電風(fēng)扇無級調(diào)速器相關(guān)知識(shí)精講

電風(fēng)扇無級調(diào)速器相關(guān)知識(shí)精講第1頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月【課題描述】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(dòng)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)速器電路原理圖第2頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月【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(shí)不能突變，作為晶閘管關(guān)斷過電壓的保護(hù)措施。第3頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月【相關(guān)知識(shí)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。

第4頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月一、雙向晶閘管的工作原理

（a）內(nèi)部結(jié)構(gòu)（b）等效電路（c）圖形符號第5頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月一、雙向晶閘管的工作原理常見雙向晶閘管引腳排列第6頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月一、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。第7頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月一、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)系式為第8頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

一、雙向晶閘管的工作原理例如，一個(gè)100A的雙向晶閘管與兩個(gè)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。第9頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月一、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。第10頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月一、雙向晶閘管的工作原理雙向晶閘管的觸發(fā)方式可以得到四種觸發(fā)方式：1）Ⅰ+觸發(fā)方式主極T1為正，T2為負(fù)；門極電壓G為正，T2為負(fù)。特性曲線在第Ⅰ象限。2）Ⅰ-觸發(fā)方式主極T1為正，T2為負(fù)；門極電壓G為負(fù)，T2為正。特性曲線在第Ⅰ象限。3）Ⅲ+觸發(fā)方式主極T1為負(fù)，T2為正；門極電壓G為正，T2為負(fù)。特性曲線在第Ⅲ象限。第11頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月一、雙向晶閘管的工作原理4）Ⅲ-觸發(fā)方式主極T1為負(fù)，T2為正；門極電壓G為負(fù)，T2為正。特性曲線在第Ⅲ象限。 由于雙向晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原因，四種觸發(fā)方式中靈敏度不相同，以Ⅲ+觸發(fā)方式靈敏度最低，使用時(shí)要盡量避開，常采用的觸發(fā)方式為Ⅰ+和Ⅲ-。第12頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月 4．雙向晶閘管的觸發(fā)電路

（1）簡易觸發(fā)電路雙向晶閘管的簡易觸發(fā)電路第13頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月4．雙向晶閘管的觸發(fā)電路雙向晶閘管的簡易觸發(fā)電路分析電風(fēng)扇無級調(diào)速電路圖，接通電源后，電容C1充電，當(dāng)電容C1兩端電壓的峰值達(dá)到氖管HL的阻斷電壓時(shí)，HL亮，雙向晶閘管VT被觸發(fā)導(dǎo)通，電扇轉(zhuǎn)動(dòng)。改變電位器RP的大小，即改變了C1的充電時(shí)間常數(shù)，使VT的導(dǎo)通角發(fā)生變化，也就改變了電動(dòng)機(jī)兩端的電壓，因此電扇的轉(zhuǎn)速改變。由于RP是無級變化的，因此電扇的轉(zhuǎn)速也是無級變化的。第14頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月4．雙向晶閘管的觸發(fā)電路

（2)單結(jié)晶體管觸發(fā) 單結(jié)晶體管觸發(fā)的交流調(diào)壓電路，調(diào)節(jié)RP阻值可改變負(fù)載RL上電壓的大小。

第15頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月4．雙向晶閘管的觸發(fā)電路(3）集成觸發(fā)器

K006組成的雙向晶閘管移相交流調(diào)壓電路第16頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月4．雙向晶閘管的觸發(fā)電路K006組成的雙向晶閘管移相交流調(diào)壓電路分析該電路主要適用于交流直接供電的雙向晶閘管或反并聯(lián)普通晶閘管的交流移相控制。RP1用于調(diào)節(jié)觸發(fā)電路鋸齒波斜率，R4、C3用于調(diào)節(jié)脈沖寬度，RP2為移相控制電位器，用于調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。第17頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月二、單相交流調(diào)壓電路交流調(diào)壓是將一種幅值的交流電能轉(zhuǎn)化為同頻率的另一種幅值的交流電能。1.電阻性負(fù)載在電源正半周觸發(fā)VT導(dǎo)通，有正向電流流過RL，負(fù)載端電壓uR為正值，電流過零時(shí)VT自行關(guān)斷；在電源負(fù)半周時(shí)，再觸發(fā)VT導(dǎo)通，有反向電流流過RL，其端電壓uR為負(fù)值，到電流過零時(shí)VT再次自行關(guān)斷。然后重復(fù)上述過程。改變角a即可調(diào)節(jié)負(fù)載兩端的輸出電壓有效值，達(dá)到交流調(diào)壓的目的。第18頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月二、單相交流調(diào)壓電路

