专利名称：单相异步电动机起动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种单相异步电动机起动电路，尤其涉及一种采用电磁式继电器，用于带 有运行电容器及起动电容器的单相异步电动机的起动电路。 背条技术至今除了采用离心开关，单相异步电动机的起动电路有采用继电器的，有采用双向可 控硅的，也有采用PTC元件的。采用PTC元件的起动电路实际上是一种定时电路，不受起 动过程中电机的实际转速变化控制， 一般用于小电机。双向可控硅和PTC元件一样无触点 磨损的缺点，但就目前来说，承受过电压的能力较差。电磁式继电器的优点是耐过电压的 能力高。这一点也很重要，因为在电动机的电源电路中总是会由于雷电或操作等原因形成 过电压。电磁式继电器的缺点是有触点磨损。对于采用电磁式继电器的单相异步电动机的 起动电路，继电器触点的电气寿命至关重要。尤其是对于电容起动电容运转的单相异步电 动机， 一旦继电器触点粘合，会损坏起动电容器甚至会损坏电动机，因为目前采用的起动 电容器有属无极性的电解电容器，只能短时通电。在以前的此类单相异步电动机起动电路 中，起动电容器和继电器的触点串联连接后再与电动机的运行电容器并联连接。如中国专 利文献200510104256. 8所公开的"单相交流电机的起动方法"中即是采用了上述的接线方 法。图3是原有一种单相异步电动机起动电路的部分电路连接图。图中，L1和L2分别为电 动机主绕组和副绕组，当电动机起动时，继电器K吸合，继电器K的触点将起动电容器C6 并联连接于运行电容器C7。在继电器K刚吸合的极短时间内，流经继电器K的触点的电流 瞬时值可能会很大。这一方面是由于运行电容器C7稍早于起动电容器C6通电，且起动电 容器C6的初始电压为0,这时会出现运行电容器C7通过起动电容器C6及继电器K的触点 放电的过渡过程。根据在继电器K吸合的时刻交流电源所处的相位不同，上述运行电容器 C7的放电电流瞬时值可能会很大。因为在上述放电回路中，虽然存在电容器的自电感及电 阻、继电器触点的接触电阻等因素，由于电容器的容量相对较大，运行电容器C7的初始电 压可能较高，上述过渡过程中放电电流瞬时值还会很大。另一方面，交流电源通过电动机 的副绕组对起动电容器C6充电的电流也流经继电器K的触点，但这一电流要受到电机绕组 漏电抗、电阻及感应电势的影响。上述电流流经继电器K的触点，有可能使继电器K的触 点粘合，继而造成起动电容器甚至电动机损坏。 发明内容本发明的目的是解决采用电磁式继电器的用于带有运行电容器和起动电容器的单相异 步电动机的起动电路中继电器的触点容易粘合的技术问题，提供一种使用寿命长，安全可 靠，且不需电源变压器，体积小、成本低的单相异步电动机起动电路。本发明的上述目的是通过下述技术方案得以实5I的 一种单相异步电动机起动电路，包括一电磁式继电器K，两交流电源端L、 N分别接至电动机主绕组L1的两端，起动电路输 出端M和交流电源端N分别接至电动机副绕组L2的两端，在起动电路输出端M和交流电源 端L之间并联连接有两支路，其中一支路包含有运行电容器C7，另一支路包含有串联连接 的继电器K的一副触点和起动电容器C6,所述的在起动电路输出端M和交流电源端L之间 并联连接的两支路中的一支路还串联连接有电感L3。当电动机起动时，所述继电器K的触 点接通，电动机起动结束后，继电器K的触点分断。由于有电感L3串联连接于上述继电器 K的触点及运行电容器C7所在的回路，改变了流经继电器K的触点的电流的状况，使继电 器K的触点寿命得以提高。通常电磁式继电器在感性负载时其触点能力要下降，但这里加 入电感L3反能提高继电器K的触点寿命，这是一种特殊的情况。此外，由于电感L3的电 感童选得较小，在工频频率下，电感L3的电抗值远小于起动电容器06及运行电容器C7的 电抗值，因此串联接入电感L3对电动机的起动性能影响甚微。