电风扇无级调速变速原理

1、精品文档电风扇无级调速变速原理【学习目标:完成本课题的学习后，能够：1. 1.用万用表测试双向晶闸管的好坏。2. 2.掌握双向晶闸管工作原理。3. 3.分析电风扇无级调速器各部分电路的作用及调光原理。4. 4.了解交流开关、交流调功器、固态开关原理。【描述】：电风扇无级调速器在日常生活中随处可见。图31(a)是常见的电风扇无级调速器。旋动旋钮便可以调节电风扇的速度。图3-1(b)为电路原理图。图3-1电风扇无级调速器(a)电风扇无级调速器(b)电风扇无级调速器电路原理图如图31(b)所示，调速器电路由主电路和触发电路两部分构成，在双向晶闸管的两端并接RC元件，是利用电容两端电压瞬时不能突变，作

2、为晶闸管关断过电压的保护措施。本课题通过对主电路及触发电路的分析使学生能够理解调速器电路的工作原理，进而掌握分析交流调压电路的方法。保护电路在课题五中详细介绍。【相关知识点：一、双向晶闸管的工作原理1. 1.双向晶闸管的结构双向晶闸管的外形与普通晶闸管类似，有塑封式、螺栓式、平板式。但其内部是是一种NPNPN五层结构的三端器件。有两个主电极T1、T2,一个门极G,其外形如图3-2所示。精品文档“小电流塑螺栓式封式J1图3-2双向晶闸管的内部结构、等效电路及图形加N】P?|n3n2G平板式双向晶闸管的外形士如图3-3所示。01。飞，卜半图23双向晶闸管内部结构、等效电路及图形符号（a）内部结构（

3、b）等效电路（c）图形符号从图3-3可见，双向晶闸管相当于两个晶闸管反并联(P1N1P2N2和P2N1P1N4),不过它只有一个门极G,由于N3区的存在，使得门极G相对于T1端无论是正的或是负的，都能触发，而且T1相对于T2既可以是正，也可以是负。常见的双向晶闸管引脚排列如图3-4所示。T1T1T2BCR40MT2图3-4常见双向晶闸管引脚排列2. 2.双向晶闸管的特性与参数双向晶闸管有正反向对称的伏安特性曲线。正向部分位于第I象限，反向部分位于第m象限如图35所示。图35双向晶闸管伏安特性双向晶闸管的主要参数中只有额定电流与普通晶闸管有所不同，其他参数定义相似。由于双向晶闸管工作在交流电路中

4、，正反向电流都可以流过，所以它的额定电流不用平均值而是用有效值来表示。定义为：在标准散热条件下，当器件的单向导通角大于170。，允许流过器件的最大交流正弦电流的有效值，用It（rms）表示。双向晶闸管额定电流与普通晶闸管额定电流之间的换算关系式为IT（AV）-IT（RMS）-0.451T（RMS）冗以此推算，一个100A的双向晶闸管与两个反并联45A的普通晶闸管电流容量相等。国产双向晶闸管用KS表示。如型号KS50-10-21表示额定电流50A,额定电压10级（1000V）断态电压临界上升率du/dt为2级（不小于200V/s）,换向电流临界下降率di/dt为1级（不小于1%It（rms）的双

5、向晶闸管。有关KS型双向晶闸管的主要参数和分级的规定见表31。表31双向晶闸管的主要参数双向晶闸管正反两个方向都能导通,门极加正负电压都能触发。主电压与触发电压相互7A顺定通态电流（有效值）/A断态重凝峰值电压额定电压）/V断念重复峰值电流/mA班定结温加ZC断态电压临界上升率dw/dr八3通态电流临界上升率di/dt/A/p.s换向电流临界下降率（电/由）门班触发电流Lt/mA门极触发电压及T八门极峰就电流小,上门极峰值电压/V堆特电流/mA通态平均电压/r5“11kli/V1100200I115品0,2锦H3-100W210,310实恻值限厂涌和的形脸并足W上普浪流温格国定rL-5V值由电

6、结合式决满山小KSIO1010115至205100KS2O10H5#205-200一21。KS5O50J511510&-200毛4310kSlOOI0U20”5与501010-300W4412moo20020115生5015907004412KS40025115去5Q3D20-4(X1这4412kS5tH)5000（0.7V）,则V2导通；40（0.7V）时，V2管导通，Ube3接近零电位，V3管截止，直流开关阻断。当Ube20时，V2截止，由R8、VD6和R9组成的分压电路使V3导通，直流开关导通，输出24V直流电压，V3通断时刻如图316(c)所示。VD6为V3基极提供一阀值电压，使V2导

