[发明专利]三相电动机控制

说明书

本发明涉及由单相电源开动的三相感应电动机。

三相感应电动机比类似性能的单相感应电动机有更高的效率。在一些场合仅能得到单相电源。1988年12月20日出版的美国专利No.4392740名为“采用单相电源的三相感应电动机”，otto J.M.Smith给出了由单相电源开动三相感应电动机的方法。该发明在于改进绕组连接和改进根据检测电动机状态切换激励电容器的控制系统。1992年9月2日出版的IEEE会刊关于能量转换第7卷第560569页，otto J.M.Smith在名为“高效单相电动机”一文中给出了由单相电源开动三相电动机另外的方法。该发明的方法在于对上述出版物具体特定应用改进控制系统，改进启动系统和改进电路。

本发明总的目的在于提供一种以单相电源有效开动的三相感应电动机。

本发明的另一目的在于提供一种连同三相感应电动机一起的反馈控制回路，以把因轴负载变化而产生的电压或电流不平衡减到最低限度。

本发明的再一目的是提供一种新电动机绕组连接，其便于从一般的12端电动机绕组得到。

本发明的再一目的是提供一种用于风扇、泵、致冷器、冷冻器、空气调节器和空压机的对单相电源改进了的电动机绕组连接。

本发明的再一目的是为高惯量电动机负载提供非自激电路。

本发明的再一目的是提供一种单相对三相变换器。

根据上述目的提供了利用二线单相电源激励对称三绕组三相电动机的方法，各绕组有第一和第二端，其中该绕组的第一绕组的第一端接至的该单相电源的第一线，该绕组的第二绕组的第一端接至所说电源的第二线，和该第一绕组的第二端接至该第二绕组的第二端。第三绕组的第一端亦接至所说电源的第二线。第三绕组的第二端是由有不同相角的二不同交流分量的和产生的组合电流所激励。

本发明的三相电动机控制涉及独特的三相感应电动机的特定用途，这种独特的三相感应电动机具有与单相电源独特的绕组和电容器连接。本发明适用于诸如风扇、泵以及冰箱等装置。因此，例如在诸如风扇等负载具有颇高或巨大的转动惯量的情况下，独特的绕组和电容器连接特别适用于驱动这种负载。

本发明也适用于浸在水井中的泵电动机以及密封的冰箱电动机。

图1是接至激励电容器和电源的电动机绕组的电路图，其电动机转子接至轴负载并输出转矩。

图2是图1电动机驱动恒转矩风扇负载。

图3是图1装在冷却宣传品内的封闭式电动机，驱动用于致冷器或冷冻器或空气调节器的冷却空压机。

图4是图1驱动用于井中液体的泵。

图5是图1有两套激励电容器的电动机，以为二不同轴负载值提供最佳特性。

图6是图5有通过检测绕组电压切换控制方式的电动机和电路。

图7是图5有通过检测绕组电流切换控制方式的电动机和电路。

图8是图1有起动电容器和起动开关的电动机和电路。

图1示出用于低电压接成惯用的二电压六绕组三相鼠笼式感应电动机。在端子1和4间的绕组和在端子7和10间的绕组实际上位于电动机定子上以使它们有相同磁通相位和相同电压相位。它们对低电压并联。类似地在端子2和5间以及在端子8和11间的一绕组亦有相同的电压相位且对低电压并联。类似地在端子3和6间的绕组的电压和在端子9和12间的绕组的电压有相同的大小和相位，且该三绕组对低电压并联。这后一并联对称的“驱动”绕组D。并联的2-5绕组和8-11绕组对称为“线”绕组L。并联的1-4绕组和7-10绕组对称为“串联不变”绕组SU。

端子1、7、3和9通过开关SW的一个触点接至单相电源的线1(L1)。端子2和8通过开关SW的另一触点接至单相电源的线2(L2)。端子4、5、10和11共接形成中性点。

(如端子3和9不接到L1，所以绕组D开路，而在开关SW闭合前如转子被机械地转动，再如闭合开关SW则该电动机作为单相电动机运行，且仅激励绕组L和SU)。

(又如把所有电容器都断开，端子6和12接至所说中性点，端子3和9接到三相电源的第三线，则这就形成Y-连接的三相电动机，绕组D由第三相所激励，且这时就作为惯用三相电动机运行。)

图1电路称为“半六角”连接，因其电压矢量图为半六角形。该电路设置成使在全负荷时在绕组L、SU和D中的三电流大小相等，且在L、SU和D中的三绕组压降大小相等，以及对平衡的三组运行它们的相位等效。在电动机运行时经绕组D从3-12的压降滞后电源电压近90°。从2-11的电压领先电源电压近30°。从10-1的电压滞后电源电压近30°。