【正文】 +? t? tu20?+ + 5 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 22U ； ② 當(dāng)負(fù)載是電阻或電感時，其輸出電壓和電流的波形與單相全控橋時相同。 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 VT2 為例。當(dāng) VT1 導(dǎo)通時，晶閘管 VT2 通過 VT1 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 22U 。 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。 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： u2O ? tO ? tO ? tudidi2O ? tIdId???? 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 ＝ 179。 100179。 cos30176。＝ （ V） Id＝ Ud /R＝ ＝ （ A） 6 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）179。 ＝ 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）179。 ∕ ＝ 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： 0 ? 2 ? ? t? t? tu2uV D 2uV D 400 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： 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 ＝ 179。 100179。 cos30176。 ＝ (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： u2O ? tO ? tO ? tudidi2O ? tIdIdId???? 7 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)179。 ＝ 283~424（ V） 晶閘管的額定電流為： IN＝ (~2)179。 ∕ ＝ 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： 負(fù)載電壓的平均值為 ： 2 )3/c os ()(ds in21 23 2d ???? ?? ??? ? UttUU＝ （ V） 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： IVT＝ 31 Id＝ （ A） 流過二極管 VD VD4 的電流有效值為： IVD＝ 32 Id＝ （ A） 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：當(dāng)負(fù)載為電感時， ud的波形 如下： 負(fù)載為電阻 負(fù)載為電感 u2O ? tO ? tO ? tudidO ? tO ? tIdIdIdiV T 1iV D 2?? ??? ?u d u a u b u cO ? tu d u a u b u cO ? t?u d u a u b u cO ? tu d u a u b u cO ? t 8 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？ 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。 。 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： ② Ud、 Id、 IdT 和 IVT 分別如下 a1A B CNnNABCn圖 2 6 0b1c1a2b2c2 a1b1c1a2b2c2uduaubucidO? tO ? tO ? t?iVT1?? = 3 0 176。u 2uaubucO ? t 9 Ud＝ ?＝ 179。 100179。 cos60176。＝ （ 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： u dO ? 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 圖 ： ② Ud、 Id、 IdT 和 IVT 分別如下 Ud＝ ?＝ 179。 100179。 cos60176。＝ 117（ V） Id＝ Ud∕ R＝ 117∕ 5＝ （ A） IDVT＝ Id∕ 3＝ ∕ 3＝ （ A） IVT＝ Id∕ 3 ＝ ∕ 3 ＝ （ A） 14．單相全控橋，反電動勢阻感負(fù)載， R=1Ω， L=∞ ， E=40V， U2=100V， LB=，當(dāng) ?=60?時求 Ud、 Id與 ??的數(shù)值，并畫出整流電壓 ud的波形。 ?? = 6 0 176。u2uduabuacubcubaucaucbuabuacuaⅠ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ ⅥubucO ? t? t1O ? tid? tO? tOiVT1 10 解：考慮 LB 時，有： Ud ＝ α － Δ Ud Δ Ud ＝ 2XBId ∕ π Id＝（ Ud－ E） ∕ R 解方程組得： Ud＝（ π R ＋ 2XBE）∕（ π R＋ 2XB）＝ （ V） Δ Ud＝ （ V） Id＝ （ A） 又∵ ?cos － )cos( ??? ＝ 2 BdXI ∕ U2 即得出 )60cos( ??? = 換流重疊角 ? ＝ 176。 ? 60176。 =176。 最后，作出整流電壓 Ud的波形如下： 15．三相半波可控整流電路，反電動勢阻感負(fù)載， U2=100V， R=1Ω， L=∞ ， LB=1mH，求當(dāng) ?=30?時、 E=50V 時 Ud、 Id、 ??的值并作出 ud與 iVT 1 和 iVT 2 的波形。 解：考慮 LB時，有： Ud＝ － Δ Ud Δ Ud＝ 3XBId∕ 2π Id＝（ Ud－ E） ∕ R 解方程組得： Ud＝（ π R ＋ 3XBE）∕（ 2π R＋ 3XB）＝ （ V） Δ Ud＝ （ V） Id＝ （ A） 又∵ ?cos － )cos( ??? ＝ 2 BdXI ∕ 6 U2 即得出 )30cos( ??? = 換流重疊角 ? ＝ 176。 ? 30176。 =176。 ud、 iVT 1 和 iVT 2 的波形如下： O?? tO ? t?u du 2 11 16．三相橋式不可控整流電路，阻感負(fù)載， R=5Ω， L=∞ ， U2=220V， XB=，求Ud、 Id、 IVD、 I2 和 ??的值并作出 ud、 iVD 和 i2 的波形。 解：三相橋式不可控整流電路相當(dāng)于三相橋式可控整流電路 α ＝ 0176。時的情況。 Ud＝ － Δ Ud Δ Ud＝ 3XBId∕ π Id＝ Ud∕ R 解方程組得： Ud＝ ∕（ 1＋ 3XB/π R）＝ （ V） Id＝ （ A） 又∵ ?cos － )cos( ??? ＝ 2 BdXI ∕ 6 U2 即得出 ?cos = 換流重疊角 ? ＝ 176。 二極管電流和變壓器二次測電流的有效值分別為 IVD＝ Id∕ 3＝ ∕ 3＝ （ A） I2a＝ 32 Id＝ （ A） ud、 iVD1 和 i2a的波形如下： u di