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單相電機調速電路

admin @ 2014-03-26 , reply:0

概述

   本文介紹一種簡易電機調速電路,不用機械齒輪轉化來變速,改善了機械設備使用的效率。   此簡易電子調速電路適用於220V市電的單相電動機……
    本文介紹一種簡易電機調速電路,不用機械齒輪轉化來變速,改善了機械設備使用的效率。
    此簡易電子調速電路適用於220V市電的單相電動機,電機額定電流在6.5A以內,功率在1kW左右,適用於家庭電風扇、吊扇電機及其它單相電機,若電路加以修改,則可作調光、電磁振動調壓、電風扇溫度自動變速器等用途。其電路如圖1所示。
    硅二極體VD1~VD4構成一個橋式全波整流電路,電橋與電機串聯在電路中,電橋對可控硅VS提供全波整流電壓。當VS接通時,電橋呈現本電機串聯的低阻電路。當圖1中A點為負半周時,電流經電機、VD1、VS、R1、VD3構成迴路,當B 點為正半周時電流經VD2、VS、R1、VD4、電機M構成迴路,電機端得到的是交變電流。電機兩端的電壓大小主要決定於可控硅VS的導通程度,只要改變可控硅的導通角,就可以改變VS的壓降,電機兩端的電壓也變化,達到調壓調速的目的,電機端電壓Um=U1-UVD1-Uvs-UR1-UVD3,上式中,UVD1、UVD3的壓降均很小,而反饋UR1也不大,故電機端電壓就簡化為Um=U1-Uvs。
 
    可控硅VS的觸發脈衝靠一隻簡單的單結晶體管VS電路產生,電容器C2通過電阻R4、R5充電到穩壓管DW的穩定電壓UZ,當C2充電到單結晶體管的峰點電壓時,單結晶體管就觸發,輸出脈衝而使可控硅導通。在單結晶體管發射極電壓充分衰減后,單結晶體管就斷開,VS一經接通,那麼a、b兩點之間的電壓就下降到穩壓管DW的穩定電壓UZ以下,電容器C2再充電就依賴於點a到b點間的電壓,因穩壓管的電壓已經降低到它的導通區域以外,點a到b點的電壓取決於電動機的電流、R1和VS導通時的電壓降。這樣,當VS 導通時,電容器C2的充電電流取決於電動機的電流,在這種情況下便得到了反饋,這就使得電動機在低速時轉矩所受損失的問題得到補救。
    反饋電阻R1的數值經過實驗得出,因此,VS在導通周期的時間內,電容C2便不能充電到足以再對單結晶體管觸發的高壓,然而,電容C2會充電到電動機電流所決定的某一數值。如果在某一導通周期電動機的電流增加,則C2上的電壓也增加,故在下一周期開始時,C2就不需那麼長的時間才能充電到單晶體的峰點電壓。這種情況下,觸發角就被減少了(導通角更大),加到電機上的方根電壓就成比例增加,致使有效轉矩增加。二極體VD5和電容器C1防止在導通期中由於觸發單結晶體所造成的反饋,反饋電阻R1的取值具體如附表所示。
 
    R2為限流電阻,它應保證穩定DW1 在穩壓範圍,穩定電流在10~20mA 左右,它並保證了脈衝移相角,當R2增大,移相角減小,電機兩端的電壓調節範圍減少。
    R4應保證電機兩端電壓的上限值,當R4增大時,輸出到電機的電壓上限下降。
    R3是作單結晶體管溫度補償之用,當R3增大時,溫度特性就要好一些,本電路也適用於可逆電機調速之用,負載端電壓調節範圍從35~215V連續可調。若負載為電機或電磁振動線圈,它不要求對轉矩進行補償,則電路可以進一步簡化,電路如圖2所示,其工作原理同圖1,輸出電壓主調節範圍是35~215V,R1的作用是保證VS輸出脈衝的幅度,R1增大,則輸出脈衝也增加,若作調光,則可將負載改作燈泡即可。
 
    若負載電壓最大值不需要很高,則可將橋式整流電路改為半波整流,其輸出至負載的電壓調節範圍為30~100V,其工作原理同前。電原理圖如圖3所示。風扇調速電路如圖4所示,電路採用了熱敏電阻,當環境溫度上升或下降時,其電阻值發生變化,導致VT2的不斷變化,使可控硅導通角前後移動,改變電扇兩端的電壓,風扇電機的轉速即隨之變化。當環境溫度上升時,電風扇轉速高,反之則低。
 
 
    選用元件時,二極體VD1~VD4耐壓要高於400V,額定電流大於0.4A;可控硅VS耐壓大於500V,額定電流為1A;單結晶體管BT35分壓比η大於0.5;三極體3CG14的β大於80。
    電路裝好后,把風扇接在電路中,調整RP使風扇正好停轉,然後用一把電烙鐵靠近熱敏電阻,熱敏電阻變高時,風扇轉速變快。電烙鐵離開熱敏電阻,溫度降低,轉速應變慢,工作時RP應調到適當位置。

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