【正文】 電源電壓 u2的負(fù)半周期，負(fù)載電感 L 釋放能量，晶閘管繼續(xù) 導(dǎo)通。因此，在電源電壓 u2的一個周期里，以下方程均成立： L d i d ?? 2U2sin ??t d t 考慮到初始條件：當(dāng) ?t＝ 0 時 id＝ 0 可解方程得： U 22(1 ??cos ) id?? ??L ?t ?? 1 ??2?? U ?? ?? ??I d ??2 = 0 22(1 cos t)d( t) ??L U 22=(A) ?L ud與 id的波形如下圖： u2 0 ud 0 id 0 ?????????????????2????2???????2???????t ?t ?t 當(dāng) α ＝ 60176。時，在 u2正半周 期 60?~180?期間晶閘管導(dǎo)通使電感 L 儲能，電感 L 儲藏的 能量在 u2負(fù)半周期 180?~300?期間釋放，因此在 u2一個周期中 60?~300?期間以下微分方程 成立： L d i d ?? 2U2sin ??t d t 考慮初始條件：當(dāng) ?t＝ 60?時 id＝ 0 可解方程得： i d ?? U 22( ?L 1 2 ?? ?t cos ) 4 PDF created with pdfFactory Pro trial version 其平均值為 5??13 U 1 2U2=(A) I d ?? ??2 ????3 22( ??L 2 ?? ?t cos?t)d( ) = 2??L 此時 ud與 id的波形如下圖： u2 0 ??ud id + + + + ?t ?t ?t 2．圖 29 為具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，問該變壓器還有直流磁化 問題嗎？試說明： ① 晶閘管承受的 最大反向電壓為 2 其輸出電壓和電流的波形與單相全控橋時相同。 2U2； ② 當(dāng)負(fù)載是電阻或電感時， 答：具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，該變壓器沒有直流磁化的問題。 因為單相全波可控整流電路變壓器二次測繞組中，正負(fù)半周內(nèi)上下繞組內(nèi)電流的方向 相反，波形對稱，其一個周期內(nèi)的平均電流為零，故不會有直流磁化的問題。 以下分析晶閘管承受最大反向電壓及輸出電壓和電流波形的情況。 ① 以晶閘管 VT 2為例。當(dāng) VT 1導(dǎo)通時，晶閘管 VT 2通過 VT 1與 2 個變壓器二次繞組 并聯(lián)，所以 VT2承受的最大電 壓為 2 2U2。 ② 當(dāng)單相全波整流電路與單相全控橋式整流電路的觸發(fā)角 ?? 相同時，對于電阻負(fù)載： （ 0~α ）期間無晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為 0；（ α ~π ）期間，單相全波電路中 VT1導(dǎo)通， 單相全控橋電路中 VT VT4導(dǎo)通，輸出電壓均與電源電壓 u2相等； (π ~π＋α )期間，均 無晶閘管導(dǎo)通，輸出電壓為 0； (π＋α ~ 2π )期間，單相全波電路中 VT2導(dǎo)通，單相全控 橋電路中 VT VT3導(dǎo)通，輸出電壓等于 ??u2。 對于電感負(fù)載：（ α ~ π＋α ）期間，單相全波電路中 VT1導(dǎo)通，單相全控橋 電路中 VT VT4導(dǎo)通，輸出電壓均與電源電壓 u2相等；（ π ＋ α ~ 2π＋α ）期間，單相全波電 路中 VT2導(dǎo)通，單相全控橋電路中 VT VT3導(dǎo)通，輸出波形等于 ??u2。 可見，兩者的輸出電壓相同，加到同樣的負(fù)載上時，則輸出電流也相同。 5 PDF created with pdfFactory Pro trial version 3．單相橋式全控整流電路， U2＝ 100V，負(fù)載中 R＝ 2Ω ， L 值極大，當(dāng) α ＝ 30176。時， 要求： ① 作出 ud、 id、和 i2的波形； ② 求整流輸出平均電壓 Ud、電流 Id，變壓器二次電流有效值 I2； ③ 考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。 解： ① ud、 id、和 i2的波形如下圖： u2 O ud O id O i2 O ?????????????????????????Id Id ?t ?t ?t ?t ② 輸出平均電壓 Ud、電流 Id，變壓器二次電流有效值 I2分別為 Ud＝ U2 cosα ＝ 100cos30176。＝ （ V） Id＝ Ud/R＝ ＝ （ A） I2＝ Id＝ （ A） ③ 晶閘管承受的最大反向電壓為： 2 U2＝ 100 2 ＝ （ V） 考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓為： UN＝（ 2~3） ＝ 283~424（ V） 具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。 流過晶閘管的電流有效值為： IVT＝ Id∕ 2 ＝ （ A） 晶閘管的額定電流為： IN＝（ ~2） ∕＝ 26~35（ A） 具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。 4．單相橋式半控整流電 路，電阻性負(fù)載，畫出整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形。 解：注意到二極管的特點：承受電壓為正即導(dǎo)通。因此，二極管承受的電壓不會出現(xiàn)正的 部分。在電路中器件均不導(dǎo)通的階段，交流電源電壓由晶閘管平衡。 整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形如下： u2 0 uVD2 0 uVD4 0 ??????2???????t ?t ?t 5．單相橋式全控整流電路， U2=100V，負(fù)載中 R=2Ω， L 值極大，反電勢 E=60V，當(dāng) ?=30?