UA52976A

UA52976A - Starter with a semiconductor switching element

Info

Publication number: UA52976A
Application number: UA2002010131A
Authority: UA
Inventors: Павло Олександрович Букрєєв; Едуард Григорович Курінний; Эдуард Григорьевич Куринный; Валентин Павлович Пащенко; Микола Ілліч Носанов; Николай Ильич Носанов
Original assignee: Микола Ілліч Носанов; Николай Ильич Носанов
Priority date: 2002-01-03
Filing date: 2002-01-03
Publication date: 2003-01-15

Abstract

The proposed starter with a semiconductor switching element contains a posistor, which is connected in the power circuit of a single-phase motor, a symmetrical thyristor connected in the circuit of the motor starting winding, and an inductance coil, which is installed the magnetic field of the motor operation winding and connected in the control circuit of the symmetrical thyristor.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до електротехніки й електроніки зокрема, до пуску однофазних електродвигунів з пусковою обмоткою (ПО), наприклад, приводів холодильників, пральних машин, пилососів, кондиціонерів і ін.The invention relates to electrical engineering and electronics, in particular, to the starting of single-phase electric motors with a starting winding (PO), for example, drives of refrigerators, washing machines, vacuum cleaners, air conditioners, etc.

В даний час мається ряд пускових захисних пристроїв (ПЗП) (1-3), що забезпечують пуск і захист від перевантаження однофазних електродвигунів і складаються з пускового пристрою (ПП) і захисного пристрою.Currently, there are a number of starting protective devices (SPD) (1-3) that provide starting and overload protection of single-phase electric motors and consist of a starting device (SP) and a protective device.

Пусковий пристрій призначений для включення пускової обмотки на час пускового процесу і відключення її після закінчення пуску, тобто коли ротор двигуна розженеться до частоти обертання, близько до сталої, а струм 70 статора також буде наближатися до сталого (номінального) свого значення. ПП (З| складається з термочутливого напівпровідникового елемента з позитивним температурним коефіцієнтом опору (силового позистора) і двох притискних плоских контактів із двома виводами. Позистор включається послідовно з пусковою обмоткою.The starting device is designed to turn on the starting winding during the starting process and turn it off after the end of the start, that is, when the motor rotor accelerates to a rotation frequency close to constant, and the stator current 70 will also approach its constant (nominal) value. PP (Z|) consists of a thermosensitive semiconductor element with a positive temperature coefficient of resistance (power posistor) and two pressing flat contacts with two terminals. The posistor is connected in series with the starting winding.

При пуску двигуна пусковий струм у ланцюзі ПО і позистора різко збільшується і зростає температура 12 позистора, разом з тим різко збільшується його опір, що обмежує струм у ланцюзі пускової обмотки.When the engine is started, the starting current in the PO and posistor circuit increases sharply and the temperature of the 12 posistor increases, at the same time, its resistance increases sharply, which limits the current in the starting winding circuit.

До недоліків таких ПП можна віднести те, що після закінчення пуску по-зистор цілком не відключає ПО, тобто цілююм не защіпається. При цьому він працює в імпульсному режимі на малих струмах (приблизно, 10-20мА), підігрівається ними для підтримки свого "закритого" стану, і на ньому розсіюється електрична потужність. Від цих струмів розсіюється потужність і в ПО, але тільки в меншому ступені, тому що провідність по на багато більше позистора.The disadvantages of such PPs include the fact that after the end of the start-up, the resistor does not completely turn off the software, that is, the target is not pinched. At the same time, it works in pulse mode on small currents (approximately 10-20mA), is heated by them to maintain its "closed" state, and electric power is dissipated on it. From these currents, power is also dissipated in the PO, but only to a lesser extent, because the conductivity of the PO is much greater than that of the posistor.

При пуску, у позисторі розсіюється потужність у багато разів більше, ніж у сталому режимі роботи двигуна.During start-up, the power is dissipated in the posistor many times more than in the stable mode of operation of the engine.

При частих включеннях двигуна і тривалому його режимі роботи це приводить до значної додаткової витрати електричної енергії. Наприклад, для холодильників він складає, приблизно, 6.295 від споживаної електроенергії.With frequent engine start-ups and long-term operation, this leads to significant additional consumption of electrical energy. For example, for refrigerators, it is approximately 6,295 of the consumed electricity.

