电风扇无级调速器

电风扇无级调速器一、本课题学习目标与要求1．掌握用万用表测试双向晶闸管好坏的方法。

2．掌握双向晶闸管的外形及符号；双向晶闸管的触发方式。

3．分析单相交流调压电路4．了解交流开关、交流调功器、固态开关原理。

二、主要概念提示及难点释疑1．双向晶闸管的触发方式双向晶闸管正反两个方向都能导通，门极加正负电压都能触发。

主电压与触发电压相互配合，可以得到四种触发方式：1）Ⅰ+触发方式主极T1为正，T2为负；门极电压G为正，T2为负。

2）Ⅰ-触发方式主极T1为正，T2为负；门极电压G为负，T2为正。

3）Ⅲ+触发方式主极T1为负，T2为正；门极电压G为正，T2为负。

4）Ⅲ-触发方式主极T1为负，T2为正；门极电压G为负，T2为正。

2．双向晶闸管的参数1）双向晶闸管额定通态电流不同于普通晶闸管的额定通态电流。

前者用交流有效值标定，后者用正弦半波平均值标定，选择晶闸管时不能混淆。

例如双向晶闸管额定通态电流为100A，若用两个反并联的普通晶闸管代替，按有效相等的原则，得1.57IT(AV)?1002，所以，IT(AV)?1001.572?45A。

因此一个100A的双向晶闸管与两个45A反并联的普通晶闸管等效。

2）在选择双向晶闸管的额定通态电流时，要考虑到电动机的启动电流的影响，在交流开关的主电流中串入空心电抗器，可抑制换向电压上网率，降低对双向晶闸管换向能力35的要求。

3．交流调压电路（1）单相交流调压电路电感性负载时，要用宽脉冲触发晶闸管，否则在?＜?（负载功率因数角）时，会使一个晶闸管不能导通，负载波形只有半周，出现很大的直流分量，电路不能正常工作。

（2）单相交流调压电路电阻性负载时，移相范围是?=0°~180°，而电感性负载时，移相范围是?=?~180°（3）交流功率调节容量较大时，应采用三相交流调压。

三相交流调压电路接线方式及性能特点见教材。

（4）交流调压可以采用移相触发也可以采用过零触发来实现。

过零触发就是在电压为零附近触发晶闸管导通，在设定的周期内改变晶闸管导通的频率树来实现交流调压或调功率。

4．交流开关交流开关的作用类似普通的接触器，用门极小电流控制阳极大电流的通断，实现开关的无触电化。

三、学习方法1．对比法：双向晶闸管的学习与普通晶闸管对比，找出他们的异同；移相触发与过零触发比较，找出各自优缺点。

2．波形分析法：交流调压电路的工作原理结合波形来分析，更容易理解。

3．讨论分析法：读者要学习与他人讨论分析问题，并了解其他读者的学习方法和学习收获，提高学习效率。

四、典型题解析例3－1 在交流调压电路或交流开关中，使用双向晶闸管有什么好处？解：双向晶闸管不论是从结构上，还是从特性上，都可以把它看作是一对反并联晶闸管集成元件。

它只有一个门极，可用交流或直流脉冲触发，使之能正、反向导通。

在交流调压电路或交流开关中使用双向晶闸管可以简化电路、减小装置体积和质量、节省投36 资、方便维护。

例3－2 双向晶闸管额定电流的定义和普通晶闸管额定电流的定义有何不同？额定电流为100A的两只普通晶闸管反并联可以用额定电流为多少的双向晶闸管代替？解：双向晶闸管的额定电流用有效值表示，而普通晶闸管的额定电流是用平均值表示的。

