《電工電子基本技能操作項目教程》課件項目二十三

項目二十三晶閘管調(diào)壓電路能力目標(biāo)1．正確利用萬用表與示波器進行電路故障檢測與故障排除；2．熟練晶閘管與單結(jié)晶體管的測量；3．具有發(fā)現(xiàn)問題與分析問題的能力。知識目標(biāo)1．知道弛張振蕩電路的工作原理；2．知道單相半控橋式整流電路的構(gòu)成與工作原理；3．知道晶閘管與單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)及工作原理。晶閘管調(diào)壓電路項目內(nèi)容與原理一、可控整流電路

1、晶閘管的工作原理晶閘管具有導(dǎo)通與截止兩種工作方式。圖23-1是晶閘管導(dǎo)通實驗電路。(1)圖23-1(a)中，S斷開。晶閘管陽極接直流電源的正端，陰極經(jīng)燈泡接電源的負端，此時晶閘管承受正向電壓?？刂茦O電路不加電壓，這時燈不亮，說明晶閘管不導(dǎo)通。(2)圖23-1(a)中，S閉合。晶閘管的陽極和陰極間加正向電壓，控制極相對于陰極也加正向電壓，這時燈亮，說明晶閘管導(dǎo)通。晶閘管調(diào)壓電路(3)圖23-1(a)中，S閉合后又斷開。晶閘管導(dǎo)通后，如果去掉控制極上的電壓，燈仍然亮。這表明晶閘管導(dǎo)通后，控制極就失去作用，這時去掉或重復(fù)供給控制電壓，都不會影響晶閘管的繼續(xù)導(dǎo)通。所以當(dāng)陽極與陰極間加正向電壓時只要用一個短時存在的正向脈沖電壓在控制極上觸發(fā)一下，晶閘管就可以導(dǎo)通了。(4)圖23-1(b)中，S斷開或閉合。晶閘管的陽極和陰極間加反向電壓，無論控制極加不加電壓，燈都不亮，晶閘管截止。(5)如果控制極加反向電壓，晶閘管陽極回路無論加正向電壓還是加反向電壓，晶閘管都不導(dǎo)通。晶閘管調(diào)壓電路晶閘管調(diào)壓電路圖23-1晶體管導(dǎo)通阻斷實驗電路晶閘管調(diào)壓電路由以上現(xiàn)象可知，晶閘管導(dǎo)通必須具備兩個條件：一是陽極與陰極之間加正向電壓，二是控制極與陰極之間加正向電壓。為了更好地說明晶閘管的工作原理，可以把晶閘管看成是由PNP型與NPN型兩個晶體管連接而成，如圖23-2所示。UAK

>?0、UGK?>?0時，V1導(dǎo)通，V2導(dǎo)通，V1進一步導(dǎo)通形成正反饋，晶閘管迅速導(dǎo)通；晶閘管導(dǎo)通后，去掉UGK，依靠正反饋，晶閘管仍維持導(dǎo)通狀態(tài)。具體過程如下：ib1?=?ic→ic1?=?

βig?=?ib2→ic2?=?βib2?=?

ββig?=?ib1晶閘管調(diào)壓電路圖23-2晶閘管結(jié)構(gòu)等效圖晶閘管調(diào)壓電路晶閘管截止的條件：(1)晶閘管開始工作時，UAK加反向電壓，或不加觸發(fā)信號(即UGK=0)。(2)晶閘管正向?qū)ê?，令其截止，必須減小UAK，或加大回路電阻，使晶閘管中電流的正反饋效應(yīng)不能維持。結(jié)論：(1)晶閘管具有單向?qū)щ娦?正向?qū)l件：A、K間加正向電壓，G、K間加觸發(fā)信號)。(2)晶閘管一旦導(dǎo)通，控制極失去作用。若使其關(guān)斷，必須降低UAK或加大回路電阻，把陽極電流減小到維持電流以下。晶閘管調(diào)壓電路

2、可控整流電路

可控整流是將交流電變換成電壓大小可以調(diào)節(jié)的直流電的過程。

圖23-3是單相半控橋式整流電路，它與普通不可控橋式整流電路的差別在于用兩個晶閘管元件V1、V2代替了原來的兩個二極管VD1、VD2。圖中，Tr為電源變壓器，RL為電阻性負載。而觸發(fā)電壓UG由單結(jié)晶體管觸發(fā)電路供給。改變觸發(fā)電壓UG的相位，就可以改變晶閘管起始導(dǎo)通時刻，從而調(diào)節(jié)輸出直流電壓。輸出電壓Uo、輸出電流Io與觸發(fā)電壓UG的相位角α的關(guān)系為晶閘管調(diào)壓電路圖23-3電阻性負載單相半控橋式整流電路晶閘管調(diào)壓電路當(dāng)整流電路接電阻性負載時，單相半控橋的輸入、輸出電壓與觸發(fā)電壓波形如圖23-4所示。圖23-4電阻性負載單相半控式整流電路波形晶閘管調(diào)壓電路二、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路

