大功率压缩机启动方法介绍

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一、 单相异步电机启动原理分析

单相异步电机定子绕组上有两个交流分布绕组(一般在空间上相差90电角度)，主绕组m和副绕组a。当主绕组m通入单相正弦交流电流时，将会产生正弦分布的基波脉振磁势：f(x,t)=Fcosxcost=1/2 F[cos(x-t)+cos(x+t)] =F++F-。这是两个圆形脉振磁势，他们可以分别在异步电动机中产生电磁转矩。所以1相定子绕组通电时电机中的电磁转矩为这两个旋转磁势产生的电磁转矩的叠加。F+产生T+=f(s),F-产生T-=f(s),电动机机械特性为 T=T++T-。如下图所示：1相通电时，F+和F-幅值相等，转向相反，对应T+和T-也相对于原点对称。合成T=f(s)具有如下特点：(1)n=0无起动转矩；(2)在n>0区域有正向转矩，在n<0区域有反向转矩；

当单相异步电机的m绕组和a绕组通入不同相位的2相交流电时，一般产生椭圆形旋转磁势F。F可以分解为两个圆形旋转磁势F+和F-，但F+>F-,对应的T+=f(s)和T-=f(s)不再对称，合成转矩T=f(s)不通过原点。

如上图所示：在n=0时，T>0,电动机具有正向起动转矩，起动后，n>0,T>0，电动机可以继续运行。如果m相绕组和a相绕组空间错开90电角度，通入的两相电流相位差为90度且幅值相等，则产生圆形旋转磁势，此时F=F+,F-=0;T=T+,T-=0,机械特性与三相异步电动机的情况相同，起动转矩也较大。

由上述分析可以看出：异步电机起动必须具备两个必要条件：(1)定子具有空间不同位置的两套绕组； (2)两相绕组通入不同相位的交流电流。必须采取措施将m相和a相电流的相位分开，即“分相”，不同的分相方法对应于不同的单相异步电动机。

二、 单相异步电机启动的方法介绍

根据单相电机主绕组m和副绕组a电流分相方法的不同可以分为以下几种启动方法：

(1)单相电阻起动：采用这种启动方法的电机，m绕组和a绕组设计成不一样。m相匝数多、导线粗，a相匝数少而导线细，m相电抗大而电阻小，a相电抗小而电阻大。

起动时S合上，m和a通入被“分相”的电流，电动机起动，当转速达到75-80%同步转速时，S自动断开。电动机在m绕组单独驱动下运行。
上图中曲线1为两绕组都通电的机械特性，曲线2为只有m绕组工作时的机械特性。这种单相异步电机两相电流相位相差不大，起动转矩较小Tst=(1.1-1.8)TN。(2)单相电容分相起动：给a绕组中串接一个起动电容C，使得2绕组的阻抗不同，达到分相的目的。

当在电机副绕组a上配备合适的电容器，可以使得m相和a相绕组的电流相位差接近90度。这种电机的a绕组匝数不受限制，可以做成与m绕组一样，从而在起动时得到较为接近圆形的旋转磁势，提高起动转矩。合成电流较小，即起动电流较小，而起动转矩较大，适合于对起动转矩要求较高的负载。

(3)单相电容运转：这种启动方法适用于两相运行电机。副绕组中没有开关，a绕组不仅参与起动，而且参与运行。

运行时气隙磁势接近圆形。电机的运行性能较好，功率因数、效率、过载能力都比电阻分相或者电容分相起动的单相电动机好。由于阻抗随着转速变化，圆形起动和圆形运行难以兼顾，所以该类电动机起动性能不如电容分相起动单相异步电动机。

(4)单相电容起动与运转：为了克服电容运转电动机不能兼顾圆形起动和圆形运转的缺憾，在a绕组中采用两个并联的电容器。C为长期运行电容器，Cs为起动电容器。

起动时，串联在a绕组的总电容为C+Cs，较大，可以产生较圆形的旋转磁势；转速达到一定值后，Cs被开关甩开，运行时的磁势也接近圆形。该类单相电动机中最理想的一类。起动转矩、最大转矩、功率因数、效率都提高，电机噪声较小。

三、 大功率压缩机启动方法：

大功率压缩机在启动时，对电机启动力矩的要求比较高，所以在启动时需要采取必要的措施增大电机的启动力矩。可以采用上述（4）单相电容启动与运转方法，但需要实现启动后自动切断启动电容Cs的功能。要实现这种功能，可以用电控控制的方法实现，但这种方法需要单独的单片机控制信号控制开关动作，在非通讯方案的空调中比较难以实现，成本也较高。也可以用热敏电阻PTC替代图14-7中的开关S，PTC启动器在接通电源的短时间内，可以通过较大电流，使电机启动运转，电机正常运转后，PTC自动断开启动电路。这种方法经济实惠，也比较容易实现，但PTC断开启动电路的时间难以控制。在活塞压缩机的启动中比较常用的方法如下图，当压缩机启动时，PTC启动器电阻较小，与电容C并联，使副绕组a上的电流与主绕组m分相，电机启动后，PTC由于温度升高，电阻急剧增大，相当于短路状态。这种方法启动力矩大，但启动电流也较大。

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