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单相电机调速电路
日期：2024-08-27 06:08
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摘要：
本文介绍一种简易电机调速电路，不用机械齿轮转化来变速，改善了机械设备使用的效率。
此简易电子调速电路适用于220V市电的单相电动机，电机额定电流在6.5A以内，功率在1kW左右，适用于家庭电风扇、吊扇电机及其它单相电机，若电路加以修改，则可作调光、电磁振动调压、电风扇温度自动变速器等用途。其电路如图1所示。
硅二极管VD1~VD4构成一个桥式全波整流电路，电桥与电机串联在电路中，电桥对可控硅VS提供全波整流电压。当VS接通时，电桥呈现本电机串联的低阻电路。当图1中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，电机端得到的是交变电流。电机两端的电压大小主要决定于可控硅VS的导通程度，只要改变可控硅的导通角，就可以改变VS的压降，电机两端的电压也变化，达到调压调速的目的，电机端电压Um=U1-UVD1-Uvs-UR1-UVD3，上式中，UVD1、UVD3的压降均很小，而反馈UR1也不大，故电机端电压就简化为Um=U1-Uvs。
可控硅VS的触发脉冲靠一只简单的单结晶体管VS电路产生，电容器C2通过电阻R4、R5充电到稳压管DW的稳定电压UZ，当C2充电到单结晶体管的峰点电压时，单结晶体管就触发，输出脉冲而使可控硅导通。在单结晶体管发射极电压充分衰减后，单结晶体管就断开，VS一经接通，那么a、b两点之间的电压就下降到稳压管DW的稳定电压UZ以下，电容器C2再充电就依赖于点a到b点间的电压，因稳压管的电压已经降低到它的导通区域以外，点a到b点的电压取决于电动机的电流、R1和VS导通时的电压降。这样，当VS导通时，电容器C2的充电电流取决于电动机的电流，在这种情况下便得到了反馈，这就使得电动机在低速时转矩所受损失的问题得到补救。
反馈电阻R1的数值经过实验得出，因此，VS在导通周期的时间内，电容C2便不能充电到足以再对单结晶体管触发的高压，然而，电容C2会充电到电动机电流所决定的某一数值。如果在某一导通周期电动机的电流增加，则C2上的电压也增加，故在下一周期开始时，C2就不需那么长的时间才能充电到单晶体的峰点电压。这种情况下，触发角就被减少了（导通角更大），加到电机上的方根电压就成比例增加，致使有效转矩增加。二极管VD5和电容器C1防止在导通期中由于触发单结晶体所造成的反馈，反馈电阻R1的取值具体如附表所示。
R2为限流电阻，它应保证稳定DW1 在稳压范围，稳定电流在10~20mA左右，它并保证了脉冲移相角，当R2增大，移相角减小，电机两端的电压调节范围减少。
R4应保证电机两端电压的上限值，当R4增大时，输出到电机的电压上限下降。
R3是作单结晶体管温度补偿之用，当R3增大时，温度特性就要好一些，本电路也适用于可逆电机调速之用，负载端电压调节范围从35~215V连续可调。若负载为电机或电磁振动线圈，它不要求对转矩进行补偿，则电路可以进一步简化，电路如图2所示，其工作原理同图1，输出电压主调节范围是35~215V，R1的作用是保证VS输出脉冲的幅度，R1增大，则输出脉冲也增加，若作调光，则可将负载改作灯泡即可。
若负载电压*大值不需要很高，则可将桥式整流电路改为半波整流，其输出至负载的电压调节范围为30～100V，其工作原理同前。电原理图如图3所示。风扇调速电路如图4所示，电路采用了热敏电阻，当环境温度上升或下降时，其电阻值发生变化，导致VT2的不断变化，使可控硅导通角前后移动，改变电扇两端的电压，风扇电机的转速即随之变化。当环境温度上升时，电风扇转速高，反之则低。
选用元件时，二极管VD1~VD4耐压要高于400V，额定电流大于0.4A；可控硅VS耐压大于500V，额定电流为1A；单结晶体管BT35分压比η大于0.5；三极管3CG14的β大于80。