7、通时，V3更可靠地截止。4)过零脉冲输出。由同步变压器TS,整流桥VD1VD4及R10、R11、VD5组成一削波同步电源，如图216(d)所示。它与直流开关输出电压共同去控制V4和V5,只有当直流开关导通期间，V4和V5集电极和发射极之间才有工作电压，才能进行工作。在这期间，同步电压每次过零时，V4截止，其集电极输出一正电压，使V5由截止转为导通，经脉冲变压器输出触发脉冲。此脉冲使晶闸管导通，如图2-16(e)所示。于是在直流开关导通期间，便输出连续的正弦波，如图2-16(f)所示。增大控制电压，便可加长开关导通的时间，也就增多了导通的周波数，从而增加了输出的平均功率。过零触发虽然没有移相触发

8、高频干扰的问题，但其通断频率比电源频率低，特别是当通断比较小时，会出现低频干扰，使照明出现人眼能觉察倒的闪烁，电表指针的摇摆等。所以调功器通常用于热惯性较大的电热负载。3 jIIIItIJII d I liV11 I n J I i I i I i图316过零触发电路的电压波形3 .固态开关固态开关也称为固态继电器或固态接触器，它是以双向晶闸管为基础构成的无触点通断组件。图317固态开关图317(a)为采用光电三极管耦合器的“0”压固态开关内部电路。1、2为输入端，相当于继电器或接触器的线圈；3、4为输出端，相当于继电器或接触器的一对触点，与负载串联后接到交流电源上。输入端接上控制电压，使发光

9、二极管VD2发光，光敏管V1阻值减小，使原来导通的晶体管V2截止，原来阻断的晶闸管VT1通过R4被触发导通。输出端交流电源通过负载、二极管VD1VD6、VT1以及R6构成通路，在电阻R5上产生电压降作为双向晶闸管VT2的触发信号，使VT2导通，负载得电。由于VT2的导通区域处于电源电压的“0”点附近，因而具有“0”电压开关功能。图317(b)为光电晶闸管耦合器“0”电压开关。由输入端1、2输入信号，光电晶闸管耦合器B中的光控晶闸管导通；电流经3VD4B-VD1-R44构成回路；借助R4上的电压降向双向晶闸管VT的控制极提供分流，使VT导通。由R3、R2与V1组成“0”电压开关功能电路。即当电源

10、电压过“0”并升至一定幅值时,V1导通，光控晶闸管则被关断。图317(c)为光电双向晶闸管耦合器非“0”电压开关。由输入端1、2输入信号时，光电双向晶闸管耦合器B导通；电流经3一R2一B一R3一4形成回路，R3提供双向晶闸管VT的触发信号。这种电路相对于输入信号的任意相位，交流电源均可同步接通，因而称为非“0”电压开关。二、三相交流调压单相交流调压适用于单相容量小的负载，当交流功率调节容量较大时通常采用三相交流调压电路，如三相电热路、电解与电镀等设备。三相交流调压的电路有多种形式，负载可连接成或丫形。三相交流调压电路接线方式及性能特点如表3-2所示。表32三相交流调压电路接线方式及性能特点里用

11、母中性线的三相交血调出三的出的三相交陶烟压晶闲管带负A连a成火.提时件工作电压1峰始晶侧管工作电球峰值移相哉H缕蹈性能特点a.45A00-ML班三个单相电路的坦台2 .鞋出电压.电瓶洗形附就3 .囚有中性娥时流过谐波电流，特别是3皮的裱电流4 .逐用于中小容址可技中性线的各种贪嘏0.26/,t-抱三个单和电踏的组合2,辘出电外、电施波形对称3.与丫器靖比较.金同容保时，此电路可选电流小.耐压高的晶网管.此种推法实阵应用较少0.457,0.68/10-210L负载对柞.且三相皆有电流时，如同三个睢相组合工应采用煤窄脉冲或大于60”的宽脉冲触建3.不存在3次造波电液4,适用各种皮栽I.线路前华.段

12、本低工运用干：忸员或Y联结.R中性点能排开的场合3因段间只有一个隔间管.M于不W脓控制思考题与习题31双向晶闸管额定电流的定义和普通晶闸管额定电流的定义有何不同？额定电流为100A的两只普通晶闸管反并联可以用额定电流为多少的双向晶闸管代替？32双向晶闸管有哪几种触发方式？一般选用哪几种？3-3说明图323所示的电路，指出双向晶闸管的触发方式。图3-23习题3-3图3-4在交流调压电路中，采用相位控制和通断控制各有何优缺点？为什么通断控制适用于大惯性负载？35单相交流调压电路，负载阻抗角为30,问控制角”的有效移相范围有多大？36单相交流调压主电路中，对于电阻一电感负载，为什么晶闸管的触发脉冲要用宽脉冲或脉冲列?3-7一台220V/10kW的电炉，采用单相交流调压电路，现使其工作在功率为5kW的电路中，试求电路的控制角a、工作电流以及电源侧功率因数。38图324单相交流调压电路，U2=220V,L=5.516mH,R=1，试求