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设计并安装
设计并安装
单相桥式可控调压电路
授课
日期
2007、03、17
教师姓名
戴春芳
教师姓名
张玉梅
学时
2学时(80分钟)
培训班
培训班性质
电工取证
授课地点
机控05班
教学科目
半导体变流技术
项目名称
设计并安装一套单相桥式可控调压电路
课型
授课与实践相结合
知识目标
通过教学使学生理解和掌握单相桥式工作原理,并应用于实际
能力目标
使学生在工作中能够安装并调试单相桥式电路
德育目标
培养学生严谨的工作作风,从而提高工作效率,为安全生产提供保障
教学重点
单相桥式可控调压电路设计与安装
教学难点
单相桥式可控调压电路安装
空白点
1、门极信号可以来自于其它触发回路吗?
2、与单相半波构成的舞台调光电路有何区别?
3、如何进行负载电压、负载电流的测定?
4、学生在做测量实验时出现或可预见的一些问题。
教学方式
讲授:
循序渐进式、探究体验式、启发式、试验活动等方式
教学手段
多媒体:
MicrosoftPowerPoint
设计与安装一套单相桥式可控调压电路
一、单相半波整流二、单相全波整流三、单相桥式整流四、可控调压电路
1、阻性负载1、阻性负载1、半控桥式电路1、绘制电路图
大电感负载2、筛选检查元件
2、感性负载2、感性负载反电动势负载3、安装接线
2、全控桥式电路4、通电实验
教学过程
通过学生的活动和讨论,激发学生对新知识的渴望,从而自然地切入新课教学
组织教学
引导学生思考:
整流导通时电压和电流的波形是怎样的?
课前活动
(3分)
1、学生活动:
用万用表检查元器件好坏。
2、学生讨论:
单相可控整流电路有哪些?
整流后的电压与电流数值由谁来决定?
导入新课
(2分)
揭示课题
新授内容
(45分)
引言:
生产中大量需要电压可调的直流电源,如直流电动机的调速、同步发电机的激磁、电焊、电镀等要求直流电压可以方便调节。
在晶闸管问世之前,为了得到可调的直流电源,不得不采用电动机-发电机组、汞弧整流器、充气闸流管等设备,这些设备效率低,笨重或者体积较大。
用晶闸管组成的可控整流电路,可以很方便地把交流电变成大小可调的直流电,具有体积小、重量轻、效率高以及控制灵敏等优点,应用日益广泛。
下面就介绍三种单相整流电路,针对电路中的电压与电流进行波形分析,分析原理和工作过程,从而获得准确的数值。
设计与安装一套单相桥式可控调压电路
【教师活动】
1、介绍本节课的知识结构
1、单相半波整流
2、单相全波整流
单相桥式可控调压电路3、单相桥式整流
4、实际应用---可控调压电路
3、多种由晶闸管组成电路和集成块
【学员活动:
学员通过观察了解晶闸管电路】
教学设计
学生首先明确直流电源应用广泛和单相可控整流的意义。
使学生明确本次课的教学目的和要求。
增加学生学习的兴趣和热情,丰富课堂教学的效果。
(4分)
教学重点
教学重点
教学重点
教学重点
教学重点
实际操作(25分)
巩固练习
【电脑板书】
一、单相半波整流电路
单相半波可控整流电路,用一只晶闸管VT,需要直流电的负载电阻Rd。
1、电阻性负载(ResistiveLoad)
在u2的正半周内,晶闸管加上正向阳极电压,但在α期间,由于未加触发脉冲,所以晶闸管无法导通,负载Rd中没有电流流过,负载两端电压ud=0,晶闸管VT承受全部u2电压。
当ωt=α时,晶闸管门极加上触发脉冲ug,VT立即导通,电源电压u2全部加在Rd上(忽略晶闸管电压降)。
当管子导通到ωt=π时,u2降至零,晶闸管因流过它的电流随着下降到零、小于管子的维持电流而关断,此时id、ud又为零。
在u2负半周期间,VT因承受反压而阻断。
直至下一个周期,再加上触发脉冲时,晶闸管再重新导通。
当u2电压的每一个周期都以恒定的α加上触发脉冲,则负载Rd上就能得到稳定的缺角半波电压波形。
移相角α(FiringAngle)—亦称控制角,它是把晶闸管承受正压起到触发导通之间的电角度。
改变α的大小即改变触发脉冲在每周期内出现的时刻,α的移相范围为0~π,α+θ=π。
导通角θ(conductionAngle)—它是指晶闸管在一个周期内导通的电角度。
输出端的直流电压Ud是在一个周期内面积的平均值,当控制角α从π向零方向变化即触发脉冲向左移动时,负载直流电压Ud从零到0.45U2之间连续变化,起到直流电压连续可调的目的。
Ud=0.45U2(1+cosα)/2
Id=Ud/RdKf=I/Id=1.57
2、电感性负载(InductanceLoad)
由于电路中存在电感,流过电感Ld中的电流变化时,要产生自感电动势,它起阻碍电流变化的作用。
