WO2016004785A1 - 商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器 - Google Patents

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赵云文
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    • H02P1/44—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual single-phase induction motor by phase-splitting with a capacitor

Abstract

一种商用制冷压缩机电机用互感式无触点电流起动器，电机在主绕组引出端（M）和副绕组引出端（S）之间连接永久运行电容器（C2），主、副绕组合并引出端（L）连接交流电源的B端。互感式无触点电流起动器包括电流互感器（L1）以及双向可控硅（T），电流互感器（L1）初级线圈的一端（1）与次级线圈的一端（3）共同连接交流电源的A端，电流互感器（L1）初级线圈的另一端（2）和双向可控硅（T）的T1极共同连接电机主绕组引出端（M），电流互感器（L1）次级线圈的另一端（4）与双向可控硅（T）的G极连接，双向可控硅（T）的T2极与电机副绕组引出端（S）连接。该互感式无触点电流起动器节能效率高，电路结构简单，通用性好，能够承受大电流，在保证电机可靠起动的同时，提高了起动的安全性。

Description

商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器 技术领域
本发明属于电机起动装置技术领域，具体涉及一种商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器，主要用于商用制冷压缩机电机的起动，亦可用于普通单相交流感应式或单相交流永磁式电机(以下，统称为单相交流电机)的起动。
背景技术
单相交流电机通常由转子和定子构成，所述的定子具有主、副两组绕组，只有当两个定子绕组相互配合才能产生起动转矩，使电机起动。由于设计结构的不同，副绕组除了起到电机起动的作用外，也可在电机正常运行时继续参加工作，因此，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。对于正常运行时副绕组不能参加工作的电机，则没有所述的副绕组运行电路；而所述的副绕组起动电路仅在电机起动时参加工作，当电机完成起动后，需要将副绕组起动电路断开以关闭其功能，使电机切换到正常工作状态实现断开。电机起动器的作用就是在电机起动时接通副绕组起动电路并保持一定时间，并在电机完成起动过程后断开副绕组起动电路，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，正温度系数热敏电阻的阻值为其常温阻值，当副绕组起动电路接通电源参与工作时，电路中会产生较大的副绕组起动电流。在该电流的作用下，PTC元件迅速发热升温，其阻值迅速增大，最终使副绕组起动电路基本断开。在电机正常运行时，PTC元件中仍然需要一能维持其发热的较小电流，用于保持副绕组起动电路的断开状态。由该电流在PTC元件上产生的功耗约为3瓦，由于此种电机应用广泛，因此该发热功耗会导致电能的大量浪费。对于较大功率压缩机(功率范围：50～400W)的起动，则主要依赖重锤式起动器，重锤式起动器是电流型器件，其吸合线圈与压缩机运行绕组串联，因此需要与压缩机作严格的匹配。虽然重锤式起动器可靠性高，不易坏，且起动失败(插头没插紧，在几秒内系统未形成高低压)之后可在短时间(热机最好间隔20秒)内再次起动。但存在成本高、触点寿命有限、吸放时容易产生火花或电磁干扰等缺陷。
在已公开的中国专利文献中不乏关于电机起动器的技术信息，中国发明专利授权公告号CN1024157C介绍了一种“用于启动单相感应电机的电子电路”，其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以及相对应的触发/定时截止电路，实现电机起动电路从通电接通到定时断开的转换，从而完成电机的起动。但是，该电路所 用分立元件的数量，对于长期频繁间歇起动的典型应用场合，在很大程度上会降低电机起动的可靠性；尤其在电机工作状态下，多个毫安的工作电流通过触发电路中的电阻元件和定时截止电路中的多个晶体管，且该电子电路运作于复杂的电机工作电路中，未与复杂的用电环境作有效隔离，因此整个脆弱的弱电电路系统没有得到良好的保护，会给电机系统的可靠性带来巨大的负面影响；另外，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，即必须使定时器电路失电，在定时器定时电容经一段时间基本完成放电后，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，无法完成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利用电机在起动和运转情况下电流不同的原理，利用放置在电机总回路中的电流检测电阻将主回路电流(电机总电流)信号转变为电压信号，同时该专利通过设定一个“基准电流值设定器”和“比较回路”，对主电路电流信号和设定电流值进行比较，根据该比较结果来控制电机起动电路中串入的双向可控硅的通断，以此达到控制起动电路通断的目的。