[发明专利]感应电动机

说明书

本发明涉及感应电动机，特别是在部分负载或空载情况下感应电动机运行性能的改进。

众所周知，在感应电动机中，定子建立起旋转磁场，该磁场的旋转频率取决于供电频率。旋转的定子磁场在转子中感生电流，该电流取决于定子磁场和转子间的相对速度或转差。转子在定子中感生一反向于外施电压的反电势。感应电动机的机械功率等于反电势和定子电流的乘积。

感应电动机在满载情况下的功率因数近于1，也就是说该电动机几乎相当于纯阻性负载。但在空载情况下，电动机绕组的电感变得明显而其功率因数降至近于零，如0.1或0.2。因此，甚至在电动机无外加负载的情况下，电动机中仍流有相对高的电流。高电流引起供电系统至电动机和电动机本身的电阻功率损耗（I²R）。当电动机负载从满载到负载变化时，其功率因数也逐渐变化。

许多感应电动机大部分时间运行在半载或空载情况，且可能如仅在起动时是满载。因此有显著的能量损失而提高功率因数是所希望的。为此可考虑安排与电动机并联的一个或更多的电容器，且根据电动机的负载情况来接通或关断回路中的这些电容器。但是这样的布置势必大而不经济，尽管这可减少供电系统至电动机的功率损失但对电动机本身在低负载或空载情况下的功率损失不起作用。

本发明试图提供解决上述问题的办法，它是有效的且能便利实施而仅占用少量空间。

根据本发明提供一与电动机串联的控制电路，该控制电路包括用于开关电动机电流的可触发开关（如三端双向可控硅开关）和触发电路。在运行中，随每个交流半周在电动机电流降落至零后紧接着马上关断电动机电流，而后以预定的方式，如在一定时间之后，或当电压上升到一定值，或这些因素的一定组合，再接通电动机电流。所以在电动机满载且趋于作为纯电阻性时，每个半周的开始不对电动机施加电压，但当开关接通时，该电动机的电流波形实质上正比例地随所施电压的波形，设若关断时间小，如其相角为36°，施加到电动机电压的有效值的减小以及电动机相应功率的减小都将是不显著的。可是，在电动机空载且主要表现为感性时，电动机电流将滞后于所施电压近90°。因此为电流降至零并关断时，供电电压将靠近峰值。在电流接着接通时，由于电动机的感性，电流不是立即升到与电压成比例的值，而是从零逐渐上升，且因此比起如不设置关断时间的情况电流实质上更小。所以就整个半周电流的有效值比起如不设置关断时间的情况实质上更小，又由于损耗具有平方律的性质，由此电动机是和供电系统的I²R损耗将更加实质上的减小。

触发电路和开关可由通用电动机速度控制电路的规程化形式或光控电路（light    dimmer    circuit）的规格化形式来方便地设置，除了这些电路中的可变电阻用固定的或预置电阻来代替外而无需再做任何改变。为了小型化和可靠性，触发电路可由集成电路来设置，如从RS元件（RScomponents）得到的型号为656-754，或甚至触发电路和开关二者由单个集成电路来设置，如联合自动化型号（United    Automation    type）为CSR1504A。

本发明的具体实施例现以举例的方式参照附图来加以说明，其中：

图1-3示出按本发明的三种不同电动机电路的电路图;和

图4A-4P是表示电路工作时的波形图。

参看图1，电动机装置包括交流电源10（如一单相供电电源），串联的感应电动机12和三端双向可控硅开关14（如从RS元件可得到的型号TIC246D）和跨接在该可控硅开关主端Mt₁、Mt₂的抑制器16。通用电动机速度控制电路或光控电路18的规格化形式包括电容器20，如0.1uf，和10K电阻22串联跨接在可控硅开关主端Mt₁、Mt₂以二端交流开关24接在电容器20和电阻22的连接处与可控硅开关14的控制极G之间。但是不同于规格的速度控制或光控电路，电阻22是固定的（或可能是“预定”型电阻）。由电阻负载和供电电源选定电容器20和电阻22的准确值以提供电源半周开始后可控硅开关36°的触发，众所周知，在电流通过降至零时可控硅开关将关断。

除了电容器20和二端交流开关24用从RS元件得到型号656-754的集成电路26来设置外，图2的电路类似于图1。

除了可控硅开关14还包括从联合自动化可得到型号CSR1504A的集成电路28外，图3的电路也是类似的。