电力电子第2章整流电路习题及答案.pdf

第 2 章整流电路 一、填空题 1、变压器漏抗对整流电路的影响是 整流电路输出电压 Ud 幅值减小 ；变压器漏抗对逆变 电路的影响是 逆变电路输出电压压 Ud 幅值增大 。 2、三相桥式可控整流电路，若输入电压为 u21=100sinwt，电阻性负载，设控制角=60， 则输出电压 Ud=82.73V。 二、判断题 1、对于输入接整流变压器的可控整流电路，变压器存在直流磁化的有三相半波整流电路、 单相半波整流电路和单相双半波整流电路。 （） 2、对于单相桥式全控整流电路，晶闸管 VT1无论是烧成短路还是断路，电路都可作单相半 波整流电路工作。 （） 3、单相桥式电路，反电动势负载，已知=60U2=100V，E=50V，则电路处于待逆变状态 。 （ ） 4、在有源逆变电路中，当某一晶闸管发生故障，失去开通能力，则会导致逆变失败。 （） 5、变压器漏抗使整流电路和有源逆变电路的输出电压幅值均减小。 （） 6、对于三相半波整流电路，电阻性负载，当 Id 一定时，流过晶闸管的电流有效值 IT 随控 制角的增加而增加。 （） 7、 对于三相半波整流电路电阻性负载， 当=45，U2=100V 时， 输出电压平均值约为 85V。 （） 8、输出接有续流二极管的三相桥式全控桥，不可能工作在有源逆变状态。 （） 9、下列各种变流装置中，能实现有源逆变电路的，在括号中画“”，不能的画“”。 （1）单相双半波可控整流电路。 （） （2）接续流二极管的单相双半波可控整流电路。 （ ） （3）单相全控桥式整流电路。 （） （4）单相半控桥式整流电路。 （） （5）三相半波可控整流电路。 （） （6）带续流二级管的三相半波可控整流电路。 （） （7）三相桥式全控整流电路。 （） 三、选择题 1、下列路中，不可以实现有源逆变有（ bd ） A、三相半可控整流电路B、三相桥式半控整流电路 C、单相桥式整流电路D、单项双半波整流电路外接续流二极管 2、下列电路中，输入整流变压器不存在直流磁化的有（ acef ） A、单相桥式整流电路B、单相半波整流电路 C、单相双半波整流电路D、三相半波整流电路 E、三相桥式有源逆变电路F、单相双半波外接续流二极管 3、下列可控整流电路中，输出电压谐波含量最少的是（ d ） A、三相半波B、单相双半波C、三相桥式D、十二相整流 4、整流变压器漏抗对电路的影响有（acd） A、变流装置的功率因数降低B、输出电压脉冲减小 C、电流变化缓和D、引起相间短路 四、问答题 1、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：晶闸管承受的最大反向电压为；当负载是电阻或电感时，其输出电压和 2 22U 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。 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承受的最大电压是。 2 22U 当单相全波整流器流电路与单相全控桥式整流电路触发角 a 相同时，对于电阻负载； （0a）期间无晶闸管导通，输出电压为 0； （）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； （+）期间，均无 晶闸管导通，输出电压为 0； （+2）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： （+）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， （+2+）期间，单相全波电路中 VT2导 通，单相全控桥电路中 VT2、VT3导通，输出电流也相同。 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。 2、单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪 一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？ 答：单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有 2k（k=1、2、3）次谐波，其中幅值 最大的 2 次谐波。变压器二次侧电流中含有 2k+1（k=1、2、3）次即奇次谐波，其中主要 的是 3 次、5 次谐波。 3、在三相半波整流电路中，如果相的触发脉冲消失，试绘出在阻性负载和电感性 负载下整流电压 ud的波形。 解：假设=0，当负载为电阴时，ud的波形如下： 当负载为电感时，ud的波形如下： 4、三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b 两相的自然换相点是同一点 吗？如果不是，它们在相位上差多少度？ 答：三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b 两相的自然换相点不是同一点。 它们在相位上差 180。 