电风扇无级调速器相关知识精讲优秀课件.ppt

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1、电风扇无级调速器电风扇无级调速器相关知识精讲相关知识精讲第1页，本讲稿共46页 【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。级调速器。旋动旋钮便可以调节电风扇的速度。电风扇无级调速器电风扇无级调速器调速旋钮触发电路保护电路调速旋钮触发电路保护电路 (a)电风扇无级调速器电风扇无级调速器 (b)电风扇无级调速器电路原理图电风扇无级调速器电路原理图第2页，本讲稿共46页 【课题描述】调速器电路由主电路和触发电路两部分调速器电路由主电路和触发电路两部分构成。构成。在双向晶闸管的两端并接在

2、双向晶闸管的两端并接RC元件，是元件，是利用电容两端电压瞬时不能突变，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。作为晶闸管关断过电压的保护措施。第3页，本讲稿共46页 【相关知识点】一、双向晶闸管的工作原理一、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。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。其内部是是一种其内部是是一种NPNPN五层结构的三端器件。五层结构的三端器件。第4页，本讲稿共46页一、双向晶闸管的工作原理 （a）内部结构内部结构 （b）等效电路等效电路 （c）图形符号）图形符号

3、第5页，本讲稿共46页一、双向晶闸管的工作原理常见双向晶闸管引脚排列常见双向晶闸管引脚排列第6页，本讲稿共46页一、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的特性与参数 双向晶闸管有正反向对称的双向晶闸管有正反向对称的伏安特性曲线伏安特性曲线。第7页，本讲稿共46页一、双向晶闸管的工作原理双向晶闸管的主要参数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。参数定义相似。w 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单向导通角大于170

4、，允许流过器件的最大交流正弦电流的，允许流过器件的最大交流正弦电流的有效值有效值，用，用IT(RMS)表示。表示。w 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第8页，本讲稿共46页 一、双向晶闸管的工作原理例如例如，一个，一个100A的双向晶闸管与两个反并联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。的普通晶闸管电流容量相等。例如例如型号型号KS50-10-21表示额定电流表示额定电流50A，额定，额定电压电压10级（级（1000V）断态电压临界上升率）断态电压临界上升率du/dt为为2级（不小于级（不小于20

5、0V/s）,换向电流临界下降换向电流临界下降率率di/dt为为1级（不小于级（不小于1IT(RMS)）的双向晶）的双向晶闸管。闸管。第9页，本讲稿共46页一、双向晶闸管的工作原理 有关有关KS型双向晶闸管的主要参数和分级的规定。型双向晶闸管的主要参数和分级的规定。第10页，本讲稿共46页一、双向晶闸管的工作原理双向晶闸管的触发方式双向晶闸管的触发方式可以得到四种触发方式：可以得到四种触发方式：1）+触发方式触发方式 主极主极T1为正，为正，T2为负；门极电压为负；门极电压G为正，为正，T2为负。特性曲线在第为负。特性曲线在第象限。象限。2）-触发方式触发方式 主极主极T1为正，为正，T2为负；

6、门极电压为负；门极电压G为负，为负，T2为正。特性曲线在第为正。特性曲线在第象限。象限。3）+触发方式触发方式 主极主极T1为负，为负，T2为正；门极电压为正；门极电压G为正，为正，T2为负。特性曲线在第为负。特性曲线在第象限。象限。第11页，本讲稿共46页一、双向晶闸管的工作原理4）-触发方式触发方式 主极主极T1为负，为负，T2为正；门为正；门极电压极电压G为负，为负，T2为正。特性曲线在第为正。特性曲线在第象限。象限。由于双向晶闸管的内部结构原因，四种由于双向晶闸管的内部结构原因，四种触发方式中灵敏度不相同，以触发方式中灵敏度不相同，以+触发方式灵触发方式灵敏度最低，使用时要尽量避开，敏

7、度最低，使用时要尽量避开，常采用的触发常采用的触发方式为方式为+和和-。第12页，本讲稿共46页4双向晶闸管的触发电路（1）简易触发电路）简易触发电路双向晶闸管的简易触发电路双向晶闸管的简易触发电路第13页，本讲稿共46页4双向晶闸管的触发电路双向晶闸管的简易触发电路分析双向晶闸管的简易触发电路分析电风扇无级调速电路图，接通电源后，电容电风扇无级调速电路图，接通电源后，电容C1充电，当充电，当电容电容C1两端电压的峰值达到氖管两端电压的峰值达到氖管HL的阻断电压时，的阻断电压时，HL亮，亮，双向晶闸管双向晶闸管VT被触发导通，电扇转动。改变电位器被触发导通，电扇转动。改变电位器RP的的大小，即

8、改变了大小，即改变了C1的充电时间常数，使的充电时间常数，使VT的导通角发生变的导通角发生变化，也就改变了电动机两端的电压，因此电扇的转速改变。化，也就改变了电动机两端的电压，因此电扇的转速改变。由于由于RP是无级变化的，因此电扇的转速也是无级变化的。是无级变化的，因此电扇的转速也是无级变化的。第14页，本讲稿共46页4双向晶闸管的触发电路（2)单结晶体管触发单结晶体管触发单结晶体管触发的交流调压电路，调节单结晶体管触发的交流调压电路，调节RP阻值可改变负载阻值可改变负载RL上电上电压的大小。压的大小。第15页，本讲稿共46页二、单相交流调压电路交流调压交流调压是将一种幅值的交流电能转化为同频