额定电流100A的普通晶闸管，其通过电流的峰值为100A×π=314A，则双向晶闸管的额定电流为314/2=222A。

例3－3 一台220V/10kW的电炉，采用单相交流调压电路，现使其工作在功率为5kW的电路中，试求电路的控制角α、工作电流以及电源侧功率因数。

I?解：电炉是电阻性负载。

220V、10kW的电炉其电流有效值应为10000?45.5A220 要求输出功率减半，即I值减小1/2，故工作电流应为输出功率减半，即U值减小1/2，则α=90°功率因数cosφ=00.707 22I?45.52?32.1A例3－4 图3－1单相交流调压电路，U2＝220V，L=5.516mH，R＝1Ω，试求：1）制角α的移相范围。

2）负载电流最大有效值。

3）最大输出功率和功率因数。

图3－1例3－4图37解：1）单相交流调压电感性负载时，控制角α的移相范围是?~???arctan?LR?arctan2??50?5.516?60?1所以控制角α的移相范围是60°~π。

2）因α=?时，电流为连续状态，此时负载电流最大。

I?3）最大功率U2220V??110A2Z?（1.732)P?U2Icos??U2Icos??(220?110?cos60?)W?12.1kWcos??cos??cos60??0.5例3-5 采用双向晶闸管组成的单相调功电路采用过零触发，U2＝220V，负载电阻R＝1Ω，在控制的设定周期Tc内，使晶闸管导通0.3s，断开0.2s。

试计算：1）输出电压的有效值。

2）负载上所得平均功率与假定晶闸管一直导通时输出得功率。

3）选择双向晶闸管得型号。

2U22202P???48.4kWR1解：负载在全导通时，送出的功率为负载在导通0.3s断开0.2s过零触发下，负载上的电压有效值U?U2P?48.4?负载上的功率五、自我检测题1．填空题Ton0.3??170VT0.3?0.2 0.3?29kW0.3?0.21）型号为KS100-8的元件表示伏、额定有效38电流为安。

2）双向晶闸管的触发方式有：I+ 触发：第一阳极T1接电压，第二阳极T2接电压；门极G接电压，T2接电压。

I- 触发：第一阳极T1接电压，第二阳极T2接电压；门极G接电压，T2接电压。

Ⅲ+触发：第一阳极T1接电压，第二阳极T2接电压,门极G接电压，T2接电压。

Ⅲ-触发：第一阳极T1接电压，第二阳极T2接电压；门极G接电压，T2接电压。

3）在单相交流调压电路中，负载为电阻性时移相范围是，负载是阻感性时移相范围是。

4）双向晶闸管的图形符号是，三个电极分别是，和。

5）交流零触发开关电路是利用在电源电压2．判断题1）双向晶闸管与普通晶闸管一样，额定电流也用通态电流平均值表示（）2）双向晶闸管的结构与普通晶闸管一样，也是由四层半导体（P1N1P2N2）材料构成的。

（）3）双向晶闸管的额定电流的定义与普通晶闸管不一样，双向晶闸管的额定电流是用电流有效值来表示的。

（）4）双向晶闸管的结构与普通晶闸管不一样，它是由五层半导体材料构成的。

（）3．问答题1）什么是晶闸管交流开关？2）交流调压电路中，晶闸管常用哪些方式控制？3）单相交流调压电路中，对于电阻-电感负载，为什么晶闸管的触发脉冲要用宽脉冲或脉冲列？394）三相交流调压电路有哪些接线方式，各有什么特点？5）双向晶闸管有哪几种触发方式？用的最多的有哪两种？6）在交流调压电路中，采用相位控制和通断控制各有何优缺点？为什么通断控制适用于大惯性负载？7）单相交流调压电路，负载阻抗角为30°，问控制角α的有效移相范围有多大？4．计算题1）在图3-2示交流调压电路中，已知U2＝220V负载电阻RL＝10Ω，当触发角α＝90°时，计算RL吸收的交流电功率是多少？并画出RL上的电压波形图。

