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第六章 交流调压 第一节 概述 在工业生产和日用电气设备中,有不少由交流供电如加热炉的温度,电光源的亮度,小型交流电动机的转速等,要根据工作需要进行调节。这些设备的功率调节都可用改变交流电压的大小来实现。 前面几章中,介绍了晶闸管作为开关元件,控制其导通角,调整整流输出电压的大小,实现对直流负载的功率控制。 现在在交流电源和负载间,用两个反并联的晶闸管相连,如图6-1(a)时,就构成了交流调压控制器。其控制方式有2种。 通断控制:晶闸管和导通m个电源周期,然后关断n个周期,一般 =0。如图6-1(b)所示,改变m和n的比值,就改变了开关一个周期输出电压的有效值。 相位控制,改变 和 的触发角,以调整输出电压,如图6-1(c)示。此时的电流波形与单相全波整流电路的电源电流波形相同。 交流调压,晶闸管可以藉负载电流过零自然关断,不需另加换流电路,所以电路结构简单,调整方便。 输出含用较严重的谐波分量,适用于热或机械惯性较大的负载功率调整。 与整流相似,也有单相和三相之分,对三相负载又有星形和三角形连接。 两反并联的晶闸管可以制造在一个芯片上,构成双向晶闸管,进行双向导通控制,可大大简化交流调压控制器的主电路和触发电路。 第二节 开关通断控制 若图6-1(a)负载为电阻负载,对它的电压用开关通断进行控制。 一般在电源电压正,负过零时,分别触发 和 ,它们又在每半周电流过零时自然关断。 设电源电压 = = 若导通m个周期,关断n个周期,则输出电压的有效值为 (6-1) 式中 (6-2) 称为周期占空比。 输出电流在一个通断周期的有效值为 (6-3) 所以负载功率为 (6-4) 由上可见,改变周期占空比D的大小,就改变了负载功率。这种方式常用来控制有大的机械惯性和热惯性的负载功率。 通断控制开关作用产生的谐波较少。 输入功率因数 可由负载在一个通断周期中的有功功率与电源视在功率之比求得。由于输入电流等于输出电流,故 (6-5) 当D很小时, 是很低的。 流过晶闸管 的电流为半波电流,所以平均电流值为 (6-6) 但在选择晶闸管电流定额时,由于管芯热容 量很小,导通个周期管芯已达稳定温升,故晶闸管电流定额应以D=1来选。 电器工作温升问题 例 有一交流220V供电的交流调压电路,电路如图6-1(a),负载电阻R=5 ,晶闸管导通20个周期,关断40个周期。 (1)输出电压有效值 。 (2)负载功率 。 (3)输入功率因数 。 解: (1)由式(6-1)知 (2)由式(6-4)知 (3)由式(6-5)知 注意,若图6-1(a)的负载为电感性,即如负载功率因数很低,晶闸管导通后也仅3-4个周期电流就趋于稳态值,在晶闸管关断时,晶闸管电流滞后 角到0才能使晶闸管关断,这期间与m个周期相比可忽略,所以其输出的电压和电流有效值均可用(6-1)和 (6-3) 式近似计算。 第三节 单相相控调压 一 电阻负载 如图6-1(a),(c)。设输入电压为 在电源正半波形时触发 ,控制角 ,在电源负半波形时触发 ,控制角 。 若 ,则输出电压有效值为 (6-7) 从0到 变化, 从
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