[发明专利]用于控制异步电动机的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1前序部分所给出的特征的、用于控制异 步电动机的方法以及一种根据权利要求12所述的异步电动机。

背景技术

由于异步电动机制造成本低廉、耐磨损，并且通常在运行中不会出现问 题，因此异步电动机特别是功率较小的异步电动机被广泛使用。异步电动机 通常用于例如最大200瓦的小功率的应用，比如这种异步电动机用于驱动离 心泵(例如加热循环泵等)。在此这种异步电动机为单相电网供电的单相异 步电动机或双相异步电动机。其中所述电动机的转速与电网频率有关。

为了控制转速，公知的是将主绕组与部分辅助绕组串联。在现有技术中 为了近似无级地改变转速而串联变频器，然而这使得成本很高且费用较大。 但是也可通过相应地控制电子开关来实现转速的改变，其中电子开关通常是 可实现相位角控制的三端双向可控硅开关。这种相位角控制的问题在于，滞 后角只能在狭小的范围内变动，所述滞后角是指这样一种角度，即开关在供 电电压经过零点之后、在此角度之后再次接通，以便向电动机供电。较小的 滞后角对于电压的有效值(RMS值)影响较小；反之，较大的滞后角则以不 利的方式影响电机的功率因数。这个问题会随着电机功率的增加而变得更加 严重。此外电机的输出功率也会随着滞后角的变大而减小。

此外，借助脉冲级联控制(Pulskaskadensteuerung)来实现转速控制也是 一种可选的现有技术。此处利用三端双向可控硅开关切去主绕组供电电压的 半波，其中，相应地控制与主绕组串联的开关的打开。当然供电电压的许多 分波(Teilwellen)不能被任意地过滤掉，因为这样的话电机的供电就不再充 足并且电机的运行速度不再恒定。特别在湿式离心泵机组中这会导致产生不 期望的噪声，这种噪声由于液体接合(Flussigkeitskopplung)会在电力网络 中扩散，即例如会在加热装置中扩散，这是不期望的。这种效应也会随着电 机功率的增加而增强。

就此而言切换方法(toggling)更有利，其中，主绕组根据要控制的转速 与部分辅助绕组串联。根据辅助绕组的部分的数目以及辅助绕组部分所配备 的开关数目可以由此实现近似无级的转速控制。然而根据待调整的转速，有 时候这需要在与主绕组串联的多个绕组部分之间不断切换。特别是考虑到发 出噪声和功率因数影响，这种方法比上述的相位角控制或脉冲级联控制本质 上更有利，然而在大功率电机处于其临界状态时并非有利，因为每次切换时 会在绕组中出现电流峰值(Stromspitz)，而电流峰值会加重电网和电机的负 荷。

发明内容

在此背景下本发明的目的是提出一种用于控制异步电动机的方法，所述 方法尽可能地避免了上述缺点，特别地也可用于功率较大的电动机。

根据本发明，通过在权利要求1中所给出的特征实现上述目的。在从属 权利要求以及以下的说明和附图中可得出所述方法的有利设计。在权利要求 12中给出了根据本发明的方法工作的异步电动机，在随后的从属权利要求以 及说明和附图中可得出所述异步电动机的有利的改进方案。

根据本发明的用于控制异步电动机、尤其是用于控制异步电动机的转速 的方法以具有至少两个绕组的异步电动机为前提，在所述异步电动机中为了 改变转速，第一绕组和至少一个第二绕组借助至少两个电子开关连接 (verschalten)，其中，在切换时在一个或多个时间间隔(Zeitspannen)中 打开两个开关或保持两个开关打开。根据本发明的方法由此造成，在切换过 程中并非如现有的技术那样几乎特别(adhoc)在供电电压的零点进行切换， 其中例如第一绕组与第二绕组为了降低转速而串联连接，或者为了提高转速 而以相反的方式连接；而是在切换时在一个或多个时间间隔中控制的两个开 关打开，尤其是控制连接第一绕组与供电电压的开关的打开。因此能够避免 通常在电机中所设置(einstellend)的高电流峰值，这实现了与切换后施加在 第一绕组上的电压电平(Spannungsniveau)一定程度的匹配。

在此，在本发明的意义下，时间间隔典型地被理解为处于供电电压的波 长(360°)的5°和180°之间。如果有利地在多个时间间隔上打开所述两个开 关，则其可以有利地以2到20个、优选在10个步骤内完成。这样，时间间 隔典型地在相对于供电电压的波长(360°)的9°与108°之间变化。