SK15412000A3

SK15412000A3 - Štartovací systém elektromotorov

Info

Publication number: SK15412000A3
Application number: SK1541-2000A
Authority: SK
Inventors: Eg�Dio Berwanger
Original assignee: Empresa Brasileira De Compressores S. A.-Embraco
Priority date: 1998-04-13
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2001-06-11
Also published as: EP1072086B1; SK286915B6; EP1072086A1; WO1999053604A1; DE69923169D1; KR20010034705A; ES2237097T3; JP4749543B2; DE69923169T2; CN1297605A; US6479961B1; JP2002511729A; CN1173459C; KR100642117B1

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka štartovacieho systému pre indukčné elektromotory, obzvlášť typov, použitých v hermetických chladiacich kompresoroch.

Doterajší stav techniky

V bežných konštrukciách má elektromotor vopred spomenutého typu hlavnú cievku a pomocnú cievku, ktoré sú napájané elektrickým prúdom zo zdroja elektrického prúdu cez štartovací okruh elektromotoru, obvykle obsahujúceho štartovacie relé alebo termistor (PTC) osadený tak, aby zabezpečil elektrické spojenie s vonkajšiou stenou kompresorového obalu, v ktorom motor pracuje.

V týchto konštrukciách je terminál každej hlavnej a pomocnej cievky tohto elektromotora priamo spojený so zdrojom elektrického prúdu cez spínač štartovacieho okruhu, pričom na druhej strane iný terminál pomocnej cievky je elektricky spojený s daným zdrojom elektrického prúdu cez relé, alebo PTC.

V konštrukcii, využívajúcej štartovacie relé, dochádza pri excitácii vinutia ku magnetickému uzavreniu kontaktov, umožňujúcich prúdu tiecť do pomocnej cievky elektromotora. Tento stav budenia pretrváva, pokiaľ je prúd vo vinutí cievky dostatočný na udržanie uzavretého stavu kontaktov. Celkovo teda práve po štarte, potom, ako prúd klesne v hlavnej cievke, prúd vo vinutí cievky je podstatne zredukovaný, čo zapríčiňuje nie vždy pri požadovaných príležitostiach otváranie kontaktov cievky a prerušenie toku prúdu cez pomocnú cievku motora.

Používanie štartovacieho relé má ďalšie nevýhody, ako napríklad možnosť roztavenia kontaktov cievky v prípadoch vysokoprúdového elektrického výboja, možnosť elektrických interferencií a iskrenia.

V konštrukcii, využívajúcej štartovacie PTC, pri štarte elektromotora, umožňuje PTC tok elektrického prúdu do pomocnej cievky, tento stav je dočasne udržovaný vo funkcii charakteristík

PTC. Počas toku elektrického prúdu sa teplota PTC mení a progresívne sa zvyšuje. Pri vyhrievaní je odpor PTC postupne zvýšený a postupne obmedzuje tok elektrického prúdu a následne redukuje prúd do pomocnej cievky, nastáva teda redukcia, až pokiaľ nie je tok prúdu do pomocnej cievky úplne zablokovaný. V praxi aj napriek postupnej redukcii prúdu cez pomocnú cievku motora, odpor PTC nie dostatočne efektívne prerušuje prúd do pomocnej cievky, pričom umožňuje prietok zvyškového prúdu vnútri, čo vyúsťuje do energetickej spotreby elektromotora. Okrem toho existencia prúdu, tečúceho cez PTC, ho udržuje neskôr vyhriate, čím sú narušené nové štarty elektromotora, odkedy je reštartovanie možné vykonať len pri určitej determinovanej teplote PTC, pri ktorej sa tam nenachádza nezanedbateľný odpor pre tok prúdu.

Popri niektorých nevýhodách, vyplývajúcich zo zabezpečenia štartovacieho relé, alebo PTC na dosiahnutie štartu elektromotora, táto bežná konštrukcia realizácie štartovacieho okruhu nejakými vonkajšími elementárni externe ku kompresoru spôsobuje následné nevýhody, ako napríklad nenáležité vyhriatie obalu a následne aj komponentov v rámci neho, obtiažnosť a nepohodlnosť na montáž takéhoto púzdra do kompresora a vystavenie daného púzdra zásahom, keď je kompresor v pohybe, napríklad počas prevážania, čo môže spôsobiť nenáležité rozpojenie obalu, obsahujúceho štartovací okruh od púzdra kompresoru.

