課題五 電風(fēng)扇無(wú)級(jí)調(diào)速裝置.ppt

1、電力電子技術(shù) 電子教案,項(xiàng)目五 電風(fēng)扇無(wú)級(jí)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(wàn)用表測(cè)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(wú)級(jí)調(diào)速器各部分電路的作用及調(diào)光原理。 了解交流開(kāi)關(guān)、交流調(diào)功器、固態(tài)開(kāi)關(guān)原理。,【課題描述】,電風(fēng)扇無(wú)級(jí)調(diào)速器在日常生活中隨處可見(jiàn)。常見(jiàn)的電風(fēng)扇無(wú)級(jí)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(wú)級(jí)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(wú)級(jí)調(diào)速器 (b) 電風(fēng)扇無(wú)級(jí)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(shí)不能突變，作為晶閘管關(guān)斷過(guò)電壓的保護(hù)措

2、施。,【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。,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(hào),一、雙向晶閘管的工作原理,常見(jiàn)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(guò)器件的最大交流正弦

3、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(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(hào)KS50-10-21表示額定電流50A，額定電壓10級(jí)（1000V）斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt為2級(jí)（不小于200V/ s）,換向電流臨界下降率di/dt為1級(jí)（不小于1IT(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(jí)的規(guī)定。,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）+觸發(fā)方式 主極T1為正，T2為負(fù)；門極電壓

4、G為正，T2為負(fù)。特性曲線在第象限。 2）-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。特性曲線在第象限。 3）+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)。特性曲線在第象限。,一、雙向晶閘管的工作原理,4）-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+觸發(fā)方式靈敏度最低，使用時(shí)要盡量避開(kāi)，常采用的觸發(fā)方式為+和-。,4雙向晶閘管的觸發(fā)電路,（1）簡(jiǎn)易觸發(fā)電路 雙向晶閘管的簡(jiǎn)易觸發(fā)電路,4雙向晶閘管的觸發(fā)電路,雙向晶閘管的簡(jiǎn)易觸發(fā)電路分析 電風(fēng)扇無(wú)級(jí)調(diào)速電路圖，接通

5、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(wú)級(jí)變化的，因此電扇的轉(zhuǎn)速也是無(wú)級(jí)變化的。,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。,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,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

6、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。,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(guò)RL，負(fù)載端電壓uR為正值，電流過(guò)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(guò)RL，其端電壓uR為負(fù)值，到電流過(guò)零時(shí)VT再次自行關(guān)斷。然后重復(fù)上述過(guò)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。,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

7、）電路圖 (b)波形圖,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(guò)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(duì)稱的相應(yīng)時(shí)刻（a、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。,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。,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） ，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

8、管雖已受正壓，但也無(wú)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)。,2電感性負(fù)載,單相交流調(diào)壓電感負(fù)載電路,2電感性負(fù)載,單相交流調(diào)壓電感負(fù)載波形圖,2電感性負(fù)載,單相交流調(diào)壓的特點(diǎn)： 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。 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(wú)法導(dǎo)通，產(chǎn)生很大直流分量電流，燒毀熔斷器或晶閘管。 電感性負(fù)載時(shí)，最小控制角 。所以的移相范圍為阻抗角 1

9、80； 電阻負(fù)載時(shí)移相范圍為0180。,舉例,例：圖示為單相交流調(diào)壓電路，U2220V，L=5.516mH，R1，試求： （1）控制角的移相范圍。 （2）負(fù)載電流最大有效值。 （3）最大輸出功率和功率因數(shù)。,解：1）單相交流調(diào)壓電感性負(fù)載時(shí)，控制角的移相范圍是 所以控制角的移相范圍是60。 2）因=600時(shí)，電流為連續(xù)狀態(tài)，此時(shí)負(fù)載電流最大。 3）最大功率,【擴(kuò)展內(nèi)容】,一、交流開(kāi)關(guān)及其應(yīng)用電路 1晶閘管交流開(kāi)關(guān)的基本形式,一、交流開(kāi)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(kāi)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。,2交流調(diào)功器,調(diào)功器是利用晶閘管的過(guò)零控制