5、有两组三相半波可控整流电路。一组是共阴极接法，一组是共阳极接法，如果它 们的触发角都是，那末共阴极组的触发脉冲与与共阳极组的触发脉冲对相同一相来说，例 如都是相，在相位上差多少度？ 答：相差 180。 6、在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，如果有一个晶闸管不能导通，此时的整 流电压 ud波形如何？如果有一个晶闸管被击穿而短路，其他晶闸管受什么影响？ 答：假设 VT1不能导通，整流电压 ud波形如下： 假设 VT1被击穿而短路，则当晶闸管 VT3或 VT5导通时，将发生电源相间短路，使得 VT3、VT5也能分别被击穿。 7、三相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的 是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？ 答：三相桥式全控整流电路的整流输出电压中含有 6k（k=1、2、3）次谐波，其中幅值最 大的 6 次谐波。变压器二次侧电流中含有 6k1（k=1、2、3）次谐波，其中主要的是 5 次、7 次谐波。 8、在单相桥式全控制整流电路中，若有一晶闸管因为过流而烧成断路，结果会怎样？ 如果这只晶闸管被烧成短路，结果又会怎样？ 答：若有一晶闸管因为过流而烧成断路，则单相桥式全控制流电路变为单相半波可控制流电 路，如果这只晶闸管被烧成短路，会引起其他晶闸管因对电源短路而烧毁，严重时使输入变 压器因过流而损坏。因此在设计电路时，在变压器二次侧与晶闸管之间应串联快速熔断丝， 起到过流保护的作用。 9、有一感性负载单相半控桥式整流电路，当触发脉冲突然消失或突然增大到时 ， 电路会产生什么现象？电路失控时，可用什么方法判断哪一只晶闸管一直导能，哪一只一直 阻断？ 答：对于单相半控桥式整流电路，当触发脉冲突然消失或突然增大到时，电路会出现失 控现象，即一只晶闸管一直导通，两只整流二极管轮流导通。出现这种现象时，可用万用表 测量晶闸管两端电压或用示波器测量晶闸管两端电压波形来判断导通和关断情况。 10、在主电路没有整流压器，用示波器观察主电路各点波形时，务必采取什么措施？用 双踪示波器同时观察电路两处波形时，务必注意什么问题？ 答：必须把示波器插头的接地端断开，否则会引起短路。用双踪示波器同时观察时，由于探 头的负端在示波器内部被短接，所以使用时，探头的负端可以选择两个电位相同的点或无直 接电联系的点，否则会引起短路。 11、在电阻性负载三相半波可控整流电路中，如果窄脉冲出现早，即在移到自然换相之 前，会出现什么现象？画出负载侧 ud波形。 解：如图所示，当触发脉冲 ug1触发 a 相晶闸管，则相晶闸管导通。当 ug2触发 b 相晶闸管 时，由于 a 相电压高于 b 相电压，a 相晶闸管继续导通，b 相晶闸管因承受反压而不导通。 过了自然换相点后，尽管 b 相电压高于 a 相电压，但 b 相晶闸管的触发脉冲 ug2已消失，所 以 b 相晶闸管仍不导通。a 相晶闸管导通到过零点结束。接着导通的是 c 相晶闸管。由此可 以看出，由于晶闸管间隔导通而出现了输出波形相序混乱现象，这是不允许的。 12、三相半波电路如图所示，将变压器二次绕组分为两段，接成曲折接法。每段绕组电 压为 100V，试求： （1）变压器铁心有没有直流磁化？为什么？ （2）晶闸管上承爱的最大电压为多少？ 解 ： （1）采用两段曲折接法后，向量图如图所示，因为 U 和 U,V 和 V，W 和 W分别 绕在同一个铁心柱上，在一个周期内，流过两绕组的电流方向相反、大小相等，直流磁势互 抵消，所以不存在直流磁化。 （2）因每段绕组电压为 100V，以 U 相为例，总的交流电压为+U 与-W 相电压叠加，两者 相位差为 120，所以合成电压为。VV1731003 13、三相全控桥式整流电路，当一只晶闸管短路时，电路会发生什么情况 答：在三相桥式电路中，若一只晶闸管发生短路，例如共阴极组中一只管了短路，则其余共 阴极组中任意一只晶闸管被触发导通后，都要引起电源线电压短路，使管子连续烧坏，严重 时，还会损坏输入变压器，所以要求每只晶闸管桥路中应串接快速熔断器，以保护晶闸管及 整个电路。 14、三相可控整流，=60时，U 相晶闸管的触发脉冲在线电压 uUV的波形上是多少 度？ 答：因为=60，触发脉冲相电压 uU波形上是 90，而线电压 uUV超前 uU为 30，所以 ， 触发脉冲在线电压 uUV位置是 120。 15、一般三相可控整流装置中，如果电源三相进线相序接反，会产生什么问题？ 答：如果电源三相进线相序接反，会出现缺相或乱相。所谓乱相是该导通的晶闸管不导通， 不该导通的晶闸管导通了。在单宽脉冲和双脉冲触发的三相桥式电路中，原来调整好的移相 范围会前移 60，使系统不能正常工作，所以晶闸管装置的进线相序必须符合规定。 16、对于单相全控桥式有源逆变电路，为了加快电动机的制动过程，增大电枢电流，应 如何调节角？当电枢电流增大后，换相重叠角是否会加大？这是否会造成逆变失败？ 