Podstata vynálezu

Teda cieľom vynálezu je zabezpečiť štartovací systém pre elektromotory, ktorý sa zaobíde bez štartovacieho relé, alebo štartovacieho PTC v štartovacom okruhu daného motora, za účelom vyhnúť sa nevýhodám, ktoré vyplývajú z používania týchto komponentov.

Ďalší cieľ tohoto vynálezu je zabezpečiť štartovací systém pre elektromotory typu, spomenutého vyššie, ktoré môžu byť osadené do hermetického kompresoru bez nevýhod, známych z predošlého vynálezu.

Tieto a ďalšie ciele tohoto vynálezu sú dosiahnuté štartovacím systémom pre elektromotory typu, obsahujúceho hlavnú cievku a pomocnú cievku, ktoré sú napájané prúdom zo zdroja elektrického prúdu, tento systém sa skladá zo: spínača, umiestneného medzi zdrojom elektrického prúdu a pomocnou cievkou, pričom pri otvorenom stave pomocná cievka ostáva nevybudená, a pri uzavretom stave je pomocná cievka vybudená, a pohonný spúšťací prostriedok, umiestnený vo vnútri elektromotora vystavený magnetickému poľu, ktoré je vytvorené hlavnou cievkou pri jej vybudení pre chod motora, tento pohonný (spúšťací) prostriedok uzatvára spínač, keď prúd, prechádzajúci hlavnou cievkou, vytvára magnetické pole s vyššou intenzitou, ako je určená hodnota, a otvára spínač vtedy, keď hlavná cievka produkuje magnetické pole, ktoré má intenzitu odpovedajúcu predurčenej hodnote.

Prehľad obrázkov na výkrese

Vynález bude opísaný nižšie, vzhľadom na pripojené obrázky, v ktorých:

Obrázok 1 schematicky zobrazuje hlavnú a pomocnú cievku elektromotora, ktoré sú pripojené na štartovací systém tohto vynálezu, podľa jedného konštrukčného vyhotovenia;

Obrázok 2 schematicky zobrazuje hlavnú a pomocnú cievku elektromotora, ako je to ilustrované na obr. 1, ktoré sú pripojené na štartovací systém podľa tohoto vynálezu, podľa ďalšieho konštrukčného vyhotovenia;

Obrázok 3 schematicky zobrazuje konštrukciu pre štartovací systém podľa tohoto vynálezu; Obrázok 4 schematicky zobrazuje inú konštrukciu štartovacieho systému podľa tohoto vynálezu; Obrázok 5 schematicky a v perspektívnom pohľade zobrazuje hlavnú a pomocnú cievku elektromotora, znázorňuje pozičné usporiadanie štartovacieho systému podľa tohoto vynálezu, ako je to zobrazené na obr. 3;

Obrázok 6 schematicky zobrazuje variantu konštrukcie pre štartovací systém obr. 2, znázorňuje ochranný prvok spínača;

Obrázok 7 schematicky zobrazuje konštrukciu pre ochranný prvok spínača, znázorneného na obr. 6; a

Obrázok 8 schematicky a vo vertikálnom priereze zobrazuje časť kompresoru na použitie v chladiacich systémoch, znázorňuje pozičné usporiadanie ochranných prvkov spínača, znázorneného na obr. 7 pod cievkami elektromotora kompresoru.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Vynález bude opísaný vo vzťahu k elektromotoru typu, použitom v chladiacich komporesoroch, obsahujúci hlavnú cievku 1 a pomocnú cievku 2, ktoré sú napájané zdrojom elektrického prúdu 3, ako je napríklad elektrická sieť so striedavým prúdom.

Počas Štartu elektromotora Štartovací prúd, ktorého intenzita je obvykle oveľa vySšia ako normálny operačný prúd elektromotora, tečie do hlavnej cievky 1 elektromotora, kde vytvára intenzívne magnetické pole. Podľa známych techník, počas Štartu elektromotora, štartovací prúd aktivuje štartovací okruh, ktroý nie je znázornený, čo umožňuje elektrickému prúdu tiecť do pomocnej cievky 2 počas určitého časového intervalu, ktorý sa mení ako funkcia vodivostných charakteristík štartovacieho okruhu, tento tok prúdu do pomocnej cievky 2 je generálne prerušený, keď prúd, pretekajúci cez hlavnú cievku 1 dosiahne predurčenú hodnotu, v podstate korešpondujúcu s nominálnou hodnotou pracovného prúdu elektromotora.

