可控硅调光器输出电压测量探讨

本文介绍了万用表测量可控硅调压输出电压为什么不准确的原因以及具体电压测量的方法。

No. 3, 2004 Accumulated No.

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ＥＮＴＥＲＴＡＩＮＭＥＮＴ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

可控硅调光器

输出电压测量探讨

■　　上海戏剧学院舞美系副教授　　柳得安

【摘　　　　要】介绍舞台上常用的可控硅调光器输出电压的计算、测量和换算。【关键词】可控硅　　　　调光器　　　　输出电压　　　　调光原理　　　　测量

可控硅调光器是目前舞台上的主流调光器，由于其特殊的调光原理，在测量可控硅调光器输出电压时很可能会得到错误的结果，而测量者如果没有相关的知识，就会产生不良后果。例如我们常用万用表测量交、直流电路的电压和电流，但是用万用表去测量可控硅调光器的输出电压就会带来问题。如将可控硅调光器的输出电压调低并用万用表测得其输出电压为１１０Ｖ时，将一个１１０Ｖ的灯具接上可控硅调光器的输出端，灯泡马上就会被烧毁。这是为什么呢？要分析其中的原委，需要对可控硅调光器的调光原理以及测量用仪表的原理和性能有所了解。

电压波形为ｕ２，由于其幅度小于ｕ１，使灯光变暗。在这种调光模式中，虽然改变了正弦交流电的幅值，但并未改变其正弦波形的本质。

与变压器、电阻器相比，可控硅调光器有着完全不同的调光机理，它是采用相位控制的方法来实现调压或调光的。可控硅的正式名称为晶体闸流管，简称晶闸管。对于普通反向阻断型的可控硅，其闸流特性表现为当可控硅加上正向阳极电压的同时又加上适当的正向门极控制电压时，可控硅就导通；这一导通即使在撤去门极控制电压后仍将维持，一直到加上反向阳极电压或阳极电流小于可控硅自身的维持电流后才关断。普通的可控硅调光器就是利用可控

正弦交流电过零后的某一时刻ｔ（或某１一相位角ωｔ１），在可控硅的门极上加一触发脉冲，使可控硅导通，根据前面介绍过的可控硅开关特性，这一导通将维持到正弦波正半周结束。因此在正弦波的正半周（即０￣π区间）中，０￣ωｔ１范围可控硅不导通，这一范围称为控制角，常用α表示；而在ωｔ１￣π间可控硅导通，这一范围（图２中斜线部分）称为导通角，常用 表示。同理在正弦交流电的负半周，对处于反向联接的另一个可控硅（对两个单向可控硅反并联而言）在ｔ２时刻（即相位角ωｔ２）施加触发脉冲，使其导通。如此周而复始，对正弦波的每一半周期控制其导通，获得相同的导通角。如改变触发脉冲的施加时间（或相位），即改变了导通角 （或控制角α）的大小。导通角越大调光器输出的电压越高，灯就越亮。从上述可控硅调光原理可知，调光器输出的电压波形已经不再是正弦波了，除非调光器处在全导通状态，即导通角为１８０°（或π）。正是由于正弦波被切割、波形遭受破坏，给电压的测量带来了问题。

一、可控硅调光的基本原理

舞台灯光用的各种调光器实质上就是一个交流调压器，老式的变压器和变阻器调光是采用调节电压或电流的幅度来实现的，如图１所示，如ｕ１是未经调压的２２０Ｖ交流电的波形，经调压后的

硅的这一特性实现前沿触发相控调压的。图２是这种可控硅调光器的原理。在

二、常用测量仪表的基本原理

在常用的直读式测量仪表中，通常有指针式和数字式两种，指针式仪表又

图１　　调幅调光

图２　　可控硅前沿触发的相控调压

可分为磁电式、电磁式和电动式等。

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本文介绍了万用表测量可控硅调压输出电压为什么不准确的原因以及具体电压测量的方法。

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１．　　磁电式仪表

磁电式仪表的构造如图３。其固定部分有永久磁铁、磁极和圆柱形铁心；可动部分有线圈、弹簧游丝和指针等。当直流电流流入线圈时，线圈上产生的转矩与电流成正比，即Ｍ＝ｋ１Ｉ（ｋ１为比例常数）。在这一转矩作用下，线圈和指针转动起来，同时弹簧游丝被扭紧而产生阻转矩，游丝产生的阻转矩与指针的偏转角α成正比，即Ｍｃ＝　ｋ２α（ｋ２为比例常数）。当弹簧的阻转矩与线圈的转动转矩相等，达到平衡时，指针停止转动。这时

Ｍ＝Ｍｃ

即

量交流电。要测量交流电，只能附加整流电路。

ＥＮＧ　ＧＵＡＮＧ　ＪＩ　ＳＨＵ２００４年　第三期

需要附加整流电路即可直接用来测量交流电，并获得有效值读数。

２．　　电磁式仪表

电磁式仪表主要由固定线圈、固定铁片和固定在转轴上可动铁片等组成，如图４。当线圈内通入电流产生磁场时，两铁片均被磁化，铁片同一端的极性是相同的，因此相互推斥使指针转动。并可以近似认为仪表的转动转矩与流入线

３．　　电动式仪表

电动式仪表的结构如图５，有两个线圈：固定线圈和可动线圈，当固定线圈中通有电流Ｉ１并产生磁场时，可动线圈内通入的电流Ｉ２与磁场相互作用，产生大小相等，方向相反的两个力Ｆ（图６），所以仪表的转动转矩与两个线圈中

可见，磁电式仪表指针的偏转角是与流经线圈的直流 …… 此处隐藏：2251字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……