电风扇无级调速器相关知识精讲

项目三电风扇无级调速器【学习目标】完成本课题的学习后，能够用万用表测试双向晶闸管的好坏。掌握双向晶闸管工作原理。分析电风扇无级调速器各部分电路的作用及调光原理。了解交流开关、交流调功器、固态开关原理。【课题描述】电风扇无级调速器在日常生活中随处可见。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。电风扇无级调速器调速旋钮触发电路保护电路

(a)电风扇无级调速器(b)电风扇无级调速器电路原理图【课题描述】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，作为晶闸管关断过电压的保护措施。【相关知识点】一、双向晶闸管的工作原理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。其内部是是一种NPNPN五层结构的三端器件。

一、双向晶闸管的工作原理

（a）内部结构（b）等效电路（c）图形符号一、双向晶闸管的工作原理常见双向晶闸管引脚排列一、双向晶闸管的工作原理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。一、双向晶闸管的工作原理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。双向晶闸管的额定电流定义为：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

一、双向晶闸管的工作原理例如，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。例如型号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/μs）,换向电流临界下降率di/dt为1级（不小于1％IT(RMS)）的双向晶闸管。一、双向晶闸管的工作原理

有关KS型双向晶闸管的主要参数和分级的规定。一、双向晶闸闸管的工作原原理双向晶闸管的的触发方式可以得到四种种触发方式：：1）Ⅰ+触发方式主极T1为正，T2为负；门极电电压G为正，T2为负。特性曲曲线在第Ⅰ象限。2）Ⅰ-触发方式主主极T1为正，T2为负；门极电电压G为负，T2为正。特性曲曲线在第Ⅰ象限。3）Ⅲ+触发方式主主极T1为负，T2为正；门极电电压G为正，T2为负。特性曲曲线在第Ⅲ象限。一、双向晶闸闸管的工作原原理4）Ⅲ-触发方式主极T1为负，T2为正；门极电电压G为负，T2为正。特性曲曲线在第Ⅲ象限。由于双向晶闸闸管的内部结结构原因，四四种触发方式式中灵敏度不不相同，以Ⅲ+触发方式灵敏敏度最低，使使用时要尽量量避开，常采用的触发发方式为Ⅰ+和Ⅲ-。4．双向晶闸管管的触发电路路（1）简易触发电电路双向晶闸管的的简易触发电电路4．双向晶闸管管的触发电路路双向晶闸管的的简易触发电电路分析电风扇无级调调速电路图，，接通电源后后，电容C1充电，当电容容C1两端电压的峰峰值达到氖管管HL的阻断电压时时，HL亮，双向晶闸闸管VT被触发导通，，电扇转动。。改变电位器器RP的大小，即改改变了C1的充电时间常常数，使VT的导通角发生生变化，也就就改变了电动动机两端的电电压，因此电电扇的转速改改变。由于RP是无级变化的的，因此电扇扇的转速也是是无级变化的的。4．双向晶闸管管的触发电路路（2)单结晶体管管触发单结晶体管管触发的交交流调压电电路，调节节RP阻值可改变变负载RL上电压的大大小。4．双向晶闸闸管的触发发电路(3）集成触发发器K006组成的双向向晶闸管移移相交流调调压电路4．双向晶闸闸管的触发发电路K006组成的双向向晶闸管移移相交流调调压电路分分析该电路主要要适用于交交流直接供供电的双向向晶闸管或或反并联普普通晶闸管管的交流移移相控制。。RP1用于调节触触发电路锯锯齿波斜率率，R4、C3用于调节脉脉冲宽度，，RP2为移相控制制电位器，，用于调节节输出电压压的大小。。二、单相交交流调压电电路交流调压是将一种幅幅值的交流流电能转化化为同频率率的另一种种幅值的交交流电能。。1.电阻性负载载在电源正半半周触发VT导通，有正正向电流流流过RL，负载端电电压uR为正值，电电流过零时时VT自行关断；；在电源负负半周时，，再触发VT导通，有反反向电流流流过RL，其端电压压uR为负值，到到电流过零零时VT再次自行关关断。然后后重复上述述过程。改改变角a即可调节负负载两端的的输出电压压有效值，，达到交流流调压的目目的。二、单相交交流调压电电路单相交流调调压电路电电阻负载电电路及波形形（a）电路图(b)波形图二、单相交交流调压电电路单相交流调调压电路电电阻负载电电路及波形形分析通过改变a可得到不同同的输出电电压有效值值，从而达达到交流调调压的目的的。由双向向晶闸管组组成的电路路，只要在在正负半周周对称的相相应时刻（（a、π＋a）给触发脉脉冲，则和和反并联电电路一样可可得到同样样的可调交交流电压。。