專利名稱：改變繞組接法限制啟動電流的雙用節能電動機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種使用雙線并繞繞組，正常運行時并聯使用；在啟動(或低負荷節 能運行)時改為串聯，以增加線路總阻抗的方式限制啟動電流的雙用節能異步電動機。
背景技術：
三相異步電動機可以直接利用三相交流電形成的旋轉磁場，單相電動機就只好依 靠電容的“裂相”作用，使用串聯電容的副繞組與主繞組錯位安裝，構成電機定子的旋轉磁 場。雖然達到一定轉速后的單相異步電動機，可以依靠轉動慣性忽略串聯電容的副繞 組的作用，僅用主繞組就能可靠運轉，但降低串聯電容容量后的副繞組能夠更好地維持穩 定的旋轉動力，同時兼備啟動和運轉兩組電容的單相電機，要比僅具其一的單相電機的特 性更好。圖1給出的是現代通用的，啟動和運轉電容雙配置的單相電動機電路原理圖。無論三相或者單相異步電動機，都是按正常運行所需進行繞組的設計，不可避免 的現實情況，是在啟動初始(或堵轉)時的電流超過正常運轉電流的數倍，運行電流隨著轉 速的提高而降低，只有達到標準轉速后才降至正常的數值。在電機設備的實際應用中，為克 服電機啟動過程因電抗大幅度降低造成過大電流對電網的影響，通常采取啟動過程附加電 路或改變接線方式(星角啟動)，以降低電壓的方式抑制過大的電流，即所謂的降壓啟動。發明專利《自帶啟動降壓繞組的異步電動機》，介紹了一種在主繞組線圈部位，附 加同相繞制輔助繞組的辦法，需要增加額外的繞組，且對槽型的設計要求相對比較苛刻。
發明內容
本發明的目的，是充分利用電機自身的繞組結構，減小啟動過程大電流對電網造 成的影響，提高單相電機的啟動特性指標；并為輕負荷應用提供節能運行方式。具體的技術措施，是使用雙線并繞電動機的繞組(單相電機僅限主繞組)，在電機 啟動時并繞線圈之一的全部(圖2、3)或部分(圖4、6)繞組與另一線圈串聯運行；達到預定 轉速后改變接線方式，進入兩組線圈全并聯的正常運行狀態；在電機負荷相對輕微的應用 環境，可改變開關或接線方式，允許電機繞組不進入并聯狀態保持串聯運行(節能方式)。請注意所謂“雙線并繞”，并非單純指兩股同直徑漆包線并行繞制的線圈，而是 電路分別流通意義的兩條通路，實際上每條通路的所有繞組都可以使用總截面積符合要求 的任意股數的漆包線。圖2所示的的三相電機電路，一目了然三相并繞的六個繞組，三相的組合開關總 共需要六組常開接點和三組常閉接點的組合，可以使用兩到三個交流接觸器同步工作，或 制造專門的組合開關。在輕負荷工作環境，只要組合開關不動作，就不會進入并聯工作狀態。由于電機原 始是在滿負荷條件下長期工作綜合設計的電磁參數，而輕負荷工作時繞組匝數為設計標準 的兩倍，所以雖然電流降至設計標準的一半以下(粗略的理論值為因截面積折半降低后，電流的1/2)，實質工作效率甚至超過設計功率的一半，處于節能工作的狀態。這種理念看似毫無道理，實際無論理論或實踐都足以證明其真實性。究其原因在 于電機設計時選取的電磁參數，已經立足于最節省電(繞組)磁(沖片)材料，基本屬于 電機效益與制造成本取舍的交換(很難想象會有人為滿足5KW電機充分節能，而對哪怕是 個別電磁部件選取可以用于甚至最“寒酸”，完全不考慮效率例如IOKW電機數據參數的做 法)。圖3所示的單相電機電路，使用雙線并繞電機的主繞組，在電機啟動時兩繞組串 聯運行，達到預定轉速后特制的雙聯離心開關動作，在切斷啟動電容的同時改變接線方式， 進入兩組線圈全并聯的正常運行狀態。單相電機輕負荷工作保持串聯狀態的方法，稍后在 實施例中闡明。本發明單相運用的優勢是顯見的，對于三相電機，本發明的缺點在于增加出線的 數量，電機成本略有提高，但在確實需要限制啟動電流的應用中，與外加降壓啟動電器比 較，大大地降低了總體的成本；與星-角接線轉換比較，在同樣啟動電流的情況下，因匝數 的增加顯見具備更大的啟動轉矩。
