其平均值为 cost)d(an- V2V,1l.25(A) 20L 此时u与a的波形如下图 2.图2-9为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路,问该变压器还有直流磁化 问题吗?试说明:①晶闸管承受的最大反向电压为2√2U2;②当负载是电阻或电感时, 其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。 答:具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路,该变压器没有直流磁化的问题 因为单相全波可控整流电路变压器二次测绕组中,正负半周内上下绕组内电流的方向 相反,波形对称,其一个周期内的平均电流为零,故不会有直流磁化的问题。 以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。 ①以晶闸管VT2为例。当VT1导通时,晶闸管VT2通过VT1与2个变压器二次绕组 并联,所以VT2承受的最大电压为2√2U2。 ②当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角α相同时,对于电阻负载: (0~a)期间无晶闸管导通,输出电压为0;(a~丌)期间,单相全波电路中VT1导通, 单相全控桥电路中VT1、VT4导通,输出电压均与电源电压2相等;(x~丌+a)期间,均 无晶闸管导通,输出电压为0:(x+a~2x)期间,单相全波电路中I2导通,单相全控 桥电路中ⅤI2、ⅥT3导通,输出电压等于-l。 对于电感负载:(a~丌+a)期间,单相全波电路中VT1导通,单相全控桥电路中 VT1、VT4导通,输出电压均与电源电压v2相等;(x+a~2丌+a)期间,单相全波电 路中T2导通,单相全控桥电路中VI2、VT导通,输出波形等于-l2 可见,两者的输出电压相同,加到同样的负载上时,则输出电流也相同 PdfcreatedwithpdffactorYProtrialversionwww.pdffactory.com
5 其平均值为 cos )d( ) 2 1 ( 2 2 1 3 5 3 2 d t t L U I w w p w p = p - ò = L U 2w 2 2 =11.25(A) 此时 ud与 id的波形如下图： wt ud i d + + wt wt u2 0 a + + 2．图 2-9 为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁化 问题吗？试说明：①晶闸管承受的最大反向电压为 2 2 2U ；②当负载是电阻或电感时， 其输出电压和电流的波形与单相全控桥时相同。 答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化的问题。 因为单相全波可控整流电路变压器二次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向 相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题。 以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。 ① 以晶闸管 VT2为例。当 VT1导通时，晶闸管 VT2通过 VT1与 2 个变压器二次绕组 并联，所以 VT2承受的最大电压为 2 2 2U 。 ② 当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角a 相同时，对于电阻负载： （0~α）期间无晶闸管导通，输出电压为 0；（α~π）期间，单相全波电路中 VT1导通， 单相全控桥电路中 VT1、VT4导通，输出电压均与电源电压 u2相等；(π~π＋α)期间，均 无晶闸管导通，输出电压为 0；(π＋α ~ 2π)期间，单相全波电路中 VT2导通，单相全控 桥电路中 VT2、VT3导通，输出电压等于- u2。 对于电感负载：（α ~ π＋α）期间，单相全波电路中 VT1导通，单相全控桥电路中 VT1、VT4导通，输出电压均与电源电压 u2相等；（π＋α ~ 2π＋α）期间，单相全波电 路中 VT2导通，单相全控桥电路中 VT2、VT3导通，输出波形等于- u2。 可见，两者的输出电压相同，加到同样的负载上时，则输出电流也相同。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