10、可以實(shí)現(xiàn)交流功率調(diào)節(jié)，這種裝置稱為調(diào)功器或周波控制器 控制方式有全周波連續(xù)式和全周波斷續(xù)式兩種。 全周波過(guò)零觸發(fā)輸出電壓波形,2交流調(diào)功器,如在設(shè)定周期Tc內(nèi)導(dǎo)通的周波數(shù)為n，每個(gè)周波的周期為T（50Hz，T20ms），則調(diào)功器的輸出功率調(diào)功器輸出電壓有效值Pn、Un為在設(shè)定周期Tc內(nèi)晶閘管全導(dǎo)通時(shí)調(diào)功器輸出的功率與電壓有效值。顯然，改變導(dǎo)通的周波數(shù)n就可改變輸出電壓或功率。,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(guò)零觸發(fā)器，也可利用分立元件組成的過(guò)零觸發(fā)電路。 全周波連續(xù)式的過(guò)零觸發(fā)電路由鋸齒波發(fā)生、信號(hào)綜合、直流開(kāi)關(guān)、同步電壓與過(guò)零脈沖輸

11、出五個(gè)環(huán)節(jié)組成。 過(guò)零觸發(fā)電路,2交流調(diào)功器,過(guò)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)us0(0.7V)，則V2導(dǎo)通；us0(0.7V)時(shí)，V2管導(dǎo)通，Ube3接近零電位，V3管截止，直流開(kāi)關(guān)阻斷。,2交流調(diào)功器,當(dāng)Ube20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(kāi)關(guān)導(dǎo)通，輸出24V直流電壓，V3通斷時(shí)刻如圖(c) 所示。VD6為V3基極提供一閥值電壓，使V2導(dǎo)通時(shí)，V3更可靠地截

12、止。 4）過(guò)零脈沖輸出 脈沖使晶閘管導(dǎo)通，增大控制電壓，便可加長(zhǎng)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通的時(shí)間，也就增多了導(dǎo)通的周波數(shù)，從而增加了輸出的平均功率。 過(guò)零觸發(fā)雖然沒(méi)有移相觸發(fā)高頻干擾的問(wèn)題，但其通斷頻率比電源頻率低，特別是當(dāng)通斷比較小時(shí)，會(huì)出現(xiàn)低頻干擾，使照明出現(xiàn)人眼能覺(jué)察倒的閃爍，電表指針的搖擺等。所以調(diào)功器通常用于熱慣性較大的電熱負(fù)載。,2交流調(diào)功器,過(guò)零觸發(fā)電路的電壓波形,3、固態(tài)開(kāi)關(guān),固態(tài)開(kāi)關(guān)是以雙向晶閘管為基礎(chǔ)構(gòu)成的無(wú)觸點(diǎn)通斷組件。,3、固態(tài)開(kāi)關(guān),固態(tài)開(kāi)關(guān)說(shuō)明 圖(a)為采用光電三極管耦合器的“0”壓固態(tài)開(kāi)關(guān)內(nèi)部電路。 圖(b)為光電晶閘管耦合器“0”電壓開(kāi)關(guān)。 圖(c)為光電雙向晶閘管耦合器非“0”電壓開(kāi)關(guān)。,二、三相交流調(diào)壓,三相交流調(diào)壓的電路有多種形式，負(fù)載可連接成或Y形。 三相交流調(diào)壓電路接線方式及性能特點(diǎn),二、三相交流調(diào)壓,三相交流調(diào)壓電路接線方式及性能特點(diǎn),第七章 交流電力控制電路,第一節(jié) 交流開(kāi)關(guān)及其應(yīng)用電路,晶閘管交流開(kāi)關(guān)及應(yīng)用,KT 溫控儀，當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，KT觸點(diǎn)閉合，加熱開(kāi)始，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，觸電斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)溫度控制。,當(dāng)輸入端1-2為零時(shí)，光偶B截止，V導(dǎo)通。VT1VT2均截止，負(fù)載RL無(wú)電壓。 當(dāng)輸入端1-2有信號(hào)時(shí)，光偶B導(dǎo)通，V截止。VT1VT2被觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載R