二、单相交交流调压电电路电阻负载上上交流电压压有效值为为电流有效值值电路功率因因数电路的移相相范围为0—π。2．电感性负负载电感性负载载的交流调调压电路。。下面分三种种情况加以以讨论。（1），，当>时，θ<180°，即正负半半周电流断断续，且越越大，θ越小。电流流电压波形形如图(b)所示。（2），，当＝时时，θ=180°，即正负半半周电流临临界连续。。相当于晶晶闸管失去去控制，电电流电压波波形如图(b)所示。（3）,若开始给VT1管以触发脉脉冲，VT1管导通，而而且θ>180°。如果触发发脉冲为窄窄脉冲，当当ug2出现时，VT1管的电流还还未到零，，VT1管关不断，，VT2管不能导通通。当VT1管电流到零零关断时，，ug2脉冲已消失失，此时VT2管虽已受正正压，但也也无法导通通。到第三三个半波时时，ug1又触发VT1导通。这样样负载电流流只有正半半波部分，，出现很大大直流分量量，电路不不能正常工工作。因而而电感性负负载时，晶晶闸管不能能用窄脉冲冲触发，可可采用宽脉脉冲或脉冲冲列触发。。2．电感性负负载单相交流调调压电感负负载电路2．电感性负负载单相交流调调压电感负负载波形图图2．电感性负负载单相交流调调压的特点：①电阻负载载时，负载载电流波形形与单相桥桥式可控整整流交流侧侧电流一致致。改变控控制角可以以连续改变变负载电压压有效值，，达到交流流调压的目目的。②电感性负负载时，不不能用窄脉脉冲触发。。否则会出出现一个晶晶闸管无法法导通，产产生很大直直流分量电电流，烧毁毁熔断器或或晶闸管。。③电感性负负载时，最最小控制角角。。所以的的移相范围围为阻抗角角φ～180°，电阻负载载时移相范范围为0～180°。【扩展内容】一、交流开开关及其应应用电路1．晶闸管交交流开关的的基本形式式一、交流开开关及其应应用电路三相自动控控温电热炉炉电路，它采用双向向晶闸管作作为功率开开关，与KT温控仪配合合，实现三三相电热炉炉的温度自自动控制。。2.单相交流调调功器过零触发：在电压过过零时给晶晶闸管以触触发脉冲，，使晶闸管管工作状态态始终处于于全导通或或全阻断，，这种工作作方式称为为过零触发发。交流调功电电路是将负载与与交流电源源接通几个个周期,在断开几个个周期,通过通断周周波数的比比值来调节节负载所消消耗的平均均功率。2.单相交流调调功器电阻负载时时的工作情情况晶闸管导通通m个电源周期期，然后关关断n个周期，一一般在电源源电压正，，负过零时时（α=0），分别触触发VT1和VT2，它们又在在每半周电电流过零时时自然关断断。如图2所示，改变变m和n的比值，就就改变了开开关一个周周期输出电电压的有效效值。图1电阻负载单单相交流调调压电路过零触发输输出电压的的波形图设电源电压压==若导通m个周期，关断n个周期，则输出出电压的有效值值为式中称称为周期占空空比。2.单相交流调功器器输出电流在一个个通断周期的有有效值为所以负载功率为为2.单相交流调功器器由上可见，改变变周期占空比D的大小，就改变变了负载功率。。这种方式常用用来控制有大的的机械惯性和热热惯性的负载功功率。通断控制开关作作用产生的谐波波较少。2.单相交流调功器器输入功率因数可可由负负载在一个通断断周期中的有功功功率与电源视视在功率之比求求得。由于输入入电流等于输出出电流，故当D很小时，是是很低低的。2.单相交流调功器器流过晶闸管T1和T2的电流为半波电电流，所以平均均电流值为但在选择晶闸管管电流定额时，，由于管芯热容容量很小，导导通m个周期管芯已达达稳定温升，故故晶闸管电流定定额应以D=1来选。2.单相交流调功器器例有一一交流220V供电的交流调压压电路，电路如如图1，负载电阻R=5，晶闸管导通20个周期，关断40个周期。（1）输出电压有效效值。。（2）负载功率。。（3）输入功率因数数。。2.单相交流调功器器图1电阻负载单相交交流调压电路解：（1）由公式知（2）由公式知（3）由公式知2．交流调功器调功器可以用双双向晶闸管，也也可以用两只晶晶闸管反并联联联结，其触发电电路可以采用集集成过零触发器器，也可利用分分立元件组成的的过零触发电路路。全周波连续式的的过零触发电路路由锯齿波发生、信号综合、直流开关、同步电压与过零脉冲输出五个环节组成。。过零触发电路2．交流调功器过零触发电路分分析1）锯齿波是由单单结晶体管V6和R1、R2、R3、RP1和C1组成张驰振荡器器产生的，经射射极跟随器（V1、R4）输出。其波形形如图（a）所示。2）控制电压（Uc）与锯齿波电压压进行叠加后送送至V2基极，合成电压压为us。当us>0(0.7V)，则V2导通；us<0，则V2截止，如图（b）所示。3）由V2、V3及R8、R9、VD6组成一直流开关关。当V2基极电压Ube2>0(0.7V)时，V2管导通，Ube3接近零电位，V3管截止，直流开开关阻断。2．交流调功器当Ube2<0时，V2截止，由R8、VD6和R9组成的分压电路路使V3导通，直流开关关导