Споживання електроенергії може бути ще більшим за рахунок зниження температури навколишнього 22 середовища, тому що режим роботи позистора залежить від навколишньої температури. «Power consumption can be even greater due to a decrease in the ambient temperature, because the operation mode of the posistor depends on the ambient temperature. "

Крім того, через постійний підігрів позистора і, особливо, при частих пусках, де зміна температури відбувається стрибкоподібне, це приводить до зниження надійності пускових пристроїв і їхнього терміну служби.In addition, due to the constant heating of the posistor and, especially, during frequent starts, where the temperature change is abrupt, this leads to a decrease in the reliability of the starting devices and their service life.

На термін служби позистора (старіння) також впливають його численні домішки, що у процесі технології додаються до основного складу структури позистора титанату барію Ватіс» і ін. ее,The service life of the positor (aging) is also affected by its numerous impurities, which are added to the main composition of the barium titanate positor structure in the process of technology, Vatis" et al. eh

В основі винаходу поставлена мета підвищення надійності і терміну служби пускових пристроїв, зменшення - споживання ними електроенергії і зниження їхньої вартості.The invention is based on the goal of increasing the reliability and service life of starting devices, reducing their electricity consumption and reducing their cost.

Поставлена мета зважується в такий спосіб. Пусковий пристрій виконується у виді пускового о напівпровідникового пристрою (ПНП) і складається з двох блоків (фіг.): блоку керування 2 і блоку комутації Га струму 3. Це є основною відмінністю від (ЗІ. 3о Блок керування складається з мініатюрної котушки індуктивності, що встановлюється в магнітному полі о статора робочої обмотки (РО) І двигуна і включається в ланцюг керування симетричного тиристора блоку 3.The set goal is weighed in the following way. The starting device is made in the form of a semiconductor starting device (PNP) and consists of two units (fig.): control unit 2 and switching unit Ha current 3. This is the main difference from (ZI. 3o. The control unit consists of a miniature inductance coil, which is installed in the magnetic field of the stator of the working winding (RO) I of the engine and is included in the control circuit of the symmetrical thyristor of unit 3.

Кількість витків котушки підбирається таким чином, щоб ЕРС, яка індукується в ній від пускового струму РО, була достатня для керування симистором. «The number of turns of the coil is selected in such a way that the EMF induced in it from the starting current of the RO is sufficient to control the triac. "

Блок комутації струму складається із симистора який включається в ланцюг пускової обмотки (ПО) 4. ЗThe current switching unit consists of a triac that is included in the circuit of the starting winding (PO) 4. With

На фігурі показана структурна схема керування пуском однофазного електродвигуна. Де, 1-робоча обмотка, с 2-мінікатушка, З-симистор, 4-пускова обмотка, 5-ротор двигуна, Ф-фазний провід, М-нульовий робочий провідник. з» Схема працює в такий спосіб (фіг. При подачі напруги на електродвигун по робочій обмотці 1 буде протікати пусковий струм тривалістю, приблизно, 0.8-1с. Магнітний потік, створюваний пусковим струмом, буде перетинати витки мінікатушки і індукувати у ній перемінну ЕРС, що подається на електрод керування симистора 49 3. При струмі в РО рівному 21.31, і під дією ЕРС керування, відбувається відпирання симистора і включення ПО, і-й що сприяє утворенню пускового обертового моменту. Ротор розвертається і починає набирати обороти. Коли ка обороти ротора наблизяться до номінального свого значення, пусковий струм РО зменшується і при со значенні «1.31, із блоку З знімаються імпульси керування, симистор защіпається і цілком відключається ПО. Де, І, во номінальне значення струму двигуна (робочої обмотки). -і Пуск двигуна відбувся і схема підготовлена до виконання наступних операцій: зупинки, пуску і т.д.The figure shows the structural diagram of the start-up control of a single-phase electric motor. De, 1-working winding, c 2-minicoil, Z-sistor, 4-starting winding, 5-motor rotor, F-phase wire, M-zero working conductor. z" The scheme works as follows (fig. When voltage is applied to the electric motor, a starting current will flow through the working winding 1 with a duration of approximately 0.8-1s. The magnetic flux created by the starting current will cross the turns of the minicoil and induce an alternating EMF in it, which is applied to the control electrode of the triac 49 3. When the current in the RO is equal to 21.31, and under the action of the EMF control, the triac is unlocked and the PO is turned on, and that contributes to the formation of the starting torque. The rotor turns and begins to gain revolutions. When the revolutions of the rotor approach to its nominal value, the starting current RO decreases and with a value of "1.31, the control pulses are removed from block Z, the triac is pinched off and the PO is completely turned off. Where, И, is the nominal value of the motor current (working winding). -i The motor start occurred and the circuit is prepared for the following operations: stop, start, etc.

