这就是说,对于一个额定电流lr为100A的晶闸管,其允许通过电流的有效值为157A 综上所述,在具体选择晶闸管电流定额时,应根据实际流过晶闸管的电流的有效值来间 接得到晶闸管额定通态平均电流Ir的大小。并考虑安全裕量,一般按下式来选晶闸管,即 r=(1.5~2) 式中,——实际通过晶闸管的电流有效值。 显然,实际流过晶闸管的电流波形不同时,有效值与平均值的比值不同,即K值不同。 针对一些常见的波形,K值可查表获得。通常,负载电流以平均值表示。根据流过晶闸管的 平均电流和K值即可求得实际流过晶闸管的电流有效值,再确定晶闸管额定电流大小 4维持电流lH 在规定的环境温度和控制极断路时,维持元件继续导通的最小电流称维持电流l。 般为几mA~一百多mA,其数值与元件的温度成反比,在120°C时的维持电流约为25°时 的一半。当晶闸管的正向电流小于这个电流时,晶闸管将自动关断 8.2单相可控整流电路 可控整流电路是一种把交流电源电压变换成大小可调的直流电压的电路。 由晶闸管组成的可控整流电路,依所用交流电源的相数(单相、三相、多相等)、整流主 电路的结构形式(半波、桥式等)以及负载的类型(电阻负载、电感负载、反电势负载等), 构成多种形式的电路 一、单相半波可控整流电路 单相半波可控整流电路实际应用较少,但电路简单,调整容易,且对理解可控整流原理 比较方便,所以,还是从它开始进行分析。 1.带电阻性负载的可控整流电路 图86绘出了单相半波可控整流电路和整流电路在电阻性负载时的电压、电流波形图
e 57 T I = 1. I 这就是说，对于一个额定电流 TI 为 100A 的晶闸管，其允许通过电流的有效值为 157A。 综上所述，在具体选择晶闸管电流定额时，应根据实际流过晶闸管的电流的有效值来间 接得到晶闸管额定通态平均电流 TI 的大小。并考虑安全裕量，一般按下式来选晶闸管，即 1.57 ' (1.5 ~ 2) T I I = 式中， ' e I ——实际通过晶闸管的电流有效值。 显然，实际流过晶闸管的电流波形不同时，有效值与平均值的比值不同，即 K 值不同。 针对一些常见的波形，K 值可查表获得。通常，负载电流以平均值表示。根据流过晶闸管的 平均电流和 K 值即可求得实际流过晶闸管的电流有效值，再确定晶闸管额定电流大小。 4.维持电流 I H 在规定的环境温度和控制极断路时，维持元件继续导通的最小电流称维持电流 I H 。 一般为几 mA～一百多 mA，其数值与元件的温度成反比，在120°C时的维持电流约为 25°C时 的一半。当晶闸管的正向电流小于这个电流时，晶闸管将自动关断。 8.2 单相可控整流电路 可控整流电路是一种把交流电源电压变换成大小可调的直流电压的电路。 由晶闸管组成的可控整流电路，依所用交流电源的相数(单相、三相、多相等)、整流主 电路的结构形式（半波、桥式等）以及负载的类型（电阻负载、电感负载、反电势负载等）， 构成多种形式的电路。 一、单相半波可控整流电路 单相半波可控整流电路实际应用较少，但电路简单，调整容易，且对理解可控整流原理 比较方便，所以，还是从它开始进行分析。 1．带电阻性负载的可控整流电路 图 8.6 绘出了单相半波可控整流电路和整流电路在电阻性负载时的电压、电流波形图