当电流增大时,电动势阻碍电流增大,其方向与电流方向相反;当电流减小时,电动势阻碍电流减小,其方向与电流方向相同,只要电动势在数值上大于电源负电压值,晶闸管仍承受正压继续维持导通,自感电动势力图阻止电流的减小。
随着u2反向继续增大,当u2与电动势在数值上相等时,晶闸管因正向电压为零而关断,之后并立即承受反压。
此期间,电感中储藏的磁场能量继续释放,一部分消耗在负载Rd上,另一部分反送到电源,到电流下降到零,电感能量释放完毕。
从图中可以看到工作时的波形。
当α=0˚时,电流连续,
当α=60˚时,电流断续,
二、单相全波整流电路
1、电阻性负载(ResistiveLoad)
当输入交流电压为正半周时,晶闸管VT1承受正向电压,加入触发脉冲导通后,VT2处于反向电压呈阻断状态,电流由电源(+)经VT1、Rd流向电源(-);当输入交流电压为负半周时,VT2导通,VT1在电源电压过零时已关断,电流由电源(+)经VT2、Rd流向电源(-),一个周期内负载上得到两个半波电压。
在电阻负载时晶闸管可能承受的最大正向电压为
U2,而最大反向电压为2
U2,这一点在选择晶闸管时必须注意。
输出直流电压是单相半波可控整流时的2倍,
Ud=0.9U2(1+cosα)/2
Id=Ud/RdKf=I/Id=1.11
2、电感性负载(InductanceLoad)
由于电感的储能作用,负载电流连续,每个晶闸管导通180˚,电流波形不随控制角α变化。
例如,α=90˚触发VT1,VT1可一直导通到电源负半周的峰值,即触发VT2时为止,此时VT2承受的最大正向电压亦为2
U2。
至于承受的反向电压,与电阻负载时情况相同,任意管子导通时,加在另一管子上的反压为2
U2。
三、单相桥式整流电路
1、单相半控桥式电路
当电源电压处于正半周时,VT1管阳极电位高,触发VT1管导通,电流经VT1-Rd-VD2路径流通,此时VT2、VD1均承受反压,正半周结束时VT1关断;当电源电压处于负半周时,触发VT2管,电流经路径VT2-Rd-VD1流通,负载电压波形与全波一致。
在实际运行时,当突然把控制角增大到180°或突然切断触发电路时,会发生正在导通的晶闸管一直导通而两个二极管轮流导通的失控现象。
上述情况下需加接续流二极管,接入后,当电源电压降到零时,负载电流经续流管续流,使桥路直流输出端只有1V的压降,迫使晶闸管与二极管串联电路中的电流减小到维持电流以下,使晶闸管关断,这样就不会出现失控现象了。
IdT=180°-α/360°Id
IdD=2α/360°Id
2、单相全控桥式电路
①电感性负载(InductanceLoad)
当电源电压为正半周,控制角α时同时触发晶闸管VT1、VT4导通,电源电压加于负载上,当电源电压过零变负时,由于Ld上反电动势的作用,通过VT1、VT4维持电流继续流通。
直至下半周同一控制角α所对应的时刻,触发VT2、VT3管导通,VT1、VT4因承受反压而关断,负载电流改由VT2、VT3回路供给。
控制角α在0°~90°内变化时,负载电压从0.9U2下降到零,每个晶闸管轮流导通180°。
整流桥路输入的交流电流为正负对称的矩形波形且与U2波形有α的相移。
②反电动势负载(BackEMFload)
充电蓄电池、直流电动机等负载本身具有一定的直流电动势,对可控整流电路来说,是一种反电动势性质的负载。
只有整流电压Ud的瞬时值大于负载电动势E时,整流桥路中的晶闸管才能承受正压而触发导通,整流桥路才有电流id输出。
此时电流不连续,负载端直流电压升高,为克服此缺点,电路串入电抗器,这样使负载电流连续而且平稳,如果电感足够大,电流波形可认为是平行横轴的直线,电路完全可按大电感负载来分析。
【教师活动:
电脑投影:
负载电压与负载电流波形图】给予一定的指导。
【学员探究活动:
讨论回路瞬时电压方程及波形分析】
【教师指导活动:
正确使用仪器仪表,不但能提高工作效率,保证施工质量,而且对减轻疲劳和安全生产都是非常重要的。
】
四、设计并安装可控调压电路【电脑详细板书】
1、设计并绘制电路图
利用熔断器、整流桥、白炽灯、电位器、电解电容、开关,设计单相桥式可控调压电路,要求电路图设计正确合理,思路清晰。
2、筛选检查元件
利用万用表测试晶闸管的好坏;测试二极管的正向电阻;测试电位器电阻;测试电解电容充放电;测试面包板的端子连接情况以及灯具的好坏,一切工作就绪准备接线。
3、安装接线
按电路图合理布局,固定元器件的位置,开始在面包板上接线,
要求接线合理美观,防止极性元件接错或发生接触不良。
4、通电实验调试
通电调试使电路触发,调电位器看灯泡亮度,通电调试要求一次
成功。
【教师活动:
】提醒学生正确使用工具和仪表,总体时间为25分钟。
1、门极信号可以来自于其它触发回路吗?