但该电路利用电阻来将电机总回路中的电流信号采样成电压信号，由于电阻是纯阻性元件，且电机总回路的电流通常都在安培级或接近安培级，因此在整个电机的运行过程中，该电阻消耗了瓦特级或者接近瓦特级的无用发热功耗，使得该电路在能够起动电机的情况下大大降低了能源的利用率；此外，“基准电流值设定器”和“比较回路”等辅助电路在一定程度上降低了电机起动功能的可靠性。中国发明专利授权公告号CN1294694C以及中国发明专利授权公告号CN1283037C推荐的两种“互感式无触点起动器”，分别适用于各种不同类型的单相交流电机。上述两种互感式无触点起动器的特点是采用电流互感器，根据单相交流电机的不同，在电机电路的不同位置对电流进行采样转换，用于触发串接在电机副绕组起动电路中的双向可控硅。它们利用了电机在起动之初的回路电流远远大于正常工作电流的特点，在电机起动时触发副绕组双向可控硅并使其短时间内导通，以此完成电机的起动。而本发明不使用PTC元件，通过使用电流互感器和双向可控硅不同于中国发明专利授权公告号CN1294694C以及中国发明专利授权公告号CN1283037C的组合方式，并辅以电感、电容来实现商用制冷压缩机电机无触点电流起动器。
鉴于上述已有技术，有必要对现有的电机起动器的结构加以改进，为此，本申请人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本发明的任务在于提供一种起动可靠性高、稳定性好、安全性高、消耗功率少、通用性良好，且能承受大电流的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器。
为了完成所述的任务，本发明所提供的技术方案是：一种商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器，所述的商用制冷压缩机电机具有由至少一个主绕组和副绕组构成的定子，在主绕组引出端M和副绕组引出端S之间连接有永久运行电容器C2，主、副绕组合并引出端L连接交流电源的B端，其特征在于,所述的新型互感式无触点电流起动器包括具备一初级线圈和一次级线圈的电流互感器L1以及双向可控硅T，所述的电流互感器L1初级线圈的一端与次级线圈的一端共同连接至交流电源的A端，电流互感器L1初级线圈的另一端和双向可控硅T的T1极共同连接至电机主绕组引出端M，电流互感器L1次级线圈的另一端与双向可控硅T的G极连接，双向可控硅T的T2极与电机副绕组引出端S连接。
在本发明的一个具体的实施例中，所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器还包括起动电容C1，所述的起动电容C1的一端与双向可控硅T的T2极连接，起动电容C1的另一端连接电机副绕组引出端S。
在本发明的另一个具体的实施例中，所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器还包括电感L2，所述的电感L2的一端与双向可控硅T的T1极连接，电感L2的另一端与电流互感器L1初级线圈的另一端共同连接至电机主绕组引出端M。
在本发明的又一个具体的实施例中，所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器还包括电感L2，所述的电感L2的一端与双向可控硅T的T2极连接，电感L2的另一端与起动电容C1的一端连接。
在本发明的再一个具体的实施例中，所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器还包括电感L2，所述的电感L2的一端与起动电容C1的另一端连接，电感L2的另一端连接电机副绕组引出端S。
在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器还包括电感L2，所述的电感L2的一端与双向可控硅T的T1极连接，电感L2的另一端与电流互感器L1初级线圈的另一端共同连接至电机主绕组引出端M。
在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器还包括电感L2，所述的电感L2的一端与双向可控硅T的T2极连接，电感L2的另一端连接电机副绕组引出端S。
