电工学试题精选与答题技巧 例题精解 【例题20.1】单相桥式可控整流电路如图20.1所示,已知R=20g,要求U在0-60V 的范围内连续可调。(1)估算变压器副边电压值U2(考虑电源电压的10%波动); (2)求晶闸管控制角α的变化范围:(3)如果不用变压器,直接将整流电路的输入 端接在220V的交流电源上,要使U仍在0-60V范围内变化,问晶闸管的控制角a又将 怎样变化? 1+cos a 【解】(1)因为Un=0.9U22 当a=0°时,U=0.9U2,所以副边最低电压 分7水 U2=090967V考虑电源电压波动 本D本D2 10%,取U2为67×1.1=74V 图20.1例题20.1的图 (2)根据单相桥式可控整流电路的计算式,即 1+cos a U。=09U22 r本re 当U=0V时,则a=180° 1+cosα D 当U=60V时,则60=0.9×74 所以cosa=0.8,a=36.9° 图20.2(a)例题20.2的图 即控制角a的变化范围为369°~180° (3)如果不用变压器,则U=0.9×220× 1+cos a 当U=60V时, COSa s、2×20 0.9×220 所以 a=113.6° 即控制角a’应在113.6°~180°之间变化 【例题20.2】已知单相半控桥式整流电路 如图202(a)所示,若u=20 sin arV,E=10V 极管D及晶闸管T的导通压降忽略不计, 在控制极触发信号v的作用下见图20.2(b) 画出输出电压l的波形。 【解】在t从0~a1期间,因无u信号, 即使晶闸管T1处于正向电压下降,但仍不导 通,所以此期间l=E:当=n1时有了uG 信号,由于此时u>E,所以晶闸管T1正向导 20 10 通,忽略其上导通压降,则u。=l:当u下降 在<E时,T受反向电压而关断,此时u=E, 图202(b)例题202的 所以得u波形如图20.2(b所示 【例题20.3】在图20.3所示单相半控桥式整流电路中,负载的电阻值为59,输入交 流电压U2=220V,负载的额定励磁电压为110V。求可控硅和续流二极管电流平均值
202 电工学试题精选与答题技巧 一、 例题精解 【例题 20.1】 单相桥式可控整流电路如图 20.1 所示，已知 RL=20Ω ，要求 Uo在 0~60V 的范围内连续可调。（1）估算变压器副边电压值 U2（考虑电源电压的 10%波动）； （2）求晶闸管控制角α 的变化范围；（3）如果不用变压器，直接将整流电路的输入 端接在 220V 的交流电源上，要使 Uo仍在 0~60V 范围内变化，问晶闸管的控制角α 又将 怎样变化？ 2 1 cos 0.9 o 2 + α 【解】（1）因为 U = U 1 u 2 u D1 D2 T1 T2 RL + - Uo 当α = 0°时，Uo= 0.9 U2，所以副边最低电压 = ≈ 67，考虑电源电压波动 V 0.9 60 0.9 o 2 = U U 10%，取 U2 为 67×1.1=74V 。 图 20.1 例题 20.1 的图 （2）根据单相桥式可控整流电路的计算式，即 当 Uo= 0V 时， 则α = 180o ； 当 Uo= 60V 时，则60 = 0 74 × 。 D1 D2 T T2 u R E 1 uo 2 1 cos o 0.9 2 + α U = U 2 1 cos .9 + α × 所以 cosα = 0.8， o α = 36.9 图 20.2 (a) 例题 20.2 的图 即控制角α 的变化范围为 36.9°~180°。 （3）如果不用变压器，则 。 1 cos 0 220 Uo = × × 当 Uo = 60V 时，cos 2 .9 ' + α 1 0.4 0.9 220 ' 2 20 − = − × × α = 所以 即控制角α′ 应在 113.6°~180°之间变化。 【例题 20.2】 已知单相半控桥式整流电路 如图 20.2 (a) 所示，若 u=20sinωtV，E=10V 二极管 D 及晶闸管 T 的导通压降忽略不计， 在控制极触发信号 uG 的作用下见图 20.2 (b)， 画出输出电压 uo 的波形。 【解】 在ωt 从 0~ωt1 期间，因无 uG 信号， 即使晶闸管 T1 处于正向电压下降，但仍不导 通，所以此期间 uo=E；当ωt=ωt1 时有了 uG 信号，由于此时 u>E，所以晶闸管 T1 正向导 通，忽略其上导通压降，则 uo= u；当 u 下降， 在 u<E 时，T1 受反向电压而关断，此时 uo=E， 图 20.2 (b) 例题 20.2 的图 t π 2π 3π 4π ωt u 20 1 ωt 2 ωt 3 ωt 4 ωt ωt ω o u ug 10 20 O O O = 113.6° ' α 所以得 uo 波形如图 20.2 (b)所示。 【例题 20.3】 在图 20.3 所示单相半控桥式整流电路中,负载的电阻值为 5Ω,输入交 流电压 U2=220V,负载的额定励磁电压为 110V。求可控硅和续流二极管电流平均值