作为优选，在起动电路输出端M与交流电源端L之间连接有运行电容器C7，电感L3、 起动电容器C6及继电器K的一副触点三者串联连接后与运行电容器C7并联连接，放电电 阻R13与起动电容器C6并联连接。作为优选，在起动电路输出端M与交流电源端L之间连接有运行电容器C7，电感L3、 起动电容器C6及继电器K的一副触点三者串联连接后与运行电容器C7并联连接，放电电 阻R13并联连接于由电感L3、起动电容器C6两者串联连接所成的串联电路。作为优选，所述的与起动电容器C6串联连接的继电器K的一副触点为动合触点。当上 述继电器K的触点采用动合触点时，继电器K的线圏可能只在电动机起动的短时间内通电， 继电器K可按通电持续率很低的断续周期工作制或短时工作制设计，继电器K的体积可做 得很小。比如当电动机的起动操作频率为n次/小时，电动机一次起动过程所持续的时间为 t秒,则继电器可按通电持续率为q的断续周期工作制设计，其中q=[t/(3600/n)] X100%.t值一般小于2。若t=2, n=90，则q=5% = l/20.作为优选，本发明的单相异步电动机起动电路有一用于控制所述继电器K吸合与分断 的控制电路1，控制电路1的两输出端11、 12分别接继电器K的线圈两端，控制电路1的 一电源端13通过熔断器或直接与交流电源端L连接，控制电路1的另一电源端14通过熔
断器或直接与交流电源端N连接，控制电路1中包含一半导体元件V，所述半导体元件V的 一端与控制电路1的电源端14连接，所述半导体元件V另有一端与控制电路1的输出端12 直接连接或通过二极管与控制电路1的输出端12连接，控制电路1的输出端11通过电阻 或通过电阻与二极管的串联电路或直接与控制电路1的电源端13连接；或者，控制电路1 的输出端11通过电感或电感与二极管的串联电路与控制电路1的电源端13连接。本发明 中没有采用电源变压器。继电器K的线圈的额定工作电压的峰值可以与交流电源电压峰值 相等或约略相等。所述的连接于控制电路1的输出端11和控制电路1的电源端13之间的 电阻或电感可以抑制交流电源中的瞬时过电压，不一定是为了起降压作用而加入。但如果 考虑到继电器K的线圈工作电压过高，线经过小，造成制造困难，成本高，采用上述连接 于控制电路1的输出端11和控制电路1的电源端i3之间的电阻或电感兼作降压作用也并 非完全不可取。当继电器K为直流型时，继电器K的线圈可通过整流电路与控制电路1的 电源端13及半导体元件V的一端连接，半导体元件V另有一端接控制电路1的电源端14。 控制电路1的两电源端13、 14间的电压即为两交流电源端L、 N间的电压。当半导体元件V 导通时，交流电源电压经整流后连接继电器K的线圏两端。当继电器K为交流型时，上述 整流电路也可取消，这时，当半导体元件V导通后，继电器K的线圈两端连接两交流电源 端L、 N。作为优选，在控制电路1中，控制电路1的电源端13通过电阻或通过电感或直接与控 制电路1的输出端11及电容Cl的一端连接，电容Cl的另一端与二极管Dl负极及二极管 D2正极连接，二极管D2负极连接稳压二极管D3负极，电压比较器Al、 A2的正电源端及电 阻R3的一端，电阻R3的另一端与电压比较器Al的反相输入端及稳压二极管D4负极连接， 起动电路输出端M通过电阻R6与二极管D8的串联电路与电压比较器A1正相输入端及电阻 R4的一端连接，电阻K4的另一端，二极管Dl及稳压二极管D3、 D4的正极与控制电路1的 电源端14连接，电容C3与电阻R4并联，电压比较器Al的输出端通过二极管D5与电压比 较器A2的反相输入端及电容C4的一端连接，电容C4的另一端与控制电路1的电源端14 连接，电压比较器A2的输出端通过电阻R10与可控硅V的控制极连接，可控硅V的阳极与 控制电路1的输出端12连接，可控硅V的阴极及电压比较器A1、 A2的负电源端与控制电 路1的电源端14连接。作为优选，在控制电路l中，电容C1的一端通过电阻或通过电感或直接与控制电路1 的电源端13连接，通过二极管或直接与控制电路1的输出端11连接，电容C1的另一端与 二极管D1正极、二极管D2负极连接，二极管D2正极连接稳压二极管D3正极，电压比较 器Al、 A2的负电源端及电阻R3的一端，电阻R3的另一端与电压比较器Al的反相输入端
