專利名稱：無觸點節(jié)能起動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種起動器，尤其是用于單相交流感應(yīng)電機的無觸點節(jié)能起動器。
背景技術(shù)：
單相交流感應(yīng)電機一般是由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，其中定子由主線圈L1和副線圈L2組成，副線圈L2主要是在電機起動時起作用，而主線圈L1在電機穩(wěn)態(tài)運行時工作。任何電機要正常運行，都需要有一個良好的起動過程，對于單相交流感應(yīng)電機的起動來說，就需要在副線圈回路中串聯(lián)一個類似開關(guān)的起動器來實現(xiàn)；要求在電機起動時接通副線圈L2回路，在電機起動完成后又要及時地斷開副線圈L2回路。傳統(tǒng)的電機起動器通常就只是一個具有正溫度系數(shù)特性的PTC熱敏電阻器。如果接通電源至電機，則在電機起動的初始階段有較大的電流流過PTC熱敏電阻器并流至副線圈L2，這就會導(dǎo)致PTC熱敏電阻器發(fā)熱且其電阻值迅速增大，從而減小流入副線圈的電流，使起動回路處于接近斷開的狀態(tài)。當(dāng)電機起動完成進入正常運行時，由于PTC熱敏電阻器的阻值不會無限地增大，所以還有一個較小的電流流過PTC熱敏電阻器并流入副線圈L2；PTC熱敏電阻器繼續(xù)發(fā)出熱量來維持高阻值狀態(tài)，一方面是為了阻止起動回路在電機穩(wěn)態(tài)運行時起作用(重新起動)，但另一方面卻消耗了一些電能，造成浪費。
由中國專利CN1052228公開的用于啟動單相感應(yīng)電機的電子電路，它是通過電容降壓、整流、穩(wěn)壓、延時等環(huán)節(jié)構(gòu)成一個可以控制雙向可控硅觸發(fā)導(dǎo)通和截止的電機起動電路。由于此電路使用了數(shù)量較多的分立元器件，特別是該起動電路中有多個晶體管、電阻器及電容器，而且沒有采取有效的隔離措施，這樣就會影響整個雙向可控硅的觸發(fā)控制電路的穩(wěn)定性，也不利于整體電機運行體系的可靠運轉(zhuǎn)。對于經(jīng)常性需要頻繁間歇起動的電機(例如用于電冰箱壓縮機的單相交流感應(yīng)電機)而言，它的可靠性就會大打折扣。另外就是此電子電路是通過一個電容器的充放電來實現(xiàn)可控硅的延時導(dǎo)通和截止的，該電子電路在將電機起動回路接通前，必須要經(jīng)過一定的時間讓此電容器放電，否則無法再次使雙向可控硅延時截止，一旦觸發(fā)電路或延時電路中有電流存在，雙向可控硅一直將處于截止。
中國專利CN1610241公開了一種互感式無觸點起動器，它是通過電流互感器采樣有關(guān)的電流信號，用電流互感器次級線圈獲得的信號來觸發(fā)串聯(lián)在起動回路中的雙向可控硅導(dǎo)通，并在起動完成后使雙向可控硅處于截止狀態(tài)。由于該互感式無觸點起動器的觸發(fā)雙向可控硅的觸發(fā)電路是采用交流觸發(fā)，故其觸發(fā)回路和雙向可控硅主回路的相位同步就十分重要。在該互感式無觸點起動器的電路中由于其觸發(fā)信號采樣于電機主線圈或主電源回路，所以其觸發(fā)回路相位與雙向可控硅主回路就有可能不同步，就會造成雙向可控硅不能完全導(dǎo)通或完全關(guān)斷。如果雙向可控硅不能完全被關(guān)斷(截止)，則有一小電流流過電機副線圈所在的起動回路，特別是在起動回路串聯(lián)有一個PTC熱敏電阻器的情形下，會增加起動器的能耗。再有就是該互感式無觸點起動器采樣部分與雙向可控硅的觸發(fā)回路沒有真正地隔離開來，電機主線圈或主電源回路通過電流互感器對觸發(fā)回路還存在電磁干擾的影響。此外該互感式無觸點起動器對于需要在電機副線圈串入起動電容來起動的場合顯然無能為力，并且針對不同額定工作電流規(guī)格的電機，都要選擇不同參數(shù)的電流互感器去逐一匹配才能正常工作，通用性受到極大的限制，不能滿足更廣泛的應(yīng)用。
