一种单相电机热保护控制装置、方法及单相电机与流程

1.本发明涉及单相电机技术领域，尤其涉及一种单相电机热保护控制装置、方法及单相电机。


背景技术：

2.采用单相交流电源的异步电动机称为单相异步电动机。单相异步电动机由于只需要单相交流电，故使用方便、应用广泛，并且有结构简单、成本低廉、噪声小、对无线电系统干扰小等优点，因而常用在功率不大的家用电器和小型动力机械中，如电风扇、洗衣机、电冰箱、空调、抽油烟机、电钻、医疗器械、小型风机及家用水泵等单相异步电动机广泛应用于各种机械配套中，由于电压不稳定或负载发生变化，都可能使电机不能正常工作，现有技术方案中，大多采用一个过热保护器进行保护，保护功能比较单一。
3.为了避免单相异步电动机在工作时温度过高而损坏，通常将热保护器直接串联在绕组中并安装固定在线圈上，当电机过热和过流时，可直接切断电源保护电机线圈，但是采用这种热保护方式，热保护器通过的电流很大，如果反复动作，极有可能烧毁热保护器触点，缩减热保护器的使用寿命；而且，在单相异步电动机中通常采用一个热保护器进行热保护，一旦损坏将失去对电机的保护作用。


技术实现要素：

4.为解决上述单相电机保护功能单一的问题，本发明提出了一种单相电机热保护控制装置、方法及单相电机，避免将热保护器直接串联在绕组中，使热保护器在单相电机工作时通过的电流很小，即便反复动作，也难以烧毁触点。
5.第一方面，一种单相电机热保护控制装置，包括：微控制器、开关元件以及至少一个热保护器；其中，所述开关元件串联在单相电机的供电输入线路中，所述热保护器设置在单相电机内部；所述微控制器分别与所述开关元件的控制端以及每个所述热保护器的两个引线端电连接，并被配置为检测到有所述热保护器发生指定动作时，控制所述开关元件断开单相电机的供电输入线路，并对故障信息进行显示。
6.进一步，所述微控制器被配置为具有第一类端口和第二类端口，所述第一类端口用于提供施加在所述热保护器上的电信号，所述第二类端口用于检测施加在所述热保护器上的电信号；每个所述热保护器的两个引线端分别电连接至所述微控制器提供的第一类端口和第二类端口，形成所述电信号的检测通路；所述微控制器被配置为当有所述第二类端口的检测状态发生指定变化时，控制所述开关元件断开单相电机的供电输入线路。
7.进一步，还包括：用于采集单相电机的工作电流信息的电流传感器；所述电流传感器与微控制器电连接，所述微控制器被配置为检测到所述电流传感器采集的电流信息达到设定条件时，控制所述开关元件断开单相电机的供电输入线路。
8.进一步，还包括：显示模组，而且，所述显示模组电连接至所述微控制器的显示接
口，以显示所述微控制器输出的故障信息。
9.进一步，所述微控制器、所述开关元件设置在一电路板上。
10.进一步，所述开关元件为可控硅或继电器。
11.单相电机热保护控制装置用于单相电机热保护的方法，包括过热保护步骤，所述微控制器检测到有所述热保护器发生指定动作时，控制所述开关元件断开单相电机的供电输入线路。
12.进一步，还包括过流保护和堵转保护步骤，所述微控制器被配置为检测到所述电流传感器采集的电流信息达到额定电流设定条件或堵转电流设定条件时，控制所述开关元件断开单相电机的供电输入线路；所述额定电流设定条件为工作电流达到额定电流阈值且持续第一时间；所述额定电流设定条件为工作电流达到堵转电流阈值且持续第二时间。
13.一种单相电机，包括：主绕组、副绕组、电容电路以及所述的单相电机热保护控制装置，所述电容电路与副绕组串联形成副绕组回路，所述主绕组、副绕组回路并联后与开关元件串联。
14.进一步，所述主绕组和/或所述副绕组上设置有至少一个所述热保护器。
15.本发明的有益效果：本发明所述的单相电机热保护控制装置及单相电机，通过将微控制器分别与开关元件的控制端以及一个或多个热保护器的两个引线端电连接，并将微控制器配置为检测到有热保护器发生指定动作时，则控制开关元件断开单相电机的供电输入线路。由于微控制器与热保护器直接连接，使热保护器在单相电机工作时通过的电流很小，即便反复动作，也难以烧毁触点。同时，微控制器具有较多端口，可扩展连接多个热保护器，避免仅采用一个热保护器，无法实现对单相电机的全面热保护。
附图说明
16.图1为本发明提供的单相电机热保护控制装置的原理示意图；图2为本发明实施例中的微控制器与热保护器的连接示意图；图3为本发明实施例中提供的单相电机热保护控制装置的原理示意图；图4为本发明实施例中的微控制器控制关系示意图；图5为本发明实施例中提供的单相电机热保护控制装置的原理示意图；图6为本发明提供的单相电机的原理示意图。
实施方式
17.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
