单闭环系统• 一、晶闸管原理及结构• 二、单结晶体管触发电路• 三、三相全控桥式整流电路• 四、锯齿波触发电路• 五、直流电机调速原理• 六、开环调速系统• 七、运算放大器的加法器运算• 八、单闭环调速系统

晶闸管的结构晶闸管的结构

晶闸管的外形晶闸管的外形小电晶闸管的外晶闸管的外

形形流塑封式

小电流螺旋式 大电流螺旋式

大电流平板式

图形符号

晶闸管的外形晶闸管的外形

KPKP 螺旋式螺旋式

晶闸管的外形晶闸管的外形

平板式平板式

晶闸管的散热片晶闸管的散热片

自冷式自冷式 风冷式风冷式水冷式水冷式

晶闸管的散热片晶闸管的散热片

水冷式水冷式

风冷式风冷式自冷式自冷式

晶闸管的结构晶闸管的结构

G

P1

N1

N2 N2

P2

A

K

晶闸管的结构晶闸管的结构

P1

N1

P2

N2

A

G

K

J1J1

J2J2

J3J3

G

P1

N1

N2 N2P2

A

K

晶闸管是 PNPN 四层半导体结构。 具有 J1 、 J2 、 J3 三个 PN 结。 可用三个二极管或两个三极管等效。

晶闸管的等效电路晶闸管的等效电路 (( 二极管等效电路二极管等效电路 ))

A

K

G

J1

J2

J3

晶闸管的等效电路晶闸管的等效电路 (( 三极管等效电路三极管等效电路 ))

A

P1

N1

P2

N2

G

K

J1J1

J2J2

J3J3

晶闸管的等效电路晶闸管的等效电路 (( 三极管等效电路三极管等效电路 ))

P2

N2

G

K

P1

N1

A

J1J1

J2J2

J3J3

P2

N1

A

G

K

P1N1P2

N1P2N2

晶闸管的表示符号晶闸管的表示符号

K

A

G

AA AK

GG

晶闸管的导通关断条件晶闸管的导通关断条件

实验电路图实验电路图

IIaa:: 阳极电流阳极电流

IIgg:: 门极电流门极电流

UUaa:: 阳极电压阳极电压

UUgg:: 门极电压门极电压

晶闸管的导通关断条件晶闸管的导通关断条件

点击进入仿真

实实验验电电路路图图

晶闸管的导通实验一晶闸管的导通实验一

实验顺序

实验时晶闸管条件实验后灯

的情况 结论阳极电压Ua

门极电压Ua

1 反向 反向 暗

2 反向 零 暗

3 反向 正向 暗

晶闸管在反向阳极电压作用下，不论门极为何种电压，它都处于关断状态。

晶闸管的导通实验二 晶闸管的导通实验二

实验顺序

实验时晶闸管条件实验后灯

的情况 结论阳极电压Ua

门极电压Ua

1 正向 反向 暗

2 正向 零 暗

3 正向 正向 亮

晶闸管同时在正向阳极电压与正向门极电压作用下才能导通。

晶闸管导通后的实验（原来灯亮） 晶闸管导通后的实验（原来灯亮）

实验顺序

实验时晶闸管条件实验后灯

的情况 结论阳极电压Ua

门极电压Ua

1 正向 反向 亮

2 正向 零 亮

3 正向 正向 亮

已导通的晶闸管在正向阳极电压作用下，门极失去控制作用。

晶闸管导通后的关断实验（原来灯亮） 晶闸管导通后的关断实验（原来灯亮）

实验顺序

实验时晶闸管条件实验后灯

的情况 结论阳极电压Ua

门极电压Ua

1

正向（逐渐减小到接近

于零）

任意 暗晶闸管在导通状态时，当 Ea 减小到接近于零时，晶闸管关断。

晶闸管的导通关断条件晶闸管的导通关断条件

导通条件：导通条件：　　　除阳极加正向电压，必须同时在门极与阴极之间加一定的门极电压，　除阳极加正向电压，必须同时在门极与阴极之间加一定的门极电压，有足够的门极电流。有足够的门极电流。

