電風(fēng)扇無級調(diào)速器相關(guān)知識精講

項目三電風(fēng)扇無級調(diào)速器【學(xué)習(xí)目標(biāo)】完成本課題的學(xué)習(xí)后，能夠用萬用表測試雙向晶閘管的好壞。掌握雙向晶閘管工作原理。分析電風(fēng)扇無級調(diào)速器各部分電路的作用及調(diào)光原理。了解交流開關(guān)、交流調(diào)功器、固態(tài)開關(guān)原理?！菊n題描述】電風(fēng)扇無級調(diào)速器在日常生活中隨處可見。常見的電風(fēng)扇無級調(diào)速器。旋動旋鈕便可以調(diào)節(jié)電風(fēng)扇的速度。電風(fēng)扇無級調(diào)速器調(diào)速旋鈕觸發(fā)電路保護(hù)電路

(a)電風(fēng)扇無級調(diào)速器(b)電風(fēng)扇無級調(diào)速器電路原理圖【課題描述】調(diào)速器電路由主電路和觸發(fā)電路兩部分構(gòu)成。在雙向晶閘管的兩端并接RC元件，是利用電容兩端電壓瞬時不能突變，作為晶閘管關(guān)斷過電壓的保護(hù)措施?！鞠嚓P(guān)知識點(diǎn)】一、雙向晶閘管的工作原理雙向晶閘管的結(jié)構(gòu)雙向晶閘管的外形與普通晶閘管類似，有塑封式、螺栓式、平板式。其內(nèi)部是是一種NPNPN五層結(jié)構(gòu)的三端器件。

一、雙向晶閘管的工作原理

（a）內(nèi)部結(jié)構(gòu)（b）等效電路（c）圖形符號一、雙向晶閘管的工作原理常見雙向晶閘管引腳排列一、雙向晶閘管的工作原理2.雙向晶閘管的特性與參數(shù)雙向晶閘管有正反向?qū)ΨQ的伏安特性曲線。一、雙向晶閘管的工作原理雙向晶閘管的主要參數(shù)中只有額定電流與普通晶閘管有所不同，其他參數(shù)定義相似。雙向晶閘管的額定電流定義為：在標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，當(dāng)器件的單向?qū)ń谴笥?70°，允許流過器件的最大交流正弦電流的有效值，用IT(RMS)表示。雙向晶閘管額定電流與普通晶閘管額定電流之間的換算關(guān)系式為

一、雙向晶閘管的工作原理例如，一個100A的雙向晶閘管與兩個反并聯(lián)45A的普通晶閘管電流容量相等。例如型號KS50-10-21表示額定電流50A，額定電壓10級（1000V）斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt為2級（不小于200V/μs）,換向電流臨界下降率di/dt為1級（不小于1％IT(RMS)）的雙向晶閘管。一、雙向晶閘管的工作原理

有關(guān)KS型雙向晶閘管的主要參數(shù)和分級的規(guī)定。一、雙向晶閘閘管的工作原原理雙向晶閘管的的觸發(fā)方式可以得到四種種觸發(fā)方式：：1）Ⅰ+觸發(fā)方式主極T1為正，T2為負(fù)；門極電電壓G為正，T2為負(fù)。特性曲曲線在第Ⅰ象限。2）Ⅰ-觸發(fā)方式主主極T1為正，T2為負(fù)；門極電電壓G為負(fù)，T2為正。特性曲曲線在第Ⅰ象限。3）Ⅲ+觸發(fā)方式主主極T1為負(fù)，T2為正；門極電電壓G為正，T2為負(fù)。特性曲曲線在第Ⅲ象限。一、雙向晶閘閘管的工作原原理4）Ⅲ-觸發(fā)方式主極T1為負(fù)，T2為正；門極電電壓G為負(fù)，T2為正。