中國專利申請CN1645735也公開了一種互感式無觸點起動器，它與上述的中國專利申請CN1610241公開的互感式無觸點起動器都是通過電流互感器采樣有關(guān)的電流信號；只是在該互感式無觸點起動器的電流互感器中增加了一個初級線圈，該初級線圈串入了電機副線圈回路中；即利用電流互感器次級線圈獲得的信號來觸發(fā)串聯(lián)在起動回路中的雙向可控硅導(dǎo)通，并在起動完成后使雙向可控硅處于截止狀態(tài)。它同樣存在其觸發(fā)回路和雙向可控硅主回路的相位同步的問題。該互感式無觸點起動器采樣部分與雙向可控硅的觸發(fā)回路還是沒有真正地隔離開來，電機主線圈或主電源回路通過電流互感器對觸發(fā)回路還存在電磁干擾的影響。還有該互感式無觸點起動器對于不需要在電機副線圈串入起動電容來起動的場合無法完成起動任務(wù)，并且針對不同額定工作電流規(guī)格的電機，都要選擇不同參數(shù)的電流互感器去逐一匹配才能正常工作，通用性受到極大的限制，從而縮小了應(yīng)用的范圍。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有電機起動器的不足，本實用新型提供一種用于單相感應(yīng)交流電機的無觸點節(jié)能起動器，該起動器不僅結(jié)構(gòu)簡單、高效節(jié)能，而且具有較強的抗干擾能力和可靠性。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是無觸點節(jié)能起動器，其特征是包括一個PTC熱敏電阻器Rp、一個三端雙向可控硅T、一個光電藕合器U、一個電感器L和一個整流橋D；其中PTC熱敏電阻器Rp的一電極和光電藕合器U的一輸出端(第6腳)與交流電源一端(A)連接或與電機主線圈L1的M端連接；PTC熱敏電阻器Rp的另一電極與三端雙向可控硅T的T2極連接；光電藕合器U另一輸出端(第4腳)和三端雙向可控硅T的控制端G極連接；三端雙向可控硅T的T1極與電機副線圈L2的S端連接；電感器L的一端和整流橋D的一交流輸入端與電機主線圈L1的M端連接，電感器L的另一端和整流橋D的另一交流輸入端與交流電源一端A連接；整流橋D的直流輸出正極性端與光電藕合器U的輸入端正極(第1腳)連接；整流橋D的直流輸出負極性端與光電藕合器U的輸入端負極(第2腳)連接。
本實用新型的有益效果是通過運用電感器取得相關(guān)的電壓信號，并通過整流橋來進行整流，有效地降低了控制信號采樣部件的發(fā)熱能耗，電路構(gòu)成簡單、元器件少、無觸點、高效節(jié)能，特別是采用光電隔離有效地避免了觸發(fā)控制信號和起動回路相位不同步而引起的可控硅不能完全導(dǎo)通和完全截止的問題，不僅能確保電機良好起動，而且在起動完成后由于雙向可控硅完全截止可將起動回路完全徹底斷開，可靠性大幅提高。
附圖及
圖1是本實用新型的第一實施例的電路原理圖。
圖2是本實用新型的第二實施例的電路原理圖。
圖3是本實用新型的第三實施例的電路原理圖。
圖4是本實用新型的第四實施例的電路原理圖。
具體實施方式
圖中虛線框內(nèi)所示為直流隔離控制式無觸點節(jié)能起動器，
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
參閱圖1，無觸點節(jié)能起動器的第一實施例，PTC熱敏電阻器Rp一電極和光電藕合器U的一輸出端(第6腳)與交流電源一端A連接，PTC熱敏電阻器Rp的另一電極與三端雙向可控硅T的T2極連接，光電藕合器U另一輸出端(第4腳)和三端雙向可控硅T的控制端G極連接，三端雙向可控硅T的T1極和運行電容器C2的一端與電機副線圈L2的S端連接。電感器L的一端、整流橋D的一交流輸入端、運行電容器C2的另一端與電機主線圈L1的M端連接，電感器L的另一端和整流橋D的另一交流輸入端與交流電源一端A連接；整流橋D的直流輸出正極性端與光電藕合器U的輸入端正極(第1腳)連接，整流橋D的直流輸出負極性端與光電藕合器U的輸入端負極(第2腳)連接。
