项目六任务五单相可控整流电路.doc

任务五 单相可控调压电路的安装、调试与检修【学习目标】1掌握单结晶体管触发电路原理。2. 掌握单相可控调压电路原理。3掌握单相可控调压电路的安装技能。4掌握单相可控调压电路的调试技能。【任务导入】晶闸管（可控硅）是一种大功率半导体器件，可用于可控整流，也就是把交流电变换成输出电压可调的直流电。晶闸管的用途非常广泛：在工业生产中用于整流、逆变、变频、调压、直流调速、无触点开关等。在日常生活中用于家用电器中的调光灯、空调等。所以，晶闸管控制电路的检修是维修电工必须掌握的一项技能。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。图6-5-1 钢管生产线 图6-5-2 可控整流装置图6-5-3 调光灯 图6-5-4 调光电路【相关知识】一、单结晶体管及触发电路1.单结晶体管的结构、符号图6-5-6 单结晶体管的示意图、等效电路、图形符号单结晶体管也称为双基极二极管，它有一个发射极和两个基极, 外形和普通三极管相似。 单结晶体管的结构是在一块高电阻率的N型硅基片上引出两个接触电阻很小的电极：第一基极B1和第二基极B2；在两个基极间靠近B2处，用合金法或扩散法渗入P型杂质，形成PN结，并引出发射极E。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。2.伏安特性图6-5-7 单结晶体管特性实验等效电路图示为单结晶体管特性实验等效电路。将单结晶体管等效成一个二极管和两个电阻RB1、RB2组成的等效电路，那么当基极上加电压UBB时，RB1上分得的电压为:残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。式中， 为分压比，是单结晶体管的主要参数，一般为0.50.9。（1）当UEUAB1+UD时（UD为PN结正向压降），E与B1之间不能导通。处于截止状态。（2）当UE=UAB1+UD时，PN结导通，发射极电流突然增大，此突变点为峰点P,该点电压为峰点电压UP，该点电流为峰点电流IP 。 UP=UAB1+UD酽锕极額閉镇桧猪訣锥。（3）单结晶体管的PN结导通后，RB1区域的导电能力增加，这样使RB1阻值急剧减小，分压比下降，致使IE迅速增加，当IE增大到某一数值后，UE下降到最低点，称为谷点V0该点电压为谷点电压UV，该点电流为谷点电流IV 。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。当发射极电压减小到UE 0，uG 0 时， iG iB1 T1 导通 iC1= iB2 T2 导通iB1 = iGiC2 T1进一步导通形成正反馈管子迅速导通。由于 iB1 iC2，若使 uG 0 （iG = 0 ），管子会继续导通預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 晶闸管由导通转换为截止的条件： uA0 或 iAIH（维持电流） 结论：晶闸管具有单向导电性（直流开关）。 4. 晶闸管的型号国产晶闸管的型号有两种表示方法, 即KP系列和3CT系列。 额定通态平均电流的系列为1、 5、 10、 20、 30、 50、 100、 200、 300、 400、 500、 600、 900、 1000(A)等14种规格。 渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。额定电压在1000 V以下的, 每100 V为一级; 1000 V到3000 V的每200 V为一级, 用百位数或千位及百位数组合表示级数。 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。KP系列表示参数的方式如图6-5-15示。 其通态平均电压分为9级, 用AI各字母表示0.41.2 V的范围, 每隔0.1 V为一级。 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。图6-5-15 KP系列参数表示方法3CT系列表示参数的方式图6-5-16 3CT系列参数表示方式5. 晶闸管的简易判别将万用表打到电阻量程R100或R1k档，用黑表棒接一管脚，红表棒接另一管脚，测取数据，然后再调换一对脚，测取数据，直至测取的数据符合二极管正向导通阻值时，黑表棒所接的管脚为控制极，红表棒所接的为阴极，另一管脚为阳极。然后再用R1档，黑表棒同时接触控制极和阳极，红表棒接触阴极，这时万用表应有偏转，然后把黑表棒慢慢移离控制极（仍然接触阳极），如果万用表仍能维持后来的导通状态（指针有偏转）说明这个晶闸管是好的，如果未能维持原来的导通状态（指针为无穷大）说明此晶闸管是坏的。