《電工電子基本技能操作項(xiàng)目教程》課件項(xiàng)目二十三

項(xiàng)目二十三晶閘管調(diào)壓電路能力目標(biāo)1．正確利用萬(wàn)用表與示波器進(jìn)行電路故障檢測(cè)與故障排除；2．熟練晶閘管與單結(jié)晶體管的測(cè)量；3．具有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與分析問(wèn)題的能力。知識(shí)目標(biāo)1．知道弛張振蕩電路的工作原理；2．知道單相半控橋式整流電路的構(gòu)成與工作原理；3．知道晶閘管與單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)及工作原理。晶閘管調(diào)壓電路項(xiàng)目?jī)?nèi)容與原理一、可控整流電路

1、晶閘管的工作原理晶閘管具有導(dǎo)通與截止兩種工作方式。圖23-1是晶閘管導(dǎo)通實(shí)驗(yàn)電路。(1)圖23-1(a)中，S斷開(kāi)。晶閘管陽(yáng)極接直流電源的正端，陰極經(jīng)燈泡接電源的負(fù)端，此時(shí)晶閘管承受正向電壓。控制極電路不加電壓，這時(shí)燈不亮，說(shuō)明晶閘管不導(dǎo)通。(2)圖23-1(a)中，S閉合。晶閘管的陽(yáng)極和陰極間加正向電壓，控制極相對(duì)于陰極也加正向電壓，這時(shí)燈亮，說(shuō)明晶閘管導(dǎo)通。晶閘管調(diào)壓電路(3)圖23-1(a)中，S閉合后又?jǐn)嚅_(kāi)。晶閘管導(dǎo)通后，如果去掉控制極上的電壓，燈仍然亮。這表明晶閘管導(dǎo)通后，控制極就失去作用，這時(shí)去掉或重復(fù)供給控制電壓，都不會(huì)影響晶閘管的繼續(xù)導(dǎo)通。所以當(dāng)陽(yáng)極與陰極間加正向電壓時(shí)只要用一個(gè)短時(shí)存在的正向脈沖電壓在控制極上觸發(fā)一下，晶閘管就可以導(dǎo)通了。(4)圖23-1(b)中，S斷開(kāi)或閉合。晶閘管的陽(yáng)極和陰極間加反向電壓，無(wú)論控制極加不加電壓，燈都不亮，晶閘管截止。(5)如果控制極加反向電壓，晶閘管陽(yáng)極回路無(wú)論加正向電壓還是加反向電壓，晶閘管都不導(dǎo)通。晶閘管調(diào)壓電路晶閘管調(diào)壓電路圖23-1晶體管導(dǎo)通阻斷實(shí)驗(yàn)電路晶閘管調(diào)壓電路由以上現(xiàn)象可知，晶閘管導(dǎo)通必須具備兩個(gè)條件：一是陽(yáng)極與陰極之間加正向電壓，二是控制極與陰極之間加正向電壓。為了更好地說(shuō)明晶閘管的工作原理，可以把晶閘管看成是由PNP型與NPN型兩個(gè)晶體管連接而成，如圖23-2所示。UAK

>?0、UGK?>?0時(shí)，V1導(dǎo)通，V2導(dǎo)通，V1進(jìn)一步導(dǎo)通形成正反饋，晶閘管迅速導(dǎo)通；晶閘管導(dǎo)通后，去掉UGK，依靠正反饋，晶閘管仍維持導(dǎo)通狀態(tài)。具體過(guò)程如下：ib1?=?ic→ic1?=?

βig?=?ib2→ic2?=?βib2?=?

ββig?=?ib1晶閘管調(diào)壓電路圖23-2晶閘管結(jié)構(gòu)等效圖晶閘管調(diào)壓電路晶閘管截止的條件：(1)晶閘管開(kāi)始工作時(shí)，UAK加反向電壓，或不加觸發(fā)信號(hào)(即UGK=0)。(2)晶閘管正向?qū)ê螅钇浣刂?，必須減小UAK，或加大回路電阻，使晶閘管中電流的正反饋效應(yīng)不能維持。結(jié)論：(1)晶閘管具有單向?qū)щ娦?正向?qū)l件：A、K間加正向電壓，G、K間加觸發(fā)信號(hào))。(2)晶閘管一旦導(dǎo)通，控制極失去作用。若使其關(guān)斷，必須降低UAK或加大回路電阻，把陽(yáng)極電流減小到維持電流以下。晶閘管調(diào)壓電路

2、可控整流電路

可控整流是將交流電變換成電壓大小可以調(diào)節(jié)的直流電的過(guò)程。

圖23-3是單相半控橋式整流電路，它與普通不可控橋式整流電路的差別在于用兩個(gè)晶閘管元件V1、V2代替了原來(lái)的兩個(gè)二極管VD1、VD2。圖中，Tr為電源變壓器，RL為電阻性負(fù)載。而觸發(fā)電壓UG由單結(jié)晶體管觸發(fā)電路供給。改變觸發(fā)電壓UG的相位，就可以改變晶閘管起始導(dǎo)通時(shí)刻，從而調(diào)節(jié)輸出直流電壓。輸出電壓Uo、輸出電流Io與觸發(fā)電壓UG的相位角α的關(guān)系為晶閘管調(diào)壓電路圖23-3電阻性負(fù)載單相半控橋式整流電路晶閘管調(diào)壓電路當(dāng)整流電路接電阻性負(fù)載時(shí)，單相半控橋的輸入、輸出電壓與觸發(fā)電壓波形如圖23-4所示。圖23-4電阻性負(fù)載單相半控式整流電路波形晶閘管調(diào)壓電路二、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路