1、單結(jié)晶體管的工作原理圖23-5為單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖與等效電路圖。

當(dāng)UE<?UA?+?UF=?UP時，PN結(jié)反偏，IE很?。划?dāng)UE≥UP時，PN結(jié)正向?qū)ǎ琁E迅速增加，則A點的電壓為(UP為峰點電壓，UF為PN結(jié)壓降)晶閘管調(diào)壓電路圖23-5單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)與等效電路晶閘管調(diào)壓電路

2、單結(jié)晶體管的特性與參數(shù)

負阻區(qū)：UE?>?UP后，大量空穴注入基區(qū)，致使IE增加、UE下降，出現(xiàn)負阻。如圖23-6所示。(UV與IV分別為單結(jié)晶體管維持導(dǎo)通的最小電壓與電流。UP是峰點電壓，是單結(jié)晶體管從截止變導(dǎo)通所需發(fā)射極電壓。)

單結(jié)晶體管的重要特點是：當(dāng)UE?<?UV時，單結(jié)管截止；當(dāng)UE?>?UP時，單結(jié)管導(dǎo)通。晶閘管調(diào)壓電路圖23-6單結(jié)晶體管的特性曲線晶閘管調(diào)壓電路

3、弛張振蕩電路可控整流電路所需的觸發(fā)脈沖由單結(jié)管觸發(fā)電路供給，圖23-7為單結(jié)晶體管組成的弛張振蕩電路。

振蕩過程分析如下：UE?=?UC?<?UP時，單結(jié)管不導(dǎo)通，uo?≈?0。此時R1上的電流很小，其值為(R1、R2是外加的，不同于內(nèi)部的RB1、RB2。前者一般取幾十歐至幾百歐；RB1?+?RB2一般為2～15?kW。R2起溫度補償作用。)晶閘管調(diào)壓電路

隨電容的充電，UC逐漸升高。當(dāng)UC≥UP時，單結(jié)管導(dǎo)通，然后電容放電，R1上便得到一個脈沖電壓，如圖23-8所示。

電容放電至UC≤UV時，單結(jié)管重新關(guān)斷，使uo?≈?0。圖23-8馳張振蕩電路電壓波形項目訓(xùn)練準(zhǔn)備(1)萬用表一塊；(2)示波器一臺；(3)電路所示元器件一套；(4)直流穩(wěn)壓電源一臺；(5)連接導(dǎo)線若干。晶閘管調(diào)壓電路項目操作與測量(一)晶閘管導(dǎo)通與阻斷的觀察(1)按圖23-9連接電路。(2)將直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓調(diào)整為14V，加至a、b兩端。(3)按表中步驟，將觀察到的結(jié)果填入表23-1中。晶閘管調(diào)壓電路晶閘管調(diào)壓電路圖23-9晶閘管導(dǎo)通與阻斷實驗電路晶閘管調(diào)壓電路內(nèi)

容條

件現(xiàn)

象結(jié)

論晶閘管導(dǎo)通的條件陽極加正向電壓，控制極不加正向電壓燈泡：

晶閘管：陽極加正向電壓，控制極加正向電壓燈泡：

晶閘管：晶閘管導(dǎo)通后，撤消控制極電壓燈泡：

晶閘管：晶閘管阻斷的條件晶閘管導(dǎo)通后，切斷晶閘管上的陽極電壓燈泡：

晶閘管：晶閘管陽極加反向電壓燈泡：

晶閘管：表23-1晶閘管調(diào)壓電路(二)觀察并測量單相可控整流電路的輸出波形與電壓(1)按圖23-10連接電路。(2)將220?V交流接入電源變壓器。(3)調(diào)節(jié)電位器RW，用示波器觀察燈泡兩端的電壓Uo的波形，觀察燈泡亮度的變化。(4)用萬用表直流電壓擋測量負載兩端的直流電壓Uo，定性觀察控制角α與Uo之間的關(guān)系，將結(jié)果記錄于表23-2中。晶閘管調(diào)壓電路圖23-10單相可控整流電路晶閘管調(diào)壓電路

負載電壓Uo/V燈泡亮暗Uo的波形圖Ug的波形圖Uo最大時

Uo最小時

Uo任一值時

表23-2晶閘管調(diào)壓電路(三)故障檢修與故障演示(1)請將在操作與測量過程中遇到的故障現(xiàn)象、檢修過程記錄在表23-3中。(2)在圖23-9中，若下列元件發(fā)生故障，請將情況記錄于表23-4中。故障現(xiàn)象檢測點波形或電壓原因分析故障排除備

注

表23-3晶閘管調(diào)壓電路故障元件故障現(xiàn)象檢測電壓或波形原因分析故障排除備

注200?Ω電阻燒斷

47?kW電位器接觸不良

0.47?mF電容開路