一般家用电风扇大多是使用感应式电机。电扇的调速方法很多,如:改变电机线圈接线的方式;改变电机磁极极数;利用相位控制法改变电机输入电压……。其中以相位控制法最为方便,本文介绍的无级调速器,就是相位控制法中最简单的一种。电路见图1,它能实现电扇转速、灯光亮度从0~100%的平滑无级调节。

图1所示的电扇无级调速电路,是利用双向晶闸管KS(上海整流器厂生产)直接工作于交流电源,调节R\(_{2}\)即可控制KS在电源正、负两个半周的导通角,以改变电机(M)的输入电压达到改变电机转速的目的。
图中的TD为一般的指示灯氖管,其伏—安特性如图2所示(图中V\(_{S}\)与VR称为阻断电压),在电性能上它与双向硅触发管相似,且触发功率大。此外,它还可以作指示灯用,是一种价廉一物两用的触发管。R\(_{E}\)和CE是为抑制过电压而设置的。

图1所示电扇无级调速电路,运行时各点的波形如图3所示。当接通电源后,电源电压通过R\(_{1}\)、R2向电容C\(_{1}\)充电,其充电电压(VC1)的波形如图4所示。当电容C\(_{1}\)两端的电压VC1的峰值达到氖管(TD)的阻断电压V\(_{S}\)(或VR)后,氖管亮,从而KS被触发导通。KS触发角的大小是通过改变C\(_{1}\)充电时间常数(R1+R\(_{2}\))·C1来控制的。


如图4所示,假定ωt\(_{1}\)与ωt2分别表示KS元件可能达到的最早和最迟的触发角,则通过改变R\(_{2}\)的大小就可以控制KS在ωt1~ωt\(_{2}\)之间的任意一相位角上进行触发。如果R2太大,将使电容C\(_{1}\)两端电压达到如图4中VC′1所示的情况,此时电容C\(_{1}\)两端的电压上升得非常缓慢,可能会使电容C1两端的电压在整个电源半周期间,无法达到氖灯TD的阻断电压V\(_{S}\)(或VR),即KS不会导通。也就是说,用改变R\(_{2}\)的大小来控制风扇的转速(或电灯的亮度)时会有某一个极限值,低于这个极限值则无法控制。为此我们采用了如图5所示的电路,它扩大了风扇的低速(或电灯的低亮度)的控制。图5所示电路,当R2大于极限值时,可采用R\(_{4}\)与C2来帮助电容C\(_{1}\)两端电压上升(即C2上的电压可经R\(_{5}\)向C1充电),使其达到氖灯(TD)阻断电压V\(_{S}\)(或VR),以触发KS。由此可知,R\(_{2}\)是用来控制负载的平均电流,即控制电机的转速(或电灯的亮度),而调节R4则可调节最低转速(或最低亮度)。

上述相控电路在KS每次触发后,负载电流从0上升到额定值只需几微秒的时间,这种阶跃电流的频率,虽然对电视机、调频无线电收音机没有多大影响,但对调幅收音机和其它通信设备将带来不同程度的干扰,为此常采用图6所示的电路,以适用于大范围的调节和抑制高次谐波干扰。图中R\(_{1}\)10KΩ,R2470KΩ,R\(_{3}\)500Ω,R4150KΩ,R\(_{5}\)50KΩ,C1、C\(_{2}\)0.039μF/l60V,CF0.02~0.1μF/160V,L\(_{F}\)O.1mH,TD:NHO-4C氖管(阻断电压为60V左右),KS双向晶闸管1~3A/600V。(鞠庆华)