及稳压二极管D4正极连接，起动电路输出端M通过电阻R6与二极管D8的串联电路与电压 比较器Al正相输入端及电阻K4的一端连接，电阻R4的另一端，二极管Dl及稳压二极管 D3、 D4的负极与控制电路1的电源端14连接，电容C3与电阻R4并联，电压比较器Al的 输出端通过二极管D5与电压比较器A2的反相输入端及电容C4的一端连接，电容C4的另 一端与控制电路1的电源端14连接，电压比较器A2的输出端通过电阻R10与双向可控硅V 的控制极连接，双向可控硅V的Tl极及电压比较器Al、 A2的正电源端与控制电路1的电 源端14连接，双向可控硅V的T2极通过二极管或直接与控制电路1的输出端12连接。电机副绕组L2两端的电压随电机转速的升高而升高，该电压通过电阻R6、 二极管D8 接到电压比较器A1输入端，电压比较器A1输出端连接电压比较A2输入端，电压比较器A2 输出端控制半导体元件V的导通和截止，从而控制继电器K的吸合与分断。本发明的有益效果是由于在继电器K的触点和运行电容器C7所在的回路中加入串 联连接的电感L3，提高了继电器K的电气寿命；本发明没有采用电源变压器，控制电路l 中的电阻、电容及半导体器件部分，容易做成集成电路或厚膜电路，所以可使单相异步电 动机起动电路的体积小、造价低。
图1是本发明的一种电路连接图。 图2是本发明的又一种电路连接图。图3是原有一种单相异步电动机起动电路的部分电路连接图。图中l.控制电路，11、 12.控制电路输出端，13、 14.控制电路电源端，K.继电器， Ll.电动机主绕组，L2，电动机副绕组，L、 N.交流电源端，M.起动电路输出端。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。实施例l:如图l，本实施例包括一电磁式继电器K，用于控制所述继电器K吸合与分断的控制电路l,控制电路1的两输出端11、 12分别接继电器K的线圏两端，控制电路l 的两电源端13、 14分别接两交流电源端L、 N，两交流电源端L、 N分别接至电动机主绕组 Ll的两端，起动电路输出端M和交流电源端N分别接至电动机副绕组L2的两端，起动电路 输出端M与交流电源端L之间接有运行电容器C7，电感L3、起动电容器C6及继电器K的 一副动合触点三者串联连接后与运行电容器C7并联连接，放电电阻R13与起动电容器C6 并联连接。控制电路l由电阻、电容、二极管、电压比较器A1、 A2及可控硅V组成，交流 电源端L通过电阻R0与控制电路1的输出端11及电容Cl的一端连接，电容Cl的另一端
与二极管D1负极及二极管D2正极连接，电阻R1与电容C1并联，二极管D2负极通过电容C2与交流电源端N连接，通过电阻K2与稳压二极管D3负极，电压比较器Al、 A2的正电源端，二极管D6及D7的负极及电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与电压比较器A1的反相输入端及稳压二极管D4负极连接,起动电路输出端M通过电阻R6与二极管D8正极连接，二极管D8负极与电压比较器A1正相输入端、二极管D6正极及电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端，二极管Dl及稳压二极管D3、 