图中,u2为输入电压,u为输出电 压:a称为控制角,是晶闸管元件承受正向 电压起始点到触发脉冲的作用点之间的电 角度:O称为导通角,是晶闸管在一周期时 间内导通的电角度 对单相半波可控整流电路而言,a的 移相范围是0~π,而对应的θ的变化范围 为x~0,由图86可见, 当不加触发脉冲信号时晶闸管不导 通,电源电压全部加于晶闸管上面,负载上 电压为零(忽略漏电流)。这时,晶闸管承受 的最大正向与反向电压为√2U2。 当or=a(0<a<)时,晶闸管上电压 为正,当控制极加上触发脉冲信号时,晶闸 管触发导通,电源电压将全部加于负载(忽 略晶闸管的管压降)。当ot=π时,电源电压 图86单相半波可控整流电路和电从正变为零,晶闸管内流过的电流小于维持 阻性负载时的电压、电流波形 电流而关断,之后,晶闸管就承受电源的反 向电压,直至下个周期触发脉冲再次加到控 制极上时,晶闸管重新导通,改变a的大小就可以改变负载上电压波形,也就改变了负载电 压的大小。 输出电压平均值的大小可由下式求得 √2U2 sin otd(or)=0451 负载电流平均值的大小由欧姆定律决定,其值为 U2 1+cos 2.带电感性负载的可控整流电路 负载的感抗ωL和电阻R的大小相比不可忽略时称为电感性负载,如电机的励磁线圈、 电抗器等。 整流电路接电感性负载时的工作情况与电阻性负载有很大不同,为了便于分析,把电感
图 8.6 单相半波可控整流电路和电 阻性负载时的电压、电流波形 图中， 2 u 为输入电压， ud 为输出电 压；α 称为控制角，是晶闸管元件承受正向 电压起始点到触发脉冲的作用点之间的电 角度；θ 称为导通角，是晶闸管在一周期时 间内导通的电角度。 对单相半波可控整流电路而言，α 的 移相范围是 0 ~ π ，而对应的θ 的变化范围 为π ~ 0 ，由图 8.6 可见，α +θ = π 。 当不加触发脉冲信号时晶闸管不导 通，电源电压全部加于晶闸管上面，负载上 电压为零(忽略漏电流)。这时，晶闸管承受 的最大正向与反向电压为 2U2 。 当ωt = α(0 < α < π ) 时，晶闸管上电压 为正，当控制极加上触发脉冲信号时，晶闸 管触发导通，电源电压将全部加于负载(忽 略晶闸管的管压降)。当ωt = π 时，电源电压 从正变为零，晶闸管内流过的电流小于维持 电流而关断，之后，晶闸管就承受电源的反 向电压，直至下个周期触发脉冲再次加到控 制极上时，晶闸管重新导通，改变α 的大小就可以改变负载上电压波形，也就改变了负载电 压的大小。 输出电压平均值的大小可由下式求得 ∫ + = = π α α ω ω π 2 1 cos 2 sin d( ) 0.45 2 1 d 2 U 2 U U t t 负载电流平均值的大小由欧姆定律决定，其值为 2 1 cos 0.45 2 d + α = = R U R U I d 2．带电感性负载的可控整流电路 负载的感抗ωL 和电阻 R 的大小相比不可忽略时称为电感性负载，如电机的励磁线圈、 电抗器等。 整流电路接电感性负载时的工作情况与电阻性负载有很大不同，为了便于分析，把电感
与电阻分开,如图87所示。 由于电感具有阻碍电流变化的作用 当电流上升时,电感两端的自感电势阻 碍电流的上升,所以,晶闸管触发导通时, 电流要从零逐渐上升。当电源电压下降以 减小 及过零变负时,电感中电流在变小的过程 中又由于自感效应,产生方向与上述相反 的自感电势癿L来阻碍电流减小,只要e1大 于电源的负电压,负载上电流将继续流通, 晶闸管继续导通,这时,电感中储存的能 量放出来,一部分消耗在电阻上,一部分 回送到电源去,因此,负载上电压瞬时值 出现负值 到某一时刻,当流过晶闸管的电流 小于维持电流时,晶闸管关断,并且立即 承受反向电压。