单相异步电机调速控制电路设计

专业综合设计报告设计课题:单相异步电机调速控制电路设计

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指导教师：

设计时间:2０10年12月30日

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单相异步电机调速控制电路设计

(兼单相负载调功电路)

一、设计任务与要求

(1).设计一种将双极性信号变为单极性信号的电路，该电路通过使用双向可控硅调压实现电动机调速；

(2).斩波系数１８０—90，连续可调;

(3）．平均电压调整范围220V—１２０V,连续可调。

二、设计方案与论证

2２0V交流电通过电压器、整流器、双电压比较器形成电流触发脉冲，通过对晶闸管导通教的控制，调节电动机转速。

（1）、将２20V电压全波整流整流成峰值电压为7.５Ｖ。

整流电路如下图:

整流电路

整流管输出后：

（２）、过零检测：放大管具有半波整功能,找准基准点，才能正确判断导通角大小

过零检测电路

（3）、触发脉冲形成与调整

电压比较器1输出：

电压比较器２输出:

电流脉冲：

(4）、高低压隔离

（5）、晶闸管(可控硅)斩波,通过对脉冲触发时间的控制实现斩波过程

三、单元电路设计与计算

（1)、电压比较器LM39３

他是双电压比较器集成电路。

该电路的特点如下:

工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，单电源： 2～36V，双电源：±１～±18V;

消耗电流小, ＩＣC=0.８ｍＡ；

输入失调电压小, VIO=±２mV；

共模输入电压范围宽， VIC=０～VCC-１.5V；

输出与ＴTL，DＴＬ，MOＳ，CMOS 等兼容;

输出可以用开路集电极连接“或”门；

采用双列直插8 脚塑料封装（DIＰ8）和微形的双列8 脚塑料封装（SOP８) 方框图与引出端功能

电压比较器ＬM393

电压比较器ＬM ３９3a 基准电压Va ＝０．5V,R2=90K Ω，确定R3=10K Ω，代入公式

323

a Vcc

R V R R ⨯=+， 可求出Ｒ2=90K Ω 电压比较器L Ｍ３９３b 基准电压调电压最大值Vb=3V,确定Rb=2０K Ω,代入公式656

b Vcc

R V R R ⨯=+，求出513K R ≈Ω 电压比较器L Ｍ3９3a 输出电容充放电时间常数τ=R 4Ｃ１，给定时间常数τ ＝

1

150

,由10.47C uF =可确定R4=１5K Ω,电位器电阻可调范围为0～20K Ω

（2) 光电耦合器TLP525

•达到最高峰时电压（最低)４０0Ｖ。 •触发LED 电流:100mA(最大) •目前阶段的峰值:2Apk (最大） •隔离电压:2500Vrms(分钟)

•U Ｌ认可文件no ．Ｅ67３４９ 方框图与引出端功能

光电耦合器TPL5２5

1,３阳极2，４阴极

5,７终端1 ６,８终端2 （3）晶闸管

晶闸管是一种大功率的整流元件，它的整流电压可以控制，当供给整流电路的交流电压一定时,输出电压能够均匀调节,它是一个四层三端的半导体器件。

在整流电路中，晶闸管在承受正向电压的时间内,改变触发脉冲的输入时刻,即改变控制角的大小,在负载上可得到不同数值的直流电压,因而控制了输出电压的大小。

晶闸管导通的条件是阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压,才能使其导通。门极所加正向触发脉冲的最小宽度,应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流,即擎住电流IＬ以上。导通后的晶闸管管压降很小。

使导通了的晶闸管关断的条件是使流过晶闸管的电流减小至一个小的数值,即维持电流ＩＨ一下。其方法有二：

１、减小正向阳极电压至一个数值一下，或加反向阳极电压。

2、增加负载回路中的电阻。

A1

G

A2

晶闸管

（4)桥式整流器

整流是对二极管半波整流的一种改进。

半波整流利用二极管单向导通特性,在输入为标准正弦波的情况下，输出获得正弦波的正半部分,负半部分则损失掉。

桥式整流器利用四个二极管，两两对接。输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。

桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。

桥式整流的作用就是把交流电转换成直流电,即所谓的AC－DＣ变换。

桥式整流器

四、总原理图及元件清单

(1）总原理图

（2)元件清单

元件序号型号主要参数数量备注R1 10KΩ 1

R2 90KΩ 1

Ｒ３１０KΩ１

R4 15KΩ 1

R5 13KΩ 1

Ｒ6 20KΩ 1

R７２20Ω 1

Ｒ8 ３KΩ 1

R9 20Ω１

C1 ０．４７uF １

C2 0.１ uF 1

晶闸管T83５H 1 Sｎubｂｅ

rlesｓ公司生

产

双电压比较器LM393 1 美国国家半导

体公司

光电耦合器TLP525 1 TOＳHIＢA

五、安装与调试

电路板上布局电路元件、连线、焊接、调试

(1)为使布局更加合理，应先“简化”电路图，使连县交接地少,或不出线交

叉线;

(２）确保所用元件、导线无损坏；

(3)元器件安装遵循布线最简原则，切使低高压有一定隔离;

(４)测试开始时确保万用表、示波器性能连高，电阻元件参数、电容、二极管极性搭配合理;

六、性能测试与分析

用示波器观察各点波形

（１）正弦交流经整流器由双极性变为单极性;

(2)电压比较器Ａ1输出点显示电容C1充放电波形，电压比较器A2输出方形

波形;

(3）信号波形经二极管、光电耦合器产生电流脉冲，通过改变电位器阻值大小可调节触发脉冲输入时间；

（4)晶闸管在承受正向电压时间内,改变脉冲输入时间,可改变导致角大小进而改变作用在电动机上的有效电压，实现单相异步调速,改变电位器大小，导通角（斩波系数)在１80—60连续可调，有小点呀2２5—９0V连续可调。

七、结论与心得

设计一个能够实现一定功能的电路,需要对课本的知识有一个比较好的掌握。实际操作和课本上的知识有很大的联系，但又高于课本，一个看似很简单的电路，要动手把它设计出来就困难了，不仅要根据课本的理论知识来找自己设计电路所需要的元器件，还要通过一定的电路连接来实现电路。整体性能与理论值虽存有误差，但仍有效的实现了设计目的,各项指标也基本达到。同时该设计功能同样也可用于调整灯泡亮度、调节光暗程度、控制加热器、风扇转速等。通过此次课程设计,不但巩固了所学的知识,也使我们把理论与实践从真正意义上结合起来，增强了学习的兴趣,考验了我们借助互联网搜集、查阅