9、率的另一是将一种幅值的交流电能转化为同频率的另一种幅值的交流电能。种幅值的交流电能。1.电阻性负载电阻性负载在电源正半周触发在电源正半周触发VT导通，有正向电流流过导通，有正向电流流过RL，负载，负载端电压端电压uR为正值，电流过零时为正值，电流过零时VT自行关断；在电源负半自行关断；在电源负半周时，再触发周时，再触发VT导通，有反向电流流过导通，有反向电流流过RL，其端电压，其端电压uR为负值，到电流过零时为负值，到电流过零时VT再次自行关断。然后重复上再次自行关断。然后重复上述过程。改变角述过程。改变角a即可调节负载两端的输出电压有效值，即可调节负载两端的输出电压有效值，达到交流调压的目的

10、。达到交流调压的目的。第18页，本讲稿共46页二、单相交流调压电路 单相交流调压电路电阻负载电路及波形单相交流调压电路电阻负载电路及波形 （a）电路图）电路图 (b)波形图波形图第19页，本讲稿共46页二、单相交流调压电路单相交流调压电路电阻负载电路及波形分析单相交流调压电路电阻负载电路及波形分析 通过改变通过改变a可得到不同的输出电压有效可得到不同的输出电压有效值，从而达到交流调压的目的。由双向晶闸值，从而达到交流调压的目的。由双向晶闸管组成的电路，只要在正负半周对称的相应管组成的电路，只要在正负半周对称的相应时刻（时刻（a、a）给触发脉冲，则和反并联）给触发脉冲，则和反并联电路一样可得到同

11、样的可调交流电压。电路一样可得到同样的可调交流电压。第20页，本讲稿共46页二、单相交流调压电路电阻负载上交流电压有效值为电阻负载上交流电压有效值为电流有效值电流有效值电路功率因数电路功率因数电路的移相范围为电路的移相范围为0。第21页，本讲稿共46页2电感性负载电感性负载的交流调压电路。电感性负载的交流调压电路。下面分三种情况加以讨论。下面分三种情况加以讨论。（1），当，当时，时，180。如。如果触发脉冲为窄脉冲，当果触发脉冲为窄脉冲，当ug2出现时，出现时，VT1管的电流还未到零，管的电流还未到零，VT1管关管关不断，不断，VT2管不能导通。当管不能导通。当VT1管电流到零关断时，管电流到

12、零关断时，ug2脉冲已消失，此脉冲已消失，此时时VT2管虽已受正压，但也无法导通。到第三个半波时，管虽已受正压，但也无法导通。到第三个半波时，ug1 又触发又触发VT1导通。这样负载电流只有正半波部分，出现很大直流分量，电路导通。这样负载电流只有正半波部分，出现很大直流分量，电路不能正常工作。因而电感性负载时，晶闸管不能用窄脉冲触发，不能正常工作。因而电感性负载时，晶闸管不能用窄脉冲触发，可采用宽脉冲或脉冲列触发。可采用宽脉冲或脉冲列触发。第22页，本讲稿共46页2电感性负载 单相交流调压电感负载电路单相交流调压电感负载电路第23页，本讲稿共46页2电感性负载 单相交流调压电感负载波形图单相交

13、流调压电感负载波形图 第24页，本讲稿共46页 2电感性负载 单相交流调压的单相交流调压的特点特点：w 电阻负载时，负载电流波形与单相桥式可控整电阻负载时，负载电流波形与单相桥式可控整流交流侧电流一致。改变控制角可以连续改变负载流交流侧电流一致。改变控制角可以连续改变负载电压有效值，达到交流调压的目的。电压有效值，达到交流调压的目的。w 电感性负载时，不能用窄脉冲触发。否则会出电感性负载时，不能用窄脉冲触发。否则会出现一个晶闸管无法导通，产生很大直流分量电流，现一个晶闸管无法导通，产生很大直流分量电流，烧毁熔断器或晶闸管。烧毁熔断器或晶闸管。w电感性负载时，最小控制角电感性负载时，最小控制角

14、。所以的移。所以的移相范围为阻抗角相范围为阻抗角 180，电阻负载时移相范围，电阻负载时移相范围为为0180。第25页，本讲稿共46页【扩展内容】一、交流开关及其应用电路一、交流开关及其应用电路1晶闸管交流开关的基本形式晶闸管交流开关的基本形式第26页，本讲稿共46页一、交流开关及其应用电路 三相自动控温电热炉电路，三相自动控温电热炉电路，它采用双向晶它采用双向晶闸管作为功率开关，与闸管作为功率开关，与KT温控仪配合，实温控仪配合，实现三相电热炉的温度自动控制。现三相电热炉的温度自动控制。第27页，本讲稿共46页2.单相交流调功器过零触发：在电压过零时给晶闸管以触发脉冲，使晶闸管工作状态始终处