D4的正极接交流电源端N,电容C3与电阻R4并联，电压比较器Al的输出端与二极管D5正极连接，二极管D5负极与二极管D7正极、电压比较器A2的反相输入端及电容C4的一端连接，电容C4的另一端接交流电源端N，电阻R5与二极管D7并联，电压比较器A2的正相输入端通过电阻R7接电压比较器Al、 A2的正电源端，通过电阻R9接电压比较器A2的输出端，通过电阻R8接交流电源端N，电压比较器A2的输出端通过电阻R10接可控硅V的控制极，可控硅V的阳极接控制电路1的输出端12，可控硅V的阴极及电压比较器A1、 A2的负电源端与交流电源端N连接，电容C5两端分别接控制电路1的输出端11、 12。电阻R0、 Rl，电容C1、 C2， 二极管D1、 D2组成抑制交流电源中的瞬时过电压的电路，可使控制电路1的输出端11的瞬时过电压得到抑制。电阻RO可由一小电感代替。同时，上述电路再加上电阻R2及稳压二极管D3构成控制电路l的电源电路，稳压二极管D3两端输出低压稳压电源。接通电源后，由于控制电路l中电容C4两端的初始电压为0，电压比较器A2输出高电平，可控硅V导通，继电器K吸合，使电感L3和起动电容C6串联连接后与运行电容器C7并联接通。当电机的转速升高后，起动电路输出端即电机副绕组L2的一端M电压上升，通过电阻R4、 R6， 二极管D6、 D8及电容C3组成的降压整流电路，使电压比较器A1正相输入端的电压升高，当该电压升高到超过稳压二极管D4的电压时，电压比较器A1输出端变为高电平，并通过二极管D5使电压比较器A2输出低电平，可控硅V截止，使继电器K释放，电感L3及起动电容器C6与电源分断。电阻R5， 二极管D7为电容C4的充放电元件。电阻R7、 R8、 R9组成分压电路，为电压比较器A2的正相输入端提供电压。这里半导体器件V为可控硅。本实施例中，电机功率1. 1KW，运行电容器C7和起动电容器C6的容量分别为30 " f和200 " f，电感L3直径40mm,匝数为20匝，线经0.55毫米，空心。由于电感L3的存在，继电器K的触点寿命得以提高。当继电器线圈功率为20W时，继电器触点的电气寿命大于20万次。但如果没有电感L3，其它条件相同，则继电器触点的电气寿命只有数千次。应当指出，虽然这里继电器的功率为20W，但因为继电器K是按断绝周期工作制设计的，其重量不过24克，其体积和造价和按连续工作制设计的线圑功率为1W的继电器相同。又因为控制电路l只由电阻、电容及半导体器件组成，没有电源变压器，所以整个起动电路体积小，造价低。 实施例2:如图2，本实施例除控制电路1及放电电阻R13的接法外其余与实施例1相 同。放电电阻R13并联连接于由电感L3、起动电容器C6两者串联连接所成的串联电路。控制 电路1由电阻、电容、二极管、电压比较器A1、 A2及双向可控硅V组成，交流电源端L通过 电阻R0与二极管D9负极、二极管D11正极、电容C1的一端连接，电容C1另一端与二极管 Dl正极、二极管D2负极连接，电阻R1与电容C1并联，二极管D2正极通过电容C2与交流电 源端N连接，通过电阻R2与稳压二极管D3正极，电压比较器A1、 A2的负电源端，二极管D6 及D7正极，电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与电压比较器Al的反相输入端及稳压二 极管D4正极连接，起动电路输出端M通过电阻R6与二极管D6及D8的负极、电阻R12的一 端连接，二极管D8正极与电压比较器A1正相输入端及电阻R4的一端连接，电阻R4及R12 的另一端，二极管D1及稳压二极管D3、 D4的负极接交流电源端N,电容C3与电阻R4并联， 电压比较器Al的输出端接二极管D5负极，二极管D5正极与二极管D7负极、电压比较器A2 的反相输入端及电容C4的一端连接，电容C4的另一端接交流电源端N,电阻R5与二极管D7 并联，电压比较器A2的正相输入端通过电阻R7接电压比较器A1、 A2的负电源端，通过电阻 R9接电压比较器A2的输出端，通过电阻R8接交流电源端N,电压比较器A2的输出端通过电 阻R10与双向可控硅V的控制极及电阻Rll的一端连接。