單相異步電機(jī)調(diào)速控制電路設(shè)計

1、 專業(yè)綜合設(shè)計報告設(shè)計課題：單相異步電機(jī)調(diào)速控制電路設(shè)計專業(yè)班級： 小組成員： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計時間：2010年12月30日 單相異步電機(jī)調(diào)速控制電路設(shè)計（兼單相負(fù)載調(diào)功電路）一、設(shè)計任務(wù)與要求(1).設(shè)計一種將雙極性信號變?yōu)閱螛O性信號的電路，該電路通過使用雙向可控硅調(diào)壓實現(xiàn)電動機(jī)調(diào)速；(2).斬波系數(shù)18090，連續(xù)可調(diào)；(3).平均電壓調(diào)整范圍220V120V，連續(xù)可調(diào)。二、設(shè)計方案與論證220V交流電通過電壓器、整流器、雙電壓比較器形成電流觸發(fā)脈沖，通過對晶閘管導(dǎo)通教的控制，調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速。（1）、將220V電壓全波整流整流成峰值電壓為7.5V。整流電路如下圖：整流電路整流管輸出后： （

2、2）、過零檢測：放大管具有半波整功能，找準(zhǔn)基準(zhǔn)點，才能正確判斷導(dǎo)通角大小過零檢測電路（3）、觸發(fā)脈沖形成與調(diào)整電壓比較器1輸出：電壓比較器2輸出：電流脈沖：（4）、高低壓隔離（5）、晶閘管（可控硅）斬波，通過對脈沖觸發(fā)時間的控制實現(xiàn)斬波過程三、單元電路設(shè)計與計算（1）、電壓比較器LM393他是雙電壓比較器集成電路。該電路的特點如下：工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源： 236V，雙電源：118V；消耗電流小， ICC=0.8mA；輸入失調(diào)電壓小， VIO=2mV；共模輸入電壓范圍寬， VIC=0VCC-1.5V；輸出與TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；輸出可以用開路集電

3、極連接“或”門；采用雙列直插8 腳塑料封裝（DIP8）和微形的雙列8 腳塑料封裝（SOP8）方框圖與引出端功能12438765VCCGND電壓比較器LM393引出端序號功能符號引出端序號.功能符號1輸出端1OUT15正向輸入端21N+(2)2反向輸入端11N-(1)6反向輸入端21N-(2)3正向輸入端11N+(1)7輸出端2OUT24地GND8電源VCC電壓比較器LM393a基準(zhǔn)電壓Va=0.5V，R2=90，確定R3=10，代入公式， 可求出R2=90電壓比較器LM393b基準(zhǔn)電壓調(diào)電壓最大值Vb=3V，確定Rb=20，代入公式，求出電壓比較器LM393a輸出電容充放電時間常數(shù)=R4C1，

4、給定時間常數(shù) =,由可確定R4=15，電位器電阻可調(diào)范圍為020(2) 光電耦合器TLP525達(dá)到最高峰時電壓(最低)400V。觸發(fā)LED電流:100mA(最大)目前階段的峰值:2Apk (最大)隔離電壓:2500Vrms(分鐘)UL認(rèn)可文件no.E67349方框圖與引出端功能光電耦合器TPL5251,3陽極2,4陰極5,7終端16,8終端2（3）晶閘管晶閘管是一種大功率的整流元件，它的整流電壓可以控制，當(dāng)供給整流電路的交流電壓一定時，輸出電壓能夠均勻調(diào)節(jié)，它是一個四層三端的半導(dǎo)體器件。在整流電路中，晶閘管在承受正向電壓的時間內(nèi)，改變觸發(fā)脈沖的輸入時刻，即改變控制角的大小，在負(fù)載上可得到不同數(shù)

5、值的直流電壓，因而控制了輸出電壓的大小。晶閘管導(dǎo)通的條件是陽極承受正向電壓，處于阻斷狀態(tài)的晶閘管，只有在門極加正向觸發(fā)電壓，才能使其導(dǎo)通。門極所加正向觸發(fā)脈沖的最小寬度，應(yīng)能使陽極電流達(dá)到維持通態(tài)所需要的最小陽極電流，即擎住電流IL以上。導(dǎo)通后的晶閘管管壓降很小。 使導(dǎo)通了的晶閘管關(guān)斷的條件是使流過晶閘管的電流減小至一個小的數(shù)值，即維持電流IH一下。其方法有二： 1、減小正向陽極電壓至一個數(shù)值一下，或加反向陽極電壓。 2、增加負(fù)載回路中的電阻。GA2A1 晶閘管（4）橋式整流器整流是對二極管半波整流的一種改進(jìn)。 半波整流利用二極管單向?qū)ㄌ匦?，在輸入為?biāo)準(zhǔn)正弦波的情況下，輸出獲得正弦波的正半部