特性曲曲線在第Ⅲ象限。由于雙向晶閘閘管的內(nèi)部結(jié)結(jié)構(gòu)原因，四四種觸發(fā)方式式中靈敏度不不相同，以Ⅲ+觸發(fā)方式靈敏敏度最低，使使用時要盡量量避開，常采用的觸發(fā)發(fā)方式為Ⅰ+和Ⅲ-。4．雙向晶閘管管的觸發(fā)電路路（1）簡易觸發(fā)電電路雙向晶閘管的的簡易觸發(fā)電電路4．雙向晶閘管管的觸發(fā)電路路雙向晶閘管的的簡易觸發(fā)電電路分析電風(fēng)扇無級調(diào)調(diào)速電路圖，，接通電源后后，電容C1充電，當(dāng)電容容C1兩端電壓的峰峰值達(dá)到氖管管HL的阻斷電壓時時，HL亮，雙向晶閘閘管VT被觸發(fā)導(dǎo)通，，電扇轉(zhuǎn)動。。改變電位器器RP的大小，即改改變了C1的充電時間常常數(shù)，使VT的導(dǎo)通角發(fā)生生變化，也就就改變了電動動機(jī)兩端的電電壓，因此電電扇的轉(zhuǎn)速改改變。由于RP是無級變化的的，因此電扇扇的轉(zhuǎn)速也是是無級變化的的。4．雙向晶閘管管的觸發(fā)電路路（2)單結(jié)晶體管管觸發(fā)單結(jié)晶體管管觸發(fā)的交交流調(diào)壓電電路，調(diào)節(jié)節(jié)RP阻值可改變變負(fù)載RL上電壓的大大小。4．雙向晶閘閘管的觸發(fā)發(fā)電路(3）集成觸發(fā)發(fā)器K006組成的雙向向晶閘管移移相交流調(diào)調(diào)壓電路4．雙向晶閘閘管的觸發(fā)發(fā)電路K006組成的雙向向晶閘管移移相交流調(diào)調(diào)壓電路分分析該電路主要要適用于交交流直接供供電的雙向向晶閘管或或反并聯(lián)普普通晶閘管管的交流移移相控制。。RP1用于調(diào)節(jié)觸觸發(fā)電路鋸鋸齒波斜率率，R4、C3用于調(diào)節(jié)脈脈沖寬度，，RP2為移相控制制電位器，，用于調(diào)節(jié)節(jié)輸出電壓壓的大小。。二、單相交交流調(diào)壓電電路交流調(diào)壓是將一種幅幅值的交流流電能轉(zhuǎn)化化為同頻率率的另一種種幅值的交交流電能。。1.電阻性負(fù)載載在電源正半半周觸發(fā)VT導(dǎo)通，有正正向電流流流過RL，負(fù)載端電電壓uR為正值，電電流過零時時VT自行關(guān)斷；；在電源負(fù)負(fù)半周時，，再觸發(fā)VT導(dǎo)通，有反反向電流流流過RL，其端電壓壓uR為負(fù)值，到到電流過零零時VT再次自行關(guān)關(guān)斷。然后后重復(fù)上述述過程。改改變角a即可調(diào)節(jié)負(fù)負(fù)載兩端的的輸出電壓壓有效值，，達(dá)到交流流調(diào)壓的目目的。二、單相交交流調(diào)壓電電路單相交流調(diào)調(diào)壓電路電電阻負(fù)載電電路及波形形（a）電路圖(b)波形圖二、單相交交流調(diào)壓電電路單相交流調(diào)調(diào)壓電路電電阻負(fù)載電電路及波形形分析通過改變a可得到不同同的輸出電電壓有效值值，從而達(dá)達(dá)到交流調(diào)調(diào)壓的目的的。由雙向向晶閘管組組成的電路路，只要在在正負(fù)半周周對稱的相相應(yīng)時刻（（a、π＋a）給觸發(fā)脈脈沖，則和和反并聯(lián)電電路一樣可可得到同樣樣的可調(diào)交交流電壓。。