18.如图1所示，本发明提供的单相电机热保护控制装置100，其包括：微控制器、开关元件以及n个热保护器（n≥1）；其中，所述开关元件用于连通或断开单相电机的供电输入线路，所述热保护器用于设置在单相电机内部；而且，所述微控制器分别与所述开关元件的控制端和每个所述热保护器的两个引线端电连接，并被配置为检测到所述热保护器发生指定动作时，控制所述开关元件断开单相电机的供电输入线路。比如，热保护器选用常开型，在达到动作温度时，会进行触点闭合动作，那么微处理器检测到热保护器发生触点闭合动作时，则控制所述开关元件断开；同理
地，热保护器选用常闭型，在达到动作温度时，会进行触点断开动作，那么微处理器检测到热保护器发生触点断开动作时，则控制所述开关元件断开。
19.由于微控制器与热保护器直接连接，使热保护器在单相电机工作时通过的电流很小，即便反复动作，也难以烧毁触点。同时，微控制器具有较多端口，可扩展连接多个热保护器，避免仅采用一个热保护器，无法实现对单相电机的全面热保护。
20.如图2所示，在一个实施例中，以单相电机热保护控制装置包括两个热保护器为例，微控制器被配置为具有第一类端口（a1，a2）和第二类端口（b1，b2），且第一类端口（a1，a2）用于提供施加在所述热保护器上的电信号，所述第二类端口（b1，b2）用于检测施加在所述热保护器上的电信号；热保护器1的两个引线端分别微控制器提供的第一类端口a1和第二类端口b1；热保护器2的两个引线端分别微控制器提供的第一类端口a2和第二类端口b2；如此，热保护器1和热保护器2分别与微控制器形成第一类端口提供的电信号的检测通路；同时，将微控制器配置为当有第二类端口（b1，b2）中任一个端口的检测状态发生指定变化时，控制所述开关元件断开单相电机的供电输入线路。
21.在本实施例中，第一类端口（a1，a2）用于提供施加在所述热保护器上的电信号为电流信号，那么，第二类端口（b1，b2）用于检测施加在所述热保护器上的电流信号；若热保护器选用常开型，在达到动作温度时，会进行触点闭合动作，使两个引线端连通，对应地，微处理器的第二类端口的检测状态会由检测不到电流信号转变为检测到电流信号，则需要微控制器控制所述开关元件断开；同理地，热保护器选用常闭型，在达到动作温度时，会进行触点断开动作，使两个引线端断开，对应地，微处理器的第二类端口的检测状态会由检测到电流信号转变为检测不到电流信号，则需要微控制器控制所述开关元件断开。
22.如图3所示，在一个实施例中，本发明的单相电机热保护控制装置100还包括：用于采集单相电机的工作电流信息的电流传感器；而且，所述微控制器与所述电流传感器电连接，并被配置为检测到所述电流传感器采集的电流信息达到设定条件时，控制所述开关元件断开单相电机的供电输入线路。
23.具体的，所述微控制器被配置为检测到所述电流传感器采集的电流信息达到额定电流设定条件或堵转电流设定条件时，控制所述开关元件断开单相电机的供电输入线路；其中，所述额定电流设定条件为工作电流达到额定电流阈值且持续第一时间；所述额定电流设定条件为工作电流达到堵转电流阈值且持续第二时间。
24.以应用在3kw的单相异步电动机为例，额定功率下工作电流是17.6a，因此将额定电流阈值为20a，持续时间30秒作为额定电流设定条件，假如电机运行时电流达到21a，并且持续时间达到30秒，则微控制器判定达到额定电流设定条件（即过电流），则控制开关元件断开单相电机的供电输入线路；同时，将堵转电流阈值为70a，持续时间3秒作为堵转电流设定条件，假如电机运行电流达到70a，时间达到3秒，则微控制器判定达到堵转电流设定条件（即短路），则控制开关元件断开单相电机的供电输入线路。
25.在本实施例中，微控制器的控制关系具体如图4所示，在工作时，微控制器获取其第二类端口的检测状态，以及获取电流互感器采集的工作电流信息；然后，根据第二类端口的检测状态，判断是否有第二类端口未检测到第一类端口提供的电信号，若有，则输出控制开关元件断开的电信号；同时，还根据电流互感器采集的工作电流信息，判断是否达到额定
电流设定条件和/或堵转电流设定条件，若达到，则输出控制开关元件断开的电信号。
26.如图5所示，在一个实施例中，将微控制器配置为具有显示接口，并通过所述显示接口输出控制所述开关元件断开单相电机的供电输入线路的故障信息。比如过热故障（有热保护器断开）、过电流（达到额定电流设定条件）以及短路（达到堵转电流设定条件）等故障信息；当然，微控制器还可以通过显示接口输出电流信息（电压信息）等基本信息。
27.具体的，本发明的单相电机热保护控制装置还包括：显示模组，而且，所述显示模组电连接至所述微控制器的显示接口，以显示所述微控制器输出的所述故障信息。微控制器配置的显示接口与显示模组的显示输入接口相适配，比如显示模组可以是led数码管或lcd段码液晶屏，对应地，微控制器配置i/o接口作为显示接口与led数码管或lcd段码液晶屏显示连接。