解：因为 Id=（Ud-ED）/ R，在有源逆变条件下，Id=-Ud0cos-（-ED）/R=（ED-Udocos） /R，所以电动机工作在发电制动状态。 发为 加快 电动 机制动 过程 ，增 大 Id，必 须使 增大 。又 知 cos -cos （ +） =IdXB/，所以当制动电源 Id 增大时，换向重叠角亦增加，当增大超过)/sin(22mU 一定数值，加上换向重叠角的增大，可能造成逆变的失败。 17、使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？ 答：条件有二： 直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧 的平均电压： 要求晶闸管的控制角/2，使 Ud为负值。 18、什么是逆变失败？如何防止逆变失败？ 答：逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者 使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的 短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。 防止逆变失败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证交流电 源的质量，留出充足的换向裕量角等。 19、单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阴负载或电 感负载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少？ 答：单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是 01800，当 负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是 0900。 三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是 01200，当 负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是 0900。 五、综合题 1、单相桥式全控整流电路，u2=100V，负载中 R=2，L 值极大，当=30时，要求： 作出 ud、id、i2的波形； 求整流输出平均电压 ud、电流 Id，变压器二次电流有效值 I2。 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。 解：ud、id、i2的波形如下图： 输出平均电压 ud、电流 Id，变压器二次电流有效值 I2分别为： )(99.38 )(99.382/97.77/ )(97.7730cos1009 . 0cos9 . 0 2 0 2 AII ARUI VUU d dd d 晶闸管承受的最大反向电压为： )(4 .14121002 2 VU 考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为： UN=（2-3）141.4=283424(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： )(57.272/AII dVT 晶闸管的额定电流为： )(352657. 1/57.27)25 . 1 (AIN 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。 2、单相式半控整流电路，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压波形如下： 3、单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中 R=2，L 值极大，反电势 E=60V，当 =30时，要求： 作出 ud、id和 i2的波形； 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； 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。 解：ud、id和 i2的波形如下图： 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： )(9 )(92/ )6097.77(/ )( )(97.7730cos1009 . 0cos9 . 0 2 0 2 AII AREUI VUU d dd d 晶闸管承受的最大反向电压为： )(4 .14121002 2 VU 流过每个晶闸管的电流有效值为： )(36. 62/AII dVT 故晶闸管的额定电压为： UN=（2-3）141.4=283424(V) 晶闸管的额定电流为： )(8657. 1/36. 6)25 . 1 (AIN 晶闸管额定电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。 