為實現上述目的,本實用新型提供種自動轉速控制系統,包括高頻干擾濾波電路、降壓整流電路、齊納電壓產生電路、雙向可控硅控制電路、負載(電錘、鉆孔機等)電路;220v交流電壓輸入由電感L1與電容C1連接形成的高頻干擾濾波電路;經過高頻濾波的交流電壓輸入由電阻R1、和二管D1連接形成的降壓整流電路,二管D1輸出的整流電壓對電容器C2充電;晶體管Q的基連接于電位器P1與電阻R3之間,同時電阻R2、電位器P1、電阻R3串聯接,晶體管Q的集電連接電容C2,形成所述齊納電壓產生電路,晶體管Q電路實際上是個基于可調的穩壓管;齊納電壓經過觸發二管D2、輸入由觸發電阻R4連接雙向可控硅Triac組成的雙向可控硅控制電路;Triac的**陽T1連接電機電路,Triac的第二陽T2連接高頻干擾濾波電路的輸出端。
所述高頻干擾濾波電路,包括電感L1和電容C1,用來濾除電路應對市電相位斬波所產生的高頻干擾。
所述降壓整流電路,包括電阻R1、和二管D1,可以通過R1、 D1對電容器C2充電。
所述齊納電壓產生電路,包括晶體管Q、電阻R2、 R3、電位器P1以及電容C2,晶體管Q電路實際上是基于個可調的穩壓管原理,在這個電路中,穩壓電壓由電位器P1的大小來決定,實際上Q集電和發射之間的電壓是由電阻R3和R2 +P1的比值決定的。
所述雙向可控硅控制電路,包括雙向可控硅Triac,觸發電阻R4,其中雙向可控硅Triac被觸發的時刻是由齊納管電壓和電機的反電動勢之差來決定的。
安裝有該速度控制器的鉆孔機或電錘開始上電工作時,其中的電機接的不是普通鉆孔機電機接的位置,而是接在Triac之T1位置,如附圖1。
所述負載電路包括電錘、鉆孔機,以及切電感性負載。
附圖說明
附圖1、附圖2、附圖3用來提供對本實用新型的進步理解,構成本申請的部分,附圖1 是本實用新型設計電機轉速控制器電氣原理圖;附圖2是本實用新型設計所用核心元器件雙向可控硅Triac伏—安特性圖;附圖3是本轉速控制器的對比電路調光臺燈控制電路圖,通過技術對比體現了本控制技術的*性。
具體實施方式
附圖1是本實用新型設計電機轉速控制器電氣原理圖,包括高頻干擾濾波電路、降壓整流電路、齊納電壓產生電路、雙向可控硅控制電路、負載(電錘、鉆孔機等)電路,下面詳細介紹本實用新型。
附圖1中齊納電壓對雙向可控硅導通的控制是本控制器的重點和難點,正是Triac的存在才使電機的轉速被控制得以實現,先簡單介紹下雙向可控硅的工作原理及伏安特性。
本設計所用功率器件為雙向可控硅(Triac), Triac為三端元件,其三端分別為T1(第二端子或第二陽),T2(**端子或**陽)和G(控制,亦為閘控制開關),與SCR(單向可控硅)*大的不同點在于Triac無論于正向或反向電壓時皆可導通,因為它是雙向元件,所以不管T1、T2的電壓性如何,若閘有信號加入時,則T1、T2間可呈導通狀態;反之,T1、T2間有高的阻抗。
可控硅有兩個參數很重要,個是控制觸發電壓UGT,UGT是指在室溫下,陽和陰間(單向可控硅分陽和陰,雙向可控硅指**陽和第二陽)加6V電壓時,使可控硅從截止變為導通所需的*小控制直流電壓;另個是控制觸發電流IGT,IGT是指在室溫下,陽和陰間加6V電壓時,使可控硅從截止變為導通所需的控制*小直流電流。
可控硅的觸發,是由電流觸發的,雖然是電流觸發可控硅,但電壓是形成電流的基本條件。VG(觸發門電壓)是指G和T1或T2之間的電壓,也就是個PN結的壓差,約0.7V,與三管類似。門可控硅具有自保持特征,即流入G的電流IG只要大于等于門的控制觸發電流IGT,可控硅即導通,此時取消流入G的電流,可控硅還是保持導通狀態,除非去掉T1、T2之間的電壓,附圖2為雙向可控硅的V-I特性圖。
附圖2中,IT1-T2是指雙向可控硅兩個陽之間的導通電流;VT2-T1是指雙向可控硅兩個陽之間的電壓;IH是指擎住電流或維持電流;IG3、IG2、IG1是指不同的觸發門電流;VBO是指在額定結溫為100℃且門(G)開路的條件下,在其陽(A)與陰(K)之間加正弦半波正向電壓、使其由關斷狀態轉變為導通狀態時所對應的峰值電壓。