3.单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=2Ω,L值极大,当a=30°时 要求:①作出l、l、和i2的波形 ②求整流输出平均电压U、电流l,变压器二次电流有效值l2 ③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流 解:①、a、和i2的波形如下图 ②输出平均电压U、电流l,变压器二次电流有效值l2分别为 Ud=0.9U2cosa=0.9×100×c0s30°=7797(V ld=U/R=7797/2=3899(A) l2=l=3899(A) ③晶闸管承受的最大反向电压为 2U2=100√2=1414(V) 考虑安全裕量,晶闸管的额定电压为 UN=(2~3)×1414=283~424(V) 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。 流过晶闸管的电流有效值为: lr=l/√2=2757(A) 晶闸管的额定电流为: N=(15-2)×27.57/1.57=26-35(A) 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。 4.单相桥式半控整流电路,电阻性负载,画岀整流二极管在一周内承受的电压波形。 解:注意到二极管的特点:承受电压为正即导通。因此,二极管承受的电压不会出现正的 部分。在电路中器件均不导通的阶段,交流电源电压由晶闸管平衡 整流二极管在一周内承受的电压波形如下 PdfcreatedwithpdffactorYProtrialversionwww.pdffactory.com
6 3．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中 R＝2Ω，L 值极大，当α＝30°时， 要求：①作出 ud、id、和 i2的波形； ②求整流输出平均电压 Ud、电流 Id，变压器二次电流有效值 I2； ③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。 解：①ud、id、和 i2的波形如下图： u2 O wt O wt O wt ud i d i 2 O wt I d I d p p a a ②输出平均电压 Ud、电流 Id，变压器二次电流有效值 I2分别为 Ud＝0.9 U2 cosα＝0.9×100×cos30°＝77.97（V） Id＝Ud /R＝77.97/2＝38.99（A） I2＝Id ＝38.99（A） ③晶闸管承受的最大反向电压为： 2 U2＝100 2 ＝141.4（V） 考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为： UN＝（2~3）×141.4＝283~424（V） 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。 流过晶闸管的电流有效值为： IVT＝Id∕ 2 ＝27.57（A） 晶闸管的额定电流为： IN＝（1.5~2）×27.57∕1.57＝26~35（A） 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。 4．单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受的电压波形。 解：注意到二极管的特点：承受电压为正即导通。因此，二极管承受的电压不会出现正的 部分。在电路中器件均不导通的阶段，交流电源电压由晶闸管平衡。 整流二极管在一周内承受的电压波形如下： PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
5.单相桥式全控整流电路,U2=100V,负载中R=29,L值极大,反电势E=60V 30°时,要求 ①作出l、i和i2的波形; ②求整流输出平均电压U4、电流l,变压器二次侧电流有效值l2 ③考虑安全裕量,确定晶闸管的额定电压和额定电流。 解:①l、i和2的波形如下图 ②整流输出平均电压U4、电流l,变压器二次侧电流有效值l2分别为 Ud=0.9U2cosa=0.9×100×cos30°=77.97(A) ld=(Ud-ER=(7797-602=9A) ③晶闸管承受的最大反向电压为: U=100 1414(V 流过每个晶闸管的电流的有效值为: l=l4/√2=636 故晶闸管的额定电压为: UN=(2~3)×1414=283~424(V) PdfcreatedwithpdffactorYProtrialversionwww.pdffactory.com
7 0 p 2p wt wt wt u2 uVD2 uVD4 0 0 5．单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中 R=2Ω，L 值极大，反电势 E=60V，当 a=30°时，要求： ① 作出 ud、id和 i2的波形； ② 求整流输出平均电压 Ud、电流 Id，变压器二次侧电流有效值 I2； ③ 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。 解：①ud、id和 i2的波形如下图： u2 O wt O wt O wt ud i d i 2 O wt I d I d I d p p a a ②整流输出平均电压 Ud、电流 Id，变压器二次侧电流有效值 I2分别为 Ud＝0.9 U2 cosα＝0.9×100×cos30°＝77.97(A) Id ＝(Ud－E)/R＝(77.97－60)/2＝9(A) I2＝Id ＝9(A) ③晶闸管承受的最大反向电压为： 2 U2＝100 2 ＝141.4（V） 流过每个晶闸管的电流的有效值为： IVT＝Id ∕ 2 ＝6.36（A） 故晶闸管的额定电压为： UN＝(2~3)×141.4＝283~424（V） PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