关断条件：关断条件：　　　阳极电流小于维持电流　阳极电流小于维持电流 IIHH

A

G

K

P1N1P2

N1P2N2

晶闸管的触发原理晶闸管的触发原理

有关晶闸管的几个名词有关晶闸管的几个名词

触发触发：当晶闸管加上正向阳极电压后，门极加上适当的正向门极电压，：当晶闸管加上正向阳极电压后，门极加上适当的正向门极电压，使晶闸管导通的过程称为触发。使晶闸管导通的过程称为触发。

维持电流维持电流 IIHH ：维持晶闸管导通所需的最小阳极电流。：维持晶闸管导通所需的最小阳极电流。

正向阻断：正向阻断：晶闸管加正向电压未超过其额定电压，门极未加电压的情晶闸管加正向电压未超过其额定电压，门极未加电压的情况下，晶闸管关断。况下，晶闸管关断。

硬开通：硬开通：给晶闸管加足够的正向阳极电压，即使晶闸管未加门极电压给晶闸管加足够的正向阳极电压，即使晶闸管未加门极电压也会导通的现象叫硬开通。也会导通的现象叫硬开通。

反向阻断：反向阻断：当晶闸管加反向阳极电压时，晶闸管不会导通。当晶闸管加反向阳极电压时，晶闸管不会导通。

例题例题

如图，阳极电流为交流电压，门极在如图，阳极电流为交流电压，门极在 t1t1 瞬间合上开关瞬间合上开关 QQ ，， t4t4 时刻开关时刻开关 QQ

断开，求电阻上的电压波形断开，求电阻上的电压波形 uudd 。。

Q

Eg Ug

Ia

UaU2

Rd

Ud

Q

Eg Ug

Ia

UaU2

Rd

Ud

U2

Ug

Ud

t

t

t

t1 t2 t3 t4

总 结

1 、晶闸管有哪些应用？

2 、晶闸管的结构和等效电路？

3 、晶闸管的导通关断条件？

作 业： P31 1-1 1-2

知识链接 一、直流电机的认知

（一）直流电机的结构

图 1-1 直流电机结构图 图 1-2 　直流电机径向剖面图1— 风扇　 2— 机座　 3— 电枢　 4— 主磁极 1— 极靴　 2— 电枢齿　 3— 电枢槽　 4— 励磁

绕组5— 刷架 6— 换向器　 7— 接线板　 8— 出线盒 5— 主磁极　 6— 磁轭　 7— 换向极　 8— 换向

极绕组9— 换向磁极　 10— 端盖 9— 电枢绕组　 10— 电枢铁心　 11— 底座

（一）直流电机的结构 1 ．定子部分

图 1-3 　直流电机的定子 图 1-4 　电刷装置 1— 主磁极　 2— 换向极　 3— 机座 1— 导电绞线　 2— 加压弹簧　 3— 电

刷　 4— 刷盒

（一）直流电机的结构 2 ．转子部分

图 1-5 　直流电机的电枢1— 风扇　 2— 绕组　 3— 电枢铁心 4— 绑带　 5— 换向器　 6— 轴

（二）直流电机的基本工作原理 2 ．直流电动机的工作原理

图 1-9 直流电动机的原理图

（三）直流电机的分类

1 ．他励电机

他励是指主磁极磁场绕组的励磁电流由另外的直流电源供电，与电枢电路没有电的联系。

a) 接线示意图 b) 原理线路图

（三）直流电机的分类

1 ．他励电机

他励是指主磁极磁场绕组的励磁电流由另外的直流电源供电，与电枢电路没有电的联系。

a) 接线示意图 b) 原理线路图

（三）直流电机的分类

2 ．自励电机

自励是指发电机运行时，主磁极励磁绕组的励磁电流由该电机本身电枢供给；作为电动机运行时，主磁极励磁绕组的励磁电流与电枢电流由同一直流电源供给。自励电机按励磁绕组与电枢联接方式的不同又分为并励、串励和复励三种。

a) 接线示意图 b) 原理线路图

（ 1 ）并励电机并励电机的电枢绕组和励磁绕组并联。励磁绕组匝数较多，导线

截面较小，电阻较大，励磁电流只有电枢电流的百分之几。

（三）直流电机的分类

2 ．自励电机

（ 2 ）串励电机 串励电机的电枢绕组和励磁绕组串联。励磁绕组匝数较少，导

线截面较大，电阻较小，励磁电流和电枢电流相等。

a) 接线示意图 b) 原理线路图

（三）直流电机的分类

2 ．自励电机

自励是指发电机运行时，主磁极励磁绕组的励磁电流由该电机本身电枢供给；作为电动机运行时，主磁极励磁绕组的励磁电流与电枢电流由同一直流电源供给。自励电机按励磁绕组与电枢联接方式的不同又分为并励、串励和复励三种。