單相交流調(diào)壓電路電阻負(fù)載電路及波形

（a）電路圖(b)波形圖第19頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月二、單相交流調(diào)壓電路

單相交流調(diào)壓電路電阻負(fù)載電路及波形分析通過改變a可得到不同的輸出電壓有效值，從而達(dá)到交流調(diào)壓的目的。由雙向晶閘管組成的電路，只要在正負(fù)半周對稱的相應(yīng)時(shí)刻（a、π＋a）給觸發(fā)脈沖，則和反并聯(lián)電路一樣可得到同樣的可調(diào)交流電壓。第20頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月二、單相交流調(diào)壓電路電阻負(fù)載上交流電壓有效值為電流有效值電路功率因數(shù)電路的移相范圍為0—π。第21頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月 2．電感性負(fù)載電感性負(fù)載的交流調(diào)壓電路。下面分三種情況加以討論。（1），當(dāng)>時(shí)，θ<180°，即正負(fù)半周電流斷續(xù)，且越大，θ越小。電流電壓波形如圖(b)所示。（2），當(dāng)＝時(shí)，θ=180°，即正負(fù)半周電流臨界連續(xù)。相當(dāng)于晶閘管失去控制，電流電壓波形如圖(b)所示。（3）,若開始給VT1管以觸發(fā)脈沖，VT1管導(dǎo)通，而且θ>180°。如果觸發(fā)脈沖為窄脈沖，當(dāng)ug2出現(xiàn)時(shí)，VT1管的電流還未到零，VT1管關(guān)不斷，VT2管不能導(dǎo)通。當(dāng)VT1管電流到零關(guān)斷時(shí)，ug2脈沖已消失，此時(shí)VT2管雖已受正壓，但也無法導(dǎo)通。到第三個(gè)半波時(shí)，ug1又觸發(fā)VT1導(dǎo)通。這樣負(fù)載電流只有正半波部分，出現(xiàn)很大直流分量，電路不能正常工作。因而電感性負(fù)載時(shí)，晶閘管不能用窄脈沖觸發(fā)，可采用寬脈沖或脈沖列觸發(fā)。第22頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2．電感性負(fù)載

單相交流調(diào)壓電感負(fù)載電路第23頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2．電感性負(fù)載

單相交流調(diào)壓電感負(fù)載波形圖

第24頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2．電感性負(fù)載

單相交流調(diào)壓的特點(diǎn)：①電阻負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流波形與單相橋式可控整流交流側(cè)電流一致。改變控制角可以連續(xù)改變負(fù)載電壓有效值，達(dá)到交流調(diào)壓的目的。②電感性負(fù)載時(shí)，不能用窄脈沖觸發(fā)。否則會(huì)出現(xiàn)一個(gè)晶閘管無法導(dǎo)通，產(chǎn)生很大直流分量電流，燒毀熔斷器或晶閘管。③電感性負(fù)載時(shí)，最小控制角。所以的移相范圍為阻抗角φ～180°，電阻負(fù)載時(shí)移相范圍為0～180°。第25頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月【擴(kuò)展內(nèi)容】一、交流開關(guān)及其應(yīng)用電路

1．晶閘管交流開關(guān)的基本形式第26頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月一、交流開關(guān)及其應(yīng)用電路

