专利名称：改变绕组接法限制启动电流的双用节能电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用双线并绕绕组，正常运行时并联使用；在启动(或低负荷节 能运行)时改为串联，以增加线路总阻抗的方式限制启动电流的双用节能异步电动机。
背景技术：
三相异步电动机可以直接利用三相交流电形成的旋转磁场，单相电动机就只好依 靠电容的“裂相”作用，使用串联电容的副绕组与主绕组错位安装，构成电机定子的旋转磁 场。虽然达到一定转速后的单相异步电动机，可以依靠转动惯性忽略串联电容的副绕 组的作用，仅用主绕组就能可靠运转，但降低串联电容容量后的副绕组能够更好地维持稳 定的旋转动力，同时兼备启动和运转两组电容的单相电机，要比仅具其一的单相电机的特 性更好。图1给出的是现代通用的，启动和运转电容双配置的单相电动机电路原理图。无论三相或者单相异步电动机，都是按正常运行所需进行绕组的设计，不可避免 的现实情况，是在启动初始(或堵转)时的电流超过正常运转电流的数倍，运行电流随着转 速的提高而降低，只有达到标准转速后才降至正常的数值。在电机设备的实际应用中，为克 服电机启动过程因电抗大幅度降低造成过大电流对电网的影响，通常采取启动过程附加电 路或改变接线方式(星角启动)，以降低电压的方式抑制过大的电流，即所谓的降压启动。发明专利《自带启动降压绕组的异步电动机》，介绍了一种在主绕组线圈部位，附 加同相绕制辅助绕组的办法，需要增加额外的绕组，且对槽型的设计要求相对比较苛刻。
发明内容
本发明的目的，是充分利用电机自身的绕组结构，减小启动过程大电流对电网造 成的影响，提高单相电机的启动特性指标；并为轻负荷应用提供节能运行方式。具体的技术措施，是使用双线并绕电动机的绕组(单相电机仅限主绕组)，在电机 启动时并绕线圈之一的全部(图2、3)或部分(图4、6)绕组与另一线圈串联运行；达到预定 转速后改变接线方式，进入两组线圈全并联的正常运行状态；在电机负荷相对轻微的应用 环境，可改变开关或接线方式，允许电机绕组不进入并联状态保持串联运行(节能方式)。请注意所谓“双线并绕”，并非单纯指两股同直径漆包线并行绕制的线圈，而是 电路分别流通意义的两条通路，实际上每条通路的所有绕组都可以使用总截面积符合要求 的任意股数的漆包线。图2所示的的三相电机电路，一目了然三相并绕的六个绕组，三相的组合开关总 共需要六组常开接点和三组常闭接点的组合，可以使用两到三个交流接触器同步工作，或 制造专门的组合开关。在轻负荷工作环境，只要组合开关不动作，就不会进入并联工作状态。由于电机原 始是在满负荷条件下长期工作综合设计的电磁参数，而轻负荷工作时绕组匝数为设计标准 的两倍，所以虽然电流降至设计标准的一半以下(粗略的理论值为因截面积折半降低后，电流的1/2)，实质工作效率甚至超过设计功率的一半，处于节能工作的状态。这种理念看似毫无道理，实际无论理论或实践都足以证明其真实性。究其原因在 于电机设计时选取的电磁参数，已经立足于最节省电(绕组)磁(冲片)材料，基本属于 电机效益与制造成本取舍的交换(很难想象会有人为满足5KW电机充分节能，而对哪怕是 个别电磁部件选取可以用于甚至最“寒酸”，完全不考虑效率例如IOKW电机数据参数的做 法)。图3所示的单相电机电路，使用双线并绕电机的主绕组，在电机启动时两绕组串 联运行，达到预定转速后特制的双联离心开关动作，在切断启动电容的同时改变接线方式， 进入两组线圈全并联的正常运行状态。单相电机轻负荷工作保持串联状态的方法，稍后在 实施例中阐明。本发明单相运用的优势是显见的，对于三相电机，本发明的缺点在于增加出线的 数量，电机成本略有提高，但在确实需要限制启动电流的应用中，与外加降压启动电器比 较，大大地降低了总体的成本；与星-角接线转换比较，在同样启动电流的情况下，因匝数 的增加显见具备更大的启动转矩。
