可控硅電機(jī)調(diào)速電路
該電路如圖所示。前級控制電路的電源供給電壓從穩(wěn)壓管DZ兩端取得,R12為啟動電阻。VT必須選擇BVceo大于400V的中功率管。穩(wěn)壓管DZ的額定電流必須大于電風(fēng)扇堵轉(zhuǎn)時的電流(一般電風(fēng)扇的堵轉(zhuǎn)電流約300mA),其穩(wěn)定電壓為5V。
流過三極管的基極電流為Ib,集電極電流為IC,則:
設(shè)可控硅VS的觸發(fā)電流為Igt當(dāng)Ic=Igt的時刻,可控硅導(dǎo)通。由(1)式指出。如果βIb大于或者等于可控硅VS的觸發(fā)電流Igt,則在正弦電壓的約0V處,可控硅即被觸發(fā),控制角為O,電風(fēng)扇總是全速運轉(zhuǎn),不能調(diào)速(見下圖)。因此。R7~R10阻值選擇顯得非常重要。
此RB為CC4518輸出端只有一個高電平時的取值。因為CC4518屬于BCD同步加計數(shù)器,其輸出端Q3、Q2、Q1、Q0有時會同時出現(xiàn)多個為高電平的狀態(tài),使R7~R10多個并聯(lián)后再加到VT的基極,這也必須引起我們的注意。
由于可控硅的觸發(fā)電流Igt以及三極管VT的β、rce的離散性很大,使Rb的取值十分困難,必須測量出上述參數(shù)的實際值,再計算出Rb,然后在試驗中微調(diào)。
遺憾的是該電路的控制角調(diào)節(jié)范圍小于90°,速度調(diào)節(jié)范圍小。
電機(jī)調(diào)速電路
下面介紹一種簡易電機(jī)調(diào)速電路,不用機(jī)械齒輪轉(zhuǎn)化來變速,改善了機(jī)械設(shè)備使用的效率。
此簡易電子調(diào)速電路適用于220V市電的單相電動機(jī),電機(jī)額定電流在6.5A以內(nèi),功率在1kW左右,適用于家庭電風(fēng)扇、吊扇電機(jī)及其它單相電機(jī),若電路加以修改,則可作調(diào)光、電磁振動調(diào)壓、電風(fēng)扇溫度自動變速器等用途。其電路如圖1所示。
硅二極管VD1~VD4構(gòu)成一個橋式全波整流電路,電橋與電機(jī)串聯(lián)在電路中,電橋?qū)煽毓鑆S提供全波整流電壓。當(dāng)VS接通時,電橋呈現(xiàn)本電機(jī)串聯(lián)的低阻電路。當(dāng)圖1中A點為負(fù)半周時,電流經(jīng)電機(jī)、VD1、VS、R1、VD3構(gòu)成回路,當(dāng)B 點為正半周時電流經(jīng)VD2、VS、R1、VD4、電機(jī)M構(gòu)成回路,電機(jī)端得到的是交變電流。電機(jī)兩端的電壓大小主要決定于可控硅VS的導(dǎo)通程度,只要改變可控硅的導(dǎo)通角,就可以改變VS的壓降,電機(jī)兩端的電壓也變化,達(dá)到調(diào)壓調(diào)速的目的,電機(jī)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(jī)端電壓就簡化為Um=U1-Uvs。
可控硅VS的觸發(fā)脈沖靠一只簡單的單結(jié)晶體管VS電路產(chǎn)生,電容器C2通過電阻R4、R5充電到穩(wěn)壓管DW的穩(wěn)定電壓UZ,當(dāng)C2充電到單結(jié)晶體管的峰點電壓時,單結(jié)晶體管就觸發(fā),輸出脈沖而使可控硅導(dǎo)通。在單結(jié)晶體管發(fā)射極電壓充分衰減后,單結(jié)晶體管就斷開,VS一經(jīng)接通,那么a、b兩點之間的電壓就下降到穩(wěn)壓管DW的穩(wěn)定電壓UZ以下,電容器C2再充電就依賴于點a到b點間的電壓,因穩(wěn)壓管的電壓已經(jīng)降低到它的導(dǎo)通區(qū)域以外,點a到b點的電壓取決于電動機(jī)的電流、R1和VS導(dǎo)通時的電壓降。這樣,當(dāng)VS 導(dǎo)通時,電容器C2的充電電流取決于電動機(jī)的電流,在這種情況下便得到了反饋,這就使得電動機(jī)在低速時轉(zhuǎn)矩所受損失的問題得到補救。
反饋電阻R1的數(shù)值經(jīng)過實驗得出,因此,VS在導(dǎo)通周期的時間內(nèi),電容C2便不能充電到足以再對單結(jié)晶體管觸發(fā)的高壓,然而,電容C2會充電到電動機(jī)電流所決定的某一數(shù)值。如果在某一導(dǎo)通周期電動機(jī)的電流增加,則C2上的電壓也增加,故在下一周期開始時,C2就不需那么長的時間才能充電到單晶體的峰點電壓。這種情況下,觸發(fā)角就被減少了(導(dǎo)通角更大),加到電機(jī)上的方根電壓就成比例增加,致使有效轉(zhuǎn)矩增加。二極管VD5和電容器C1防止在導(dǎo)通期中由于觸發(fā)單結(jié)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(yīng)保證穩(wěn)定DW1 在穩(wěn)壓范圍,穩(wěn)定電流在10~20mA 左右,它并保證了脈沖移相角,當(dāng)R2增大,移相角減小,電機(jī)兩端的電壓調(diào)節(jié)范圍減少。
R4應(yīng)保證電機(jī)兩端電壓的上限值,當(dāng)R4增大時,輸出到電機(jī)的電壓上限下降。
R3是作單結(jié)晶體管溫度補償之用,當(dāng)R3增大時,溫度特性就要好一些,本電路也適用于可逆電機(jī)調(diào)速之用,負(fù)載端電壓調(diào)節(jié)范圍從35~215V連續(xù)可調(diào)。若負(fù)載為電機(jī)或電磁振動線圈,它不要求對轉(zhuǎn)矩進(jìn)行補償,則電路可以進(jìn)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(diào)節(jié)范圍是35~215V,R1的作用是保證VS輸出脈沖的幅度,R1增大,則輸出脈沖也增加,若作調(diào)光,則可將負(fù)載改作燈泡即可。
若負(fù)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(fù)載的電壓調(diào)節(jié)范圍為30~100V,其工作原理同前。電原理圖如圖3所示。風(fēng)扇調(diào)速電路如圖4所示,電路采用了熱敏電阻,當(dāng)環(huán)境溫度上升或下降時,其電阻值發(fā)生變化,導(dǎo)致VT2的不斷變化,使可控硅導(dǎo)通角前后移動,改變電扇兩端的電壓,風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速即隨之變化。當(dāng)環(huán)境溫度上升時,電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速高,反之則低。
選用元件時,二極管VD1~VD4耐壓要高于400V,額定電流大于0.4A;可控硅VS耐壓大于500V,額定電流為1A;單結(jié)晶體管BT35分壓比η大于0.5;三極管3CG14的β大于80。
電路裝好后,把風(fēng)扇接在電路中,調(diào)整RP使風(fēng)扇正好停轉(zhuǎn),然后用一把電烙鐵靠近熱敏電阻,熱敏電阻變高時,風(fēng)扇轉(zhuǎn)速變快。電烙鐵離開熱敏電阻,溫度降低,轉(zhuǎn)速應(yīng)變慢,工作時RP應(yīng)調(diào)到適當(dāng)位置。