导通区用阴影线表示。

图3-22）一台工业炉原由额定电压为单相交流220∨供电，额定功率为10千瓦。

现改用双向晶闸管组成的单相交流调压电源供电，如果正常工作时负载只需要5千瓦。

试问双向晶闸管的触发角α应为多少度？试求此时的电流有效值，以及电源侧的功率因数值。

5．分析题1）图3-3为采用双向晶闸管的单相电源漏电检测原理图，试分析其工作原理。

图3-3402）图3-4为一单相交流调压电路，试分析当开关Q置于位置1、2、3时，电路的工作情况并画出开关置于不同位置时，负载上得到的电压波形。

图3-44）已知自耦变压器基本绕组为1-0，调整绕组1-3与1-2之间的匝数是1-0的10％。

试分析图3-5示两组反并联晶闸管组成的电路，是如何实现在输入电压波动时，使输出电压∪0保持稳定？图3-5六、自我检测题答案1．填空题1）双向晶闸管、800V、100A。

2）I+ 触发：正，负；G正，负。

I- 触发：正，负；负，正。

Ⅲ+触发：负，正；正，负。

Ⅲ-触发：负，正；负，正。

3）0??，???，4）第一阳极T1，第二阳极T2，门极G415）过零触发2．判断题1）×2）×3）√4）√3．问答题1）如果交流调压电路中的晶闸管在交流电压自然过零时关断或导通，则称之为晶闸管交流开关。

2）交流调压电路中的晶闸管常用两种方式控制：（1）相位控制。

在电源电压的每一周期，在选定的时刻将负载与电源接通，改变选定时刻即可达到调压的目的。

（2）通断控制。

将晶闸管作为开关，使负载与电源接若干周波，然后再断开一定的周波，通过改变通断的时间比达到调压的目的。

3）见教材。

4）见教材表格。

5）I+ 触发：T1接正电压，T2接负；门极G接正，T2接负。

I- 触发：T1接正，T2接负；门极G为负，T2 接正。

Ⅲ+ 触发T1接负，T2接正，门极G接正，T2接负。

Ⅲ- 触发T1接负，T2接正；门极G接负，T2接正。

6）通断控制采用了“零”触发的控制方式，几乎不产生谐波污染，但由于在导通周期内电动机承受的电压额定电压，而在间歇周期内电动机承受的电压为零，故加在电动机上的电压变化剧烈，致使转矩较大，特别是在低速时，影响尤为严重。

脉动相位控制输出电压较为精确，调速精度较高、快速性好，低速时转速脉动较小。

但由于相位控制的导通波形只是工频正弦波一周期的一部分，会产生成分复杂的谐波，对电网造成谐波污染。

7）30°~180°4．计算题1）2.4KW422）1、π/2；32.1A；0.7075．分析题1）三相插座漏电，双向晶闸管以I+或III-的方式触发导通，继电器线圈得电，J1,4常开触头闭合，常闭触头断开，切断插座电源；同时J1,2常开触头闭合，常闭触头断开，晶闸管门极接通电源；双向晶闸管导通使指示灯亮，提示插座漏电。

正常工作时，双向晶闸管门极无触发信号，不导通，继电器线圈不得电，三相插座带电，指示灯不亮，提示正常工作。

2）Q置于位置1：双向晶闸管得不到触发信号，不能导通，负载上无电压Q置于位置2：正半周，双向晶闸管Ⅰ+触发方式导通。

负半周，由于二极管VD反偏，双向晶闸管得不到触发信号，不能导通，负载上得到半波整流电压。

Q置于位置3：正半周，双向晶闸管Ⅰ+触发方式导通。

负半周，双向晶闸管Ⅲ-触发方式导通，负载上得到近似单相交流电压。

3）通过对电压检测，实施对两组反并联晶闸管门极予以控制。

例如：输入电压高于10%时，让VT1、VT2这组反并联的晶闸管的触发脉冲移到180°，使它不输出电压，而让VT3、VT4这组反并联晶闸管的触发脉冲移到0°，使他们分别在正负半周全导通时输出电压降低；当输入电压低于额定值10%时，让VT1、VT2这组反并联晶闸管的触发脉冲移到0°，使他们分别在正负半周全导通。