15、于全导通或全阻断，这种工作方式称为过零触发。交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周期,在断开几个周期,通过通断周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。第28页，本讲稿共46页2.单相交流调功器电阻负载时的工作情况 晶闸管导通m个电源周期，然后关断n个周期，一般在电源电压正，负过零时（=0），分别触发VT1和VT2，它们又在每半周电流过零时自然关断。如图2所示，改变m和n的比值，就改变了开关一个周期输出电压的有效值。图1 电阻负载单相交流调压电路第29页，本讲稿共46页过零触发输出电压的波形图过零触发输出电压的波形图第30页，本讲稿共46页w 设电源电压 =若导通m个周期，关断n个周期，则输出

16、电压的有效值为 式中 称为周期占空比。2.单相交流调功器第31页，本讲稿共46页w输出电流在一个通断周期的有效值为 所以负载功率为 2.单相交流调功器第32页，本讲稿共46页w由上可见，改变周期占空比D的大小，就改变了负载功率。这种方式常用来控制有大的机械惯性和热惯性的负载功率。w通断控制开关作用产生的谐波较少。2.单相交流调功器第33页，本讲稿共46页w w输入功率因数 可由负载在一个通断周期中的有功功率与电源视在功率之比求得。由于输入电流等于输出电流，故 当D很小时，是很低的。2.单相交流调功器第34页，本讲稿共46页w流过晶闸管T1和T2的电流为半波电流，所以平均电流值为 但在选择晶闸管

17、电流定额时，由于管芯热容 量很小，导通m个周期管芯已达稳定温升，故晶闸管电流定额应以D=1来选。2.单相交流调功器第35页，本讲稿共46页w例 有一交流220V供电的交流调压电路，电路如图1，负载电阻R=5 ，晶闸管导通20个周期，关断40个周期。（1）输出电压有效值 。（2）负载功率 。（3）输入功率因数 。2.单相交流调功器第36页，本讲稿共46页图1 电阻负载单相交流调压电路第37页，本讲稿共46页解：（1）由公式知 （2）由公式知（3）由公式知第38页，本讲稿共46页 2交流调功器w调功器可以用双向晶闸管，也可以用两只晶闸管反并联联结，其触发调功器可以用双向晶闸管，也可以用两只晶闸管反

18、并联联结，其触发电路可以采用集成过零触发器，也可利用分立元件组成的过零触发电路。电路可以采用集成过零触发器，也可利用分立元件组成的过零触发电路。w全周波连续式的过零触发电路由全周波连续式的过零触发电路由锯齿波发生锯齿波发生、信号综合信号综合、直流开直流开关关、同步电压同步电压与与过零脉冲输出过零脉冲输出五个环节组成。五个环节组成。w过零触发电路过零触发电路第39页，本讲稿共46页 2交流调功器w过零触发电路分析过零触发电路分析1）锯齿波是由单结晶体管）锯齿波是由单结晶体管V6和和R1、R2、R3、RP1和和C1组成组成张驰振荡器产生的，经射极跟随器（张驰振荡器产生的，经射极跟随器（V1、R4）

19、输出。其波形如）输出。其波形如图（图（a）所示。）所示。2）控制电压（）控制电压（Uc）与锯齿波电压进行叠加后送至）与锯齿波电压进行叠加后送至V2基极，合成基极，合成电压为电压为us。当。当us0(0.7V)，则，则V2导通；导通；us0(0.7V)时，时，V2管导通，管导通，Ube3接近零电位，接近零电位，V3管截止，直管截止，直流开关阻断。流开关阻断。第40页，本讲稿共46页 2交流调功器当当Ube20时，时，V2截止，由截止，由R8、VD6和和R9组成的分压电路使组成的分压电路使V3导通，导通，直流开关导通，输出直流开关导通，输出24V直流电压，直流电压，V3通断时刻如图通断时刻如图(c

20、)所示。所示。VD6为为V3基极提供一阀值电压，使基极提供一阀值电压，使V2导通时，导通时，V3更可靠地截止。更可靠地截止。4）过零脉冲输出）过零脉冲输出 脉冲使晶闸管导通，增大控制电压，便可加长开关导通的时脉冲使晶闸管导通，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。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高频干扰的问题，但其通断频率比电源频率过零触发虽然没有移相触发高频干扰的问题，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低，特别是当通断比较小时，会出现低频干扰，使

21、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。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。第41页，本讲稿共46页 2交流调功器 过零触发电路的电压波形过零触发电路的电压波形V2截止第42页，本讲稿共46页3、固态开关固态开关固态开关是以双向晶闸管是以双向晶闸管为基础构成的无触点通为基础构成的无触点通断组件。断组件。第43页，本讲稿共46页 3、固态开关固态开关说明固态开关说明图图(a)为采用光电三极管耦合器的为采用光电三极管耦合器的“0”压固态开关压固态开关内部电路。内部电路。图图(b)为光电晶闸管耦合器为光电晶闸管耦合器“0”电压开关。电压开关。图图(c)为光电双向晶闸管耦合器非为光电双向晶闸管耦合器非“0”电压开关。电压开关。第44页，本讲稿共46页