证了电机起动功能的同时，提高了电机起动系统的可靠性。
附图说明
图1为本发明的第1种实施例的电原理图。
图2为本发明的第2种实施例的电原理图。
图3为本发明的第3种实施例的电原理图。
图4为本发明的第4种实施例的电原理图。
图5为本发明的第5种实施例的电原理图。
图6为本发明的第6种实施例的电原理图。
图7为本发明的第7种实施例的电原理图。
图8为本发明的第8种实施例的电原理图。
具体实施方式
本发明图中虚线内所示为用于单相交流电机的互感式无触点起动器。
图1中，所述的电流互感器L的初级线圈L1的一端与电源端A和双向可控硅第二极A2连接，另一端与电机MD的主绕组引出端M连接。在实际使用中，MD主、副线圈合并引出端Z与电源端B连接，永久运行电容器C两端分别与电机MD的主、副绕组引出端M、S连接。
图2中，所述的电流互感器L的初级线圈L1一端与电源端A和正温度系数热敏电阻Rt的一端连接，正温度系数热敏电阻器Rt的另一端与双向可控硅T的第二极A2连接。
图3中，所述的电流互感器L的初级线圈L1的一端与永久运行电容器C的一端连接，另一端与电机副绕组引出端S连接，双向可控硅T的第二极A2与电源端A连接。在实际使用中，永久运行电容器C的另一端与电机MD主绕组引出端M和电源端A连接，电机MD主、副绕组合并引出端Z与电源端B连接。
图4中，所述的正温度系数热敏电阻Rt的一端与双向可控硅T的第二极A2连接，另一端与电源端A、永久运行电容器C另一端和电机MD主绕组引出端M连接。
图5中，所述的电流互感器L初级线圈L1的一端与电源端A连接，另一端与电机MD主绕组引出端M和双向可控硅T的第二极A2连接。在实际使用中，永久运行电容器C两端分别与电机MD的主、副绕组引出端M、S连接，电机MD的主、副绕组合并引出端Z与电源端B连接。
图6中，所述的正温度系数热敏电阻Rt的一端与双向可控硅T的第二极A2连接，另一端与电机MD主绕组引出端M和电流互感器L初级线圈L1的另一端连接。
图7中，所述的电流互感器L1的一端与电机MD的主、副绕组合并引出端Z连接，另一端与电源端B连接，双向可控硅的第二极A2与电源端A连接。在实际使用中，电机MD主绕组引出端M与电源端A连接，永久运行电容器C两端分别与电机MD的主、副绕组引出端M、S连接。
图8中，所述的正温度系数热敏电阻Rt的一端与双向可控硅T的第二极A2连接，另一端与电机MD主绕组引出端M和电源端A连接。
不同的电机在这些实施方式中互感器初级串接处的电流变化情况各不相同，与电机起动电路中电流的相位关系也各不相同。通过选择以上各种不同的实施方式，可以使电流互感器的次级线圈获得与电机起动电路中电流相位关系最佳的触发电流，同时使触发电流的获得起动电机所需的最佳变化情况，用于触发串接在电机起动电路中的双向可控硅。
通过选择适当参数的电流互感器L，可以达到在电机起动时保证触发双向可控硅T，而在电机正常运行时则保证不触发双向可控硅T，从而控制电机起动电路仅在电机起动时参加工作。电路互感器L的选择调整可以通过初、次级线圈的圈数和选择不同性能的铁芯或磁芯来实现。
在电机转子开始加速转动的很短时间内，电机必须能使双向可控硅迅速从触发状态转变为非触发状态，也就是电路互感器中的输出电流必须自动下降到不能触发双向可控硅的运行状态参数，从而起到断开起动电路，完成电机起动的作用。
不同的电机在上述电流互感器初级串接位置的电流有不同的表现，并不一定都能在电机转子加速转动起来时自动下降到电流互感器次级输出电流不足以触发双向可控硅的程度，因为此时电机起动过程还没有全部完成，电机起动电路中还有较大的起动电流在通过。当电流互感器初级串接位置的电流能自动下降到次级输出电流不能触发双向可控硅的程度时，图1、3、5、7的基本电路无需辅助电路就能完成电机的起动。当这个电流不能自动下降到不能触发双向可控硅的程度时，本发明通过在电机起动电路中串入正温度系数热敏电阻器来辅助完成电机的起动过程，图2、4、6、8表示了这种连接的方法。