4、 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=2，L值很大， 当=60时要求流过器件电源的有效值， 并作出 ud、id、iVT、 iD的波形。 解：ud、id、iVT、iD的波形如下图： 负载电压的平均值为： )(5 .67 2 ) 3/cos(1 9 . 0)(sin2 1 22 3 VUttdUUd 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： )(49.19 3 1 AII dVT 流过二极管 VD3、VD4 的电流有效值为： )(56.27 3 2 AII dVD 5、带续流二极管的单相半波可控整流电路中，大电感负载，U2=220V，R=10，要 求输出整流电压平均值为 030V 连续可调。试求控制角范围，选择晶闸管定额并计算变 压器次级容量。 解：由 2 cos12 2 U Ud 当 Ud=30V 时，有 0.394，113.21 2 2 cos 2 U Ud 当 Ud=0V时，对应=180所以控制角范围是 180113 .2，导通角的变化范围是 0 66 .8。 假设R，则输出电流波形为一水平直张，即L Id= R Ud Ud 在 030V 之间，Id 在 03A 之间，流过晶闸电流有效值为： ddoT ItII 2 )( 2 1 2 当=113.2时，IT取最大值即 ITmax=（AA29. 1) 3 1802 2 .113180 则所选晶闸管的通态平均电流为： A I I T AVT 23. 1 57. 1 5 . 1 max )( 其额定电压为：（2）VV622)2202 变压器次级容量 S2=U2I2 由于变压器次级绕组电流波形晶闸管 VT 的相同，所以取 I2=ITmax=1.29A 则S2=2201.29=283.8VA 6、具有续流二级管的单相半波可控整流电路对大电感负载供电，其中电阻 R=7.5电 源电压 220V，试计算当控制角为 30和 60时，晶闸管和续流二极管的平均电流值和有效 值，在什么情况下续流二极管电流平均值大于晶闸管的电流平均值。 解：电路如图所示，当=30时 VUUd4 .92 2 30cos1 22045. 0 2 cos1 4 . 0 o 1 A R U I d d 3 .12 5 . 7 4 .92 流过晶闸管电流平均值为 AII ddT 1 . 53 .12 360 30180 2 流过晶闸管电流有效值为 AII dT 9 . 73 .12 360 150 2 流过续流二极管 VD 的电流平均值为 AII ddD 2 . 73 .12 360 30180 2 流过续流二极管 VD 的电流有效值为 AII dD 4 . 93 .12 360 30180 2 当时，有 60 VUd3 .74 2 60cos1 22045. 0 A R U I d d 9 . 9 5 . 7 3 .74 AII ddT 3 . 39 . 9 360 30180 2 AII dT 7 . 59 . 9 360 60180 2 AII ddD 6 . 69 . 9 360 60180 2 AII dD 1 . 89 . 9 360 60180 2 要使 IdDIdT，只需要满足 ，00。 22 当=00时，IdD=IdT，所以 IdD永远也不可能小于 IdT。 7、图为带续流二极管的单相双半波可控整流电路，负载为大电感性R，已知L U2=220V，R=20，600。 （1）试求晶闸管的电压、电流定额，考虑安全裕量为 2，选 择晶闸管型号。 （2）计算续流二极管电流平均值和有效值。 解： 2 cos1 9 . 0 2 UUd 式中U2=220V, =600 则Ud=0.9220148.5V A R U I d d 4 . 7 20 5 .148 流过晶闸管电流的有效值 AII dT 27. 44 . 7 360 60180 2 A I I T AVT 7 . 2 57. 1 )( VUUTM6222202222 2 所以晶闸管电压、电流定额分别为 622V 和 2.7A。 考虑安全裕度，取 K=2，则 IT（AV）=22.7=5.4A UTM=2622=1244A 所选晶闸管型号为 KP10-14 （2）续流二极管 VD 的电流平均值为： AII ddD 5 . 24 . 7 180 60 有效值AII dDT 3 . 44 . 7 180 60 8、单相桥式半控整流电路接电阻性负载，要求输出整流电压 0100V 连续可调，30V 以上时要求负载电流达到 20A。采用 220V 变压器降压供电，最小控制角min=300，试求： （1）交流侧电流有效值及变压器容易； （2）选择晶闸管的型号。 解：单相桥式半控整流电路接电阻性负载，其工作过程，及输出电压 Ud与单相桥式全控整 流电路完全相同。 2 cos1 9 . 0 2 UUd 当控制角为最小时，对应的整流输出电压为最大值。 2 cos1 9 . 