晶闸管调压对扩音的干扰及其防止措施

2012-07-31蔡旭明

中国新技术新产品 2012年5期

蔡旭明

（广东省粤东高级技工学校，广东汕头 515041）

1 概述

晶闸管俗称可控硅。近年来，在歌舞厅和剧场的现场灯光控制普遍采用晶闸管调压技术，由于它的工作特点，极易对扩音造成严重的干扰，甚至使扩音设备无法使用，这种干扰反映在扩音系统中是使输出的声音带有明显的"嗤嗤"杂声，因此，在整个音响系统的设计中一定要采取有效的防止措施。

2 晶闸管调压对扩音系统的干扰成因

我们知道50Hz交流电的波形是正弦波，如图1（a）。当它接上负载后，导线回路上的电流实际上随交流电周期而变，在相位0°时电流为零，90°时升至最大，180°时又降至零，其变化的波形是正弦曲线。

晶闸管调压的工作原理是依靠改变交流电的导通角θ（也就是改变导通时间），从而改变交流电压的有效值，以达到调压的目的。例如，当220V电压经过晶闸管调压，如果控制导通角在0°附近，那么有效值仍为220V左右；如果改变导通角，使之延迟90°，那么它的有效值大约只有220V的一半了，见图1（b）；如果导通角是120°，则有效值将降至更小，见图 1（c）。可见，晶闸管的导通角越大，有效电压也就越小。

再以导通角90°为例来看它的电流变化。不难看出在90°的瞬间，电流突然增大。这好比闸刀开关接通电气设备时瞬间的启动电流一样。这一大电流的流动使输入端在这个角度上的电压突然降低，这就形成一个严重的缺口，破坏电网，见图1（c）。晶闸管的输出实际上是一个非正弦波的断续脉冲波形，这个断续的输出以及电网缺口，产生了丰富的高次谐波，造成电源电压正弦波波形畸变，电能质量下降，见图2。

分析晶闸管调压器对扩音系统的干扰频谱，可知它是一个包括有多个频率的广谱性复合频率，在扬声器中反应出“嗤嗤”声。

晶闸管调压的干扰主要由两个途径进入扩音系统。第一个途径是通过电网对扩音系统干扰。由于扩音机与晶闸管调压器同处于一个电网中，晶闸管对电网波形的破坏，会影响扩音系统的放音音质。第二个途径是空间电磁场干扰。晶闸管调压器及其电源输入线、负载输出线都大量地向周围空间发出音频干扰电磁场。如果传声器电缆以及输入变压器和它接近，将感应到干扰电动势，经放大就影响到扩音设备的正常工作。

3 晶闸管调压干扰的防止措施

对于因电网畸形波形破坏产生的的干扰，其防止措施有：

（1）采用两个电力变压器供电的方式，音响设备与灯光设备各自使用一个变压器，这种方法效果很好，但不容易实现。

（2）用磁饱和稳压器把扩音机与晶闸管干扰电源隔离，也有一定效果，见图3。

（3）用单相隔离变压器（变压器比为1:1）。利用变压器的漏磁（漏感）对高频干扰的感抗作用，从而达到初级输入有干扰交流电压时，次级输出一个没有或略有干扰的正弦电压的目的。

设计隔离变压器时要有意提高变压器的漏感，如采用芯式铁芯（即初次级分别绕在两边的口字形）和选用导磁率较低的铁片。

（4）用三相变压器隔离。根据扩音的耗电量，绕制一只三相变压器。将变压器初级接成三角形，与三相电源连接，因为三角形接线可以使三次谐波在隔离变压器绕组间形成通路。变压器次级用Y形输出，每相并联一定数量的电容器（例如1.5kW变压器约用10uF的电容器），就可以使电源的波形失真得到很大的抑制。

对于因空间电磁场辐射产生的的干扰，其防止措施有：

（1）对晶闸管调压设备进行屏蔽，使其尽量少向周围辐射干扰电磁场。并将连接负载的两根电线绞起来。对固定部分的电线尽量穿过铁管敷设，或用金属软管（蛇皮管）敷设。

（2）增加扩音设备本身的抗干扰能力。采用屏蔽效应好和灵敏度高的传声器，以降低放大器的放大倍数；降低放大器的输入阻抗，如采用200Ω平衡式输入；传声器电缆要用金属屏蔽两芯绞线，有条件时用四芯绞线对角并联使用，见图4。电缆要尽量短，固定部分应穿入铁管。图中a、b、c、d四种接法，以图d效果最好，图a效果最差，但成本较低。