图2、4、6、8中，在电机开始起动时，电流互感器的输出电流使起动电路中的双向可控硅充分触发，起动电路开始工作。起动电路中的正温度系数热敏电阻器被通以一个较大的电机副绕组起动电流，正温度系数热敏电阻器很快发热，使其电阻值迅速上升。当其温度达到正温度系数热敏电阻器的居里点温度时，其电阻值上升到一个极大值，足以使电机起动电路基本断开。此时，电机进入正常运行状态。在电机进入运行状态后，根据前面所述的电流互感器选择和调整原则，电流互感器的次级输出电流不能触发双向可控硅。此时，电机起动电路被完全断开，正温度系数热敏电阻器中没有电流通过，其温度开始下降。当正温度系数热敏电阻器的温度下降到接近工作环境温度时，由于此时电机已处于正常运行状态，起动电路中的双向可控硅不能被电流互感器的次级输出电流所触发，正温度系数热敏电阻器中没有电流通过，正温度系数热敏电阻器在电机停转并再次起动前不会有电流通过并发热，电机起动电路会一直保持这种状态，直到电机停止转动。
Claims (8)
1、一种用于单相交流电机的互感式无触点起动器，这里所述电机中具有至少一个主绕组和一个副绕组构成的定子，在主、副绕组引出端连接有永久运行电容器C，其特征在于上述互感式无触点起动器包括一个电流互感器L、一个双向可控硅T，所述的电流互感器L的次级线圈L2一端与双向可控硅T的触发极G连接，另一端与双向可控硅T的第一极A1、永久运行电容器C的一端、电机MD副绕组引出端S连接，所述电流互感器L的初级线圈L1的一端与电源端A和双向可控硅T的第二极A2连接，另一端与电机MD主绕组引出端M和永久运行电容器C的另一端连接。
2、根据权利要求1所述的用于单相交流电机的互感式无触点起动器，其特征在于还包括有正温度系数电阻器Rt，所述的双向可控硅T的第二极A2与正温度系数电阻器Rt的一端连接，正温度系数电阻器Rt的另一端与电源端A和电流互感器L初级线圈L1的一端连接。
3、一种用于单相交流电机的互感式无触点起动器，这里所述电机中具有至少一个主绕组和一个副绕组构成的定子，在主绕组引出端连接有永久运行电容器C，其特征在于上述互感式无触点起动器包括一个电流互感器L、一个双向可控硅T，所述的电流互感器L的次级线圈L2一端与双向可控硅T的触发极G连接，另一端与双向可控硅T的第一极A1、电机MD副绕组引出端S和电流互感器L的初级线圈L1的一端连接，所述电流互感器L的初级线圈L1的另一端与永久运行电容器C的一端连接，双向可控硅T的第二极A2与电源端A、永久运行电容器C的另一端和电机MD主绕组引出端M连接。
4、根据权利要求3所述的用于单相交流电机的互感式无触点起动器，其特征在于还包括有正温度系数电阻器Rt，所述的双向可控硅T的第二极A2与正温度系数热敏电阻器Rt的一端连接，正温度系数热敏电阻器Rt的另一端与电源端A、永久运行电容器C的另一端和电机MD主绕组引出端M连接。
5、一种用于单相交流电机的互感式无触点起动器，这里所述电机中具有至少一个主绕组和一个副绕组构成的定子，在主、副绕组引出端连接有永久运行电容器C，其特征在于上述互感式无触点起动器包括一个电流互感器L、一个双向可控硅T，所述的电流互感器L的次级线圈L2一端与双向可控硅T的触发极G连接，另一端与双向可控硅T的第一极A1、电机MD副绕组引出端S和永久运行电容器C的一端连接，所述电流互感器L初级线圈L1的一端与电源端A连接，另一端与电机MD主绕组引出端M、永久运行电容器C的另一端和双向可控硅T的第二极A2连接。
6、根据权利要求5所述的用于单相交流电机的互感式无触点起动器，其特征在于还包括有正温度系数电阻器Rt，所述的双向可控硅T的第二极A2与正温度系数热敏电阻器Rt的一端连接，正温度系数热敏电阻器Rt的另一端与电机MD主绕组引出端M、永久运行电容器C的另一端和电流互感器L初级线圈L1的另一端连接。
7、一种用于单相交流电机的互感式无触点起动器，这里所述电机中具有至少一个主绕组和一个副绕组构成的定子，在主、副绕组引出端连接有永久运行电容器C，其特征在于上述互感式无触点起动器包括一个电流互感器L、一个双向可控硅T，所述的电流互感器L的次级线圈L2一端与双向可控硅T的触发极G连接，另一端与双向可控硅T的第一极A1、电机MD副绕组引出端S和永久运行电容器C的一端连接，所述电流互感器L初级线圈L1的一端与电机MD主、副绕组合并引出端Z连接，另一端与电源端B连接，双向可控硅的第二极A2与电源端A、电机MD主绕组引出端M和永久运行电容器C的另一端连接。
8、根据权利要求7所述的用于单相交流电机的互感式无触点起动器，其特征在于还包括有正温度系数电阻器Rt，所述的双向可控硅T的第二极A2与正温度系数热敏电阻器Rt的一端连接，正温度系数热敏电阻器Rt的另一端与电机MD主绕组引出端M和永久运行电容器C的另一端、电源端A连接。
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