图1是普通启动/运转双电容配置的单相电动机电路原理图。图2是组合开关转换串、并联接线的双线绕组三相电机原理示意图。图3是使用特制离心开关转换串、并联接线的双线主绕组单相电机原理图。图4是使用特制离心开关转换部分线圈串联，或全并联接线的双线主绕组单相电 机原理图。图5是图4电路配套转换端子组合，方便转换改变用于普通方式或节能运行方式 的连接状态。图6是普通离心开关带动继电器转换串、并联接线的双线主绕组单相电机原理 图。图7是L系列单相电机启动用离心开关的结构示意图。图8是根据图7原型改造的特制离心开关的结构示意图。图9是组合开关转换部分线圈串联，或全并联接线的双线绕组三相电机原理示意 图。各图标识统一编号如下LZ为主绕组；LF为副绕组；QC为启动电容；YC为运转电容；K为离心开关；A、B、C 为三相电源、0为中线；LA1，LA2、LB1，LB2、LC1，LC2分别为双线并绕的三相绕组；ZKA、ZKB、 ZKC分别为对应三相的组合开关；LZ1、LZ2为双线并绕的两主绕组线圈；LZ3、LZ4为双线并 绕主绕组线圈中不改变接法的部分；XD为转换端子组合；TK为特制的双转换接点的离心开 关J为转换继电器，R为限流电阻。离心开关数字标注1为动合接点架；2为绝缘底板；3为动断接点架；4为铆钉；5为簧片；6为离心器推动的接触点；7为安装孔；8为连接簧片的绝缘板。
具体实施例方式以下结合附图进一步介绍本发明的实施方式。实施例一离心开关转换改变部分线圈串、并联状态的，双线并绕主绕组的单相电机
图4电路中特制的双联离心开关TK平时受离心器的压迫处于闭合状态，一路动合 接点连通电源与启动电容QC，另一路把并联绕组之一的部分线圈LZ1，与另一绕组LZ2-LZ4 组合电路串联构成电源限流启动(或低负荷节能运行)的通路，在一般负荷正常方式达到 预定转速后，TK动作断开电源与QC的连接改接到LZ2-LZ4串联电路，同时LZl改与原悬空 的LZ3串联形成另一通路，两路并联进入单相电机正常的运行状态。由于线路转换全部在电机内部进行，需要单独处理一组外引线路的转换端子组 合，用于节能运行方式。图5描绘的转换端子组合XD，为简化说明，借用了图4的部分电路 显示正常工作情况下的连接状态；图中虚线框中描绘出转换端子组合用于节能运行方式的 连接状态。图8示意的特制双联离心开关，使用图7所示普通单相电机启动用(例如L系列) 离心开关简单改造而成。方法是截断簧片后再使用绝缘板连结为一体，切断电连接簧片的 两边分别设置动合接点和动断接点。实施例二 普通离心开关带动继电器转换串、并联接线的，双线并绕主绕组的单相 电机在较大功率单相电机启动时负荷相对较重的情况下，单纯使用双联接点的离心开 关转换线路，将因惯性不足导致转换不能完成。图6是使用普通离心开关，启动结束进入运 行时带动继电器转换，改变线圈的串、并联工作状态的双线并绕主绕组的单相电机。电路设 计转换控制的继电器线圈，使用低于电源电压加串限流电阻的作用，在于加速继电器启动 过程。可以使用全波整流桥带动直流继电器工作(图示电路未包含整流桥)。本例用于节能运行方式的做法与前文图2解释中“轻负荷工作环境” 一样，只要继 电器J不动作“就不会进入并联工作状态”。实施例三组合开关转换串、并联接线的双线绕组三相电机图9是组合开关转换部分线圈串联，或全并联接线的双线绕组三相电机原理示意 图。与图2的区别在于串联绕组之一连接到另一绕组的中间抽头，抽头位置可以根据不同 节能运行最大负荷的需要任意设计，不做具体的限定。
权利要求
一种改变绕组接法限制启动电流的双用节能电动机，限制启动电流或低负荷节能运行方式的特征在于使用双线并绕电动机的绕组，电机启动时绕组全部(或部分线圈)串联运行，达到预定转速后改为并联运行状态，或允许保持串联运行状态。
2.根据权利要求1所述改变绕组接法限制启动电流的双用节能电动机，应用于三相电 机使用的组合开关转换的特征在于六组常开接点和三组常闭接点同步动作。
3.根据权利要求1所述改变绕组接法限制启动电流的双用节能电动机，单相电机启动 控制的特制离心开关的特征在于同时带动两组转换接点。
4.根据权利要求1所述改变绕组接法限制启动电流的双用节能电动机，特制双联离心 开关的特征在于截断普通离心开关簧片两边的电连接，两边分别设置动合接点和动断接 点o
5.根据权利要求1所述改变绕组接法限制启动电流的双用节能电动机，解决单相电机 启动惯性不足方法的特征在于使用普通离心开关带动继电器转换串、并联接线，继电器使 用低于电源电压加接串限流电阻。
全文摘要
本发明提供一种改变绕组接法限制启动电流的双用节能电动机。使用双线并绕(联)绕组的在启动时改为串联，以增加线路总阻抗的方式限制启动电流，可以克服电机启动过程大电流对电网造成的影响，提高电机的启动特性指标，并为轻负荷应用提供节能运行方式。分别提供单相和三相电机的应用方式，并提供单相应用中特制离心开关的具体结构。
文档编号H02P1/26GK101834551SQ201010183558
公开日2010年9月15日 申请日期2010年5月27日 优先权日2010年5月27日
发明者徐东旭 申请人:徐东旭