0 min 2max UUd 式中min=300，Udmax=100V V a U U d 119 )30cos1 (9 . 0 1002 )cos1 (9 . 0 2 min max 2 当 Ud=30V 时，求所对应的控制角。 由，U2=119V 2 cos1 9 . 0 2 UUd 则44. 01 1199 . 0 302 1 9 . 0 2 cos 2 U Ud =1160 当=1160时，要保证整流电路输出电流为 20A，所需变压器一、二次侧电流有效值为最大， 变压器二次侧电流有效值为 2sin 2 1 )(sin 21 2 2 2 2 2 R U I tdt R U I 式中 U2=119V，R= 116,5 . 1 20 30 d d I U 则AI38 180 116180 )1162sin( 2 1 5 . 1 119 2 变压器一次侧 A U IU I55.20 220 38119 1 22 1 则：S1=U1I1=22020.55=4.5kVA S2=S1=4.5kVA AkV SS S 5 . 4 2 21 所求变压器二次侧电压为 119V，一、二次侧电流有效值分别是 38A 和 20.55A，变压器容量 为 4.5kVA 选择晶闸管时，也应以最大角考虑，即=1160，流过晶闸管电流的有效值 2 2 2 2 2 1 2sin 4 1 )(sin 2 2 1 I R U tdt R U Ir 而 I2=38A，则 IT=A87.2638 2 1 AI T AVT 17 57. 1 1 )( 晶闸管承受最大电压为， 2 2U UTM=119=168.3V 2 2U2 考虑安全裕量，取 K=2，则 IT（AV）=34A，URM=336V 因此应选型号为 KP50-4 的晶闸管。 9、单相桥式半控整流电路，由 220V 经变压器供电，负载为大电感性并接有续流二极 管。要求输出整流电压 2080V 连续可调，最大负载电流为 20A，最小控制角min=300时 。 试计算晶闸管、整流管、续流管的电流定额以及变压器容量。 解：当输出电压 Ud=80V 时，对应的控制角为最小min=300 则由 2 cos1 9 . 0 2 UUd 得 )30cos1 (9 . 0 802 )cos1 (9 . 0 2 2 a U U d 所以U2=95.3V 当输出电压 Ud=20V 时，对应控制角为最大，其值为 53. 01 3 .959 . 0 202 1 9 . 0 2 cos 2 max U Ud （1）计算晶闸管和整流管的电流定额，考虑最严重的工作状态是在=300时。 晶闸管电流有效值 IT为 AII dT 1320 360 30180 2 晶闸管通态平均电流 IT（AV）为 A I I T AVT 3 . 8 57. 1 )( 因为整流二极管电流波形与晶闸管一样，所以其电流有效值和通态平均电流与晶闸管相等。 （2）计算续流二极管 VD 的电流定额，考虑最严重的工作状态，是在控制为最大时，即 max=122.30时，其有效值和通态平均电流分别为 AII dVD 5 .1620 180 3 .122 A I I VD AVVD 5 .10 57. 1 )( 不考虑安全裕量，所求晶闸管、整流二级管和续流二极管的额定电流分别为 8.3A、8.3A 和 10.5A。 （3）计算变压器容量 S，考虑最严重的工作状态，在=300时，变压器二次侧电流有效值 I2取最大，此时 I2为 AII d 3 .1820 180 30180 2 S=U2I2=95.318.3=1744VA 10、如图（a）所示，晶闸管的延迟角为 450，试画出晶闸管两端承受的电压波形，整流 管和续流二级管每周期各导电多少度？并计算各器件定额，已知电源电压是 220V，负载是 电感性负载，其中电阻是 5。 解：当=450时，晶闸管导通为 2 3 )-2( T 整流二极管的导通为 4 3 1 VD 续流二极管的导通角为 2 1 2 VD 输出电压平均值为 VUUd169 2 cos1 9 . 0 2 输出电流平均值为 V R U I d d 8 .33 5 169 晶闸管电流有效值为 AII d T T 27.29 2 晶闸管电流定额为： A I I T AVT 64.18 57. 1 )( 二级管电流有效值为： AII d VD VD 69.20 2 1 1 二级管电流定额为 A I I VD AVVD 17.13 57. 1 1 )(1 续流二极管电流有效值为 AII d VD VD 9 .16 2 续流二极管电流定额为 A I I VD AVVD 76.10 57. 1 )( 晶闸管电压级值为 VUU3112 2max 若不考虑裕量，可以选 KP20-4 晶闸管。晶闸管两端电压波形如图（b）中阴影部分所示， 由图可知晶闸管不承受反向电压。 11、 单相桥式全控整流电路， 对直流电动机供电， 主回路中平波电抗器的电感量足够大 ， 要求电动机在额定转速往下调速，调速范围是 1：10，恒转矩调速。试问调速范围与晶闸管 容量有关系吗？，调速范围与要求移相范围的关系又如何？ 解：电动面的转矩正比于电枢电流，M=CrId，电动机转速正比于电枢电动势，n=E/Ce。 