CN2149720Y - 单相感应电动机的控制装置 - Google Patents

Abstract

有主场绕组和辅助场绕组之单相感应电动机，装 有进相电容，电动机由具有计时器单元和使进相电容 旁路的旁路开关的控制单元所控制。主场绕组装有 由计时器所控制之可由继电器来操作之主开关。控 制单元由离合器侦测单元侦测耦接至电动机之负载， 当离合器从电动机负载分离时，该计时器亦可设定为 于经过预定时间后，启动继电器动作，使继电器将主 开关开路，旁路开关闭路；当无负载时电动机能仅以 辅助场绕组来运转，而节省电动机于怠速运转时的电 能。

Description

本实用新型系涉及一种单相感应电动机之控制装置，尤指一种改良的用以控制使用于驱动设备，譬如缝纫机之电动机之控制装置，控制装置可时断时续地操作以配合负载时断时续地加至电动机。

公知的  缝纫机系由包含主场绕组和辅助场绕组的磁砀电路的单相感应电动机所驱动；其中有一电容器连接至辅助场绕组，以进相流过辅助场绕组之电流的相位，使电动机能够起动。磁场电路之设    计，通常系使有相对较大之电流流过主场绕组，而因此使电动机所产生转矩之主要部分系由主场绕组所产生。早期型式之单相感应电动机，在辅助场绕组上设有一开关，此开关当电动机起动后其转速达某一基准值时，便立即跳开以切断供应至辅助场绕组之电流，而仅留主场绕组之电流供应电动机的运转。当其中一种不管是否有切断开关的传统单相感应电动机用于驱动缝纫机时，通常使用一磁离合器来耦合缝纫机的电动机。这是因为缝纫机的操作时断时续，而当缝纫机停止时，电动机须立即地与缝纫机分离；反之，当缝纫机欲再操作时，该电动机又必须立即地能够与该缝纫机相耦合。

这样产生了一个问题，当电动机保持单独由主场绕组供应电流操作时，甚至当磁控离合器与电动机相分离而没有负载加至电动机上时，亦需供应相对之大电流于主场绕组；亦即，当缝纫机停止操作，电动机保持怠速时，仍需消耗相当大的电能，并且如此额外消耗之电能亦将会产生大量的热量和噪音。

有鉴于上述传统单相感应电动机所产生的问题，本实用新型的目的是提供一种改良的控制装置，该控制装置当电动机在无负载状况下操作时，可减少能量消耗。

依照本实用新型之控制单相感应电动机之控制装置，包括磁场电路，该磁场电路产生离合器耦接至电动机所需负载之磁通量；一离合器侦测单元，用以侦测离合器的接合和分离操作情形；和控制电路，响应由离合器侦测单元侦测之离合器接合和分离操作状况，而改变供应至磁场电路的电流基准值。该磁场电路有主场绕组，有一主开关在其上；和辅助场绕组，有一电容和辅助开关连接其上，该电容有一旁路开关可配合辅助开关而操作。控制电路包括一计时器，和可由计时器控制操作之继电器；计时器连接成可操作离合器侦测单元，因此当离合器侦测单元侦测到离合器处在分离状态时，计时器即动作。当该计时器启动，于一预定之时间后，继电器启动，使主开关开路，辅助开关开路，旁路开关闭路，而使得电动机在无负载状况下，仅由辅助场绕组线圈供应电流。

现在参照附图结合实例对本实用新型作进一步的描述。

图1  为公知的单相感应电动机之电路图；

图2  为另一公知的单相感应电动机的电路图；

图3  为本实用新型之控制装置实施例的电路图，显示离合器与电动机分离，及电动机无负载状况下之情形；

图4  为本实用新型之控制装置的另一电路图，显示离合器接合，预定之时间限制超过时之情形。

图1中显示了公知单相应感应电动机的电路图，其中1为主场绕组，2为辅助场绕组，3为进相电容，4为电枢。图2中显示了另一种公知之单相感应电动机的电路图，其与图1的相似，除了有一个开关SA可于电枢4到达一预定之转速时，立刻切断供应至辅助场绕组2之电流外。

如图3所示，本实用新型之控制单相感应电动机之控制装置的实施例，包括主场绕组1，经由可由螺线管SS控制操作之主开关S1，并联跨接于一对电源线L1，L2；辅助绕组2，经由串联连接的辅助开关S2和进相电容3，并联跨接于一电源线L1，L2；以及一旁路开关S3，并联连接于辅助开关S2和进相电容3。该控制装置还包括一计时器单元12，计时器单元12可由离合器侦测单元11侦测到适当耦接至电动机4之负载L（譬如缝纫机之离合器N之接合或分离状况）而操作。计时器单元12包含一继电器S4，连接螺线管SS至电源线L1，L2。

离合器侦测单元11包括操作离合器N离合之脚踏板F，和可由脚踏板F控制操作之微动开关MS。当脚踏板F压下时，离合器N接合和微动开关MS接通以启动计时器单元12。当脚踏板F未压下时，离合器分离和微动形关MS关断，计时器单元12开启以计时一预定之时间，以及继电器S4于该预定之时间，譬如10秒钟过后，成为闭路。