時，要求： ① 作出 ud、 id和 i2的波形； ② 求整流輸出平均電壓 Ud、電流 Id，變壓器二次側(cè)電流有效值 I2； ③ 考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。 解： ① ud、 id和 i2的波形如下圖： u2 O ud O id O i2 O ??????????????????Id Id Id ??t ??t ??t ??t ② 整流輸出平均電壓 Ud、電流 Id，變壓器二次側(cè)電流有效值 I2分別為 Ud＝ U2 cosα ＝ 100cos30176。＝ (A) Id＝ (Ud－ E)/R＝ (－ 60)/2＝ 9(A) I2＝ Id＝ 9(A) ③ 晶閘管承受的最大反向電壓為： 2 U2＝ 100 2 ＝ （ V） 流過每個晶閘管的電流的有效值為： IVT＝ Id∕ 2 ＝ （ A） 故晶閘管的額定電壓為： UN＝ (2~3)＝ 283~424（ V） 晶閘管的額定電流為： IN＝ (~2)∕＝ 6~8（ A） 晶閘管額定電壓和電流的具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。 6. 晶閘管串聯(lián)的單相半控橋（橋中 VT VT2為晶閘管），電路如圖 211 所示，U2=100V， 電阻電感負(fù)載， R=2Ω， L 值很大，當(dāng) ?=60?時求流過器件電流的有效值，并作出 ud、 id、 iVT、 iD的波形。 解： ud、 id、 iVT、 iD的波形如下圖： u2 ??O ??? ?t ud O id iVT1O O Id Id ?t ?t ?t 負(fù)載電壓的平均值為： 1 ??iVD2 O ????Id ?t 1 ??cos(??/ 3) U ?? ???2U2sin ?td(?t) ?? ＝ （ V） d ?? 3 2 2 負(fù)載電流的平均值為： Id＝ Ud∕R＝ ∕2＝ （ A） 流過晶閘管 VT VT2的電流有效值為： 1 IVT＝ Id＝ （ A） 3 流過二極管 VD VD4的電流有效值為： IVD＝ 2Id＝ （ A） 3 7. 在三相半波整流電路中，如果 a 相的觸發(fā)脈沖消失，試?yán)L出在電阻性負(fù)載和電感性 負(fù)載下整流電壓 ud的波形。 解：假設(shè) ????0??，當(dāng)負(fù)載為電阻時， ud的波形如下： uduaubuc O uduaubuc ??t O ?????t 當(dāng)負(fù)載為電感時， ud的波形如下： uduaubuc O uduaubuc O ??t ??t 8．三相半波整流電路，可以將整流變壓器的二次繞組分為兩段成為曲折接法，每段 的電動勢相同，其分段布置及其矢量如圖 260 所示，此時線圈的繞組增加了一些，銅的用 料約增加 10%，問變壓器鐵心是否被直流磁化，為什么？ A B C C N n N a1 b1c1 B c1 n A c2 a2b2c2 a2 b1 a1 b2 圖 260 變壓器二次繞組的曲折接法及其矢量圖 答：變壓器鐵心不會被直流磁化。原因如下： 變壓器二次繞組在一個周 期內(nèi)：當(dāng) a1c2對應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時， a1的電流向下流， c2的 電流向上流；當(dāng) c1b2對應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時， c1的電流向下流， b2的電流向上流；當(dāng) b1a2對 應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時， b1的電流向下流， a2的電流向上流；就變壓器的一次繞組而言，每一 周期中有兩段時間（各為 120?）由電流流過，流過的電流大小相等而方向相反，故一周期 內(nèi)流過的電流平均值為零，所以變壓器鐵心不會被直流磁化。 9．三相半波整流電路的共陰極接法與共陽極接法， a、 b 兩相的自然換相點是同一點 嗎？如果不是，它們在相位上差多少度？ 答：三相半波整流電路的共陰極接法與共陽極接法， a、 b 兩相之間換相的的自然換相點不 是同一點。它們在相位上相差 180176。 10．有兩組三相半波可控整流電路，一組是共陰極接法，一組是共陽極接法，如果它 們的觸發(fā)角都是 ?，那末共陰極組的觸發(fā)脈沖與共陽極組的觸發(fā)脈沖對同一相來說，例如 都是 a 相，在 相位上差多少度？ 答：相差 180176。\u12290X 11．三相半波可控整流電路， U2=100V，帶電阻電感負(fù)載， R=5Ω， L 值極大，當(dāng)?=60??時，要求： ① 畫出 ud、 id和 iVT1的波形； ② 計算 Ud、 Id、 IdT和 IVT。 解： ① ud、 id和 iVT1的波形如下圖： u2??=30u176。aubuc O uduaubuc ?t O iVT1 O id O ????t ?t ?t ② Ud、 Id、 IdT和 IVT分別如下 Ud＝ ?＝ 100cos60176。\（ V） Id＝ Ud∕R＝ ∕5＝ （ A） IdVT＝ Id∕3＝ ∕3＝ （ A） IVT＝ Id∕ 3 ＝ （ A） 12．在三相橋式全控整流電路中，電阻負(fù)載，如果有一個晶閘管不能導(dǎo)通，此時的整 10 流電壓 ud波形如何？如果有一個晶閘管被擊穿而短路，其他晶閘管受什么影響？ 答：假設(shè) VT1不能導(dǎo)通，整流電壓 ud波形如下： ud O ?t 假設(shè) VT1被擊穿而短路，則當(dāng)晶閘管 VT3或 VT5導(dǎo)通時，將發(fā)生電源相間短路，使得 VT VT5也可能分別被擊穿。 13．三相橋式全控整流電路， U2=100V，帶電阻電感負(fù)載， R=5Ω， L 值極大，當(dāng)?=60??時，要求： ① 畫出 ud、 id和 iVT1的波形； ② 計算 Ud、 Id、 IdT和 IVT。 解： ① ud、 id和 iVT1的波形如下： ??= 60176。 u2 O ua ?t1 ub uc ?t Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ uduabuacubcub