当转速往下调时，E 就减小，而Ud=E+IdRd，即 Ud减小，增大。现恒转矩调速。Id=Ia不变 。 当增大时，I/Ia增大。晶闸管的容量要增大，即选晶闸管时应从电动机最低速度来考虑。 当忽略电枢电阻时，有 UdE 若接续流二极管时，则转速与关系如下 ee C U U C n )cos1 (45. 0 2 cos1 9 . 0 1 2 2 若不接续流二极管时，则转速与的关系如下： IC U n e cos9 . 0 2 调速范围是 1：10。 考虑接有续流二极管时，为可靠换相，工程应用中一般令最小控制角min=30，则其对应 最大转速 nmax。同理，最大控制角max对应最小数 nmin为 e C U n )cos1 (4 . 0 max2 min 则： 10 1 cos1 cos1 min max max min n n max=144.4 则移相范围是 30144.4。 若不接续流二极管，则 10 1 cos cos min max max min n n 令min=30，max=85，移相范围是 3085。 12、单相桥式全控整流电路，接大电感负载，U2=220V，Rd=4，试计算当=600时 ， 输出电压、电流的平均值。负载端接续流二极管，输出电压，电流的平均值又为多少？并求 流过晶闸管和续流二极管中电流平均值、有效值以及画出两种情况下的电流、电压波形图。 解： （1）不接续流二极管时，由于是大电感负载，故 VUUd9960cos2209 . 0cos9 . 0 2 A R U I d d d 8 .24 4 99 （2）接续流二极管时，有 VUUd5 .148 2 5 . 01 2209 . 0 2 cos1 9 . 0 2 A R U I d d d 37 4 5 .148 AII dT 4 .2137577. 0 360 120 AII ddT 3 .123733. 0 360 120 AII dD 4 .21 360 120 AII ddD 3 .12 360 120 13、某电阻负载 R=50，要求输出电压在 0600V 可调，使用单相半波与单相全波两 种方式供电，分别计算： （1）晶闸管额定电压、电流值。 （2）负载电阻上消耗的最大功率。 解：单相半波，当=00时，有 V U Ud1333 45. 0 600 45. 0 2 AId12 50 600 流过晶闸管电流有效值为 IT=1.57Id=18.8A 晶闸管承受的最大反向电压为：VUURM18852 2 晶闸管的额定电压至少应大于 4000V，晶闸客的额定电流至少应使 A I I T VAT 12 57. 1 )( 电阻消耗功率为 kWRIP TR 7 .17 2 半相全波，当=00时， AIV U U d d 12 50 600 ,667 9 . 0 2 负载电流有效值为 I=1.11Id=13.3A 晶闸管承受的最大反向电压为 VUURM377122 2 晶闸管承受的额定电流为 ITIdt= Id=6A 所以，晶闸管的额定电压应大于 2000V，晶闸管的额定电流至少应大于 6A，电阻消耗功率 为 PR=I2R=13.3250=8.9kW 14、如图所示，整流电路供反电动势负载，电抗器 L 足够大，电源电压为 220V， =90o，负载电流为 50A，试计算晶闸管、续流二极管的电流平均值、有效值。若电枢回路电 阻为 0.2，求电动机的反电动势。 解：反电动势负载接大电感，整流电路输出电流的波形可视作一水平直线。 =90o， AII ddT 5 .1250 4 1 360 90 AII dT 2550 2 1 360 90 AIII dddD 2550 2 1 360 902 360 )90180(2 AII dT 4 .35 360 902 VUUd99 2 cos1 9 . 0 2 E=Ud-IdRd=99-500.2=89V 15、单相双半波可控整流电路，阻感负载，R=10，L=，整流变压器一组绕组 的漏感 LB=10mH，U2=100V，U1=220V。 （1）求当=45时，时负载电流； （2）作出 ud、id、iT1和 iT2和 i1对应 U2的曲线。 解： （1）整流电路电源是市网电压 220V/50Hz，所以变压器一组漏抗为 3 10105022 BB fLX 由变压器漏抗引起的换相压降Ud为 d B d I mX U 2 式中，m=2，则 Ud=Id（A） 不考虑变压器漏抗时，整流输出电压 Ud0为 VUUd6 .6345cos1009 . 0cos9 . 0 20 因为Ud=Ud0-Ud 式中Ud=RId，R=10，Ud=10Id 因此10Id=633.5-Id，则Id=5.78A (2)输出电压 Ud波形如图 2-24 所示 在换相过程中有（a、b 点如图 a所示） ， 2 u u a d b u 而ua=u2，ub=-u2 所以，ud=0 即在换相过程中输出电压 ud为零，图中， （d）、 （e）分别为晶闸管和变压器原边的电流 波形，其中 A U II I d m 63. 2 220 78. 