单相异步电机调速控制电路设计.docx
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单相异步电机调速控制电路设计
专业综合设计报告
设计课题：
单相异步电机调速控制电路设计
专业班级：
小组成员：
指导教师：
设计时间：
单相异步电机调速控制电路设计
一、设计任务与要求
（1）设计一种将双极性信号变为单极性信号的电路，该电路通过使用双向可控硅调压实现电动机调速；
（2）斩波系数180—90，连续可调；
（3）平均电压调整范围220V—120V，连续可调。
二、设计方案与论证
220V交流电通过电压器、整流器、双电压比较器形成电流触发脉冲，通过对晶闸管导通角的控制，调节电动机转速。
（1）将220V电压全波整流整流成峰值电压为7.5V。
整流电路如下图：
整流电路
整流管输出后：
（2）过零检测：
放大管具有半波整功能，找准基准点，才能正确判断导通角大小
过零检测电路
（3）触发脉冲形成与调整
电压比较器1输出
电压比较器2输出
电流脉冲
（4）高低压隔离
（5）晶闸管（可控硅）斩波，通过对脉冲触发时间的控制实现斩波过程
三、单元电路参数与计算
（1）电压比较器LM393
他是双电压比较器集成电路。
该电路的特点如下：
●工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，单电源：
2～36V，双电源：
±1～±18V；
●消耗电流小，ICC=0.8mA；
●输入失调电压小，VIO=±2mV；
●共模输入电压范围宽，VIC=0～VCC-1.5V；
●输出与TTL，DTL，MOS，CMOS等兼容；
●输出可以用开路集电极连接“或”门；
●采用双列直插8脚塑料封装（DIP8）和微形的双列8脚塑料封装（SOP8）。
●方框图与引出端功能：
电压比较器LM393
引出端
序号
功能
符号
引出端
序号.
功能
符号
1
输出端1
OUT1
5
正向输入端2
1N+
（2）
2
反向输入端1
1N-
（1）
6
反向输入端2
1N-
（2）
3
正向输入端1
1N+
（1）
7
输出端2
OUT2
4
地
GND
8
电源
VCC
电压比较器LM393a基准电压Va=0.5V，R2=90
，确定R3=10
，代入公式
，可求出R2=90
电压比较器LM393b基准电压调电压最大值Vb=3V，确定Rb=20
，代入公式
，求出
电压比较器LM393a输出电容充放电时间常数
=R4C1，给定时间常数
=
由
可确定R4=15
，电位器电阻可调范围为0～20
（2）光电耦合器TLP525
●达到最高峰时电压（最低）400V。
●触发LED电流:
100mA（最大）
●目前阶段的峰值:
2Apk（最大）
●隔离电压:
2500Vrms（分钟）
●UL认可文件no.E67349
●方框图与引出端功能
光电耦合器TPL525
1,3
阳极
2,4
阴极
5,7
终端1
6,8
终端2
（3）晶闸管
晶闸管是一种大功率的整流元件，它的整流电压可以控制，当供给整流电路的交流电压一定时，输出电压能够均匀调节，它是一个四层三端的半导体器件。
在整流电路中，晶闸管在承受正向电压的时间内，改变触发脉冲的输入时刻，即改变控制角的大小，在负载上可得到不同数值的直流电压，因而控制了输出电压的大小。
晶闸管导通的条件是阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。
门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流IL以上。
导通后的晶闸管管压降很小。
使导通了的晶闸管关断的条件是使流过晶闸管的电流减小至一个小的数值，即维持电流IH一下。
其方法有二：
1、减小正向阳极电压至一个数值一下，或加反向阳极电压。
2、增加负载回路中的电阻。
晶闸管
（4）桥式整流器
整流是对二极管半波整流的一种改进。
半波整流利用二极管单向导通特性，在输入为标准正弦波的情况下，输出获得正弦波的正半部分，负半部分则损失掉。
桥式整流器利用四个二极管，两两对接。
输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。
桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。
桥式整流的作用就是把交流电转换成直流电，即所谓的AC－DC变换。
桥式整流电路
