单相电动机简易电子调速电路设计

2017-03-16 61 0

本文介绍一种简易电动机调速电路,通过电子方式实现变速,无需机械齿轮传动,可改善机械设备的使用效率。

该简易电子调速电路适用于 220 V 市电供电的单相电动机,额定电流在 6.5 A 以内、功率约 1 kW,可用于家庭电风扇、吊扇电机及其它单相电机;若对电路加以修改,还可实现调光、电磁振动调压、电风扇温度自动变速等功能。电路如图 1 所示。

工作原理:硅二极管 VD1~VD4 构成桥式全波整流电路,电桥与电机串联于电路中,为可控硅 VS 提供全波整流电压。VS 导通时,电桥呈现与电机串联的低阻通路。当 A 点为负半周时,电流经电机、VD1、VS、R1、VD3 构成回路;当 B 点为正半周时,电流经 VD2、VS、R1、VD4、电机 M 构成回路,电机端得到交变电流。电机两端电压主要取决于可控硅 VS 的导通程度,改变其导通角即可改变 VS 的压降,从而改变电机端电压以达调压调速目的。电机端电压满足 Um=U1-UVD1-Uvs-UR1-UVD3;由于 UVD1、UVD3 压降很小、反馈电阻 UR1 亦不大,故可近似为 Um≈U1-Uvs。

可控硅的触发脉冲由单结晶体管电路产生:电容 C2 经 R4、R5 充电至稳压管 DW 的稳定电压 UZ,当 C2 充至单结晶体管峰点电压时,单结晶体管触发并输出脉冲使可控硅导通;在其发射极电压充分衰减后单结晶体管断开。VS 一经导通,a、b 两点间电压即降至 UZ 以下,此后 C2 的再充电依赖于 a、b 间电压,而该电压取决于电动机电流、R1 与 VS 导通压降,从而引入反馈,弥补电动机低速时的转矩损失。由于反馈,VS 导通期间 C2 无法充至足以再次触发单结晶体管的高压,仅能充到由电机电流决定的一定数值;若某导通周期电机电流增大,C2 上电压亦增大,下一周期开始时 C2 便不需那么长时间即可充至峰点电压,触发角减小(导通角增大),加至电机的电压有效值成比例增加,有效转矩相应增大。二极管 VD5 与电容 C1 用于防止导通期间因触发单结晶体管造成的反馈。反馈电阻 R1 的取值经实验确定,具体如附表所示。

R2 为限流电阻,应保证 DW1 处于稳压范围、稳定电流约 10~20 mA,并保证一定的脉冲移相角:R2 增大时移相角减小,电机端电压调节范围变小。R4 用于保证电机两端电压的上限值:R4 增大时输出上限下降。R3 作单结晶体管的温度补偿:R3 增大时温度特性改善。本电路亦适用于可逆电机调速,负载端电压调节范围 35 V~215 V 连续可调。若负载为电机或电磁振动线圈而不要求转矩补偿,电路可进一步简化(图 2),工作原理与图 1 相同,输出调节范围 35 V~215 V;此时 R1 用于保证 VS 输出脉冲幅度,R1 增大则输出脉冲增加。若作调光,将负载改为灯泡即可。

若负载电压最大值无需很高,可将桥式整流改为半波整流,输出至负载的电压调节范围为 30 V~100 V,工作原理相同(图 3)。电风扇调速电路(图 4)采用热敏电阻:环境温度上升或下降时其阻值变化使 VT2 状态改变,可控硅导通角前后移动,改变风扇两端电压,风扇电机转速随之变化,即环境温度升高时转速高、反之则低。

元件选用:二极管 VD1~VD4 耐压高于 400 V、额定电流大于 0.4 A;可控硅 VS 耐压大于 500 V、额定电流 1 A;单结晶体管 BT35 分压比 η 大于 0.5;三极管 3CG14 的 β 大于 80。

调试方法:电路装好后把风扇接入电路,调整 RP 使风扇正好停转;用一把电烙铁靠近热敏电阻,温度升高时风扇转速应变快;电烙铁离开、温度降低时转速应变慢。工作时 RP 应调至适当位置。

相关文章

BTL桥式推挽功率放大器及其应用
基于MC145026/MC145027的无线鼠标改造电路
基于CD4069/CD4017/CD40174的五路平面彩灯控制器
INA217的输入稳定网络电路
比较式峰值检测原理电路
LM567-MP1826构成的精密定时器电路

发布评论