所以,晶闸管在ot=a时 触发导通后在a+O时关断。 由此可见,在单相半波可控整流电路 中,当负载为电感性时,晶闸管的导通角θ 图87整流电路接电感 将大于-a,也就是说,在电源电压为负 性负载时的电压电流波形 时仍然可能继续导通。负载电感愈大,导 通角θ愈大,每个周期中负载上的负电压所占的比重就愈大,输出电压和输出电流的平均值 也就愈小 为了提高大电感负载时的单相半波可控整流电路整流输出平均电压,可以采取措施使电 源的负,电压不加于负载上,这可在负载两端并联一只二极管,如图8.8所示。 电路中所接二极管叫续流二极管 当晶闸管导通时,若电源电压为正,二极管Ⅴ不通,负载上电压波形与不加二极管Ⅴ 时相同,当电源电压变负时,V导通,负载两端电压仅为二极管管压降,接近于零,此时 由电感放出的能量消耗在电阻上
图 8.7 整流电路接电感 性负载时的电压电流波形 与电阻分开，如图 8.7 所示。 由于电感具有阻碍电流变化的作用， 当电流上升时，电感两端的自感电势 Le 阻 碍电流的上升，所以，晶闸管触发导通时， 电流要从零逐渐上升。当电源电压下降以 及过零变负时，电感中电流在变小的过程 中又由于自感效应，产生方向与上述相反 的自感电势 Le 来阻碍电流减小，只要 Le 大 于电源的负电压，负载上电流将继续流通， 晶闸管继续导通，这时，电感中储存的能 量放出来，一部分消耗在电阻上，一部分 回送到电源去，因此，负载上电压瞬时值 出现负值。 到某一时刻，当流过晶闸管的电流 小于维持电流时，晶闸管关断，并且立即 承受反向电压。所以，晶闸管在ωt = α 时 触发导通后在α +θ 时关断。 由此可见，在单相半波可控整流电路 中，当负载为电感性时，晶闸管的导通角θ 将大于π −α ，也就是说，在电源电压为负 时仍然可能继续导通。负载电感愈大，导 通角θ 愈大，每个周期中负载上的负电压所占的比重就愈大，输出电压和输出电流的平均值 也就愈小。 为了提高大电感负载时的单相半波可控整流电路整流输出平均电压，可以采取措施使电 源的负，电压不加于负载上，这可在负载两端并联一只二极管，如图 8.8 所示。 电路中所接二极管叫续流二极管。 当晶闸管导通时，若电源电压为正，二极管 V 不通，负载上电压波形与不加二极管 V 时相同，当电源电压变负时，V 导通，负载两端电压仅为二极管管压降，接近于零，此时， 由电感放出的能量消耗在电阻上
有了续流二极管,输出电压u4与a 的关系也与电阻性负载一样。但负载电流 的波形与电阻性负载时有很大不同,如图 88所示, 在晶闸管导通期间负载电流i由电 源提供,而当晶闸管关断时,则由电感通 续流二极管来提供。当ωL≥R时,电流 的脉动将是很小的,所以,这时电流波形 可以近似地看成是一条平行于横轴的直 线。假若负载电流的平均值为l,则流过 晶闸管与续流二极管的电流平均值分别 二、单相桥式可控整流电路 1.单相半控桥式整流电路 在单相桥式整流电路中,把其中两只 二极管换成晶闸管就组成了半控桥式整 流电路,如图89所示。 工作原理如下: 图88整流电路接电感性负 当1端电源为正的某一时刻,触发晶 载时加续流的电压电流波形 闸管VSl,电流途经如图中红线箭头所示。这时ⅤS2及Vl均承受反向电压而截止; 当2端电源为正的下半周期,触发晶闸管ⅴS2,电流途经如图中虚线箭头所示,这时 VS2及V2均承受反向电压而截止。 下面分三种不同负载情况来讨论。 1)电阻性负载 带电阻性负载时,整流输出的电流、电压波形及晶闸管上电压波形如图89所示,电流