圖1是普通啟動/運轉雙電容配置的單相電動機電路原理圖。圖2是組合開關轉換串、并聯接線的雙線繞組三相電機原理示意圖。圖3是使用特制離心開關轉換串、并聯接線的雙線主繞組單相電機原理圖。圖4是使用特制離心開關轉換部分線圈串聯，或全并聯接線的雙線主繞組單相電 機原理圖。圖5是圖4電路配套轉換端子組合，方便轉換改變用于普通方式或節能運行方式 的連接狀態。圖6是普通離心開關帶動繼電器轉換串、并聯接線的雙線主繞組單相電機原理 圖。圖7是L系列單相電機啟動用離心開關的結構示意圖。圖8是根據圖7原型改造的特制離心開關的結構示意圖。圖9是組合開關轉換部分線圈串聯，或全并聯接線的雙線繞組三相電機原理示意 圖。各圖標識統一編號如下LZ為主繞組；LF為副繞組；QC為啟動電容；YC為運轉電容；K為離心開關；A、B、C 為三相電源、0為中線；LA1，LA2、LB1，LB2、LC1，LC2分別為雙線并繞的三相繞組；ZKA、ZKB、 ZKC分別為對應三相的組合開關；LZ1、LZ2為雙線并繞的兩主繞組線圈；LZ3、LZ4為雙線并 繞主繞組線圈中不改變接法的部分；XD為轉換端子組合；TK為特制的雙轉換接點的離心開 關J為轉換繼電器，R為限流電阻。離心開關數字標注1為動合接點架；2為絕緣底板；3為動斷接點架；4為鉚釘；5為簧片；6為離心器推動的接觸點；7為安裝孔；8為連接簧片的絕緣板。
具體實施例方式以下結合附圖進一步介紹本發明的實施方式。實施例一離心開關轉換改變部分線圈串、并聯狀態的，雙線并繞主繞組的單相電機
圖4電路中特制的雙聯離心開關TK平時受離心器的壓迫處于閉合狀態，一路動合 接點連通電源與啟動電容QC，另一路把并聯繞組之一的部分線圈LZ1，與另一繞組LZ2-LZ4 組合電路串聯構成電源限流啟動(或低負荷節能運行)的通路，在一般負荷正常方式達到 預定轉速后，TK動作斷開電源與QC的連接改接到LZ2-LZ4串聯電路，同時LZl改與原懸空 的LZ3串聯形成另一通路，兩路并聯進入單相電機正常的運行狀態。由于線路轉換全部在電機內部進行，需要單獨處理一組外引線路的轉換端子組 合，用于節能運行方式。圖5描繪的轉換端子組合XD，為簡化說明，借用了圖4的部分電路 顯示正常工作情況下的連接狀態；圖中虛線框中描繪出轉換端子組合用于節能運行方式的 連接狀態。圖8示意的特制雙聯離心開關，使用圖7所示普通單相電機啟動用(例如L系列) 離心開關簡單改造而成。方法是截斷簧片后再使用絕緣板連結為一體，切斷電連接簧片的 兩邊分別設置動合接點和動斷接點。實施例二 普通離心開關帶動繼電器轉換串、并聯接線的，雙線并繞主繞組的單相 電機在較大功率單相電機啟動時負荷相對較重的情況下，單純使用雙聯接點的離心開 關轉換線路，將因慣性不足導致轉換不能完成。圖6是使用普通離心開關，啟動結束進入運 行時帶動繼電器轉換，改變線圈的串、并聯工作狀態的雙線并繞主繞組的單相電機。電路設 計轉換控制的繼電器線圈，使用低于電源電壓加串限流電阻的作用，在于加速繼電器啟動 過程。可以使用全波整流橋帶動直流繼電器工作(圖示電路未包含整流橋)。本例用于節能運行方式的做法與前文圖2解釋中“輕負荷工作環境” 一樣，只要繼 電器J不動作“就不會進入并聯工作狀態”。實施例三組合開關轉換串、并聯接線的雙線繞組三相電機圖9是組合開關轉換部分線圈串聯，或全并聯接線的雙線繞組三相電機原理示意 圖。與圖2的區別在于串聯繞組之一連接到另一繞組的中間抽頭，抽頭位置可以根據不同 節能運行最大負荷的需要任意設計，不做具體的限定。
權利要求
一種改變繞組接法限制啟動電流的雙用節能電動機，限制啟動電流或低負荷節能運行方式的特征在于使用雙線并繞電動機的繞組，電機啟動時繞組全部(或部分線圈)串聯運行，達到預定轉速后改為并聯運行狀態，或允許保持串聯運行狀態。
2.根據權利要求1所述改變繞組接法限制啟動電流的雙用節能電動機，應用于三相電 機使用的組合開關轉換的特征在于六組常開接點和三組常閉接點同步動作。
3.根據權利要求1所述改變繞組接法限制啟動電流的雙用節能電動機，單相電機啟動 控制的特制離心開關的特征在于同時帶動兩組轉換接點。
4.根據權利要求1所述改變繞組接法限制啟動電流的雙用節能電動機，特制雙聯離心 開關的特征在于截斷普通離心開關簧片兩邊的電連接，兩邊分別設置動合接點和動斷接 點o
5.根據權利要求1所述改變繞組接法限制啟動電流的雙用節能電動機，解決單相電機 啟動慣性不足方法的特征在于使用普通離心開關帶動繼電器轉換串、并聯接線，繼電器使 用低于電源電壓加接串限流電阻。
全文摘要
本發明提供一種改變繞組接法限制啟動電流的雙用節能電動機。使用雙線并繞(聯)繞組的在啟動時改為串聯，以增加線路總阻抗的方式限制啟動電流，可以克服電機啟動過程大電流對電網造成的影響，提高電機的啟動特性指標，并為輕負荷應用提供節能運行方式。分別提供單相和三相電機的應用方式，并提供單相應用中特制離心開關的具體結構。
文檔編號H02P1/26GK101834551SQ201010183558
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月27日 優先權日2010年5月27日
發明者徐東旭 申請人:徐東旭