发电机供电场合使用单相定速空调的适应性研究

倪伟 汪辉

摘 要：随着制冷制热应用领域的不断增长，压缩机的应用场合正逐步扩大。传统家用空调压缩机也常被使用在不同环境、不同电源形式的場合。其中也遇到了一些技术性问题。如何保证不同于家用使用环境下空调运行的可靠性，压缩机及其控制保护是关键之一。本文主要从单相定速压缩机应用于小型发电机组的使用环境，从改善压缩机启动特性角度，用最经济性的方法提出解决方案。

关键词：单相感应电动机；发电机；功率；PTC

随着制冷制热需求的快速增长，压缩机的应用领域正逐步扩大。而传统家用空调压缩机也常被使用在不同环境、不同电源形式的场合。其中也遇到了一些问题及技术隐患。如何保证压缩机能适应不同于家用空调的运行条件，并保证其可靠性是关键。

由于受发电机组供电容量的限制，传统定速压缩机启动时对电网功率要求较高，小功率机组往往会跳闸保护。因此减小电机启动电流，缩短启动时间，是解决该问题的重要技术手段。

1定速空调运行特点介绍

感应电机启动时有其自身特点，即启动电流非常大，除了造成很大的能源损失外，这也是制约其应用于小功率发电机组场合的重要因素。在电机启动瞬间，电流回路里阻抗仅为定子绕组组抗，阻值很小，因此瞬间启动电流很大，往往是其正常运行电流的4～7倍。启动过程中，由于电磁感应作用，回路中电抗逐步增加，电流逐步减小，直至趋于稳定值。采用软件仿真其启动特性，结果如图1。

图1单相感应电动机启动电流图形

从电流启动计算结果分析，启动瞬间电流峰值接近稳定运行电流约6倍。

表1是普通民用某型号5KW柴油发电机组规格值。

2 改善定速空调启动电流的几种方式

2.1 应用软启动方式

运用串接于电源和压缩机电机之间的软启动器，控制其内部晶闸管导通角，使电机输入电压从零以预设函数关系逐步上升，直至启动结束赋予全电压。由于软启动器成本相对较高，控制器选配及设计有一定难度，目前使用此类降低启动电流方式在定速空调上应用很少。

表1发电机组主要参数

2.2 应用电机冲片调整改善

为了改善笼型异步电机启动，可以从转子槽型着手，设法利用“集肤效应”使启动时转子电阻增大，以增加启动转矩并减少启动电流。深槽和双笼型槽均是比较常用的方式。此变更属于颠覆性结构设计，投资较大。

2.3 应用PTC热敏电阻

该方式在副绕组定子回路并连电阻器，启动结束后自动断开。优点是结构简单、启动平稳、运行可靠，启动阶段功率因素影响小。通过副绕组电容两端并联PTC，增加了电机等效回路的总电抗，改善启动效果。此外，为进一步减小启动电流，可以在主线圈绕组串联电感，起到增加回路总电抗效果，效果与并联PTC相当。

图2 简易控制电路图

3 PTC在某定速1.5HP压缩机应用实例

3.1 PTC应用于压缩机启动简介

启动瞬间，电流同时经过低阻态的PTC，时间延时t后，电流通过PTC”切换”到高阻态。通过PTC电阻及运行电容Cr值的选配，可以改善提高电容充电时间。从而缩短电机的启动速度。当压缩机停机后，PTC在很短的时间内恢复至初始低阻态，为下次压缩机启动提供辅助扭矩。

3.2 被测定速压缩机启动性能实测

测试压缩机启动方式为电容启动及运行，标准运行电容为35uF。通过主绕线串电感、副绕组电容端并联PTC，分别测试其启动时间改善情况。

图3 启动时间随电压变化图 图4 启动电流随电压变化图

由图3可知，采用副绕组电容端并联PTC，启动所需时间有较明显减少，可以起到加快启动稳定所需时间的作用。主绕线组串联电感对缩短启动时间没有帮助。

由图4知，通过电容端并联PTC电阻，对降低启动电流值没有明显差异。而通过主绕组串联电感，对降低启动电流有一定效果。

通过PTC与电感的叠加应用，启动要求及保护器允许范围内达到最优化的启动能力。

3.3 改善后效果

图5启动电流随电压变化图 图6启动时间随电压变化图

从图5、图6可知道，通过电感及PTC的共同使用，将压缩机额定电源下启动电流下降约23%，启动时间则缩短约10%。可以缓解小功率发电机供电的电网压力。基本满足使用条件。

4 结语

采用主绕组串联电感，副绕组电容端并联PTC，可以达到降低启动电流缩短启动时间的作用。通过合理的选择电感及PTC电阻值，可以满足原有压缩机可靠的启动，且不影响启动后的各项性能。因电感及PTC为外接器件，电路维修及安装均比较方便。成本也相对便宜，此方式较使用与临时性发电机供电的场合。

参考文献：

[1] 谢丽蓉，王智勇，晁勤.鼠笼异步电动机机械特性的研究[J].中国电机工程学报.2008（21）：68-72.

[2] 吴新振.单相异步电机性能计算的网络方程[J].微特电机.1995（04）：21-23.