在本发明的进而一个具体的实施例中，所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器还包括起动电容C1，所述的起动电容C1的一端与双向可控硅T的T1极连接，起动电容C1的另一端与电流互感器L1初级线圈的另一端共同连接至电机主绕组引出端M。
在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器还包括电感L2，所述的电感L2的一端与双向可控硅T的T2极连接，电感L2的另一端连接电机副绕组引出端S。
在本发明的又进而一个具体的实施例中，所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器还包括电感L2，所述的电感L2的一端与双向可控硅T的T1极连接，电感L2的另一端连接起动电容C1的一端。
在本发明的再更而一个具体的实施例中，所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器还包括电感L2，所述的电感L2的一端与起动电容C1的另一端连接，电感L2的另一端与电流互感器L1初级线圈的另一端共同连接至电机主绕组引出端M。
在本发明的再进而一个具体的实施例中，所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器还包括限流电阻R，所述的限流电阻R的一端与电流互感器L1次级线圈的另一端连接，限流电阻R的另一端连接所述的双向可控硅T的G极。
本发明由于采用了上述结构，与现有技术相比，具有的有益效果：通过使用电流互感器L1采样电机回路中的电流信号，可以有效控制在电流采样过程中产生功率消耗，从而极大地提高节能效率；另外，电路结构简单，元件数量少，通用性好，能够承受大电流，在保证电机可靠起动的同时，提高了电机起动的安全性。
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。
图9为本发明的第9种实施例的电原理图。
图10为本发明的第10种实施例的电原理图。
图11为本发明的第11种实施例的电原理图。
图12为本发明的第12种实施例的电原理图。
图13为本发明的第13种实施例的电原理图。
图14为本发明的第14种实施例的电原理图。
图15为本发明的第15种实施例的电原理图。
图16为本发明的第16种实施例的电原理图。
图17为本发明的第17种实施例的电原理图。
图18为本发明的第18种实施例的电原理图。
图19为本发明的第19种实施例的电原理图。
图20为本发明的第20种实施例的电原理图。
图21为本发明的第21种实施例的电原理图。
图22为本发明的第22种实施例的电原理图。
图中：C1.起动电容、C2.永久运行电容器；L1.电流互感器、L2.电感；T.双向可控硅；R.限流电阻。
具体实施方式
为了使公众能充分了解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面结合附图对本发明的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本发明构思作形式而非实质的变化都应当视为本发明的保护范围。
请参阅图1，图1为实施例1。一种商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器，所述的商用制冷压缩机电机具有由至少一个主绕组和副绕组构成的定子，电机主绕组引出端设为M，电机副绕组引出端设为S，电机主、副绕组合并引出端设为L；商用制冷压缩机电机对应的外部交流电源AC的两对外连接端分别设为A端和B端，A端和B端可以互换。在主绕组引出端M和副绕组引出端S之间连接有永久运行电容器C2，主、副绕组合并引出端L连接交流电源的B端。所述的新型互感式无触点电流起动器包括具备一初级线圈和一次级线圈的电流互感器L1以及双向可控硅T，所述的电流互感器L1初级线圈的1端与次级线圈的3端共同连接至交流电源的A端，电流互感器L1初级线圈的2端和双向可控硅T的T1极共同连接至电机主绕组引出端M，电流互感器L1次级线 圈的4端与双向可控硅T的G极连接，双向可控硅T的T2极与电机副绕组引出端S连接。此处，电流互感器L1以及双向可控硅T均为常规元件，电流互感器L1的1、2端即为初级线圈的一端和另一端，3、4端即为次级线圈的一端和另一端。