附圖2可以看出,觸發脈沖應該有足夠的幅度(電壓)和寬度(電流)才能使可控硅導通,為了保證可控硅在各種條件下均能可靠觸發,觸發電路所送出的觸發電壓和電流必須大于可控硅的控制觸發電壓UGT與控制觸發電流IGT,并且觸發脈沖的*小寬度要持續到陽電流上升到維持電流(即擎住電流 IH)以上,否則可控硅會因為沒有導通而重新關斷。
不同的觸發電流IG對應Triac不同的伏—安特性,而觸發電流是由觸發電壓形成的,故改變觸發電壓VG,就會使Triac輸出不樣的V--I特性,如附圖2。
電機速度控制器電氣原理詳解,由圖1可以看出,該電路非常簡單,工作過程也不復雜。在交流市電的正半軸,電容器C2可以通過R1、 D1充電,直到該電容器兩端的電壓等于晶體管Q電路的齊納電壓為止,這時晶體管Q可以看作個穩壓二管。
晶體管Q電路實際上是基于個可調的穩壓管,在這個電路中,穩壓電壓由電位器P1的大小來決定。實際上Q集電和發射之間的電壓是由電阻R3和R2 +P1的比值決定的。由圖可知,R3兩端的電壓降總是等于Q基——發射之間的電壓(0.6V)。所以,齊納管(這時Q相當于個齊納二管)的電壓應等于:
VQ=(P1 +R2 +R3)/R3*0.6V。
安裝有該速度控制器的鉆孔機或電錘開始上電工作時,其中的電機接的不是普通鉆孔機電機接的位置,而是接在Triac之T1位置,如附圖1。其中雙向可控硅Triac被觸發的時刻是由齊納管電壓和電機的反電動勢之差來決定的。
因為電路中使用了雙向可控硅Triac,故這個電路可以控制交流市電的完整周期360。度。電機的轉速可由電位器P1調節,但是這個電路不可能從0到99%改變鉆孔機的速度,即當其沒有負載時,電機工作的似動非動,俗話叫“抽抽”(其實就相當于調光臺燈電路的“頻閃”)。故在低負載情況下,該控制電路也是有“頻閃”現象,但旦鉆孔機接上負載,這種現象就會立刻消失。
電感L1和電容C1用來濾除電路因對市電相位斬波所產生的高頻干擾。可控硅必須安裝在散熱器上,以保證該器件有效地冷卻。
通過與導通角控制方式的比較,充分體現齊納電壓控制電動機轉速的*性, 調光臺燈控制電路即利用了可控硅導通角控制方式來調節臺燈光照亮度,調光臺燈控制電路如附圖3。
調光臺燈的的工作原理是電源電壓通過電位器給電容充電,當電容C1上的電壓達到定數值后,就會通過雙向二管觸發可控硅導通,調節電位器的旋鈕,可以改變充電的時間,從而控制可控硅的導通角,實現調節燈泡亮度。由于可控硅的特性導致可控硅在交流電半周持續期間導通,半周過零期間截止;下周期繼續C1的存放電,故這種控制方式有很大的毛病:頻閃。
由此可見,調光臺燈電路只適合于如燈泡、電烙鐵等電阻性負載,不適合于電動機等這樣的電感性負載,電感在“零交叉”切換過程中,瞬間會產生高的反向自感電動勢,反向自感電動勢有時甚至超過電源電壓易擊穿可控硅,而且負載電路的電感線圈也會產生匝間、或電機繞組間擊穿,這點是決不能忽視的。
通過以上比較可以看出,本文介紹的控制電路與調光臺燈電路有很大不同,雙向可控硅Triac被觸發的時刻是由齊納管電壓和電機的反電動勢之差來決定,而齊納管電壓是相對穩定的。故該電路運行更安全、控制更平滑,用這種電路控制像鉆孔機、電錘等電感性負載的電動工具是為適合的。
在本控制電路中,由于雙向可控硅Trial是控制器的核心元件,在電機負載較大的時候,通過可控硅的電流很大,故實際制作的時候,可控硅必須安裝在散熱器上,以保證該可控硅有效地冷卻。
該控制器電路結構簡單、思路巧妙,制作成本十分低廉,比使用變頻控制技術或可控硅導通角控制技術的的相關產品性價比更高,十分適合于所有電感性負載控制使用。

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