电阻Rll的另一端，双向可控硅V 的Tl极及电压比较器Al 、 A2的正电源端接交流电源端N。双向可控硅V的T2极与二极管D12 的正极及二极管D10的负极连接。二极管D9和D10的正极与控制电路1的输出端11及电容 C5的一端连接，二极管D11和D12的负极接控制电路1的输出端12及电容C5的另一端。本 实施例中的半导体元件V为双向可控硅，在电压比较器A2输出端为低电平时导通，这时交流 电压经全波整流并滤波后加到继电器K的线圈上。电阻R4、 R6、 R12，电容C3, 二极管D6、 D8组成降压整流电路，将起动电路输出端M的电压信号接到电压比较器A1的正向输入端。其 余同实施例1。实施例3:本实施例除电感L3的接法外，其余电路接法与实施例l相同，即在本实施 例中，起动电路输出端M和交流电源端L之间并联连接有两支路 一为运行电容器C7与 电感L3串联连挟的串联电路； 一为继电器K的一副动合触点与起动电容器C6串联连接的 串联电路，放电电阻R13与起动电容器C6并联连接。本实施例的效果与实施例l相同，只 是电感L3的线经要大一些，因为它在电动机运行时是长期通电的，而实施例1和实施例2 中的电感L3的线经可按非连续的工作制设计，其设计原理与继电器K相同。
权利要求
1.一种单相异步电动机起动电路，包括一电磁式继电器(K)，两交流电源端(L、N)分别接至电动机主绕组(L1)的两端，起动电路输出端(M)和交流电源端(N)分别接至电动机副绕组(L2)的两端，在起动电路输出端(M)与交流电源端(L)之间并联连接有两支路，其中一支路包含有运行电容器(C7)，另一支路包含有串联连接的继电器(K)的一副触点和起动电容器(C6)，其特征在于所述的在起动电路输出端(M)与交流电源端(L)之间并联连接的两支路中的一支路还串联连接有电感(L3)。
2. 根据权利要求1所述的单相异步电动机起动电路，其特征在于在起动电路输出端(M) 与交流电源端(L)之间连接有运行电容器(C7)，电感(L3)、起动电容器(C6)及继电器(K)的一 副触点三者串联连接后与运行电容器(C7)并联连接，放电电阻(R13)与起动电容器(C6)并联连 接。
3. 根据权利要求1所述的单相异步电动机起动电路，其特征在于在起动电路输出端(M)与交流电源端(L)之间连接有运行电容器(C7),电感(L3)、起动电容器(C6)及继电器(K)的一 副触点三者串联连接后与运行电容器(C7)并联连接，放电电阻(R13)并联连接于由电感(L3)、 起动电容器(C6》两者串联连接所成的串联电路。
4. 根据权利要求l所述的单相异步电动机起动电路，其特征在于所述的在起动电路输 出端(M)与交流电源端(L)之间连接的一支路中与起动电容器(C6)串联连接的继电器(K) 的一副触点为动合触点。
5. 根据权利要求1或2或3或4所述的单相异步电动机起动电路，其特征在于有一用 于控制所述继电器(K)吸合与分断的控制电路(1)，控制电路(1)的两输出端(11、 12)分 别接继电器(K)的线圈两端，控制电路(1)的一电源端(13)通过熔断器或直接与交流电源 端(L)连接，控制电路(1)的另一电源端(14)通过熔断器或直接与交流电源端(N)连接，控 制电路(1)中包含一半导体元件(V)，所述半导体元件(V)的一端与控制电路(1)的电源端(14)连接，所述半导体元件(V)另有一端与控制电路(1)的输出端(12)直接连接或通过 二极管与控制电路(1)的输出端(12)连接，控制电路(1)的输出端(11)与控制电路(1) 的电源端(13)直接连接，或者通过电阻或电阻与二极管的串联电路与控制电路(1)的电源 端(13)连接；或者，控制电路(1)的输出端(11)通过电感或电感与二极管的串联电路与 控制电路(1)的电源端(13)连接。