Konštrukcie, obshujúce štartovací okruh zabezpečený podľa predošlého spôsobu a osadené externe na hermetický obal 4 kompresoru, kde elektromotor pracuje, majú nevýhody, spomenuté vyššie.

Podľa tohto vynálezu a ako je to ilustrované na pridaných obrázkoch, vybudenie pomocnej cievky 2 elektromotora nastáva počas jej štartu, cez pohonný (spúšťací) prostriedok 10. ktorý je operatívne spojený s obidvomi, pomocnou cievkou 2 a zdrojom elektrického prúdu 3 a je osadené vo vnútri elektromotora, za účelom jeho vystavenia magnetickému poľu, ktoré je generované prúdom, prechádzajúcim hlavnou cievkou 1, umožňujúcim selektívne zásobovanie pomocnej ciecky 2 zdrojom elektrického prúdu 3, keď intenzita prúdu, pretekajúceho hlavnou cievkou i, vyúsťuje do intenzity magnetického poľa, ktorá je vyššia, ako predurčená minimálna hodnota, ktorá je obvykle dosiahnutá pri štarte elektromotora.

Vybudenie pomocnej cievky 2 je udržované až pokiaľ intenzita prúdu, tečúceho cez hlavnú cievku 1 dosiahne istú hodnotu na vytvorenie magnetického poľa s predurčenou hodnotou, pod ktorou pomocná cievka 2 ostáva neenergizovaná.

Pohonný (spúšťací) prostriedok K) sa skladá napríklad z feromagnetického jadra, osadeného v rámci statora daného elektromotora v centrálnej oblasti jeho hlavnej cievky 1, hlavne v jednom zo štyroch, vopred známych, elektrických neutrálnych bodoch motora.

Počas štartu elektromotora je pohonný (spúšťací) prostriedok 10 vybudený za účelom priviesť spínač 20, umiestnený medzi zdrojom elektrického prúdu 3 a pomocnou cievkou 2, z otvoreného stavu, pri ktorom ostáva pomocná cievka 2 neenergizovaná, do stavu zopnutia, ktorý umožňuje danej pomocnej cievke 2 napájanie elektrickým prúdom (štartovací prúd), tento uzavretý stav je udržiavaný, pokiaľ magnetické pole nedosiahne predurčenú minimálnu hodnotu. Keď prúd preteká cez pomocnú cievku 2, existuje redukcia prúdu, pretekajúceho cez hlavnú cievku 1, taktiež je redukovaná intenzita magnetického poľa, pôsobiacej na pohonný (spúšťací) prostriedok JO a následne na spínač 20. Keď redukcia magnetického poľa dosiahne predurčenú minimálnu hodnotu, ktorá nie je postačujúca na udržanie uzavretého stavu spínača 20, pohonný (spúšťací) prostriedok K) ho neskôr uvedie do otvoreného stavu.

V konštrukčnom vyhotovení tohto vynálezu (obrázok 1) pôsobí pohonný (spúšťací) prostriedok mechanicky na spínač 20, za účelom modifikácie jeho vodivého stavu, meniac jeho stav na otvorený a uzavretý.

V tejto konštrukcii tvorí pohonný (spúšťací) prostriedok 10 (obr. 3 a 4) zasúvací prostriedok, realizovaný párom kontaktných terminálov, každý uložený proti kontaktu od páru mechanických kontaktov 21, ktoré tvoria spínač, keď je tento v zopnutom stave. V tomto stave sú kontakty páru kontaktov 21 elektricky spojiteľné navzájom pohonným (spúšťacím) prostriedkom 10.

Pohonný (spúšťací) prostriedok 10 tejto konštrukcie je mechanicky posúvateľný medzi neoperatívnou pozíciou, otvárajúcou spínač 20 a udržujúcou jeho kontaktné terminály oddelené od páru kontaktov 21 daného spínača 20, a operatívnou pozíciou, neskôr uzatvárajúcou jeho stav umiestnením kontaktných terminálov na pár kontaktov 21 spínača 20.

V tejto konštrukcii sú pohonný (spúšťací) prostriedok 10 a pár kontaktov 21 spínača 20 umiestnené v rámci hermetického púzdra 30 (obr. 3 a 4), elektricky priepustného, vyrobeného napríklad zo skla, za účelom vyhnúť sa výskytu iskrenia vo vnútornom okolí elektromotora.

