一種用於單相交流電機的互感式無觸點起動器的製作方法
2023-05-19 04:05:41
專利名稱：一種用於單相交流電機的互感式無觸點起動器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於單相交流電機的互感式無觸點起動器，主要用於壓縮機電機 的起動，也可用於普通單相交流感應式或單相交流永磁式電機的起動，以下統稱為單相交 流電機。
背景技術：
單相交流電機通常由一個轉子和由主、副繞組構成的定子組成。其中的副繞組除 了起到電機起動的作用外，也可以在電機正常運行時繼續參加工作，所以完整的單相交流 電機的副繞組電路通常可以由並聯的副繞組運行電路和副繞組起動電路表示。電機正常運 行時，副繞組不參加工作的電機則沒有其中的副繞組運行電路部分。其中的副繞組起動電 路部分僅在電機起動時參加工作，在電機起動後需要實現斷開。目前通常由正溫度係數熱 敏電阻(PTC)元件來實現。當電機起動時，起動電路參加工作，PTC元件被通於副繞組起動 電流，導致PTC元件發熱，其阻值迅速上升，最終使起動電路被基本斷開。在電機正常運行 時，PTC元件中仍然必須有一個較小的電流持續通過，以維持PTC元件的發熱阻值，阻止電 機起動電路在電機正常工作時發生作用。這個維持PTC發熱的功耗通常在3W左右。由於 這種電機被廣泛應用，這個發熱功耗導致了電能的大量浪費。中國專利申請CN1052228A公開了一種用於起動單相感應電機的電子電路。通過 在電機起動電路中使用一個常態觸發、定時截止的雙向可控矽及其觸發/截止電路，實現 電機起動電路從通電接通到定時斷開的轉換，從而實現電機的起動。但是，該電路使用這 些分立元件的數量對於長期頻繁間歇起動這樣的典型應用場合等可靠性要求極高的情況， 還是在很大程度上降低了起動電路的可靠性，尤其是其中觸發電路中所使用的電阻元件和 定時截止電路中所使用的多個電晶體，在電機工作狀態下全部都通過有多個毫安的工作電 流，而且這個電子電路全部都運作在複雜的電機工作電路中，沒有實現與複雜用電環境的 有效隔離，整個脆弱的弱電電路系統無法得到良好的保護，給整個電機系統的可靠性帶來 了巨大的負面影響。同時，該電路中採用的雙向可控矽在電機起動電路接通前，必須要實現 定時器的復位，也就是必須使定時器電路失電，經過一段時間的定時器定時電容放電基本 完成後，才能再次實現雙向可控矽的延時截止，否則，只要在觸發電路/定時截止電路中有 電流存在，雙向可控矽將一直處於截止狀態，無法實現電機從非運轉小電流狀態到起動的 轉變。日本專利文獻特開平10-94279中利用了電機在起動和運轉情況下電流不同的原 理，通過在電機總迴路放置電流檢測電阻，通過該電阻將主迴路電流(電機總電流)信號轉 變為電壓信號，同時該專利設定有一個「基準電流值設定器」和「電流比較迴路」，對主電路 電流信號和設定電流值進行比較，用該比較結果控制電機起動電路中串入的雙向可控矽的 通斷，從而達到控制起動電路通斷的目的。但該電路中使用了電阻來將電機總迴路中的電 流信號採樣成電壓信號。電阻是純阻性元件，電機總迴路的電流通常都在安培級或接近安 培級，這樣，在整個電機的運行過程中，該電阻都在消耗瓦特級或接近瓦特級的無用發熱功耗。該電路在能夠起動電機的情況下也大大降低了能源的利用率。此外，該電路使用了「基 準電流設定器」、「比較迴路」等輔助電路，這些輔助電路的存在都從一定程度上降低了電機 起動功能的可靠性。中國發明專利200410065370. X和200510038234. 6公開了本專利申請人發明的兩 種互感式無觸點起動器，分別適用於各種不同類型的單相交流電機。這兩種互感式無觸點 起動器的特點是採用電流互感器，根據單相交流電機的不同，在電機電路的不同位置對電 流進行採樣轉換，用來觸發串接在電機副繞組起動迴路中的雙向可控矽，利用電機在起動 之初迴路中電流遠大於正常工作電流的特點，在電機起動時觸發副繞組雙向可控矽而使其 短時間導通，完成電機的起動。而本發明通過使用電流互感器和雙向可控矽不同於中國發 明專利200410065370. X和200510038234. 6的組合方式，來實現互感式無功耗起動器。