1、單結(jié)晶體管的工作原理圖23-5為單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖與等效電路圖。

當(dāng)UE<?UA?+?UF=?UP時(shí)，PN結(jié)反偏，IE很??；當(dāng)UE≥UP時(shí)，PN結(jié)正向?qū)?，IE迅速增加，則A點(diǎn)的電壓為(UP為峰點(diǎn)電壓，UF為PN結(jié)壓降)晶閘管調(diào)壓電路圖23-5單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)與等效電路晶閘管調(diào)壓電路

2、單結(jié)晶體管的特性與參數(shù)

負(fù)阻區(qū)：UE?>?UP后，大量空穴注入基區(qū)，致使IE增加、UE下降，出現(xiàn)負(fù)阻。如圖23-6所示。(UV與IV分別為單結(jié)晶體管維持導(dǎo)通的最小電壓與電流。UP是峰點(diǎn)電壓，是單結(jié)晶體管從截止變導(dǎo)通所需發(fā)射極電壓。)

單結(jié)晶體管的重要特點(diǎn)是：當(dāng)UE?<?UV時(shí)，單結(jié)管截止；當(dāng)UE?>?UP時(shí)，單結(jié)管導(dǎo)通。晶閘管調(diào)壓電路圖23-6單結(jié)晶體管的特性曲線晶閘管調(diào)壓電路

3、弛張振蕩電路可控整流電路所需的觸發(fā)脈沖由單結(jié)管觸發(fā)電路供給，圖23-7為單結(jié)晶體管組成的弛張振蕩電路。

振蕩過(guò)程分析如下：UE?=?UC?<?UP時(shí)，單結(jié)管不導(dǎo)通，uo?≈?0。此時(shí)R1上的電流很小，其值為(R1、R2是外加的，不同于內(nèi)部的RB1、RB2。前者一般取幾十歐至幾百歐；RB1?+?RB2一般為2～15?kW。R2起溫度補(bǔ)償作用。)晶閘管調(diào)壓電路

隨電容的充電，UC逐漸升高。當(dāng)UC≥UP時(shí)，單結(jié)管導(dǎo)通，然后電容放電，R1上便得到一個(gè)脈沖電壓，如圖23-8所示。

電容放電至UC≤UV時(shí)，單結(jié)管重新關(guān)斷，使uo?≈?0。圖23-8馳張振蕩電路電壓波形項(xiàng)目訓(xùn)練準(zhǔn)備(1)萬(wàn)用表一塊；(2)示波器一臺(tái)；(3)電路所示元器件一套；(4)直流穩(wěn)壓電源一臺(tái)；(5)連接導(dǎo)線若干。晶閘管調(diào)壓電路項(xiàng)目操作與測(cè)量(一)晶閘管導(dǎo)通與阻斷的觀察(1)按圖23-9連接電路。(2)將直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓調(diào)整為14V，加至a、b兩端。(3)按表中步驟，將觀察到的結(jié)果填入表23-1中。晶閘管調(diào)壓電路晶閘管調(diào)壓電路圖23-9晶閘管導(dǎo)通與阻斷實(shí)驗(yàn)電路晶閘管調(diào)壓電路內(nèi)

容條

件現(xiàn)

象結(jié)

論晶閘管導(dǎo)通的條件陽(yáng)極加正向電壓，控制極不加正向電壓燈泡：

晶閘管：陽(yáng)極加正向電壓，控制極加正向電壓燈泡：

晶閘管：晶閘管導(dǎo)通后，撤消控制極電壓燈泡：

晶閘管：晶閘管阻斷的條件晶閘管導(dǎo)通后，切斷晶閘管上的陽(yáng)極電壓燈泡：

晶閘管：晶閘管陽(yáng)極加反向電壓燈泡：

晶閘管：表23-1晶閘管調(diào)壓電路(二)觀察并測(cè)量單相可控整流電路的輸出波形與電壓(1)按圖23-10連接電路。(2)將220?V交流接入電源變壓器。(3)調(diào)節(jié)電位器RW，用示波器觀察燈泡兩端的電壓Uo的波形，觀察燈泡亮度的變化。(4)用萬(wàn)用表直流電壓擋測(cè)量負(fù)載兩端的直流電壓Uo，定性觀察控制角α與Uo之間的關(guān)系，將結(jié)果記錄于表23-2中。晶閘管調(diào)壓電路圖23-10單相可控整流電路晶閘管調(diào)壓電路

負(fù)載電壓Uo/V燈泡亮暗Uo的波形圖Ug的波形圖Uo最大時(shí)

Uo最小時(shí)

Uo任一值時(shí)

表23-2晶閘管調(diào)壓電路(三)故障檢修與故障演示(1)請(qǐng)將在操作與測(cè)量過(guò)程中遇到的故障現(xiàn)象、檢修過(guò)程記錄在表23-3中。(2)在圖23-9中，若下列元件發(fā)生故障，請(qǐng)將情況記錄于表23-4中。故障現(xiàn)象檢測(cè)點(diǎn)波形或電壓原因分析故障排除備

注

表23-3晶閘管調(diào)壓電路故障元件故障現(xiàn)象檢測(cè)電壓或波形原因分析故障排除備

注200?Ω電阻燒斷

47?kW電位器接觸不良

0.47?mF電容開(kāi)路