第二十章晶闸管和可控整流电路 【解】已知U=100V,U2=220V。根据 1+cos a 得 a=90°0c 负载电流0=UJR=100/5=20A 流过可控硅和二极管的电流平均值 k=(π-a)2π×l 本r,本 =(130°-90°)360°×20=5A 流过续流二极管的电流平均值 D l。=a/π×l=(90°/180°)×20=10A 图203例题20.3的图 【例题20.4】试分析图204所示的可控 整流电路的工作情况。 【解】经二极管桥式整流电路整流所得的 全波电压通过晶闸管加到负载电阻R1上。晶 ! 本D本D2平T 闸管每周期导通两次,每次最大导通角为180° 改变导通角,就可改变R1上的电压U的大小。 晶闸管所承受的最高正向电压为√2U,不承 受反向电压 图204例题204的图 二、习题精选 【习题20.1】某一电阻性负载,需要直流电压60V、电流30A。今采用单相半波可 控整流电路,直接由220VⅤ电网供电。试计算晶闸管的导通角、电流的有效值,并选用晶 闸管 【习题20.2】有一单相半波可控整流电路,负载电阻R1=10π,直接由220V电网 供电。控制角α=60°。试计算整流电压的平均值、整流电流的平均值和电流的有效值, 并选用晶闸管。 【习题20.3】试分析图20.5所示的可控硅整流电路的工作情况,画出l、k iD、2.34、ip的波形图,并说明该电路最大移相范围是多少? 本D4D 本p0 D3本D4 图20.5习题20.3的图 、习题答案 【习题20.1】(1)a=7776° (2)I=62A
第二十章 晶闸管和可控整流电路 203 【解】 已知 Uo=100V, U2=220V。根据 2 1 cos 0.9 2 o + α = U U 得 α = 90° 负载电流 I0 = Uo/R =100/5=20A 流过可控硅和二极管的电流平均值 Ik=( π -α )/2 π×Io =(130°-90°)/360°×20=5A 流过续流二极管的电流平均值 Io=α / π×Io=(90°/180 °)×20 =10A D1 D2 T1 T2 2 ⋅ U D L R Uo oI 图 20.3 例题 20.3 的图 【例题 20.4】 试分析图 20.4 所示的可控 整流电路的工作情况。 【解】 经二极管桥式整流电路整流所得的 全波电压通过晶闸管加到负载电阻 RL上。晶 闸管每周期导通两次，每次最大导通角为 180°， 改变导通角，就可改变 RL上的电压 U0 的大小。 D1 D2 D3 D4 u uo T RL 晶闸管所承受的最高正向电压为 2U ，不承 受反向电压。 图 20.4 例题 20.4 的图 二、 习题精选 【习题 20.1】 某一电阻性负载，需要直流电压 60V、电流 30A。今采用单相半波可 控整流电路，直接由 220V 电网供电。试计算晶闸管的导通角、电流的有效值，并选用晶 闸管。 【习题 20.2】 有一单相半波可控整流电路，负载电阻 RL=10π，直接由 220V 电网 供电。控制角α = 60°。试计算整流电压的平均值、整流电流的平均值和电流的有效值， 并选用晶闸管。 【习题 20.3】试分析图 20.5 所示的可控硅整流电路的工作情况，画出 uo、iK、 iD1、2、3、4、iDK的波形图，并说明该电路最大移相范围是多少？ D1 D2 L o I D3 D4 DK u uo T 图 20.5 习题 20.3 的图 三、习题答案 【习题 20.1】 (1) α =77.76° (2) I = 62A
204 电工学试题精选与答题技巧 (3)UM=UkM=310V,UBRM≥(2~3)U=(620~930)V URRM≥(2~3)CkM=(620~930V,r=l。=30A 【习题20.2】(1)U=667V (2)UFM URM=94V, IT=ID=5A URM≥(2~3)UM,URRM≥(2~3)UgM 【习题20.3】图205(a)所示线路是桥式 整流器且输出端只用一个可控硅的可控整流电 路。因为电路带电感性负载,为防止可控硅关 不断,所以必需加续流二极管Dx,其电压和 电流波形如图20.5(b)所示。 可控硅每半个周期导电一次,每次为π-a。O 桥臂上的整流管每一周期导电π-α,续流二极 管每半个周期导电一次,每次为a 该电路的最大移相范围为180°。可控硅所 承受的正向电压为√2U 图20.5(b)习题20.3的图
204 电工学试题精选与答题技巧 (3) UFM= URM =310V , UFRM≥(2~3) UFM= (620~930) V, URRM≥(2~3) URM = (620~930)V, IT = Io= 30A 【习题 20.2】 (1) U= 66.7V (2) UFM= URM = 94V, IT = ID =5A , UFRM≥(2~3) UFM，URRM≥(2~3) URM 【习题 20.3】 图 20.5 (a)所示线路是桥式 整流器且输出端只用一个可控硅的可控整流电 路。因为电路带电感性负载，为防止可控硅关 不断，所以必需加续流二极管 DK，其电压和 电流波形如图 20.5 (b)所示。 可控硅每半个周期导电一次，每次为 π–α 。 桥臂上的整流管每一周期导电 π–α ，续流二极 管每半个周期导电一次，每次为α 。 该电路的最大移相范围为 180 o。可控硅所 承受的正向电压为 2U 。 O i O ωt ωt O ωt O ωt O ωt o u R i D1,4 i D2 3 i ， DK α 图 20.5 (b) 习题 20.3 的图