發明內容
本發明的目的是要提供一種可靠性高、消耗功率少的用於單相交流電機的互感式 無觸點起動器。本發明的目的是這樣來實現的，一種用於單相交流電機的互感式無觸點起動器， 包括一個含有一個初級線圈和一個次級線圈的電流互感器L、一個雙向可控矽T和一個正 溫度係數熱敏電阻PTC，其特徵在於所述的電流互感器L初級線圈的1端、次級線圈的3端 和電源端的一端與正溫度係數熱敏電阻PTC的一端連接，電流互感器L初級線圈的2端與 電機主繞組引出端M連接，電流互感器L次級線圈的4端與雙向可控矽T的觸發極G連接， 雙向可控矽T的第一極A1與正溫度係數熱敏電阻PTC的另一端連接，雙向可控矽T的第二 極A2與電機副繞組引出端S連接。本發明所述的電流互感器L次級線圈的4端與電阻R的一端連接，電阻R的另一 端與雙向可控矽T的觸發極G連接。本發明所述的雙向可控矽T的觸發極G和電阻R的另一端與雙向觸發管D的一端 連接，雙向可控矽T的第一極A1和正溫度係數熱敏電阻PTC的另一端與雙向觸發管D的另
一端連接。本發明所述的電流互感器L次級線圈的4端和雙向可控矽T的觸發極G與雙向觸 發管D的一端連接，雙向可控矽T的第一極A1和正溫度係數熱敏電阻PTC的另一端與雙向 觸發管D的另一端連接。本發明所述的電流互感器L初級線圈的1、2端並聯一個分流電阻Rx。本發明通過使用電流互感器採樣電機迴路中的電流信號，可以有效控制電流採樣 系統的發熱功耗，通常該採樣系統的功耗都能低達毫瓦級，也就是所謂的「零功耗」單相交 流電機起動器，從而大大提高節能效率；另外，本發明的電路簡單，元件數量少而可靠，在保 證了電機起動功能的同時，提高了電機起動系統的可靠性。
圖1為本發明的第1種實施例的電原理圖。圖2為本發明的第2種實施例的電原理圖。圖3為本發明的第3種實施例的電原理圖。
圖4為本發明的第4種實施例的電原理圖。圖5為本發明的第5種實施例的電原理圖。圖6為本發明的第6種實施例的電原理圖。圖7為本發明的第7種實施例的電原理圖。圖8為本發明的第8種實施例的電原理圖。
具體實施例方式本發明通過實現一種用於單相交流電機的互感式無觸點起動器來達到這一目的。 參見圖1，圖1為實施例1。這裡所述的單相交流電機具有由至少一個主繞組和一個副繞組 構成的定子，在主、副繞組引出端間可以連接有永久運行電容器C，電機主繞組引出端為M， 電機副繞組引出端為S，電機主、副繞組合併引出端為Z，電機系統與外部單相交流電源的 兩個連接點分別為A和B。本發明特徵在於上述互感式無觸點起動器包括一個含有一個 初級線圈和一個次級線圈的電流互感器L、一個雙向可控矽T和一個正溫度係數熱敏電阻 PTC，所述的電流互感器L初級線圈的1端、次級線圈的3端和電源端A與正溫度係數熱敏 電阻PTC的一端連接，電流互感器L初級線圈的2端與電機主繞組弓丨出端M連接，電流互感 器L次級線圈的4端與雙向可控矽T的觸發極G連接，雙向可控矽T的第一極A1與正溫度 係數熱敏電阻PTC的另一端連接，雙向可控矽T的第二極A2與電機副繞組引出端S連接。 圖中虛線框內為本發明所描述的互感式無觸點起動器。電源端A和電源端B可以互換。在電機開始起動之初，由於電機轉子還沒有高速轉動，電機電路系統會有一個較 大的起動電流存在，而電流互感器L的初級線圈串接在電機的主迴路中，因此電流互感器 的次級線圈中會有一個對應於其初級線圈中電機起動電流的較大的次級感應電流。通過選 擇適當的電流互感器L參數可以使該感應電流足以觸發雙向可控矽導通，從而使電機起動 電路接通進入工作狀態，這時，電機開始起動，其轉速迅速上升，而串接在電機起動電路中 的正溫度係數熱敏電阻則開始有一個較大的電機副繞組起動電流通過，正溫度係數熱敏電 阻迅速發熱，使其電阻值迅速上升。當其溫度達到正溫度係數熱敏電阻的居裡點溫度時，其 電阻值上升到一個極大值，足以使電機起動電路基本斷開。