參閱圖2，無觸點節(jié)能起動器的第二實施例，PTC熱敏電阻器Rp一電極和光電藕合器U的一輸出端(第6腳)與起動電容器C1的一端連接，起動電容器C1的另一端與交流電源一端A連接；PTC熱敏電阻器Rp的另一電極與三端雙向可控硅T的T2極連接；光電藕合器U另一輸出端(第4腳)和三端雙向可控硅T的控制端G極連接；三端雙向可控硅T的T1極和運行電容器C2的一端與電機副線圈L2的S端連接。電感器L的一端、整流橋D的一交流輸入端、運行電容器C2的另一端和電機主線圈L1的M端連接；電感器L的另一端和整流橋D的另一交流輸入端和交流電源一端A連接；整流橋D的直流輸出正極性端與光電藕合器U的輸入端正極(第1腳)連接，整流橋D的直流輸出負極性端與光電藕合器U的輸入端負極(第2腳)連接。
參閱圖3，無觸點節(jié)能起動器的第三實施例，PTC熱敏電阻器Rp一電極和光電藕合器U的一輸出端(第6腳)與電機主線圈L1的M端連接；PTC熱敏電阻器Rp的另一電極與三端雙向可控硅T的T2極連接；光電藕合器U另一輸出端(第4腳)和三端雙向可控硅T的控制端G極連接；三端雙向可控硅T的T1極和運行電容器C2的一端與電機副線圈L2的S端連接。電感器L的一端、整流橋D的一交流輸入端、運行電容器C2的另一端與電機主線圈L1的M端連接；電感器L的另一端和整流橋D的另一交流輸入端與交流電源一端A連接；整流橋D的直流輸出正極性端與光電藕合器U的輸入端正極(第1腳)連接，整流橋D的直流輸出負極性端與光電藕合器U的輸入端負極(第2腳)連接。
參閱圖4，無觸點節(jié)能起動器的第四實施例，PTC熱敏電阻器Rp一電極和光電藕合器U的一輸出端(第6腳)與起動電容器C1的一端連接；起動電容器C1的另一端與電機主線圈L1的M端連接；PTC熱敏電阻器Rp的另一電極與三端雙向可控硅T的T2極連接；光電藕合器U另一輸出端(第4腳)和三端雙向可控硅T的控制端G極連接；三端雙向可控硅T的T1極和運行電容器C2的一端與電機副線圈L2的S端連接。電感器L的一端、整流橋D的一交流輸入端、運行電容器C2的另一端和電機主線圈L1的M端連接；電感器L的另一端與整流橋D的另一交流輸入端和交流電源一端A連接；整流橋D的直流輸出正極性端與光電藕合器U的輸入端正極(第1腳)連接，整流橋D的直流輸出負極性端與光電藕合器U的輸入端負極(第2腳)連接。
在這些具體實施方式
中，不同額定工作電流規(guī)格的電機流過取樣電感器L的電流有所變化，但由于電感器L的阻抗值相比整個電機主線圈的阻抗值來說要小得多，所以得到的取樣電壓變化不大，一般經(jīng)過整流后能滿足光電藕合器U內(nèi)部發(fā)光二極管的導(dǎo)通要求。如果電機的額定功率特別大，當(dāng)起動時流過主線圈的電流＞6A時，則應(yīng)另行選擇適當(dāng)參數(shù)的電感器L，來確保在電機起動時能可靠地觸發(fā)雙向可控硅T導(dǎo)通，同時又能確保在電機穩(wěn)態(tài)運行期間不會觸發(fā)雙向可控硅T并使其保持截止狀態(tài)。這里的電感器L選擇可通過改變電感線圈的匝數(shù)和線徑來達到需求。
當(dāng)閉合開關(guān)K加電至電機時，開始電機起動回路并未接通，電機主線圈L1流過的電流迅速增大，此時取樣電感器L獲得的采樣電壓也迅速升高，經(jīng)整流成直流電壓后立即使光電藕合器U內(nèi)部發(fā)光二極管導(dǎo)通，串聯(lián)于雙向可控硅T觸發(fā)回路的光電藕合器U內(nèi)部的光敏雙向可控硅也隨即被觸發(fā)導(dǎo)通；這樣也就觸發(fā)串聯(lián)在起動回路的雙向可控硅T導(dǎo)通。這時電機的起動回路被接通投入工作。在電機的起動回路投入工作之后，流經(jīng)電機副線圈和PTC熱敏電阻器Rp的電流急劇增大，具有正溫度系數(shù)特性的PTC熱敏電阻器Rp很快發(fā)熱，其阻值也迅速增大。當(dāng)PTC熱敏電阻器Rp的阻值增大到一個極限值時，流過電機起動回路的電流已經(jīng)減至很小。此時流過電機主線圈和取樣電感器的電流也降為接近電機穩(wěn)態(tài)運行的工作電流，故取樣電感器L獲得的采樣電壓變得很小。