主开关S1，通常是成闭路，只是当继电器S4成闭路，以  激励螺线管SS时，立刻成为开路；螺线管SS磁性调控操作主开关S1。

辅助开关S2，通常是成闭路，而配合主开关S1之操作，即当主开关S1成为开路时，辅助开关S2亦将成为开路。

旁路开S3，通常是成开路，其配合主开关S1而操作，即当主开关S1成为开路时，旁路开关S3将成为闭路。

图3和4中，P为电源，其可为110V或220V，50Hz或60Hz的交流商用电源，而SP为电源开关。

本实用新型控制装置之操作说明如下：

如图3所示，脚踏板F未压下，主开关S1和辅助开关S2为闭路，以及旁路开关S3为开路。

当图3之电源开关SP为闭路时，110V或220V交流电源P加至主场绕组1和辅助绕组2，以启动电动机4旋转，此时脚踏板F释放和离合器N未接合。此未接合之离合器N被离合器侦测单元11之微动开关MS所侦测，以及计时器单元T，其被设定于10秒钟后操作继电器S4，开始计时。

假如离合器N于10秒钟内因压下脚踏板F而接合，以驱动负载L之缝纫机，则离合器侦测单元11之微动开关MS侦测到此离合器N之接合，重新设定计时器单元12并使之停止于起始位置，以及主场绕组1被激励，和辅助场绕组线圈2亦经由进相电容3和辅助开关S2由交流电所激励，而维持着电动机4之运转。

每当缝纫机L因释放脚踏板F使离合器N分离而停止时，离合器侦测单元11立即侦测到离合器N分离，而开始计时器12之计时。当离合器N保持分离状态超过预定的时间10秒钟后，计时器单元12使得继电器S4闭路，如图4所示。然后螺线管SS被激励而使得主开关S1开路，辅助开关S2开路，和旁路开关S3闭路。其结果为供应至主场绕组1之电流切断，原经由进相电容3和辅助开关S2的供应给辅助场绕组2的电流，改经由旁路开关S3所供应，而电动机4之旋转，仅由辅助场绕组2供电而维持，如图4所示。

测试实例1：

一个1／3马力之单相感应电动机装配了本实用新型之控制装置，将缝纫机经由离合器加载于电动机而进行测试，如图3和图4所示。其结果为：

Wo（空载损耗）：51W

Rm（主场绕组内阻）：1.6Ω

Im（主场绕组电流）：OA

Ia（辅助场绕组电流）：1.5A

操作情况：无噪音，温升低。

比较例1：

与测试实例1相同之电动机以不加装本实用新型之控制装置进行测试，如图1所示。其结果为：

Wo：98W

Rm：1.6Ω

Im：2.5A

Ia：1.4A

操作情况：有噪音，温升高。

测试实例2：

一个3／4马力之单相感应电动机装配了本实用新型之控制装置，进行测试。其结果为：

Wo：70W

Rm：0.95Ω

Im：OA

Ia：2.2A

操作情况：无噪单，温升低。

比较例2：

与测试实例2相同之电动机以不加装本实用新型之控制装置进行测试，其结果为：

Wo：145W

Rm：0.95Ω

Im：3.85A

Ia：2.30A

操作情况；有噪音，温升高。

本实用新型之控制装置，如上述图3和图4最佳实施例说明所示，使用于负载时断时续地加载电动机上之缝纫机操作时，极为有用处。详言之，在仅有相对小部分之电动机总操作时间（25－30％）内驱动负载（用离合器接合驱动缝纫机），而有相对大部分（70－75％）之电动机总操作时间为电动机怠速的情况时（离合器分离）的本实用新型的控制装置非常有用处。其结果为，在电动机怠时可节省50％电能。而且，因为电动机怠速时节省大量电能，而导致场绕组产生较少热量，并且电动机的铜损亦能减少。

虽然可使用微动开关来控制离合器侦测单元中之脚踏板离合操作，可是，其它之替代物，例如像是电连接于电动机内置的磁控离合器控制电路之继电器，亦可使用。以及，延迟继电器可作为于计时器单元12和继电器S4组合应用。其它只要不脱离本实用新型权利要求范围内之修改，皆应属于本实用新型之要求保护的范围。

Claims (2)

1、一种控制具有主场绕组和辅助绕组之单相感应电动机装置，其特征在于包括：

侦测机构，用以侦测该电动机加上负载和未加负载情况；

计时器单元，可配合该侦测机构而操作，当该侦测机构测得该电动机未加负载时，该计时器单元开始计时，而当该侦测机构侦测得该电动机加上负载时，该计时器单元被重置；

开关机构，可由该计时器单元启始计时一预定之时间后而操作，切断供应至该主场绕组之电流，使得仅有电流流过该辅助场绕组。

2、如权利要求1的控制装置，其特征在于有一进相电容串联连接于该辅助场绕组，和该开关机构包括：

主开关，串接于该主场绕组；

辅助开关，与该进相电容和该辅助场绕组相连接；

旁路开关，旁路该进相电容；以及

继电器，正常地保持该主开关闭路，该辅助开关闭路，和该旁路开关开路；而当该计时器单元启动该继电器操作时，该继电器使得该主开关开路，该辅助开关开路，和该旁路开关闭路。

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