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。图6-5-17万用表判别晶闸管三、晶闸管触发电路图6-5-18 晶闸管触发电路1. 单结晶体管触发电路分析(1) 电路图*u2uCR1V1-V4V5T*u2uCCCR3V1-V4V5Tu2 wtOu2 wtOuzOwtUZuzOwtUZwtauG aauG auCOwtuCOwtUZu1uGR4RPR5V10坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。图6-5-19单结晶体管触发电路图及波形图（2）电路分析 变压器次级电压u2经V1-V4桥式整流后输出脉冲直流电压，再经稳压管V5削波而得到梯形同步电压UZ。 梯形同步电压UZ经RP、R3对电容C充电，C两端电压上升到单结晶体管V10峰点电压UP时，V10由截止变为导通。由电容C通过V10的e极对b1、R5放电，放电电流在电阻R5上产生一组尖顶脉冲电压，其中第一个脉冲使晶闸管触发导通，后面的脉冲对晶闸管的工作没有影响。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。 随着C的放电，当电容两端电压下降至单结晶体管谷点电压UV时，单结晶体管重新截止。电容C重新充电，重复上述过程，在R5上又输出一组尖顶脉冲。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。 当梯形电压过零点时，电容C两端电压也为零，因此电容每一次连续充放电的起点，就是电源电压过零点，这样就保证输出脉冲电压的频率和电源频率的同步。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。（3）移相调大RP阻值，C充电速度慢，第一个脉冲出现的时间晚，输出脉冲电压后移。aauz O wt uz O wt uC O wt uC O wt uG O wt uG O wt UZUZaaaauz O wt uz O wt UZUZuC O wt uC O wt uG O wt uG O wt aaaaaa调小RP阻值，C充电速度快，第一个脉冲出现的时间早，输出脉冲电压提前。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。图6-5-20移相波形图移相是通过改变RP的大小实现的，改变RP的大小，可以改变C充电的速度，因此也就改变了第一个脉冲出现的时间，从而达到移相的目的。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。2. 单相可控调压电路分析电路原理与分析在交流电压的每个半周期内，单结晶体管都将输出一组脉冲，起作用的第一个脉冲去触发晶闸管V9和V10的控制极，使晶闸管导通，灯泡EL发光。改变RP的电阻值，可以改变电容充电的快慢，即改变锯齿波的振荡频率。从而改变晶闸管V9和V10的导通角大小，即改变了可控整流电路的直流平均输出电压，达到调节电压的目的。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。【任务实施】一、准备仪器、仪表及工具材料1. 仪表仪表及常用工具：万用表和示波器，尖嘴钳、斜口钳、电烙铁、镊子、螺丝刀等。2. 材料单表6-5-1序号符号名称规格与型号件数1S单刀单掷S122V10单结晶体管BT3313RP电位器100 k14C电容器0.1uF15R1电阻1.2K16R3电阻5.1K17R4电阻33018R5电阻10019R6电阻47110R7电阻47111V1-V4二极管2CP12412V6-V7二极管2CZ11D213V8-V9晶闸管KP1-4214V5稳压二极管2CW64115T电源变压器220V/36V116EL指示灯25W/220V117FU1-FU2熔断器0.5A2二、 安装单相可控调压电路1 备齐及检测元件根据材料单对元器件进行检测，判别元器件的管脚及好坏。2 线路安装a.根据电路图合理安装元件，安装位置和走线并做好元件和走线标记。b.清除引脚、连接导线的氧化层并搪锡。c.安装元件，确认无误后焊接，要求接线规范：布线美观横平竖直接线牢固，无虚焊，焊点符合要求组装好的电路構氽頑黉碩饨荠龈话骛。板如图6-5-21示，其焊接面如图6-5-22。图6-5-21 组装好的电路板 图6-5-22晶闸管调光电路的焊接面輒峄陽檉簖疖網儂號泶。3.电路的调试电路安装完毕后，经检查确认电路无误后，接通电源进行调试。先调控制电路，然后调试主电路。a.控制电路调试步骤在控制电路上接上电源后，先用示波器观察稳压管两端的波形，应为梯形波；再观察电容器两端的波形，应为锯齿波；最后调节电位器RP，锯齿波的频率有均匀的变化。