經(jīng)過整流后所得直流電壓已無法使光電藕合器U內(nèi)部發(fā)光二極管導(dǎo)通，所以也就無法去繼續(xù)觸發(fā)光電藕合器U內(nèi)部的光敏雙向可控硅導(dǎo)通，則串聯(lián)于起動回路的雙向可控硅T也被截止。至此，電機的起動回路被完全斷開，電機的起動過程結(jié)束。由于已沒有電流流過PTC熱敏電阻器Rp，故其溫度開始下降，直至下降到工作環(huán)境溫度，它在電機停止工作前將不會有電流流過引起發(fā)熱，整個電機起動回路也會一直保持此狀態(tài)。
在這里，由于雙向可控硅T的觸發(fā)信號來自起動主回路本身；串聯(lián)于雙向可控硅T觸發(fā)回路的光電藕合器U內(nèi)部的光敏雙向可控硅只是相當(dāng)于一個無觸點開關(guān)，故觸發(fā)信號與主回路在相位上完全同步，可使雙向可控硅T進入完全導(dǎo)通狀態(tài)，這更有利于發(fā)揮電機的最佳起動性能。也正是由于串聯(lián)于雙向可控硅T觸發(fā)回路的光電藕合器U內(nèi)部的光敏雙向可控硅這個無觸點開關(guān)的作用，當(dāng)電機起動完成后，光電藕合器U內(nèi)部的光敏雙向可控硅的截止也就促使雙向可控硅T能處于徹底截止狀態(tài)。并且光電藕合器U內(nèi)部的光敏雙向可控硅只受光電藕合器U內(nèi)部發(fā)光二極管的控制，兩者之間沒有電氣上的連接，這種光電隔離有效地避免了來自電機主線圈或電源的電磁干擾，極大地提高了電機起動回路的工作可靠性。
對于起動電容器C1、運行電容器C2，如果電機是一臺單相交流感應(yīng)電動機，有時為了增加由副線圈L2給出的起動轉(zhuǎn)矩，就可以用起動電容器C1來起移相作用。當(dāng)電機起動完成后可以利用運行電容器C2來防止脈動，提高電機的運轉(zhuǎn)效率。當(dāng)然在有些情況下，可以省去這兩個電容器中的一個或兩個。本實用新型的無觸點節(jié)能起動器，對于有無這兩個電容器的各種電機起動情形都能適用。
以上所述的具體實施例，僅為本實用新型較佳的實施例而已，舉凡依本實用新型申請專利范圍所做的等同設(shè)計，均應(yīng)為本實用新型的技術(shù)所涵蓋。
權(quán)利要求1.無觸點節(jié)能起動器，其特征是包括一個PTC熱敏電阻器Rp、一個三端雙向可控硅T、一個光電藕合器U、一個電感器L和一個整流橋D；其中PTC熱敏電阻器Rp的一電極和光電藕合器U的一輸出端(第6腳)與交流電源一端(A)連接或與電機主線圈L1的M端連接；PTC熱敏電阻器Rp的另一電極與三端雙向可控硅T的T2極連接；光電藕合器U另一輸出端(第4腳)和三端雙向可控硅T的控制端G極連接；三端雙向可控硅T的T1極與電機副線圈L2的S端連接；電感器L的一端和整流橋D的一交流輸入端與電機主線圈L1的M端連接，電感器L的另一端和整流橋D的另一交流輸入端與交流電源一端A連接；整流橋D的直流輸出正極性端與光電藕合器U的輸入端正極(第1腳)連接；整流橋D的直流輸出負極性端與光電藕合器U的輸入端負極(第2腳)連接。
專利摘要本實用新型涉及一種無觸點節(jié)能起動器，其特征是包括PTC熱敏電阻器Rp、三端雙向可控硅T、光電耦合器U、電感器L和整流橋D；本實用新型利用光電耦合器U觸發(fā)三端雙向可控硅T，有效地避免了觸發(fā)控制信號和起動回路相位不同步而引起的可控硅不能完全導(dǎo)通和完全截止的問題，可靠性大幅提高，不僅能確保電機良好起動，而且在起動完成后由于雙向可控硅完全截止可將起動回路完全徹底斷開，由于已沒有電流流過PTC熱敏電阻器Rp，因此消除了過去由熱敏電阻器Rp產(chǎn)生的能耗。
文檔編號H02P1/44GK2901691SQ200620057608
公開日2007年5月16日 申請日期2006年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月13日
發(fā)明者何敦啟, 陳浩明, 向玉安, 楊百昌 申請人:何敦啟