四、总原理图及元件清单
（1）总原理图
（2）元件清单
元件序号
型号
主要参数
数量
备注
R1
10
1
R2
90
1
R3
10
1
R4
15
1
R5
13
1
R6
20
1
R7
220
1
R8
3
1
R9
20
1
C1
0.47uF
1
C2
0.1uF
1
晶闸管
T835H
1
Snubberless公司生产
双电压比较器
LM393
1
美国国家半导体公司
光电耦合器
TLP525
1
TOSHIBA
公司生产
五、安装与调试
电路板上布局电路元件、连线、焊接、调试
（1）为使布局更加合理，应先“简化”电路图，使连县交接地少，或不出线交叉线；
（2）确保所用元件、导线无损坏；
（3）元器件安装遵循布线最简原则，切使低高压有一定隔离；
（4）测试开始时确保万用表、示波器性能连高，电阻元件参数、电容、二极管极性搭配合理；
六、性能测试与分析
用示波器观察各点波形
（1）正弦交流经整流器由双极性变为单极性；
（2）电压比较器A1输出点显示电容C1充放电波形，电压比较器A2输出方形波形；
（3）信号波形经二极管、光电耦合器产生电流脉冲，通过改变电位器阻值大小可调节触发脉冲输入时间；
（4）晶闸管在承受正向电压时间内，改变脉冲输入时间，可改变导致角大小进而改变作用在电动机上的有效电压，实现单相异步调速，改变电位器大小，导通角（斩波系数）在180—60连续可调，有小点呀225—90V连续可调。
七、结论与心得
设计一个能够实现一定功能的电路，需要对课本的知识有一个比较好的掌握。
实际操作和课本上的知识有很大的联系，但又高于课本，一个看似很简单的电路，要动手把它设计出来就困难了，不仅要根据课本的理论知识来找自己设计电路所需要的元器件，还要通过一定的电路连接来实现电路。
整体性能与理论值虽存有误差，但仍有效的实现了设计目的，各项指标也基本达到。
同时该设计功能同样也可用于调整灯泡亮度、调节光暗程度、控制加热器、风扇转速等。
通过此次课程设计，不但巩固了所学的知识，也使我们把理论与实践从真正意义上结合起来，增强了学习的兴趣，考验了我们借助互联网搜集、查阅相关文献资料和组织材料的综合能力。
八、参考文献
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2．交流电机变频调速讲座第一讲：
异步电动机的变压变频调速原理和稳态特性
上海大学 陈伯时
3．三相异步电动机的七种调速方式，XX文库。
4．一种单相异步电动机调速系统。
赵红菊1,杨 勇1,王孝武2
（1.哈尔滨工程大学,黑龙江哈尔滨,150001;2.哈尔滨市整流设备厂,黑龙江哈尔滨,150023）
5．Snubberless™，T835H,T850H。
6．TOSHIBAPhotocouplerGaAsIRed&Photo−Triac
7.TLP525G,TLP525G−2,TLP525G−4。
TOSHIBAPhotocouplerGaAsIred&Photo−TransistorTLP621,TLP621−2,TLP621−4
8．王正茂.电机学[M].西安:
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华中科技大学出版
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北京航
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12．董玉红.机械控制工程基础[M].哈尔滨:
哈尔滨工业
大学出版社,2003.
13．赵 霞,陈永利.浅谈单相异步电动机的反转[J].电力
电子教学学报,2003,25（4）:
7374
14．王 岚.机电接口技术[M].北京:
中央广播电视大学
出版社,2003.
15．张立勋.机械电子学[M].哈尔滨:
哈尔滨工程大学出
版社,1998.
电子线路课程设计成绩评定表
专业：
电子信息科学与技术班级：
08电子
（1）学号：
028姓名：
穆卫国
课题名称
单相异步电机调速控制电路设计
设计任务与要求
（1）设计一种将双极性信号变为单极性信号的电路，该电路通过使用双向可控硅调压实现电动机调速；
（2）斩波系数180—90，连续可调；
（3）平均电压调整范围220V—120V，连续可调
指导教师评语
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