簡易電機(jī)調(diào)速電路分析

本文介紹一種簡易電機(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(dòng)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(dòng)調(diào)壓、電風(fēng)扇溫度自動(dòng)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(gè)橋式全波整流電路，電橋與電機(jī)串聯(lián)在電路中，電橋?qū)?a target="_blank">可控硅VS提供全波整流電壓。當(dāng)VS接通時(shí)，電橋呈現(xiàn)本電機(jī)串聯(lián)的低阻電路。當(dāng)圖1中A點(diǎn)為負(fù)半周時(shí)，電流經(jīng)電機(jī)、VD1、VS、R1、VD3構(gòu)成回路，當(dāng)B 點(diǎn)為正半周時(shí)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(diǎn)電壓時(shí)，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(diǎn)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(diǎn)a到b點(diǎn)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(diǎn)a到b點(diǎn)的電壓取決于電動(dòng)機(jī)的電流、R1和VS導(dǎo)通時(shí)的電壓降。這樣，當(dāng)VS 導(dǎo)通時(shí)，電容器C2的充電電流取決于電動(dòng)機(jī)的電流，在這種情況下便得到了反饋，這就使得電動(dòng)機(jī)在低速時(shí)轉(zhuǎn)矩所受損失的問題得到補(bǔ)救。

反饋電阻R1的數(shù)值經(jīng)過實(shí)驗(yàn)得出，因此，VS在導(dǎo)通周期的時(shí)間內(nèi)，電容C2便不能充電到足以再對(duì)單結(jié)晶體管觸發(fā)的高壓，然而，電容C2會(huì)充電到電動(dòng)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(dòng)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(shí)，C2就不需那么長的時(shí)間才能充電到單晶體的峰點(diǎn)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(shí)，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(bǔ)償之用，當(dāng)R3增大時(shí)，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(dòng)線圈，它不要求對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行補(bǔ)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(shí)，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(dòng)，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(shí)，電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速高，反之則低。

選用元件時(shí)，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(shí)，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(shí)RP應(yīng)調(diào)到適當(dāng)位置。