6、分，負(fù)半部分則損失掉。 橋式整流器利用四個二極管，兩兩對接。輸入正弦波的正半部分是兩只管導(dǎo)通，得到正的輸出；輸入正弦波的負(fù)半部分時，另兩只管導(dǎo)通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。 橋式整流器對輸入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。 橋式整流的作用就是把交流電轉(zhuǎn)換成直流電，即所謂的ACDC變換。 橋式整流器四、總原理圖及元件清單 （1）總原理圖（2）元件清單元件序號型號主要參數(shù)數(shù)量備注R1101R2901R3101R4151R5131R6201R72201R831R9201C10.47uF1C20.1 uF1晶閘管T835H1Snubberless公司生產(chǎn)雙電壓比較器LM

7、3931美國國家半導(dǎo)體公司光電耦合器TLP5251TOSHIBA公司生產(chǎn)五、安裝與調(diào)試電路板上布局電路元件、連線、焊接、調(diào)試（1）為使布局更加合理，應(yīng)先“簡化”電路圖，使連縣交接地少，或不出線交叉線；（2）確保所用元件、導(dǎo)線無損壞；（3）元器件安裝遵循布線最簡原則，切使低高壓有一定隔離；（4）測試開始時確保萬用表、示波器性能連高，電阻元件參數(shù)、電容、二極管極性搭配合理；六、性能測試與分析用示波器觀察各點波形（1）正弦交流經(jīng)整流器由雙極性變?yōu)閱螛O性；（2）電壓比較器A1輸出點顯示電容C1充放電波形，電壓比較器A2輸出方形波形；（3）信號波形經(jīng)二極管、光電耦合器產(chǎn)生電流脈沖，通過改變電位器阻值大小

8、可調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖輸入時間；（4）晶閘管在承受正向電壓時間內(nèi)，改變脈沖輸入時間，可改變導(dǎo)致角大小進(jìn)而改變作用在電動機(jī)上的有效電壓，實現(xiàn)單相異步調(diào)速，改變電位器大小，導(dǎo)通角（斬波系數(shù)）在18060連續(xù)可調(diào)，有小點呀22590V連續(xù)可調(diào)。七、結(jié)論與心得設(shè)計一個能夠?qū)崿F(xiàn)一定功能的電路，需要對課本的知識有一個比較好的掌握。實際操作和課本上的知識有很大的聯(lián)系，但又高于課本，一個看似很簡單的電路，要動手把它設(shè)計出來就困難了，不僅要根據(jù)課本的理論知識來找自己設(shè)計電路所需要的元器件，還要通過一定的電路連接來實現(xiàn)電路。整體性能與理論值雖存有誤差，但仍有效的實現(xiàn)了設(shè)計目的，各項指標(biāo)也基本達(dá)到。同時該設(shè)計功能同樣也可用

9、于調(diào)整燈泡亮度、調(diào)節(jié)光暗程度、控制加熱器、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等。通過此次課程設(shè)計，不但鞏固了所學(xué)的知識，也使我們把理論與實踐從真正意義上結(jié)合起來，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的興趣，考驗了我們借助互聯(lián)網(wǎng)搜集、查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料和組織材料的綜合能力。八、參考文獻(xiàn)1（五號，宋體）異步電動機(jī)調(diào)速的基本原理，網(wǎng)文精粹2交流電機(jī)變頻調(diào)速講座 第一講：異步電動機(jī)的變壓變頻調(diào)速原理和穩(wěn)態(tài)特性上海大學(xué)陳伯時 3三相異步電動機(jī)的七種調(diào)速方式，百度文庫。4一種單相異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。趙紅菊1 ,楊勇1 ,王孝武2(1. 哈爾濱工程大學(xué),黑龍江哈爾濱, ;2. 哈爾濱市整流設(shè)備廠,黑龍江哈爾濱,)5Snubberless，T835H, T850

10、H。6TOSHIBA Photocoupler GaAs IRed & PhotoTriac7TLP525G,TLP525G2,TLP525G4。TOSHIBA Photocoupler GaAs Ired & PhotoTransistor TLP621,TLP6212,TLP62148王正茂. 電機(jī)學(xué)M . 西安:西安交通大學(xué)出版社,2000.9李德成. 單相異步電動機(jī)原理、設(shè)計與試驗M . 北京:科學(xué)出版社,1993.10鄧星鐘. 機(jī)電傳動控制M . 武漢:華中科技大學(xué)出版社,2001.11范正翹. 電力傳動與自動控制系統(tǒng)M . 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.12董玉紅. 機(jī)械控制工程基礎(chǔ)M . 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2003.13趙霞,陳永利. 淺談單相異步電動機(jī)的反轉(zhuǎn)J . 電力電子教學(xué)學(xué)報,2003 ,25(4) :73 7414王嵐. 機(jī)電接口技術(shù)M . 北京:中央廣播電視大學(xué)出版社,2003.15張立勛. 機(jī)械電子學(xué)M . 哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社,1998.電子線路課程設(shè)計成績評定表專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù) 班級：07電子（1）學(xué)號： 045