图 8.8 整流电路接电感性负 载时加续流的电压电流波形 有了续流二极管，输出电压ud 与α 的关系也与电阻性负载一样。但负载电流 的波形与电阻性负载时有很大不同，如图 8.8 所示， 在晶闸管导通期间负载电流 di 由电 源提供，而当晶闸管关断时，则由电感通 过续流二极管来提供。当ωL ≥ R 时，电流 的脉动将是很小的，所以，这时电流波形 可以近似地看成是一条平行于横轴的直 线。假若负载电流的平均值为 d I ，则流过 晶闸管与续流二极管的电流平均值分别 为： VS d 2 I I π θ = V d 2 2 I I π π −θ = 二、 单相桥式可控整流电路 1．单相半控桥式整流电路 在单相桥式整流电路中，把其中两只 二极管换成晶闸管就组成了半控桥式整 流电路，如图 8.9 所示。 工作原理如下： 当 1 端电源为正的某一时刻，触发晶 闸管 VS1，电流途经如图中红线箭头所示。这时 VS2 及 V1 均承受反向电压而截止； 当 2 端电源为正的下半周期，触发晶闸管 VS2，电流途经如图中虚线箭头所示，这时 VS2 及 V2 均承受反向电压而截止。 下面分三种不同负载情况来讨论。 1）电阻性负载 带电阻性负载时，整流输出的电流、电压波形及晶闸管上电压波形如图 8.9 所示，电流
VS2 V2 图89单相半控桥式整流电路电阻性负载 波形与电压波形相似。晶闸管在or=a时触发导通,当电源电压过零变负时,电流降到 零,晶闸管关断。输出电压平均值Ud与控制角a的关系为 1+cosa 电流平均值l4为 R=0.9-21+cosa 在桥式整流电路中,元件承受的最大正反向电压是电源电压的最大值,即√2U2。 2)电感性负载 如图8.10所示半控桥式整流电路在电感性负载时也采用加接续流二极管的措施 若晶闸管的导通角为θ,则每周期续流二极管导通时间为2x-20。即: 流过每只晶闸管平均电流为。4; 流过续流二极管的平均电流为x=1。 图8.11所示为半控桥在电感性负载时不加续流二极管的电路。在电源电压过零时,电 感中的电流通过v1和V2形成续流,确保ⅤS1或ⅤS2可靠关断 本线路中流过ⅤS1、VS2的电流与图8.10所示的相同,但流过V1,V2的电流增大了, 其值为
波形与电压波形相似。晶闸管在ωt = α 时触发导通，当电源电压过零变负时，电流降到 零，晶闸管关断。输出电压平均值Ud 与控制角α 的关系为 2 1 cos 0.9 2 sin d( ) 1 2 d 2 α ω ω π π α + = = ∫ U U U t t 电流平均值 d I 为 2 1 cos 0.9 d 2 d + α = = R U R U I 在桥式整流电路中，元件承受的最大正反向电压是电源电压的最大值，即 2U2 。 2）电感性负载 如图 8.10 所示半控桥式整流电路在电感性负载时也采用加接续流二极管的措施。 若晶闸管的导通角为θ ，则每周期续流二极管导通时间为 2π − 2θ 。即： 流过每只晶闸管平均电流为 d 2 I π θ ； 流过续流二极管的平均电流为 d I π π −θ 。 图 8.11 所示为半控桥在电感性负载时不加续流二极管的电路。在电源电压过零时，电 感中的电流通过 V1 和 V2 形成续流，确保 VS1 或 VS2 可靠关断。 本线路中流过 VS1、VS2 的电流与图 8.10 所示的相同，但流过 V1，V2 的电流增大了， 其值为 V d 2 2 I I π π −θ = 图 8.9 单相半控桥式整流电路电阻性负载