6. 根据权利要求5所述的单相异步电动机起动电路，其特征在于控制电路(1)中， 控制电路(1)的电源端(13)与控制电路(1)的输出端(11)及电容(Cl)的一端直接连 接，或通过电阻连接，或通过电感连接，电容(Cl)的另一端与二极管(Dl)负极及二极管 (D2)正极连接，二极管(D2)负极连接稳压二极管(D3)负极、电压比较器(Al、 A2)的 正电源端及电阻(R3)的一端，电阻(R3)的另一端与电压比较器(Al)的反相输入端及稳 压二极管(D4)负极连接，起动电路输出端(M)通过电阻(R6)与二极管(D8)的串联电路 与电压比较器(Al)正相输入端及电阻(R4)的一端连接，电阻(R4)的另一端，二极管(Dl) 及稳压二极管(D3)、 (D4)的正极与控制电路(1)的电源端(14)连接，电容(C3)与电阻 (R4)并联，电压比较器(Al)的输出端通过二极管(D5)与电压比较器(A2)的反相输入 端及电容(C4)的一端连接，电容(C4)的另一端与控制电路(1)的电源端(14)连接，电 压比较器(A2)的输出端通过电阻(R10)与可控硅(V)的控制极连接，可控硅(V)的阳极 与控制电路(1)的输出端(12)连接，可控硅(V)的阴极及电压比较器(Al、 A2)的负电 源端与控制电路(1)的电源端(14)连接。
7.根据权利要求5所述的单相异步电动机起动电路，其特征在于控制电路(1)中， 电容(Cl)的一端通过电阻或通过电感或直接与控制电路(1)的电源端(13)连接，通过二 极管或直接与控制电路(1)的输出端(11)连接，电容(Cl)的另一端与二极管(Dl)正极、 二极管(D2)负极连接，二极管(D2)正极连接稳压二极管(D3)正极、电压比较器(Al、 A2)的负电源端及电阻(R3)的一端，电阻(R3)的另一端与电压比较器(Al)的反相输入 端及稳压二极管(D4)正极连接，起动电路输出端(M)通过电阻(R6)与二极管(D8)的串 联电路与电压比较器(Al)正相输入端及电阻(R4)的一端连接，电阻(R4)的另一端，二 极管(D1)及稳压二极管(D3)、 (D4)的负极与控制电路(l)的电源端(14)连接，电容(C3) 与电阻(R4)并联，电压比较器(Al)的输出端通过二极管(D5)与电压比较器(A2)的反 相输入端及电容(C4)的一端连接，电容(C4)的另一端与控制电路(1)的电源端(14)连 接，电压比较器(A2)的输出端通过电阻(R10)与双向可控硅(V)的控制极连接，双向可 控硅(V)的(Tl)极及电压比较器(Al、 A2)的正电源端与控制电路(1)的电源端(14) 连接，双向可控硅(V)的(T2)极通过二极管或直接与控制电路(1)的输出端(12)连接。
全文摘要
本发明涉及一种单相异步电动机起动电路，包括一电磁式继电器K，两交流电源端L、N分别接电动机主绕组L1两端，起动电路输出端M和交流电源端N分别接电动机副绕组L2两端，在起动电路输出端M与交流电源端L之间并联连接有两支路，其中一支路包含有运行电容器C7，另一支路包含有串联连接的继电器K的一副触点和起动电容器C6，上述在起动电路输出端M和交流电源端L之间并联连接的两支路中的一支路还串联连接有电感L3。本发明由于有电感L3串联连接于继电器K的触点及运行电容器C7所在的回路，改变了流经继电器K的触点的电流的状况，使继电器K的触点寿命得以提高；同时本发明省略了电源变压器，使电动机起动电路体积小、造价低。
文档编号H02P1/44GK101154902SQ20061005373
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月30日 优先权日2006年9月30日
发明者蔡宗法 申请人:蔡宗法