Ф Прийняті токові уставки спрацьовування величиною 1.3І, забезпечують селективну роботу ПНП і теплового захисту ПЗП при перегрузах.Ф Adopted current settings of activation of 1.3I ensure selective operation of PNP and thermal protection of PZP in case of overloads.

За час пуску і при подальшій сталій роботі двигуна, ПНП, практично, електроенергію не споживає. Робота його не залежить від навколишньої температури. Цей пристрій надійний і має високу чутливість, малоінерцій-ний з малими габаритами і вартістю в 5.6 рази менше існуючих ПП із силовими позисторами |З. в» Передбачуваний економічний ефект, тільки при впровадженні ПНІ в холодильниках України складає приблизно, 225.7млн. грн у рік з економією енергії 310.бмлн.кВтг.During start-up and during further steady operation of the engine, the PNP practically does not consume electricity. Its operation does not depend on the ambient temperature. This device is reliable and has high sensitivity, low inertia with small dimensions and a cost 5.6 times less than existing PPs with power posistors |Z. c" The expected economic effect, only with the implementation of PNI in Ukraine's refrigerators, is approximately 225.7 mln. hryvnias per year with energy savings of 310.bmln.kWh.

Цей ефект може бути ще більшим якщо врахувати економію від застосування ПНП в однофазних во електродвигунах пральних машин, пилососів, кондиціонерів і інших аналогічних злектроприймачах.This effect can be even greater if we take into account the savings from the use of PNP in single-phase electric motors of washing machines, vacuum cleaners, air conditioners and other similar electrical receivers.

Велика надійність, висока чутливість, мала інерційність, економічність у споживанні електроенергії, великий термін служби, малі габарити і мала вартість дозволяє рекомендувати ППУ для роботи в приводах не тільки холодильників, пральних машин і ін., але і для пуску будь-яких однофазних електродвигунів з пусковою обмоткою.High reliability, high sensitivity, low inertia, economy in electricity consumption, long service life, small dimensions and low cost allow us to recommend PPU for operation in drives not only of refrigerators, washing machines, etc., but also for starting any single-phase electric motors with starting winding.

Джерела інформації, прийняті в увагу при експертизі 65 1. Бабкин В.С., Вьігодин В.А. Бьітовье холодильники и морозильники. -М: Колос, 1998 - 631с.: ил.Sources of information taken into account during the examination 65 1. Babkin V.S., Vyhogdin V.A. Bytovye refrigerators and freezers. - M: Kolos, 1998 - 631 p.: ill.

(справочник). 2. Каталог. Холодильники бьітовне злектрические МОКО-431, АО"МОКО". 2000, Донецк, Украина.(reference book). 2. Catalogue. MOKO-431 portable electric refrigerators, MOKO JSC. 2000, Donetsk, Ukraine.

З. Каталог. Пускозащитнье реле на позисторах. МРМ14,-220-240М, 1.4 А, Майде іп кКгаїпа. Раїепії:Z. Catalog. Start protection relay on posistor. MRM14,-220-240M, 1.4 A, Mayde ip kKgaipa. Raiepii:

МІОЕОТОМ.ЕГЕ. КА Завод злектроавтоматики, Ужгород, 2000 (ПРОТОТИП).MIOEOTOM. EGE. KA Zavod zlektroavtomatiki, Uzhhorod, 2000 (PROTOTYPE).

Claims

The formula of the invention

70 A starting semiconductor device, including a power posistor and pressure flat contacts, which is distinguished by the fact that it consists of a symmetrical thyristor included in the starting winding circuit of a single-phase electric motor and an inductance coil installed in the magnetic field of the stator of the working winding and included in the control circuit of the semi-conductor.

Official bulletin "Industrial Property". Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated microcircuits", 2003, M 1, 15.01.2003. State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and Science of Ukraine.

"

(Se)

what-

(22) c IS c) shi c z

1 name) se) - 50 42)

60 b5