二、單相交交流調(diào)壓電電路電阻負(fù)載上上交流電壓壓有效值為為電流有效值值電路功率因因數(shù)電路的移相相范圍為0—π。2．電感性負(fù)負(fù)載電感性負(fù)載載的交流調(diào)調(diào)壓電路。。下面分三種種情況加以以討論。（1），，當(dāng)>時，θ<180°，即正負(fù)半半周電流斷斷續(xù)，且越越大，θ越小。電流流電壓波形形如圖(b)所示。（2），，當(dāng)＝時時，θ=180°，即正負(fù)半半周電流臨臨界連續(xù)。。相當(dāng)于晶晶閘管失去去控制，電電流電壓波波形如圖(b)所示。（3）,若開始給VT1管以觸發(fā)脈脈沖，VT1管導(dǎo)通，而而且θ>180°。如果觸發(fā)發(fā)脈沖為窄窄脈沖，當(dāng)當(dāng)ug2出現(xiàn)時，VT1管的電流還還未到零，，VT1管關(guān)不斷，，VT2管不能導(dǎo)通通。當(dāng)VT1管電流到零零關(guān)斷時，，ug2脈沖已消失失，此時VT2管雖已受正正壓，但也也無法導(dǎo)通通。到第三三個半波時時，ug1又觸發(fā)VT1導(dǎo)通。這樣樣負(fù)載電流流只有正半半波部分，，出現(xiàn)很大大直流分量量，電路不不能正常工工作。因而而電感性負(fù)負(fù)載時，晶晶閘管不能能用窄脈沖沖觸發(fā)，可可采用寬脈脈沖或脈沖沖列觸發(fā)。。2．電感性負(fù)負(fù)載單相交流調(diào)調(diào)壓電感負(fù)負(fù)載電路2．電感性負(fù)負(fù)載單相交流調(diào)調(diào)壓電感負(fù)負(fù)載波形圖圖2．電感性負(fù)負(fù)載單相交流調(diào)調(diào)壓的特點(diǎn)：①電阻負(fù)載載時，負(fù)載載電流波形形與單相橋橋式可控整整流交流側(cè)側(cè)電流一致致。改變控控制角可以以連續(xù)改變變負(fù)載電壓壓有效值，，達(dá)到交流流調(diào)壓的目目的。②電感性負(fù)負(fù)載時，不不能用窄脈脈沖觸發(fā)。。否則會出出現(xiàn)一個晶晶閘管無法法導(dǎo)通，產(chǎn)產(chǎn)生很大直直流分量電電流，燒毀毀熔斷器或或晶閘管。。③電感性負(fù)負(fù)載時，最最小控制角角。。所以的的移相范圍圍為阻抗角角φ～180°，電阻負(fù)載載時移相范范圍為0～180°?！緮U(kuò)展內(nèi)容】一、交流開開關(guān)及其應(yīng)應(yīng)用電路1．晶閘管交交流開關(guān)的的基本形式式一、交流開開關(guān)及其應(yīng)應(yīng)用電路三相自動控控溫電熱爐爐電路，它采用雙向向晶閘管作作為功率開開關(guān)，與KT溫控儀配合合，實現(xiàn)三三相電熱爐爐的溫度自自動控制。。2.單相交流調(diào)調(diào)功器過零觸發(fā)：在電壓過過零時給晶晶閘管以觸觸發(fā)脈沖，，使晶閘管管工作狀態(tài)態(tài)始終處于于全導(dǎo)通或或全阻斷，，這種工作作方式稱為為過零觸發(fā)發(fā)。交流調(diào)功電電路是將負(fù)載與與交流電源源接通幾個個周期,在斷開幾個個周期,通過通斷周周波數(shù)的比比值來調(diào)節(jié)節(jié)負(fù)載所消消耗的平均均功率。2.