三相自動(dòng)控溫電熱爐電路，它采用雙向晶閘管作為功率開關(guān)，與KT溫控儀配合，實(shí)現(xiàn)三相電熱爐的溫度自動(dòng)控制。第27頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2.單相交流調(diào)功器過零觸發(fā)：在電壓過零時(shí)給晶閘管以觸發(fā)脈沖，使晶閘管工作狀態(tài)始終處于全導(dǎo)通或全阻斷，這種工作方式稱為過零觸發(fā)。交流調(diào)功電路是將負(fù)載與交流電源接通幾個(gè)周期,在斷開幾個(gè)周期,通過通斷周波數(shù)的比值來調(diào)節(jié)負(fù)載所消耗的平均功率。第28頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2.單相交流調(diào)功器電阻負(fù)載時(shí)的工作情況晶閘管導(dǎo)通m個(gè)電源周期，然后關(guān)斷n個(gè)周期，一般在電源電壓正，負(fù)過零時(shí)（α=0

），分別觸發(fā)VT1和VT2，它們又在每半周電流過零時(shí)自然關(guān)斷。如圖2所示，改變m和n的比值，就改變了開關(guān)一個(gè)周期輸出電壓的有效值。圖1電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路第29頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月過零觸發(fā)輸出電壓的波形圖第30頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

設(shè)電源電壓

==

若導(dǎo)通m個(gè)周期，關(guān)斷n個(gè)周期，則輸出電壓的有效值為

式中稱為周期占空比。2.單相交流調(diào)功器第31頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月輸出電流在一個(gè)通斷周期的有效值為

所以負(fù)載功率為

2.單相交流調(diào)功器第32頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月由上可見，改變周期占空比D的大小，就改變了負(fù)載功率。這種方式常用來控制有大的機(jī)械慣性和熱慣性的負(fù)載功率。通斷控制開關(guān)作用產(chǎn)生的諧波較少。2.單相交流調(diào)功器第33頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

輸入功率因數(shù)可由負(fù)載在一個(gè)通斷周期中的有功功率與電源視在功率之比求得。由于輸入電流等于輸出電流，故

當(dāng)D很小時(shí)，是很低的。2.單相交流調(diào)功器第34頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月流過晶閘管T1和T2的電流為半波電流，所以平均電流值為

但在選擇晶閘管電流定額時(shí)，由于管芯熱容量很小，導(dǎo)通m個(gè)周期管芯已達(dá)穩(wěn)定溫升，故晶閘管電流定額應(yīng)以D=1來選。2.單相交流調(diào)功器第35頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月例有一交流220V供電的交流調(diào)壓電路，電路如圖1，負(fù)載電阻R=5，晶閘管導(dǎo)通20個(gè)周期，關(guān)斷40個(gè)周期。（1）輸出電壓有效值。（2）負(fù)載功率。（3）輸入功率因數(shù)。

2.單相交流調(diào)功器第36頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路第37頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月解：

（1）由公式知

（2）由公式知

（3）由公式知第38頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2．交流調(diào)功器調(diào)功器可以用雙向晶閘管，也可以用兩只晶閘管反并聯(lián)聯(lián)結(jié)，其觸發(fā)電路可以采用集成過零觸發(fā)器，也可利用分立元件組成的過零觸發(fā)電路。全周波連續(xù)式的過零觸發(fā)電路由鋸齒波發(fā)生、信號綜合、直流開關(guān)、同步電壓與過零脈沖輸出五個(gè)環(huán)節(jié)組成。過零觸發(fā)電路第39頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

2．交流調(diào)功器過零觸發(fā)電路分析1）鋸齒波是由單結(jié)晶體管V6和R1、R2、R3、RP1和C1組成張馳振蕩器產(chǎn)生的，經(jīng)射極跟隨器（V1、R4）輸出。其波形如圖（a）所示。2）控制電壓（Uc）與鋸齒波電壓進(jìn)行疊加后送至V2基極，合成電壓為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)。當(dāng)V2基極電壓Ube2>0(0.7V)時(shí)，V2管導(dǎo)通，Ube3接近零電位，V3管截止，直流開關(guān)阻斷。第40頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2．交流調(diào)功器當(dāng)Ube2<0時(shí)，V2截止，由R8、VD6和R9組成的分壓電路使V3導(dǎo)通，直流開關(guān)導(dǎo)通，輸出24V直流電壓，V3通斷時(shí)刻如圖(c)