[发明专利]用于起动单相感应电动机的设备、系统和方法

说明书

本发明涉及用于起动单相感应电动机的设备、系统和方法，包括以下步骤：i）激励起动绕组（50b）并且连续估计单相感应电动机贯穿其操作的操作旋转（Rsubgt;1/subgt;）；ii）贯穿第一稳定性阶段（Esubgt;1/subgt;）测量电动机的至少两个电学量之间的第一相移水平（Dsubgt;1/subgt;）；iii）贯穿第一稳定性阶段（Esubgt;1/subgt;）根据电动机的操作旋转（Rsubgt;1/subgt;）的增加而监视第一相移水平（Dsubgt;1/subgt;）的变化；iv）当电动机的操作旋转（Rsubgt;1/subgt;）接近于规定旋转（Rsubgt;2/subgt;）时，检测从第一相移水平（Dsubgt;1/subgt;）到第二相移水平（Dsubgt;2/subgt;）的拐点阶段（Esubgt;inf/subgt;）；v）贯穿第二稳定性阶段（Esubgt;2/subgt;）测量电动机的至少两个电学量之间的第二相移水平（Dsubgt;2/subgt;）；以及vi）当操作旋转（Rsubgt;1/subgt;）达到规定旋转（Rsubgt;2/subgt;）时去激励起动绕组（50b）。

本发明涉及用于起动单相感应电动机的设备、系统和方法，其被设计成应用于以自适应方式起动任何类型的单相感应电动机。

背景技术

已知单相感应电动机凭借其简单性、鲁棒性和性能而可以使用在不同应用中，诸如在一般意义上的家用电器、冰箱、压缩机等中。

感应电动机包括鼠笼式转子和定子，后者提供有主绕组和起动绕组。在其操作期间，主绕组由交流电压源激励，而起动绕组被临时激励，因而创建定子空气间隙中的转动磁场，其为加速转子并且促进其起动所必要的条件。

一般而言，转动磁场通过利用关于主绕组中的电流而时间滞后的电流对起动绕组进行激励来获得。在绕组电流之间的相移优选地在90度的角度处。

如对本领域技术人员而言是常识的那样，相移可以借助于绕组的构造特性或借助于与起动绕组串联的外部阻抗来获得。由于在起动绕组中流通的电流的值相对高，因此观察到，在某个时间段之后中断该电流是必要的。

这样的中断借助于起动设备而做出，该起动设备诸如PTC、机电中继器或拖延器类型（temporizer-type）起动组件。这些设备的示例在专利文献美国专利号5,053,908和美国专利号5,051,681和在PCT国际专利申请公开WO 02/09624 A1中引述。

关于PTC，观察到，关于该设备的问题涉及用于对起动绕组进行激励的时间的优化。其传导时间与陶瓷板的体积成正比，并且与流通电流成反比，这在其应用于具有较高功率的电动机时引起减少的起动时间，并且在其应用于较小电动机时引起过长的时间。这两个因素造成较大电动机中的起动缺陷和较小电动机中的起动时段期间的较高能量消耗。

关于机电中继器，要指出的是，该机电中继器具有作为主要缺陷的对设计用于电动机的每一个尺寸的特定组件的需要，从而妨碍其在高效率电动机中的使用。

现在参照拖延器类型起动组件，可以看到，这些不适配针对不同电动机尺寸所要求的起动时间。其概念不使得人们能够对可以提供针对不同电动机尺寸的经优化的起动时间的电路进行尺寸设计，并且因此各种模型的存在变得必要，它们中的每一个在确定的致动时间内进行调节，以便满足确定的电动机家族，这将导致缺少标准化、制造线中的高调节和备用物（stock）中的增加。

为了修正这些已知设备的问题，已经开发了一些解决方案。例如，美国专利号6,320,348公开了一种用于单相电动机的起动电路。这样的电路是基于电动机的电学量（电压或电流）的测量结果和作为时间的函数的电流或电压变化的信号（导数——di/dt或dV/dt）。如果di/dt或dV/dt信号在给定参数处较低（或较高），起动绕组被断开。

另一解决方案公开在美国专利号8,508,374中，该专利涉及用于单相电动机的起动电路。在所提出的实施例之一中，提到控件从监视馈送电动机绕组的电压/电流波形的零交叉进行操作。