[发明专利]用于起动单相感应马达的方法、用于单相马达的起动装置及用于其的起动系统

说明书

本申请要求2011年3月1日提交的巴西专利申请第PI1101069-0号的优先权，其内容在此通过引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及一种起动单相感应马达的方法，其特别地设计用于依据所述马达的尺寸和工作负荷优化所述马达的起动时间。

本发明进一步涉及一种用于电动马达中、尤其用于单相感应马达中的类型的电子起动装置。

另外，本发明涉及一种用于起动单相感应马达的系统，该系统包括在此提出的装置和方法。

背景技术

单相感应马达由于其简单、耐用和高性能而被广泛应用。它们的应用常见于通常的家用电器（冰箱、冷冻机、空调、封闭式压缩机、洗衣机、电动泵、风扇）以及一些工业应用中。

已知的感应马达通常由笼型转子和由两个绕组组成的绕组定子组成，两个绕组中的一个是运行绕组，另一个是起动绕组。在压缩机的正常操作期间，运行绕组被供给以交流电，并且在起动操作的开始时起动绕组被临时地供电，在定子气隙中产生旋转磁场，这是加速转子并致使其起动的必需条件。

该旋转磁场可以通过向起动绕组供应相对于通过初级绕组的循环电流而言在时间上滞后（优选地滞后接近90度的角度）的电流来获取。在两种绕组中流动的电流之间的偏差通过绕组的结构特性实现或通过安装与其中一个绕组串联的外阻抗（虽然通常与起动绕组串联）实现。在马达的起动过程期间通过起动绕组的循环电流值通常很高，使得必需使用某种开关，这种开关在使马达加速所需的时间结束后将中断该电流。

对于需要非常高效的马达而言，起动绕组在起动周期终止之后没有被完全切断，因为一种称作操作电容器的电容器保持与该绕组串联，提供充足的电流以增加马达的最大扭矩及其效率。

对于具有使用在正常马达工作期间与起动绕组串联的恒阻抗的这种配置的马达而言，已知若干种PTC类型的起动装置，机电继电器式的、定时的（timed）及组合，其中PTC与在确定时段（RSP）之后中断电流流动的装置串联连接，如在美国专利文献5,053,908和US 5,051,681以及来自相同申请人的共同待审的国际专利申请WO 02/09624 A1中引用的那样。

在起动未使用操作电容器的“分相”式单相马达时广泛使用的部件之一是机电继电器类型。它的广泛应用与其低制造成本及其技术简易性有关。另一方面，机电继电器表现出了很多局限性，主要在下述方面：需要为每种尺寸的电动马达设计专用部件；它不能用于使用操作电容器的高效发动机中；在其操作期间产生电磁噪音和声音以及因电弧和机械摩擦引起部件磨损。

对机电继电器的替代选择是PTC（正温度系数）类型的装置。此部件广泛应用于其应用与操作电容器关联的高效发动机中。由于它包括使用没有活动部件的陶瓷片，所以其原理解决了机电继电器的许多局限性。由于其操作基于对陶瓷片加热、导致其电阻增加并且因此限制了循环电流，因此在其操作的整个期间内都发生剩余功率的消耗。

该部件的另一个局限性涉及到连续起动之间所需的时间间隔。其主要优点之一是使用单个部件来操作特定电压（115V或220V）的一组马达的起动的可能性，但是当考虑的特性是对次级绕组的激励时间的优化时这就成为了限制。它的传导时间与陶瓷片的体积成正比并与循环电流成反比，导致当应用于较大的马达时起动时间减短，而当应用于较小的马达时则起动周期太长。这两个事实导致了对较大马达的起动不足、以及在较小马达的起动周期期间的较高能量消耗。

虽然定时起动部件消除了PTC类型装置的剩余消耗的主要缺点，但是它们不允许其适应不同尺寸的马达所需要的起动时间。其原理不允许对提供用于不同马达尺寸的最优起动时间的电路的调整，并且必需具有若干个型号，各型号设置用于给定操作时间并且设置用于适合特定种类的电动马达，从而导致非标准化、增加了生产线的变化并且库存量更高。这种装置没有考虑起动时刻的操作条件并且因此调整用于最坏状况，从而增加了起动时间。

鉴于上述，本发明提供一种新的起动单相马达的方法，其能够优化大范围的马达的起动时间，尤其在它们的操作功率方面。此外，为了实现本发明的目的还提供了一种装置和一种起动系统。

发明内容

发明目的

本发明的第一个目的在于提供一种具有简单且耐用的布局技术（topology）的成本有效的起动装置，其允许：

i）大规模用于低成本系统中，提供消除剩余能量消耗的定时装置的优点；

ii）减少了处理相同供应电压的专用种类马达所需的的部件的数量；