请继续参阅图1，对本实施例的工作原理进行说明。在电机开始起动之初，由于电机转子尚未高速转动，在电机主绕组回路中会产生一较大的起动电流。电流互感器L1由于初级线圈串接在电机的主绕组回路中，因此会在次级线圈中产生一对应于初级线圈中电机起动电流的较大的次级感应电流。通过选择适当的电流互感器L1的参数，可以使该感应电流触发双向可控硅T导通。双向可控硅T导通后使电机起动器电路接通进入工作状态。此时，电机开始起动，转子转速迅速上升，当流过电路的交流电达到零点时，电机起动器电路基本断开，电机进入正常运行状态。在电机进入运行状态后，电机电路系统的工作电流也大幅下降到接近正常工作状态电流，电流互感器L1的次级感应电流也随之大幅下降，最终无法触发双向可控硅T导通，此时，电机起动器电路被完全断开。由于此时电机已处于正常运行状态，因此双向可控硅T已不能被电流互感器L1次级线圈的输出电流触发，电机起动器电路将一直保持当前状态，直至电机停止转动，由此实现电机起动器电路仅在电机起动时参与工作，而在电机进入正常工作状态后断开以关闭其功能。该电路使用电流互感器L1采集电机回路中的电流信号，可以有效控制电流采样过程中的功率消耗，经验证，该功耗通常都能低达毫瓦级，即实现了通常所说的“零功耗”商用制冷压缩机电机起动器，从而极大地提高了节能效率。
请参阅图2，图2为实施例2，是在实施例1所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器中增设一起动电容C1，所述的起动电容C1的一端与双向可控硅T的T2极连接，起动电容C1的另一端连接电机副绕组引出端S。所述的起动电容C1用于辅助电机起动器电路接通进入工作状态或断开以关闭其功能。
请参阅图3，图3为实施例3，是在实施例2所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器中增设一电感L2，所述的电感L2的1端与双向可控硅T的T1极连接，电感L2的2端与电流互感器L1初级线圈的2端共同连接至电机主绕组引出端M。所述的电感L2为常规元件，其的1、2端即为电感L2的一端和另一端。电感L2同样用于辅助电机起动器电路接通进入工作状态或断开以关闭其功能。
请参阅图4，图4为实施例4，同样是在实施例2所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器中增设一电感L2，所述的电感L2的1端与双向可控硅T的T2 极连接，电感L2的2端与起动电容C1的一端连接。
请参阅图5，图5为实施例5，同样是在实施例2所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器中增设一电感L2，所述的电感L2的1端与起动电容C1的另一端连接，电感L2的2端连接电机副绕组引出端S。
请参阅图6，图6为实施例6，是在实施例1所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器中增设一电感L2，所述的电感L2的1端与双向可控硅T的T1极连接，电感L2的2端与电流互感器L1初级线圈的2端共同连接至电机主绕组引出端M。
请参阅图7，图7为实施例7，同样是在实施例1所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器中增设一电感L2，所述的电感L2的1端与双向可控硅T的T2极连接，电感L2的2端连接电机副绕组引出端S。
请参阅图8，图8为实施例8，是在实施例1所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器中增设一起动电容C1，所述的起动电容C1的一端与双向可控硅T的T1极连接，起动电容C1的另一端与电流互感器L1初级线圈的2端共同连接至电机主绕组引出端M。
请参阅图9，图9为实施例9，是在实施例8所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器中增设一电感L2，所述的电感L2的1端与双向可控硅T的T2极连接，电感L2的2端连接电机副绕组引出端S。
请参阅图10，图10为实施例10，同样是在实施例8所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器中增设一电感L2，所述的电感L2的1端与双向可控硅T的T1极连接，电感L2的2端连接起动电容C1的一端。
请参阅图11，图11为实施例11，同样是在实施例8所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器中增设一电感L2，所述的电感L2的1端与起动电容C1的另一端连接，电感L2的2端与电流互感器L1初级线圈的2端共同连接至电机主绕组引出端M。
请参阅图12～22，图12～22分别为实施例12～22，是对实施例1～11中所述的双向可控硅T的G极和电流互感器L1次级线圈的4端之间串联一限流电阻R。通过选择适当的电流互感器L1的参数和限流电阻R的阻值，可以在电机开始起动之初、电机转子尚未高速转动时，使电流互感器L1次级线圈中产生的较大的次级感应电流能够触发双向可控硅T导通，而电机的正常工作状态电流无法触发双向可控硅T导通。