晶闸管的额定电流为: =(1.5-2)×6.36/1.57=6-8(A) 晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取 6.晶闸管串联的单相半控桥(桥中VT、VI2为晶闸管),电路如图2-11所示,U2=100V 电阻电感负载,R=29,L值很大,当∝=60°时求流过器件电流的有效值,并作出l、l ir、bo的波形 解:l4、i、ⅳr、b的波形如下图: 2丌 负载电压的平均值为: 675(V) 负载电流的平均值为: l=U/R=67.52/2=3375(A) 流过晶闸管VT1、VT2的电流有效值为: ld=19.49(A) 流过二极管ⅤD3、VD4的电流有效值为 ld=27.56(A) 7.在三相半波整流电路中,如果a相的触发脉冲消失,试绘出在电阻性负载和电感性 负载下整流电压l的波形。 解:假设α=0°,当负载为电阻时,u的波形如下 PdfcreatedwithpdffactorYProtrialversionwww.pdffactory.com
8 晶闸管的额定电流为： IN＝(1.5~2)×6.36∕1.57＝6~8（A） 晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。 6. 晶闸管串联的单相半控桥（桥中 VT1、VT2为晶闸管），电路如图 2-11 所示，U2=100V， 电阻电感负载，R=2Ω，L 值很大，当a=60°时求流过器件电流的有效值，并作出 ud、id、 iVT、iD的波形。 解：ud、id、iVT、iD的波形如下图： u2 O wt O wt O wt ud i d O wt O wt I d I d I d iVT1 iVD2 p 2p p+a 负载电压的平均值为： 2 1 cos( / 3) 2 sin d( ) 0.9 1 2 3 d 2 p w w p p p + = = U ò U t t U ＝67.5（V） 负载电流的平均值为： Id＝Ud∕R＝67.52∕2＝33.75（A） 流过晶闸管 VT1、VT2的电流有效值为： IVT＝ 3 1 Id＝19.49（A） 流过二极管 VD3、VD4的电流有效值为： IVD＝ 3 2 Id＝27.56（A） 7. 在三相半波整流电路中，如果 a 相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载和电感性 负载下整流电压 ud的波形。 解：假设a = 0° ，当负载为电阻时，ud的波形如下： PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
当负载为电感时,u的波形如下 8.三相半波整流电路,可以将整流变压器的二次绕组分为两段成为曲折接法,每段 的电动势相同,其分段布置及其矢量如图2-60所示,此时线圈的绕组增加了一些,铜的用 料约增加10%,问变压器铁心是否被直流磁化,为什么? A B C 图2-60变压器二次绕组的曲折接法及其矢量图 答:变压器铁心不会被直流磁化。原因如下 变压器二次绕组在一个周期内:当age2对应的晶闸管导通时,a1的电流向下流,c2的 电流向上流:当c1b2对应的晶闸管导通时,c1的电流向下流,b2的电流向上流:当ba对 应的晶闸管导通时,b1的电流向下流,a2的电流向上流;就变压器的一次绕组而言,每 周期中有两段时间(各为120°)由电流流过,流过的电流大小相等而方向相反,故一周期 PdfcreatedwithpdffactorYProtrialversionwww.pdffactory.com
9 ud ua ub uc O wt ud ua ub uc O wt a 当负载为电感时，ud的波形如下： ud ua ub uc O wt ud ua ub uc O wt 8．三相半波整流电路，可以将整流变压器的二次绕组分为两段成为曲折接法，每段 的电动势相同，其分段布置及其矢量如图 2-60 所示，此时线圈的绕组增加了一些，铜的用 料约增加 10%，问变压器铁心是否被直流磁化，为什么？ a 1 A B C N n N B A C n b1 c 1 a 2 b2 c 2 a 1 b1 c1 a 2 b2 c 2 图 2-60 变压器二次绕组的曲折接法及其矢量图 答：变压器铁心不会被直流磁化。原因如下： 变压器二次绕组在一个周期内：当 a1c2对应的晶闸管导通时，a1的电流向下流，c2的 电流向上流；当 c1b2对应的晶闸管导通时，c1的电流向下流，b2的电流向上流；当 b1a2对 应的晶闸管导通时，b1的电流向下流，a2的电流向上流；就变压器的一次绕组而言，每一 周期中有两段时间（各为 120°）由电流流过，流过的电流大小相等而方向相反，故一周期 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com