28.在一个实施例中，将微控制器、开关元件设置在一块电路板上；具体的，电路板采用pcb板，由于pcb板能够通过较大的电流，可保护微控制器和开关元件；同时，在pcb板上基于微控制器与开关元件、热保护器、电流互感器和显示模组的连接关系而制作金属布线、连接点和连接端子、以及制作用于连接单相电机的供电输入线路的连接点或连接端子。在实施时，开关元件为可控硅或继电器。
29.如图6所示，本发明还提供一种单相电机10，其包括：主绕组200、副绕组300、电容电路400以及单相电机热保护控制装置100。
30.具体的，在主绕组200和/或副绕组300上设置有至少一个热保护器；同时，根据单相电机不同的启动和运行性能的需求，电容电路400可以是运行电容、起动电容和离心开关、运行电容与起动电容和离心开关并联的三种结构中的任意结构。
31.具体的，单相电机热保护控制装置100中，微控制器和开关元件以电路板的形式装配在单相电机的壳体内，电流传感器设置在单相电机的供电线路上、显示模组通过连接线穿出单相电机的壳体而设置在壳体外。
32.本发明以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种单相电机热保护控制装置，其特征在于，包括：微控制器、开关元件以及至少一个热保护器；其中，所述开关元件串联在单相电机的供电输入线路中，所述热保护器设置在单相电机内部；所述微控制器分别与所述开关元件的控制端以及每个所述热保护器的两个引线端电连接，并被配置为检测到有所述热保护器发生指定动作时，控制所述开关元件断开单相电机的供电输入线路，并对故障信息进行显示。2.根据权利要求1所述的一种单相电机热保护控制装置，其特征在于，所述微控制器被配置为具有第一类端口和第二类端口，所述第一类端口用于提供施加在所述热保护器上的电信号，所述第二类端口用于检测施加在所述热保护器上的电信号；每个所述热保护器的两个引线端分别电连接至所述微控制器提供的第一类端口和第二类端口，形成所述电信号的检测通路；所述微控制器被配置为当有所述第二类端口的检测状态发生指定变化时，控制所述开关元件断开单相电机的供电输入线路。3.根据权利要求2所述的一种单相电机热保护控制装置，其特征在于，还包括：用于采集单相电机的工作电流信息的电流传感器；所述电流传感器与微控制器电连接，所述微控制器被配置为检测到所述电流传感器采集的电流信息达到设定条件时，控制所述开关元件断开单相电机的供电输入线路。4.根据权利要求3所述的一种单相电机热保护控制装置，其特征在于，还包括：显示模组，而且，所述显示模组电连接至所述微控制器的显示接口，以显示所述微控制器输出的故障信息。5.根据权利要求1~4任意一项所述的一种单相电机热保护控制装置，其特征在于，所述微控制器、所述开关元件设置在一电路板上。6.根据权利要求5所述的一种单相电机热保护控制装置，其特征在于，所述开关元件为可控硅或继电器。7.一种单相电机热保护的方法，基于权利要求1~6任意一项所述的一种单相电机热保护控制装置实现，其特征在于，包括过热保护步骤，所述微控制器检测到有所述热保护器发生指定动作时，控制所述开关元件断开单相电机的供电输入线路。8.根据权利要求7所述的单相电机热保护的方法，其特征在于，还包括过流保护和堵转保护步骤，所述微控制器被配置为检测到所述电流传感器采集的电流信息达到额定电流设定条件或堵转电流设定条件时，控制所述开关元件断开单相电机的供电输入线路；所述额定电流设定条件为工作电流达到额定电流阈值且持续第一时间；所述额定电流设定条件为工作电流达到堵转电流阈值且持续第二时间。9.一种单相电机，其特征在于，包括：主绕组、副绕组、电容电路以及权利要求1~6任一项所述的单相电机热保护控制装置，所述电容电路与副绕组串联形成副绕组回路，所述主绕组、副绕组回路并联后与开关元件串联。10.根据权利要求9所述的单相电机，其特征在于，所述主绕组和/或所述副绕组上设置有至少一个所述热保护器。

技术总结
本发明公开了一种单相电机热保护控制装置、方法及单相电机，装置通过将微控制器分别与开关元件的控制端以及一个或多个热保护器的两个引线端电连接，并将微控制器配置为检测到有热保护器发生指定动作时，则控制开关元件断开单相电机的供电输入线路。微控制器与热保护器直接连接，使热保护器在单相电机工作时通过的电流很小，即便反复动作，也难以烧毁触点。同时，微控制器具有较多端口，可扩展连接多个热保护器，避免仅采用一个热保护器，无法实现对单相电机的全面热保护。对单相电机的全面热保护。对单相电机的全面热保护。


技术研发人员：豆建平 王志云 王榜利
受保护的技术使用者：四川嘉能机电有限公司
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/8/31