此時，電機進入正常運行狀態。 在電機進入運行狀態後，電機系統的工作電流也大幅下降到接近正常工作狀態電流，電流 互感器的次級感應電流也發生大幅下降，以致其不能觸發雙向可控矽。此時，電機起動電路 被完全斷開，正溫度係數熱敏電阻中沒有電流通過，其溫度開始下降。當正溫度係數熱敏電 阻的溫度下降到接近工作環境溫度時，由於此時電機已處於正常運行狀態，起動電路中的 雙向可控矽已不能被電流互感器的次級輸出電流所觸發，正溫度係數熱敏電阻中沒有電流 通過，正溫度係數熱敏電阻在電機停轉並再次起動前不會有電流通過並發熱，電機起動電 路會一直保持這種狀態，直到電機停止轉動。參見圖2，圖2為實施例2。在雙向可控矽T觸發極G和電流互感器L次級線圈的 4端間串接一電阻R，通過選擇適當的電流互感器L參數和限流電阻R，可以使感應電流足以 觸發雙向可控矽導通。參見圖3，圖3為實施例3。在實施例2中，在雙向可控矽T的第一極A1和觸發極 G間並接了一個雙向觸發管D，對雙向可控矽T起到保護和抗幹擾的作用。參見圖4，圖4為實施例4。在實施例1中，在雙向可控矽T的第一極A1和觸發極G間並接了一個雙向觸發管D，對雙向可控矽T起到保護和抗幹擾作用。
參見圖5-圖8，圖5-圖8為實施例5_8。對實施例1_4中的電流互感器L初級線 圈兩端並聯一個分流電阻Rx，該分流電阻Rx用於分流單相交流電機主迴路中通過電流互 感器L初級線圈的電流，同時起到抗幹擾的作用。
權利要求
一種用於單相交流電機的互感式無觸點起動器，其特徵在於包括一個含有一個初級線圈和一個次級線圈的電流互感器L、一個雙向可控矽T和一個正溫度係數熱敏電阻PTC，其特徵在於所述的電流互感器L初級線圈的1端、次級線圈的3端和電源端的一端與正溫度係數熱敏電阻PTC的一端連接，電流互感器L初級線圈的2端與電機主繞組引出端M連接，電流互感器L次級線圈的4端與雙向可控矽T的觸發極G連接，雙向可控矽T的第一極A1與正溫度係數熱敏電阻PTC的另一端連接，雙向可控矽T的第二極A2與電機副繞組引出端S連接。
2.根據權利要求1所述的一種用於單相交流電機的互感式無觸點起動器，其特徵在於 所述的電流互感器L次級線圈的4端與電阻R的一端連接，電阻R的另一端與雙向可控矽 T的觸發極G連接。
3.根據權利要求2所述的一種用於單相交流電機的互感式無觸點起動器，其特徵在於 所述的雙向可控矽T的觸發極G和電阻R的另一端與雙向觸發管D的一端連接，雙向可控 矽T的第一極Al和正溫度係數熱敏電阻PTC的另一端與雙向觸發管D的另一端連接。
4.根據權利要求1所述的一種用於單相交流電機的互感式無觸點起動器，其特徵在於 所述的電流互感器L次級線圈的4端和雙向可控矽T的觸發極G與雙向觸發管D的一端連 接，雙向可控矽T的第一極Al和正溫度係數熱敏電阻PTC的另一端與雙向觸發管D的另一 端連接。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的一種用於單相交流電機的互感式無觸點起動 器，其特徵在於所述的電流互感器L初級線圈的1、2端並聯一個分流電阻Rx。
全文摘要
一種用於單相交流電機的互感式無觸點起動器，包括一個含有一個初級線圈和一個次級線圈的電流互感器L、一個雙向可控矽T和一個正溫度係數熱敏電阻PTC，其特徵在於所述的電流互感器L初級線圈的1端、次級線圈的3端和電源端的一端與正溫度係數熱敏電阻PTC的一端連接，電流互感器L初級線圈的2端與電機主繞組引出端M連接，電流互感器L次級線圈的4端與雙向可控矽T的觸發極G連接，雙向可控矽T的第一極A1與正溫度係數熱敏電阻PTC的另一端連接，雙向可控矽T的第二極A2與電機副繞組引出端S連接。提高節能效率；電路簡單，元件數量少而可靠，在保證了電機起動功能的同時，提高了電機起動系統的可靠性。
文檔編號H02P1/42GK101847958SQ20101016105
公開日2010年9月29日 申請日期2010年4月23日 優先權日2010年4月23日
發明者趙雲文 申請人:常熟市天銀機電有限公司