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。注意：如果不符合上述波形，要查原因，重新调试直至正常。b.主电路的调试步骤给主电路加36V电压用示波器观察晶闸管阳、阴极之间的电压波形。波形上有一部分是一条平线，它是晶闸管导通部分。调节电位器RP波形中平线的长度跟随变化，它表示晶闸管导通角可调，电路工作正常。否则，应检查原因，排除故障，重新调试。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。4. 测试记录表6-5-2uHto负载电压uH指示灯亮度变化当增大RP时频率幅值当减小RP时三、故障分析接通电源后，熔断器立即烧断，该现象可能变压器一次侧或二次侧绕阻短路。也可能是晶闸管及二极管短路。因此，先检查元件是否短路。凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。整流输出电压为零。原因：可能是二极管V6、V7这两只元件已断路；或者V8、V9这两只元件已损坏。晶闸管V8、V9不导通。可用示波器检查稳压管两端有没有梯形波，幅度是否够高；查电容器两端是否有锯齿波，其波形是否能通过调节移动；再检查晶闸管V8、V9的控制极与阴极之间有没有可移动的脉冲，幅度是否够大。若一切都正常，但V8、V9仍然不通，则这两个管损坏了。 恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。提示带开关电位器用螺母固定在印制电路板的孔上，电位器接线脚用导线连接到印制电路板的所在位置。灯泡安装在灯头插座上，灯头插座固定在印制电路板上。根据灯头插座的尺寸，在印制电路板上钻固定孔和导线串接孔。印制电路板四周用四个螺母固定、支撑。调试前认真、仔细检查各元件安装情况。最后接上指示灯，进行调试。由于电路直接与220 V相连接，调试时应注意安全，防止触电。由BT33组成的单结晶体管张弛振荡电路停振，可能造成指示灯不亮，或指示灯不可调光。其原因可能是BT33或C损坏。电位器顺时针旋转时，指示灯逐渐变暗，可能是电位器中心抽头接错位置。如当调节电位器RP至最小时，指示灯突然熄灭，则应适当增大电阻R4的阻值。【任务评价】表6-5-3 任务评价单项目六电子线路的安装与维护任务五单相可控调压电路的安装与维护序号项目内容考核要求配分扣 分 标 准得分1相关知识对单节晶体管、晶闸管相关理论知识掌握熟练。20分理论知识掌握不熟练，扣5-20分。2现场了解了解调压电路的基本结构，并做好记录。20分对调压电路了解不详细，记录不全面，扣5-20分。3单相可控调压电路的安装与调试 1、掌握单相可控调压电路的工作原理。2、了解单相可控调压电路的器件选择。3、掌握单相可控调压电路的安装与调试方法。60分 对调压电源电路的安装与调试工作进行操作，每项扣5-20分。 4安全文明操作 （1）遵守安全操作规程或实训室实习规程。操作过程中，不遵守安全文明操作规程，每项加扣2-5分。 （2）劳保用品穿戴整齐（3）工具、仪表的正确摆放与用后完好性。 56S整理清理、整顿、清扫、清洁、素养、安全操作过程中，未执行6S，每项加扣2-5分。6学习态度出勤情况酌情每项加扣2-5分车间纪律团队合作 检查评价 组长签字 教师签字日 期【知识拓展】 （a）IGBT实物外观 （b）IGBT内部结构图6-5-23 IGBT结构图IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。IGBT与晶闸管的区别：晶闸管又叫闸流管，它可以像开关一样通断电流，像闸门一样关停水流，它的核心作用就是一个字-“闸”；所以晶闸管有两个状态，一个是导通状态，一个是截至状态；晶闸管的状态怎么改变，它有一个控制极，又叫触发极，给触发极加控制电压，就可使晶闸管的状态反转；不同材料、不同结构的晶闸管，控制极的控制电压的性质、幅度、宽度、作用都不一样；硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。1比如，SCR晶闸管，它的控制电压相对阴极为正极性脉冲，脉冲宽度大约5s ，幅度5v-10v；2SCR晶闸管只能触发导通，不能触发关断，称之为半控器件；3IGBT，其结构为绝缘栅双极场效应晶体管，可以触发导通，也可以触发管断，所以称为全控器件；4IGBT的优点：输入阻抗高、开关速度快、安全工作区宽、饱和压降低（甚至接近GTR的饱和压降）、耐压高、电流大。阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。【想一想】1.能否用双向晶闸管进行交流调压控制灯光的亮暗？2.如图6-5-18所示合上开关S，调节RP发现灯不亮，故障可能出现在哪里？16