Podľa tejto konštrukcie, v stave, keď redukcia magnetického poľa dosahuje predurčenú minimálnu hodnotu, nedostačujúcu na udržanie uzavretého stavu daného spínača 20, tento sa dostane, cez návratný prostriedok, pracujúci na báze gravitačných alebo pružinových síl, do otvoreného stavu. Vo vyhotovení, zobrazenom na obrázku 4, návratný prostriedok je definovaný ako pružinový element 40

V inom konštrukčnom vyhotovení tohto vynálezu (obr. 2) je spínač vo forme polovodičového elementu, ako napríklad elektronického elementu, akým je napríklad triak, ktorý obvykle blokuje vybudenie pomocnej cievky 2 a selektívne umožňuje jej vybudenie pri uzavretom stave spínača 20.

Triak je elektricky zopnutý, keď elektrický prúd preteká cez hlavnú cievku 1 elektromotora, ktorý vytvára magnetické pole nad predurčenou minimálnou hodnotou.

V tejto konštrukcii každý terminál páru terminálov triaku spája uvedený triak s pomocnou cievkou 2 a s dotyčným zdrojom elektrického prúdu 3 a na druhej strane pohonný (spúšťací) prostriedok H) slúži ako spínač pre daný triak za účelom jeho zopnutia počas štartu elektromotora, napája triak určitou hodnotou elektrického prúdu, ktorá môže byť redukovaná až po stav, kedy sa časť medzi dvomi terminálmi daného triaku vypne, tento stav je dosiahnutý, keď magnetické pole, vytvorené elektrickým prúdom, prechádzajúcim hlavnou cievkou 1, predstavuje predurčenú minimálnu hodnotu.

V tejto konštrukcii sa pohonný (spúšťací) prostriedok K) skladá z transformátora, ktorého primárna časť je tvorená hlavnou cievkou 1 elektromotora a sekundárnou časťou vinutia H spojenou terminálom s triakom, a tým určujúcou jeho spínanie a cez ktorú preteká elektrický prúd, indukovaný pri pretekaní Štartovacieho prúdu cez hlavnú cievku 1 elektromotora.

V konštrukčnej možnosti tohto riešenia, zobrazenej na obrázku 2, štartovací okruh elektromotora, obsahujúci spínač 20, ktorý je realizovaný ako elektronický obvod, ďalej obsahuje permanentný kondenzátor 5 (obr. 6) v sérii medzi hlavnou cievkou 1 a pomocnou cievkou 2 a ktorý zvyšuje účinnosť elektromotora. V tejto konštrukcii je taktiež do série so spínačom 20 a pomocnou cievkou 2 umiestnený ochranný prvok 50, napríklad resistor, ktorý redukuje štartovací prúd elektromotora a ochraňuje spínač 20, pokiaľ je realizovaný ako elektronický obvod, proti náhodným elektrickým pulzom, ktoré prichádzajú z permanentného kondenzátora 5.

Podľa tohto vynálezu je rezistor 50 umiestnený vo vnútri hermetického kontajneru 60 (obr. 7), ktorý je vyrobený z elektricky neutrálneho materiálu, ako priehľadné sklo a ktorý je zväčša ponorený v oleji, nachádzajúcom sa v olejovom rezervoári 6, utvorenom vrámci hermetického puzdra 4 kompresoru, v ktorom je umiestnený elektromotor (obr. 8) za účelom vyhnúť sa tomu, že prehriatie rezistora 50 ovplyvní komponenty v štartovacom okruhu Toto usporiadanie umožňuje odvedenie veľkého výkonu a udržanie vnútornej teploty kompresora na hodnotách, kompatibilných s hodnotami počas práce tohto kompresora.