單相交流調(diào)調(diào)功器電阻負(fù)載時時的工作情情況晶閘管導(dǎo)通通m個電源周期期，然后關(guān)關(guān)斷n個周期，一一般在電源源電壓正，，負(fù)過零時時（α=0），分別觸觸發(fā)VT1和VT2，它們又在在每半周電電流過零時時自然關(guān)斷斷。如圖2所示，改變變m和n的比值，就就改變了開開關(guān)一個周周期輸出電電壓的有效效值。圖1電阻負(fù)載單單相交流調(diào)調(diào)壓電路過零觸發(fā)輸輸出電壓的的波形圖設(shè)電源電壓壓==若導(dǎo)通m個周期，關(guān)斷n個周期，則輸出出電壓的有效值值為式中稱稱為周期占空空比。2.單相交流調(diào)功器器輸出電流在一個個通斷周期的有有效值為所以負(fù)載功率為為2.單相交流調(diào)功器器由上可見，改變變周期占空比D的大小，就改變變了負(fù)載功率。。這種方式常用用來控制有大的的機(jī)械慣性和熱熱慣性的負(fù)載功功率。通斷控制開關(guān)作作用產(chǎn)生的諧波波較少。2.單相交流調(diào)功器器輸入功率因數(shù)可可由負(fù)負(fù)載在一個通斷斷周期中的有功功功率與電源視視在功率之比求求得。由于輸入入電流等于輸出出電流，故當(dāng)D很小時，是是很低低的。2.單相交流調(diào)功器器流過晶閘管T1和T2的電流為半波電電流，所以平均均電流值為但在選擇晶閘管管電流定額時，，由于管芯熱容容量很小，導(dǎo)導(dǎo)通m個周期管芯已達(dá)達(dá)穩(wěn)定溫升，故故晶閘管電流定定額應(yīng)以D=1來選。2.單相交流調(diào)功器器例有一一交流220V供電的交流調(diào)壓壓電路，電路如如圖1，負(fù)載電阻R=5，晶閘管導(dǎo)通20個周期，關(guān)斷40個周期。（1）輸出電壓有效效值。。（2）負(fù)載功率。。（3）輸入功率因數(shù)數(shù)。。2.單相交流調(diào)功器器圖1電阻負(fù)載單相交交流調(diào)壓電路解：（1）由公式知（2）由公式知（3）由公式知2．交流調(diào)功器調(diào)功器可以用雙雙向晶閘管，也也可以用兩只晶晶閘管反并聯(lián)聯(lián)聯(lián)結(jié)，其觸發(fā)電電路可以采用集集成過零觸發(fā)器器，也可利用分分立元件組成的的過零觸發(fā)電路路。全周波連續(xù)式的的過零觸發(fā)電路路由鋸齒波發(fā)生、信號綜合、直流開關(guān)、同步電壓與過零脈沖輸出五個環(huán)節(jié)組成。。過零觸發(fā)電路2．交流調(diào)功器過零觸發(fā)電路分分析1）鋸齒波是由單單結(jié)晶體管V6和R1、R2、R3、RP1和C1組成張馳振蕩器器產(chǎn)生的，經(jīng)射射極跟隨器（V1、R4）輸出。其波形形如圖（a）所示。2）控制電壓（Uc）與鋸齒波電壓壓進(jìn)行疊加后送送至V2基極，合成電壓壓為us。當(dāng)us>0(0.7V)，則V2導(dǎo)通；us<0，則V2截止，如圖（b）所示。3）由V2、V3及R8、R9、VD6組成一直流開關(guān)關(guān)。當(dāng)V2基極電壓Ube2>0(0.7V)時，V2管導(dǎo)通，Ube3接近零電位，V3管截止，直流開開關(guān)阻斷。2．交流調(diào)功器當(dāng)Ube2<0時，V2截止，由R8、VD6和R9組成的分壓電路路使V3導(dǎo)通，直流開關(guān)關(guān)導(dǎo)