2、与单相半波构成的舞台调光电路有何区别?
3、如何进行负载电压、负载电流的测定?
4、学生在做测量实验时出现或可预见的一些问题。
【教师提问:
1、单相半波电路的控制角移相范围?
2、单相全波电路管子两端压降为何是2
U2
3、单相半控电路的失控现象是如何产生的?
4、分析单相全控桥电路反电动势负载的波形。
】
【单相桥式可控调压电路的优缺点学员分组研究讨论去获得答案】
【学生体验式活动】现场操作:
设计并安装可控调压电路
【学生快乐互动活动】:
【多媒体展示:
按顺序轻松连线吧!
】
【单相半波】【阻性负载】【感性负载】【移相】
【单相全波】【反电动势负载】【单相半控桥】
【单相半控桥】【单相全控桥】【最大正反向压降】
【设计电路】【筛选器件】【安装接线】【通电调试】
可以给学生提供一些网址,供学生自己学习时,以便了解晶闸管的最新发展情况。
(6分)
学生根据图形分析阻形负载时晶闸管的工作过程,明确基本概念和直流电压计算公式。
(10分)
感性负载的工作原理要求学生在教师的指导下,自主探究并推导波形公式。
(15分)
授课中强调晶闸使用的规范性,并注重安全生产教育。
学生根据图形分析阻性负载时晶闸管的工作过程,明确基本概念和直流电压计算公式。
感性负载的工作原理要求学生在教师的指导下,自主探究并推导波形公式。
根据负载电压与管子两端压降波形要求学生在教师的指导下,分析出管子承受压降的情况。
同学们分组讨论失控现象的形成,分析晶闸管、整流管、续流管的导通时间,同时拓宽知识点在深层次的挖掘。
(5分)
同学们讨论电流不连续现象的形成,进一步分析自感电动势方向与电流大小的关系,从而深层次理解负载电压情况。
(20分)
在教学中应根据学生的工种特点,授课注重理论联系生产实际。
这一点很重要。
这是2006今年举行的石油系统维修电工大赛上的一道技能操作题目,要求学生能够规范操作。
(5分)
设计构思:
是为巩固电桥的使用而设计,让学员在轻松而愉快的课堂气氛中结束本节课的学习。
课堂小结
(3分)
我们这堂课除了对三种单相可控整流电路分析以外,更重要的是学习了单相桥式可控调压电路的安装与调试,同时提高了一定的技能操作水平。
课外作业
(2分)
1、门极信号可以来自于其它触发回路吗?
?
2、写出技能操作题目规范的操作步骤:
设计并安装一套单相桥式
可控调压电路评价评分表
课后反思
课后加以总结后再填写。
编定日期:
2007年3月17日教师签字:
***教研组长签字:
***
审定日期:
2007年4月6日教务主任签字:
***
附表一:
设计并安装一套单相桥式
可控调压电路评价评分表
学生姓名:
班级:
课程名称:
小组成员:
带队教师:
实训日期:
序
号
考核内容
评分标准
自评
互评
教师
评分
综合得分
方案设计
1.方案设计思路2实施步骤策划
1.自己填
1
课前
准备
2.安全意识及提前的劳动保护
3.方案设计
2.缺乏安全意识
3.没有按要求穿戴劳动保护
3.没有方案设计
2
绘制电路图
30
1.不正确抠30分
2.符号不规范每处扣2分
3
筛选检查元件
20
1.没检查二极管扣4分
2.没检查可控硅扣8分
3.没检查电解电容扣4分
4.没有检查电位器、开关扣4分
4
安装
接线
正确安装接线
30
1.极性元件接错每处扣10分
2.接触不良每处扣5分分
3.总开关没接扣5分
5
通电
实验
通电测试调压平稳
开关控制电路通电
1.调节电位器灯泡亮度变化不平稳扣5分
2.开关不能控制通断扣5分
6
综合素质
坚韧和能吃苦的品质2独到见解和创新精神3.团队合作与沟通能力
1.坚韧和能吃苦的品质
2.独到见解和创新精神
3.不能团队合作与沟通能力
安全文明生产
正确执行电业安全工程工作规程
出现不安全操作因素扣10分
合计
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