V konštrukčnom vyhotovení, v ktorom je spínač 20 ako polovodičový element, alebo ako je to ilustrované, triak, zariadenie vrámci tohto spínača, vrámci hermetického obalu, kde je umiestnený elektromotor napríklad v chladnejšej oblasti tohto obalu, napríklad ako priľahlý ku nasávaciemu okruhu chladiaceho systému kompresora.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Štartovací systém pre elektromotor typu, obsahujúci hlavnú cievku (1) a pomocnú cievku (2), ktoré sú napájané zdrojom elektrického prúdu (3), vyznačujúci sa tým, že sa skladá zo: -spínača (20), umiestneného medzi zdrojom elektrického prúdu (3) a pomocnou cievkou (2), pričom keď je v otvorenom stave, pomocná cievka 2 ostáva nevybudená a v uzavretom stave dochádza k vybudeniu pomocnej cievky (2); a pohonný (spúšťací) prostriedok (10), zaobstaraný vo vnútri elektromotora a vystavený magnetickému poľu, ktoré je vytvorené hlavnou cievkou (1) na jeho vybudenie na operovanie elektromotora, tento pohonný (spúšťací) prostriedok, uzatvárajúci spínač (20) pri pretekaní prúdu cez hlavnú cievku (1), ktorý tvorí magnetické pole s vyššou intenzitou, ako je predurčená minimálna hodnota, a otvárajúci spínač 20, keď prúd v hlavnej cievke (1) vytvára magnetické pole, ktoré vytvára intenzitu, nižšiu, ako je predurčená minimálna hodnota.
2. Systém, podľa nároku I, vyznačujúci sa tým, že pohonný (spúšťací) prostriedok (10) sa dá premiestniť medzi neoperatívnou pozíciou, uzatvárajúcou spínač (20), premiestnenie pohonného (spúšťacieho) prostriedku (10) do jeho operatívnej pozície je dosiahnuté daným magnetickým poľom s vyššou intenzitou, ako je predurčená minimálna hodnota a premiestnenie do neoperatívnej pozície je dosiahnuté zapojením návratného prostriedku pohonného (spúšťacieho) prostriedku (10), keď dané magnetické pole má intenzitu vo veľkosti daného minima.
3. Systém, podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že návratný prostriedok je tvorený, respektíve funguje na báze gravitačnej sily na pohonný prostriedok 10.
4. Systém, podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že návratný prostriedok je definovaný ako pružinový element (40), neustále nútiaci pohonný (spúšťací) prostriedok (40) ku operatívnej pozícii.
5. Systém, podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že spínač (20) sa skladá z páru mechanických kontaktov (21), ktoré sú navzájom elektricky spojiteľné pohonným (spúšťacím) prostriedkom (10), keď je v operatívnej pozícii.
6. Systém, podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že pohonný (spúšťací) prostriedok (10) a pár kontaktov sú umiestnené vrámci hermetického obalu (30), elektricky priepustného, osadeného vo vnútri statora elektromotora.
7. Systém, podľa nároku 6, vyznačujúci sa tým, že hermetický obal (30) je kontajner, vyrobený zo skla.
8. Systém, podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že pohonný (spúšťací) prostriedok (10) je umiestnený v centrálnej oblasti hlavnej cievky (1) elektromotora.
9. Systém, podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že pohonný (spúšťací) prostriedok sa skladá z transformátora, ktorého primárna časť je tvorená hlavnou cievkou (1) elektromotora, sekundárna časť je vinutie, ktoré operatívne a elektricky spojené so spínačom (20).
10. Systém, podľa nároku 9, vyznačujúci sa tým, že spínač (20) sa skladá z elektronického elementu, ktorý je spínaný vytvoreným prúdom transformátora.
11. Systém, podľa nároku 10, vyznačujúci sa tým, že spínač sa skladá z polovodičového elementu.
12. Systém, podľa nároku 11, v ktorom je taktiež elektromotor aplikovaný do chladiaceho kompresoru, vyznačujúci sa tým, že polovodičový je umiestnený vrámci hermetického obalu 4 kompresoru, oddeleného od elektromotora.
13. Systém, podľa nároku 12, vyznačujúci sa tým, že polovodičový element je priľahlo umiestnený ku nasávaciemu okruhu kompresoru.
14. Systém, podľa nároku 13, vyznačujúci sa tým, že polovodičovým elementom je triak, ktorý normálne blokuje vybudenie pomocnej cievky (2) a umožňuje jej vybudenie pri uzavretom stave spínača (20).
15. Systém, podľa nároku 14, vyznačujúci sa tým, že sa skladá z: permanentného kondenzátora (5), umiestneného medzi hlavnou cievkou (1) a pomocnou cievkou (2) s nimi v sérii; a ochranný prvok spínača (50), umiestnený paralelne ku permanentnému kondenzátoru (5) a do série s oboma, spínačom (20) a pomocnou cievkou (2).
16. Systém, podľa nároku 15, vyznačujúci sa tým, že ochranný prvok spínača (50) je rezistor, realizovaný vrámci hermetického kontajneru (60) a je ponorený v olejovom rezervoári (6), vytvorenom vo vnútri hermetického obalu (4) kompresoru.
17. Systém, podľa nároku 16, vyznačujúci sa tým, ie hermetický kontajner (60) je vyrobený z priehľadného skla.