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吸尘器的工作原理

 尤里蒙提 2017-11-29
    当吸尘器接通电源工作时,电动机直接驱动风机产生高速旋转,风机叶轮带动空气以极高的速度向机壳外排放,此时在风机前面形成局部真空,使吸尘器内部与外界产生很高的负压差,在此负压差的作用下,位于吸嘴旁的含尘气体源源不断地补充到风机中去,通过吸嘴和管道,使充满灰尘和脏物的空气吸入吸尘器的集尘室内,经过滤器过滤,使灰尘和脏物留在集尘室内。而过滤后的清洁空气从风机、电动机的后部出气口排出,重新送入室内,从而达到吸尘的目的。
    吸尘器电路的作用是控制电动机的通断。吸尘器的电动机有一速、二速且无级调速等几种。电动机转速控制可通过开关电路及电子调速电路等实现。
    1)开关控制的吸尘器电路
    如图6.2.3所示为单转速单开关的吸尘器电路,开关闭合,电动机单速运转,吸尘器工作;开关断开,电动机断电停转,吸尘器停止工作。由于串激电动机在换向时产生的火花及电弧使电网电流和电压产生连续频谱的急剧振荡脉冲,并在空间以电磁波方式传播,会对无线电通信产生干扰,所以一般在吸尘器电路中加装滤波器以抑制无线电干扰,最简单的滤波措施是在电动机上并联容量为0.1~1 μF的电容器。如图6.2.3中所示,电容器可将电动机产生的高频干扰信号滤除。
开关控制的吸尘器电路
图6.2.3 开关控制的吸尘器电路
    2)电子调速的吸尘器电路
    电子调速电路一般由晶闸管等电子元器件组成,通过调整晶闸管的控制角来改变施加到电动机上的平均电压,从而改变电动机的转速,达到调节吸尘器吸力的目的。
    ①双速电子调速吸尘器电路。
    如图6.2.4所示为双速电子调速吸尘器电路。该吸尘器采用两档调速,功率分别为620 W和400 W,由开关S来控制。当开关S的2-1接通时,晶闸管调速电路被短路,串激电动机M直接与220 V交流电源接通,此时电动机转速最高,吸力最强,功率达620 W。当开关S的2-3接通时,晶闸管调速电路被接入,与电动机串联,交流220 V经电感L和电阻R降压后开始对电容器C2充电,当C两端电压达到双向触发二极管D的转折电压时,D导通,C2放电,使双向晶闸管控制极流过触发电流而被触发导通,电动机得电工作。由于受到晶闸管的作用,电动机两端的工作电压小于220 V,故电功机转速下降,输出功率约400 W。图中上和C1组成滤波电路,抑制电动机产生电磁干扰。
双速电子调速吸尘器电路
图6.2.4 双速电子调速吸尘器电路
    ②无极调速的吸尘器电路。
    因为吸尘器内部的负压与串励电动机的转速有关,所以只要改变电动机转速,便能调节吸尘器的吸力。吸尘器电机的调速方法有多种,采用得较多的是双向晶闸管调速电路,如图6.2.5所示。
具有调速功能的吸尘器电路
图6.2.5 具有调速功能的吸尘器电路
    电路中,VS是双向晶闸管,D是双向触发二极管,R1、RP、C2及D组成触发电路。通电后,在电源正半周时,电源通过R1、RP对C2充电。当C两端电压上升到双向触发二极管D的转折电压时,D导通,输出一个正脉冲,加到双向晶闸管VS的控制极上,使VS导通。在电源过零的瞬间,VS自动关断。电源负半周时,C2反向充电,至双向触发二极管反向转折电压时,D反向导通,使VS控制极上得到一个负脉冲而再次导通。这样,触发器在正弦交流电源的正、负半周分别输出一命触发信号,使晶闸管在每半周各对称地导通一次。晶闸管从过零到导通对应的电角度称为控制角,用α表示;导通开始至再一次过零对应的电角度称为导通角,用θ表示。α或θ的大小取决于R1、Rp、C2所组成电路的时间常数。调RP值,可以改变控制角α(或导通角θ)。α或θ的大小决定了电动机工作电压有效值的大小。如RP增大,α就越大(θ就越小),电动机得到工作电压就低,电动机的转速就慢;反之,电动机的转速就快。由于电位器RP的阻值可以连续调节,所以电动机的转速可以连续改变。
    因为电动机是感性负载,晶闸管所在回路中电压和电流不同相。当电流为零时,晶闸管自动关断,但此时交流电压的瞬时值并不等于零。这一电压将全部加在晶闸管两个主电极上。为了保护晶闸管,与它并联了一个由R2、C3组成的过电压吸收回路。在晶闸管关断时,由于C3两端电压不会突变,使加在两个主电极上的电压只能逐渐上升,可以大大降低电压变化率。
    在调速过程中,由于电动机得到的不是完整的正弦波电压,因此,会产生高频电磁波干扰,这是晶闸管移相触发电路的主要不足。由C1、L组成的滤波电路用于抑制这种电磁干扰。

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