a) 接线示意图 b) 原理线路图

（ 1 ）并励电机并励电机的电枢绕组和励磁绕组并联。励磁绕组匝数较多，导线

截面较小，电阻较大，励磁电流只有电枢电流的百分之几。

（二）直流电动机的调速方法

TCC

R

C

Un

Te

a

e2ØØ

改变 Ra 、 Φ 、 U 中的任一个参数都可以使转速 n 发生变化。

（二）直流电动机的调速方法

2 ．降低电源电压调速

a ）原理图 b ）机械特性

（ 1 ）降低电源电压调速过程 当磁通 Φ 保持不变时，减小电压 U ，由于转速不立即变化，反

电动势 Ea=CeΦn 也暂不变化，于是电枢电流 Ia= （ U-Ea ） Ra 变小，电磁转矩 T=Ct ΦIa 变小。如负载转矩 T2 不变，则 T ＜ T2 ，转速 n 下降，随之反电动势 Ea 减小， Ia 和 T 也随着增大，直到T=T2 为止，此时电动机便在比原转速低的转速上稳定运行。从图中可以看出，电压越低，稳态转速也越低。

（二）直流电动机的调速方法

2 ．降低电源电压调速

（ 2 ）降低电源电压调速特点 降低电源电压调速的方法具有以下特点： ① 调速前后机械特性的斜率不变，机械特性的硬度不变，负载变化时速度稳定性好，无论轻载还是负载，调速范围相同，调速性能稳定。 ② 由于电枢电压不能超过额定值，故转速只能向下调速。 ③ 调速范围较大，可达 (6 ～ 8):1 。 ④ 调速的平滑性好，可实现无级调速。 ⑤ 功率损耗小，效率高。 ⑥ 调速时磁通未变，而额定电流是一定的，故电动机能输出的转矩是一定的，为恒转矩调速。 ⑦ 需要一套电压可连续调节的直流调压电源，设备多、投资大。调压调速多用在对调速性能要求较高的生产机械上，如机床、轧钢机、造纸机等。

（二）直流电动机的调速方法

1 ．电枢回路串电阻调速

电枢回路串电阻调速是指保持电源电压 U=UN 、励磁磁通 Ф=ФN ，通过在电枢回路中串联电阻 Ra 进行调速。

a ）原理图 b）机械特性

（ 1 ）电枢回路串电阻调速过程 在 U=UN 、 Ф=ФN 的条件下，设电动机拖动恒转矩负载 TN 在固有特性

曲线上的 a 点运行，其转速为 n N ，若电枢回路串入电阻 R c ，则达到新的稳态后，工作点变为人为特性曲线上的 c 点，转速下降。从图 1-21b 中可以看出，串入的电阻值越大，稳态转速就越低。

（二）直流电动机的调速方法

3. 改变励磁磁通调速

（ 1 ）改变励磁磁通调速过程 调速前，若电动机稳定运行在固有特性曲线 1 的 a 点上，当增加 Rc 减小磁通 Φ时，电动机的反电动势 Ea 随之减小，虽减小不多，但由于电枢电阻 Ra 很小，所以电枢电流 Ia 增加很多。由于 Ia 增加的影响超过 Φ 减小的影响，使电磁转矩T=CtΦIa 还是增大。在这一瞬间运行点由 a 点过渡到人为机械特性曲线 2 的 b 点上。由于 T ＞ T2 ，转速开始上升，随着转速的上升，反电动势 Ea 增大， Ia 和 T随 之 增 大 和 减 小 ， 电 磁 转 矩 T 沿 着 人 为 机 械 特 性 曲 线 从 b 点 变 化 到 c 点时， T1=TN ，这时转速就稳定在 n1 的数值上。

