[发明专利]用于单相感应电动机的启动和控制方法、用于单相感应电动机的启动和控制系统以及适用于单相感应电动机的电子启动和控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及尤其被设计用于单相感应电动机的运行的改进的启动和控制的方法、系统和电子装置。

背景技术

如下是已知的:由于其简单性、鲁棒性和高性能，单相感应电动机现在被广泛地使用。在一般的家用电器中可以找到其应用，诸如冰箱、冷柜、空调、封闭式压缩机、洗衣机、电动泵、风扇和一些工业应用。

这些类型的发动机通常配备有笼型转子和由两个线圈构成的卷绕式定子，所述两个线圈中的一个是运转线圈并且另一个是启动线圈。

在所述压缩机的正常操作期间，所述运转线圈被供给交流电压，所述启动线圈在启动操作的开始时被暂时供电，从而在定子间隙周围产生磁场，以便提供加速所述转子以及促进启动所需的全部条件。

所述旋转磁场可以通过向启动线圈供给相对于通过主线圈循环的电流而言的时间相移电流而被获得，优选地在90度的角度。借助于所述线圈的结构特性或通过安装与所述线圈中的一个串联(但通常与所述启动线圈串联)的外部阻抗, 获得通过所述两个线圈循环的电流之间的这样的相位滞后。

在电动机启动过程期间通过所述启动线圈循环的电流的这样的值通常是高的，并且如下是必需的:使用一些类型的开关以在加速所述电动机所需的时间已经过去之后中断此电流。

对于需要来自其的高效率的电动机，此启动线圈在启动周期已经过去之后不是被完全地关闭。被称为运转电容器的电容器保持与此线圈串联连接，所述运转电容器提供足够增加所述电动机的最大扭矩和其效率的电流。

对于具有此配置的电动机，在所述电动机的正常操作期间使用与所述启动线圈串联的恒定阻抗，一些启动装置从现有技术是已知的，类型为PCT、机电继电器、延时器(temporizers)或还存在如下这样的组合：在其中PTC被串联连接至在预定的时间（RSP）之后中断电流的通过的装置，如在相同申请人的专利文献US5,053,908和US5,051,681中以及文献WO02/09624A1中所引用的。

被广泛地用于分相单相电动机的启动（其中不使用运转电容器）的部件中的一个是电子继电器类型。

其使用的程度与其低制造成本和其技术上的简单性相关。另一方面，所述电子继电器呈现若干限制（其中需要针对电动机的每个尺寸确定特定部件的尺寸），这使得如下是不可能的：将其使用在采用运转电容器的高效率电动机上，在其操作期间其产生电磁和声音噪声以及由电弧和机械摩擦引起的其部件的磨损。

所述电子继电器的替代物是PTC（正系数温度）类型装置。此部件被广泛地使用在其应用与运转电容器相关联的高效率电动机上。因为这是没有可移动部件的陶瓷小片，其原理克服了大部分电磁继电器的限制。

因为其运行是基于加热陶瓷小片，这导致增高其阻抗以及作为结果的所述循环电流的限制，贯穿运行周期存在残余功率的耗散。此部件的另一个限制与使得能够连续启动所需的间隔时间相关。

其巨大的优点之一是使用单个部件在确定的电压（115V或220V）的情况下在电动机族的启动时运行的可能性，但是当所分析的特性是使辅助线圈通电的时间的优化时这变成限制。

其导电时间直接地与所述陶瓷小片的体积成比例并且与所述循环电流成反比，当其被应用于具有较高功率的电动机时其需要减少的启动时间并且当其被应用于较小的电动机时需要过长的时间。这两个因素导致较大的电动机的启动不足以及就较小的电动机而言的启动周期期间的能量的较高消耗。

另一方面，延时器类型的启动部件消除了PTC的残余消耗的巨大的缺点，但是不能使得其适应不同的电动机尺寸所需的启动时间。它们的构想不是使得其能够确定可以对不同的电动机尺寸提供最优的启动时间的电路的尺寸，并且由此各种模型的存在变成是必须的，它们中的每个被调整用于确定的致动时间，以便满足确定的电动机族，这将引起标准化的缺乏、在制造线处的更多的调整以及增加库存。

这样的装置没有虑及在启动时刻的操作条件，并且由此以最坏的条件确定它们的尺寸，从而延长了启动时间。

面对前述事项，申请人提出了本发明，目的在于提供用于单相感应电动机的启动方法、系统和装置，以便提供简单和安全的技术解决方案，具有相对于现有技术而言的降低的成本，从而使得能够大规模地将其用于低成本系统，并且进一步显现在其中残余功率消耗是可忽略的延时装置的优势。

 本发明的目的

本发明的第一个目的是提出用于单相感应电动机的启动方法，其被配置为根据先前被定义在电子启动装置上的参考电压值致动所述电动机。

本发明的第二个目的是提供与当前可获得的解决方案比较具有简单的、稳固的和低成本的启动系统和电子启动装置。