第三章半导体控制电器.ppt

第三章 常用半导体式控制电器 半导体式控制电器大都是在以晶闸管和晶体管为主体的基础上，组合其他一些相关半导体器件，构成集成电路组件。 3.1 半导体式控制电器的特点 同其他形式的控制电器相比，半导体式的控制电器具有以下一些优点： ①开关速度高：如大功率晶闸管的开通时间和关断时间都只有几十微秒，小功率的晶闸管，开关时间为数毫秒至数微秒，比有触点控制电器的固有开关时间小得多。在实际_丁程中常需要使用这种高速的开关电器，如计算机备用电源的切换开关等。 ②操作频率高：如晶闸管的操作频率可达到100次／min以上。 ③使用寿命长：只要在规定的电压和电流的极限内，半导体式控制电器的使用寿命很长。 ④耗电功率小：半导体式控制电器一般比有触点控制电器所消耗的电功率要小，尤其 是采用场效应晶体管作为输入级，信号源几乎不消耗电功率。 ⑤控制功能多：在完成开关作用的同时还能提供诸如电动机的软启动、调速和再生制 动等控制功能。 ⑥工作环境不苛求：可在有机械振动、多粉尘或有危害性气体的恶劣环境下工作。 同有触点控制电器相比，半导体式控制电器具有以下一些缺点： ①散热面积大：其导通后的管压降大，如晶闸管的正向压降可达1～2V，大功率的晶体管的饱和压降也有1～2V。由于正向压降大，导通后的功耗以及发热量也大，为此需要较大的散热面积，这样有些半导体式控制电器面积比同等容量有触电点控制电器的面积约增大lO倍。 ②价格比较高：比如一台交流接触器就需要三只双向晶闸管，加上触发电路及散热器等，其总价格比同等容量的有触点控制电器高出10倍以上。 ③电路较复杂：电子元器件的温度特性及抗干扰能力差，为了提高其丁作的可靠性，需要增加许多附加的电路。 ④过载能力低：当用半导体式控制电器直接控制电动机时，往往需要按启动电流来选择元器件的容量，否则，控制电器有损坏的危险。 ⑤漏电流较大：如晶闸管关断后还有数毫安的漏电流，不能实现理想的电隔离。 3.2 半导体式时间继电器 半导体式时间继电器是利用RC电路对电容器充电时，电容器上的电压逐渐上升的原理作为延时基础的。因此改变充电电路的时间常数(改变电阻值)，即可整定其延时时间。 继电器的输出形式有两种，有触点式：用晶体管驱动小型电磁式继电器；无触点式：采用晶体管或晶闸管输出。 1.DHC6多制式时间继电器 DHC6多制式时间继电器采用单片机控制．LED显示，具有多种工作制式、延时范围从0．01s～999．9h任意设定，设定完成之后可以锁定按键，防止误操作。 可按要求任意选择控制模式，使控制线路简单可靠，其外形如图所示。 图 DHC80910集成电路是一个单片机最小系统，由CPU、片内ROM、片内RAM、可编程输入／输出(I／O)、计数器／定时器、LCD驱动电路、LED基准电压电路和振荡电路构成。该电路有两路电源供电，当外部有电源时，该电路由外部电源供电，当外部停电时，停电检测电路立即发出停电信号使该电路的功耗减到最小，此时单片机由电池供电，保持RAM中的数据(数据保持时间可达10年)，并且设定按钮能够在停电时设定数据。当设定好数据后，键保护输入能按不同的要求分别锁定功能设定(MODE)键、复位(RESET)键和时间设定键，使这些键的操作无效，这样可以防止误操作，也使操作者只能改变设计者允许改变的数据。 2.JS20系列时间继电器 半导体时间继电器的品种和型式很多，电路也各异，这里以JS20系列时问继电器为例进行分析。 下图是JS20系列半导体式时间继电器的一种外形。 JS20时间继电器所用的电路分为两类： 一类是单结晶体管电路 另一类是场效应管电路 通电延时型分为1，5，10，30，60，120，180，300，600，1800，3600s 断电延时型分为1，5，10，30，60，1 20，180s。 （1）断电延时型半导体式时间继电器 JS20断电延时型时间继电器采用了两个延时继电器: 一个是带有机械锁扣的瞬动延时型时间继电器KD，当接通电源，KD立即吸合并通过机械锁扣自锁。机械锁扣示意图如图所示。当切断电源后，它自己不能释放。 另一个继电器KS在断电以后经过预定的延时时间短时地吸动一下，打开KD的机械锁扣，于是KD延时释放。 （2）带瞬动触点的通电延时型时间继电器 除具有延时动作触点以外还带有瞬时动作触点的时间继电器，其电路原理如图所示。 该电路采用了结型场效应晶体管。电路原理与不带瞬动触点的电路原理基本相同，只是增加了一个瞬时动作的继电器K2。 带瞬动触点的通电延时型时间继电器电路 工作原理 接通电源，K2吸合，同时交流电源经R降压、V5整流和C1滤波之后向延时电路提供直流稳压电源。当K1吸合后，利用其常开触点将晶闸管VT短接，使