a ）电路图 b）机械特性

4.4.1 比例运算

一、反相比例运算运算放大器在线性应用时同时存在虚短和虚断

0 ii 虚断F 1 ii

0 uu 虚地fFO Riu

1

f

11

fF

i

of R

R

Ri

Ri

u

uAu

为使两输入端对地直流电阻相等： R2 = R1 // R f

平衡电阻

特点：1. 为深度电压并联负反馈， Auf = Rf / R 1

2. 输入电阻较小

RifRif

Rif = R1

3. uIC = 0 ，对 KCMR 的要求低 u+ = u = 0 虚地

虚短和虚断第 4 章　负反馈放大电路与基本运算电路的应用

二、同相比例运算

I uuu F 1 ii

，f

IO

1

I

R

uu

R

u I

1

fO )1( u

R

Ru

1

ff 1

R

RAu

Auf = 1 跟随器

当 R1 = ， Rf = 0 时，

特点：1. 为深度电压串联负反馈，Auf = 1 + Rf /R1

2. 输入电阻大Rif = 3. ，对 KCMR 的要求高uIC = u i u+ = u= uI

第 4 章　负反馈放大电路与基本运算电路的应用

4.4.2 加法与减法运算

一、加法运算

1. 反相加法运算

R3 = R1 // R2 // Rf

iF i1 + i2

2

I2

1

I1

f

O

R

u

R

u

R

u

)(2

I2

1

I1fO R

u

R

uRu

若 Rf = R1= R2

则 uO = (uI1+ uI2)

第 4 章　负反馈放大电路与基本运算电路的应用

R2 // R3 // R4 = R1// Rf

uR

Ru )1(

1

fO

)//

//

//

//)(1( I2

423

42I1

432

43

1

fO u

RRR

RRu

RRR

RR

R

Ru

I2423

42I1

432

43

//

//

//

//u

RRR

RRu

RRR

RRu

若 R2 = R3 = R4 ， 则 uO = uI1+ uI2 Rf = 2R1

2. 同相加法运算

第 4 章　负反馈放大电路与基本运算电路的应用

法 1 ：利用叠加定理

uI2 = 0 uI1 使： I11

fO1 u

R

Ru

uI1 = 0 uI2 使： uR

Ru )1(

1

fO2

2If1

f

1

f2O )1( u

RR

R

R

Ru

一般 R1 = R1 ； Rf = Rf

uO = uO1 + uO2

= Rf / R1( uI2 uI1 )

法 2 ：利用虚短、虚断

f1

fI1

f1

1O

RR

Ru

RR

Ruu

f1

fI2

RR

Ruu

u

uo = Rf /R1( uI2 uI1 ) 减法运算实际是差分电路

二、减法运算

第 4 章　负反馈放大电路与基本运算电路的应用

4.4.3 微分与积分运算

t

uCi

d

d I11

R2 = Rf

0 u 虚地

f

oF R

ui

F 1 ii 虚断

t

uCRRiu

d

d I1ffFO

RfC1 = — 时间常数

微分电路输出电压：

一、微分运算

uI

tOuO

tO

第 4 章　负反馈放大电路与基本运算电路的应用

二、积分运算

1

I1 R

ui

t

uCi

d

d oF =

)0(d1

o If1

CutuCR

u 当 uI = UI 时，

f1

Io CR

tUu

设 uC(0) = 0

时间常数 = R1Cf

积分电路输出电压：

t

uI

O

t

uO

O

第 4 章　负反馈放大电路与基本运算电路的应用

例 4.4.3 利用积分电路将方波变成三角波

10 k

10 nF 时间常数 = R1Cf = 0.1 ms

)(d1

o 1If1

2

1

tutuCR

u C

t

t

设 uC(0) = 0

tu t d51.0

1o

1.0

0

ms1.0 = 5 V

uI/V

t/ms0.1

0.3 0.5

5

5uO/V

t/ms

5d)5(1.0

1o

3.0

1.0

ms3.0 tu t

= 5 V

5

5

第 4 章　负反馈放大电路与基本运算电路的应用

单闭环系统调试步骤• 1 、按单闭环系统接好线路• 2 、调试三相全控桥式电路控制角为 90 度

的波形（电阻性负载）• 3 、速度调节器调零与调正负限幅。• 4 、系统开环运行，调给定电压改变速度变

化。• 5 、调速度反馈系数，当 =1500 转 /分时，

反馈电压为 10V 。• 6 、系统闭环运行。