基于分体式空调器室内PG调速电机控制电路设计分析

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  小功率分体机室内风机目前用的是PG调速塑封电机,为单向异步电容运转电动机。为了满足当前社会对空调舒适性的要求,空调的正常运转即制冷、制热、湿度、空气清新度、氧气等指标都应达到标准值,所以必须保证室内风机的转速满足系统的要求,并保持转速的稳定。为达到以上目的,可采用可控硅调压调速的方法来调节风机的转速。为了保证所调电压满足转速要求,则必须检出电源的零点和测出风机的转速,故在实际电路中,还需使用过零检测电路来检出电源的零点,使用风机转速检测电路来检测转速,再通过调节可控硅导通角来使风机转速达到系统要求。

一、电路原理


  现小功率分体机采用的室内风机电机为塑封PG调速电机(如图1),为单相异步电容运转电动机,级对数为四级,并带转速反馈,电机每转一周,输出一个或多个方波信号。

  单相异步电动机结构简单,成本低,振动和噪音较小,并且只需单相电源供电,所以在家电行业中应用广泛。它主要由定子与转子两部分组成。定子部分由定子铁心、绕组和基座组成,定子铁心由硅钢片压成,且内圆有许多槽,用以嵌入定子绕组。由于单相绕组只能产生脉动电势,电机没有启动转矩而无法启动,因此单相电机的定子有两相绕组,两相绕组的轴线在空间相差90°电角度,其中一相绕组称为主绕组,另一相绕组称为副绕组或启动绕组。转子部分由转子铁心、转子绕组和转轴组成。转子铁心也用硅钢片冲制而成,且外圆冲有许多槽,用以安放转子导条。
  电机的定子两相绕组通过交流电后,转子之间的气隙中产生旋转磁场,其旋转速度叫同步转速,以n1表示。n1的大小决定于通入电流的频率和电机的极对数P,n1=60f/P(转/分)。当转子导体被此旋转磁场的磁力线切割时,导体内将产生感应电动势。在转子回路闭合的情况下,转子导体中就有电流流过,载流导体在磁场中受到电磁力的作用而跟着旋转磁场转动,其转速为n。转子旋转时会产生能量转换,这就是异步电动机的基本工作原理。由于使用的电源为单相交流电,从上面所介绍的电机的绕组情况而言,若不在启动绕组上接电容,而直接在两相绕组上加交流电或只在主绕组上加交流电,则产生脉动磁场,不能给转子提供启动力矩,故在实际电路中,采用在启动绕组电路中串接启动电容的方法来使电机获得启动力矩。电容运转单相异步电动机定子副绕组(即启动绕组)电路中串接电容器,此电容器在电机启动与运转过程中都参与工作,由于电路中串接电容,使副绕组回路为容性,故副绕组电流相位超前于电压,主绕组电流则落后于电压(由于主绕组回路为感性)。当电容参数设计合适时(一般为通过实验选定能满足要求的电容),两个绕组电流的相位差将接近90°,从而产生较大的启动转矩,而启动电流较小,这样来使电机获得启动转矩。

二、可控硅调速原理


  1.工作原理
  可控硅调速是用改变可控硅导通角的方法来改变电动机端电压的波形(如图2),从而改变电动机端电压的有效值,达到调速的目的。

  當可控硅导通角α1=180°时,电动机端电压波形为正弦波,即全导通状态;当可控硅导通角α1
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