电路装好后，把风扇接在电路中，调整RP使风扇正好停转，然后用一把电烙铁靠近热敏电阻，热敏电阻变高时，风扇转速变快。电烙铁离开热敏电阻，温度降低，转速应变慢，工作时RP应调到适当位置
此简易电子调速电路适用于220V市电的单相电动机，电机额定电流在6.5A以内，功率在1kW左右，适用于家庭电风扇、吊扇电机及其它单相电机，若电路加以修改，则可作调光、电磁振动调压、电风扇温度自动变速器等用途。其电路如图1所示。
硅二极管VD1~VD4构成一个桥式全波整流电路，电桥与电机串联在电路中，电桥对可控硅VS提供全波整流电压。当VS接通时，电桥呈现本电机串联的低阻电路。当图1中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，电机端得到的是交变电流。电机两端的电压大小主要决定于可控硅VS的导通程度，只要改变可控硅的导通角，就可以改变VS的压降，电机两端的电压也变化，达到调压调速的目的，电机端电压Um=U1-UVD1-Uvs-UR1-UVD3，上式中，UVD1、UVD3的压降均很小，而反馈UR1也不大，故电机端电压就简化为Um=U1-Uvs。
可控硅VS的触发脉冲靠一只简单的单结晶体管VS电路产生，电容器C2通过电阻R4、R5充电到稳压管DW的稳定电压UZ，当C2充电到单结晶体管的峰点电压时，单结晶体管就触发，输出脉冲而使可控硅导通。在单结晶体管发射极电压充分衰减后，单结晶体管就断开，VS一经接通，那么a、b两点之间的电压就下降到稳压管DW的稳定电压UZ以下，电容器C2再充电就依赖于点a到b点间的电压，因稳压管的电压已经降低到它的导通区域以外，点a到b点的电压取决于电动机的电流、R1和VS导通时的电压降。这样，当VS导通时，电容器C2的充电电流取决于电动机的电流，在这种情况下便得到了反馈，这就使得电动机在低速时转矩所受损失的问题得到补救。
反馈电阻R1的数值经过实验得出，因此，VS在导通周期的时间内，电容C2便不能充电到足以再对单结晶体管触发的高压，然而，电容C2会充电到电动机电流所决定的某一数值。如果在某一导通周期电动机的电流增加，则C2上的电压也增加，故在下一周期开始时，C2就不需那么长的时间才能充电到单晶体的峰点电压。这种情况下，触发角就被减少了（导通角更大），加到电机上的方根电压就成比例增加，致使有效转矩增加。二极管VD5和电容器C1防止在导通期中由于触发单结晶体所造成的反馈，反馈电阻R1的取值具体如附表所示。
R2为限流电阻，它应保证稳定DW1 在稳压范围，稳定电流在10~20mA左右，它并保证了脉冲移相角，当R2增大，移相角减小，电机两端的电压调节范围减少。
R4应保证电机两端电压的上限值，当R4增大时，输出到电机的电压上限下降。
R3是作单结晶体管温度补偿之用，当R3增大时，温度特性就要好一些，本电路也适用于可逆电机调速之用，负载端电压调节范围从35~215V连续可调。若负载为电机或电磁振动线圈，它不要求对转矩进行补偿，则电路可以进一步简化，电路如图2所示，其工作原理同图1，输出电压主调节范围是35~215V，R1的作用是保证VS输出脉冲的幅度，R1增大，则输出脉冲也增加，若作调光，则可将负载改作灯泡即可。
若负载电压*大值不需要很高，则可将桥式整流电路改为半波整流，其输出至负载的电压调节范围为30～100V，其工作原理同前。电原理图如图3所示。风扇调速电路如图4所示，电路采用了热敏电阻，当环境温度上升或下降时，其电阻值发生变化，导致VT2的不断变化，使可控硅导通角前后移动，改变电扇两端的电压，风扇电机的转速即随之变化。当环境温度上升时，电风扇转速高，反之则低。
选用元件时，二极管VD1~VD4耐压要高于400V，额定电流大于0.4A；可控硅VS耐压大于500V，额定电流为1A；单结晶体管BT35分压比η大于0.5；三极管3CG14的β大于80。
电路装好后，把风扇接在电路中，调整RP使风扇正好停转，然后用一把电烙铁靠近热敏电阻，热敏电阻变高时，风扇转速变快。电烙铁离开热敏电阻，温度降低，转速应变慢，工作时RP应调到适当位置