电子控制调速器

目前电风扇的调速控制，大多采用双向可控硅控制正弦波的正、负半波导通角来改变电压的平均值进行调速。由于通过电机绕组的电流为非正弦波，所产生的高次谐波对电动机功率因数、效率和力矩都有影响，致使电风扇产生噪声和震动。现介绍一种可消除电流谐波的电风扇全电子控制调速器，它采用双向可控硅配合零触发电路，通过控制通断比，使通入绕组的电流为正弦波，以减少高次谐波对电机的影响。通过电压平均值的改变，进而实现调速、定时和模拟自然风的控制。

电子控制调速器的主回路如图1所示。交流电源通过K\(_{1}\)与双向可控硅、风扇电机绕组串联，双向可控硅的T1、T\(_{2}\)端接R1、C\(_{1}\)保护。220V的交流电源经变压器变为11V，经桥式整流输出稳定直流电压为6V，工作电流180mA，经78M06在B点获得稳定的6V直流电压输出，供调速、延时、模拟自然风、零触发电路用。VD6为一隔离二极管，用以防止滤波电容C\(_{2}\)对78M06的影响。VD5为指示电源接通的发光二极管。VD\(_{8}\)、VD9、VD\(_{1}\)0、VD11分别组成“与”门电路，并与三极管VT配合组成开关电路。当调速、延时、自然风、零触发电路在1、2、3、4端之一输出为低电平时，三极管截止，可控硅不导通。反之，三极管饱和导通，提供KS3-6控制极以控制电流。当外加电压瞬时值超过阻断电压时，双向可控硅触一发导通。

在图2所示调速电路中，使用“555”时基电路控制通断比调速。调速电路的特点是高速时，通断比为2mS：0.2mS；低速时，为2.4mS：8mS，故R\(_{A}\)、RB。采用双联可调电位器。当R\(_{A}\)增大时，RB减少，使电容C充电时间增大，放电时间减小，此时通断比大，电扇转速高。反之，当R\(_{A}\)减小，RF增大时，通断比小，电风扇转速低。图3给出了调速电路输出端的波形图。

采用零触发电路的目的在于当电源电压过零时，零触发电路输出高电平脉冲，通过开关电路触发可控硅，使流进可控硅的电流为正弦波。零触发电路只需一个电压比较器即可，鉴于手头上有“555”芯片，故利用此芯片组成。其外接元件如图4（a）所示，图4（b）为对应于电源电压、零触发电路及调速电路组成与门电路时，可控硅电压波形图。

由图4（a）可见，“555”的2、7两脚短路后，接到图1的A点，取出主电源整流后的脉冲直流电压作为“555”芯片内电压比较器Ⅰ、Ⅱ的取样电压（见图2中的U\(_{2}\)和U7），该电压分别与U\(_{D}\)及U8标准电压进行比较。为调节标准电压，在图4（a）中的8脚，与地之间接电位器R\(_{W}\)，以使标准电压低于\(\frac{1}{3}\)Ucc。

假定R\(_{w}\)断开

由图4（a）可见，若输出端取自放电管Q′的集电极，当Q\(_{6}\)=“1”时，Q′饱和饱通，U′Q=0；当Q\(_{6}\)=“0”时，Q′1截止，U\(_{Q′}\)=“1”。

由图4（b）可见，当零触发电路配合调速电路组成“与”门工作时，可控硅的电压U\(_{KS}\)便可得到时通、时断的正弦波，这就相当于改变了电压的平均值，用控制通断比进行风扇调速。

延时电路如图5（a）所示。由“555”时基电路组成。N沟道结型场效应管控制的充电电流。开关K用作复位。电容C\(_{0}\)在充电过程中，当电压小于\(\frac{1}{3}\)Ucc时，“555”输出高电平，当电压大于2;3U\(_{cc}\)时，“555”输出低电平。Rw2用作延时控制，当R\(_{w2}\)=0时，延时最小，几乎为零，当Rw2调到最大，延时时间为65分钟。图5（b）为“555”的3脚输出的宽脉冲波形。

模拟自然风电路仍采用“555”电路组成。它与调速电路的工作原理一样，也是通过改变RC充放电回路中的电阻来改变充放电的时间，以达到控制输出端通断比的目的。它们之间不同之处在于调速时通断时间是以毫秒计算，而自然风时是以秒计算，即自然风电路比调速电路的通断时间大得多。因此R\(_{A}\)、RB的值选得大一些，电容C也选得比较大，其电路如图6所示。为增大通断比在RA支路上串入一个86k的电阻，实测的通断时间比为10S：3S（最大通断比）及7S：15S（最小通断比）。

这套电风扇全自动电子控制调速器，经接入千叶牌70W，220V台扇进行控制，经用光电测速器测量转速，用示波器观察触发脉冲及双向可控硅的电压波形，其最高转速可调到全导通状态n=1220转／分，最低转速为n=47转／分。调速、延时、自然风配合零触发电路工作，使可控硅的电压波形得到明显的改善，减小了电风扇的震动噪声。

实践证明，在调速时维持通断比（高速）为9：1，在低速时为1：9是完全可以达到的。在自然风电路中，高速时的通断比维持在10：7，低速时的通断比维持在7：10是合理的。为节省电源变压器，可直接采用串联限流电阻进行分压，取出低压经整流供控制回路用。经实测整个控制回路通过的直流电流为90mA左右，当控制回路投入工作后，不会引起太大的电压降。（卫宏毅）