在上述各实施例中，不同的电机与电流互感器L1初级线圈串接处的电流变化情况各有不相同，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L1次级线圈获得与电机起动器电路中的电流相位关系最佳的触发电流，同时使触发电流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器电路中的双向可控硅T。

Claims (12)

  1. 一种商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器，所述的商用制冷压缩机电机具有由至少一个主绕组和副绕组构成的定子，在主绕组引出端M和副绕组引出端S之间连接有永久运行电容器C2，主、副绕组合并引出端L连接交流电源的B端，其特征在于：所述的新型互感式无触点电流起动器包括具备一初级线圈和一次级线圈的电流互感器L1以及双向可控硅T，所述的电流互感器L1初级线圈的一端与次级线圈的一端共同连接至交流电源的A端，电流互感器L1初级线圈的另一端和双向可控硅T的T1极共同连接至电机主绕组引出端M，电流互感器L1次级线圈的另一端与双向可控硅T的G极连接，双向可控硅T的T2极与电机副绕组引出端S连接。
  2. 根据权利要求1所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器，其特征在于还包括起动电容C1，所述的起动电容C1的一端与双向可控硅T的T2极连接，起动电容C1的另一端连接电机副绕组引出端S。
  3. 根据权利要求2所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器，其特征在于还包括电感L2，所述的电感L2的一端与双向可控硅T的T1极连接，电感L2的另一端与电流互感器L1初级线圈的另一端共同连接至电机主绕组引出端M。
  4. 根据权利要求2所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器，其特征在于还包括电感L2，所述的电感L2的一端与双向可控硅T的T2极连接，电感L2的另一端与起动电容C1的一端连接。
  5. 根据权利要求2所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器，其特征在于还包括电感L2，所述的电感L2的一端与起动电容C1的另一端连接，电感L2的另一端连接电机副绕组引出端S。
  6. 根据权利要求1所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器，其特征在于还包括电感L2，所述的电感L2的一端与双向可控硅T的T1极连接，电感L2的另一端与电流互感器L1初级线圈的另一端共同连接至电机主绕组引出端M。
  7. 根据权利要求1所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器，其特征在于还包括电感L2，所述的电感L2的一端与双向可控硅T的T2极连接，电感L2的另一端连接电机副绕组引出端S。
  8. 根据权利要求1所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器，其特征在于还包括起动电容C1，所述的起动电容C1的一端与双向可控硅T的T1极连接，起动电容C1的另一端与电流互感器L1初级线圈的另一端共同连接至电机主绕组引出端M。
  9. 根据权利要求8所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器，其特征在于还包括电感L2，所述的电感L2的一端与双向可控硅T的T2极连接，电感L2的另一端连接电机副绕组引出端S。
  10. 根据权利要求8所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器，其特征在于还包括电感L2，所述的电感L2的一端与双向可控硅T的T1极连接，电感L2的另一端连接起动电容C1的一端。
  11. 根据权利要求8所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器，其特征在于还包括电感L2，所述的电感L2的一端与起动电容C1的另一端连接，电感L2的另一端与电流互感器L1初级线圈的另一端共同连接至电机主绕组引出端M。
  12. 根据权利要求1～11中任一项所述的商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器，其特征在于还包括限流电阻R，所述的限流电阻R的一端与电流互感器L1次级线圈的另一端连接，限流电阻R的另一端连接所述的双向可控硅T的G极。
PCT/CN2015/077627 2014-07-11 2015-04-28 商用制冷压缩机电机用新型互感式无触点电流起动器 WO2016004785A1 (zh)

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