5100 1 2 1 16、 单相双半波整流电路， 反电动势阻感负载，R=1，L=，E=50V，U2=110V，LB=2mH， U1=220V 的市网电=30时，求 Ud、Id、与重叠角的数值。 解： （1）变压器漏抗 2 . 01025022 3 BB fLX VUUd73.8530cos1109 . 0cos9 . 0 20 ddd B d III mX U2 . 0 2 2 . 02 2 dd RIU E+RId=Ud0-0.2Id 由以上各式解得 Id=29.8A （2） Ud=Ud0-Ud=85.73-0.229.8=79.77V （3）换相重叠角求取 由公式：cos- cos（-）= 2 2U IX dB 得cos30- cos（30+）= 1102 2 . 0 d I =11.78 17、单相全控桥反电动势阻感负载， R=1，L=，E=40V，U2=100V，LB=0.5mH， 当=30时，求 Ud、Id、和的数值。 解：，f=50Hz BB fLX2 XB=2500.510-3=0.05 dddBd IIIX m U1 . 005. 0 2 4 2 VUd94.7730cos1009 . 0 0 ddd ddod IRIEU UUU 40 即40+Id=74.5-0.1Id，Id=34.5A VUUU ddod 5 .745 .341 . 094.77 由：cos- cos（+）=得 2 2 2 U IX dB =7.87 18、三相半波整流电路，阻感负载，R =2，L=，欲借调节在到维持 Id=250A 为 恒值，已知 XB=0.08,附加直流端电压降U=10V，供电电压经常在 11.15范围内变化， 求： （1）U2和变化范围。 （2）变压器容量。 （3）变压器二次侧功率因数。 解： （1）VI mX U d B d 55. 9250 2 08. 03 2 cos17. 1 20 UUd 55.19cos17. 1 1055. 9cos17. 1 2 2 U UUUUU ddod 又VRIU dd 50025020 所以1.17U2cos-9.55=519.55 为可靠换相取30，当=30时 VU76.512 30cos17. 1 55.519 2 此为 U2的最小值。 当 U2max=1.15U=564.04V 时，它对应的控制角为最大max。 75. 0 04.56417. 1 55.519 17. 1 17. 1 max2 max maxmax2 U U cox coxUU d d max=41.2 故所求 U2为 513V，变化范围是 3041.2 (2)要求变压器的容量，首选必须求出变压器一次和二资侧电流效值，如图所示为 i2、i1波 形 AIII dd 3 .144 3 1 360 120 2 AII dd 3 .83 3 1 2 因为变压器二次侧电流的直流分量不可能感应到原边，所以 i1波形如图所示。 3 1 33. 2 3 1 2 1 2 21dd Ii U U Iii 22 2360 120 2120 1 9 1 3 2 9 4 3 1 33. 2 )( 3 1 )( 3 2 2 1 33. 2I 0 dd dd II tdItdI AId6 .27425033. 2 3 2 9 2 33. 2 AkVIUS2 .1816 .27422033 111 AkVIUS1 .2223 .14451333 222 AkV SS S 7 .201 2 21 （3）求变压器二次侧功率因数有功功率 kWRIP dd 12522502 2 56. 0cos 2 S Pd 19、三相半波可控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=5，L 值极大，当=60时 ， 要求： 画出 ud、id和 iVT1的波形； 计算 Ud、Id，IdT、和 IVT； 解：ud、id和 iVT1的波形；如下图： Ud、Id，IdT和 IVT分别如下 Ud=1.17U2cos=1.17100cos60=58.8(V) Id=Ud/R=58.5/5=11.7(A) IdT=Id/3=11.7/3=3.9(A) IVT=Id/=6.755(A)3 20、三相半波可控整流，大电感负载，输出电流 Id=10A 恒定，U2=100V/，换相重2 叠角=10，控制角=60。 （1）求整流输出电压 Ud。 （2）画出整流输出电压 ud的波形。 （3）画出晶闸管 VT1两端电压波形。 解： （1） d2 3 1.17cos 2 B dT X UUIR V UXI B 7 .1360sin100)1060cos(60cos 3 sin2)cos(cos 2d 若 RT=0，则 VVXIUU Bd 8 .34)54. 64 .41( 2 3 cos17. 1 2d （2）整流输出 ud的波形如图 2-37a 阴影部分所示。 （3）晶闸管 VT1 两端电压波形如图 3-37（b）阴影部分所示。 21、某厂自制晶闸管电镀电源，调压范围为 215V，在 9V 以是最大输出电源均可达 130A，主电路采三相半波可控整流电路。 （1）试计算整流变压器二次电压。 （2）试计算 9V 时的延迟角a。 （3）选择晶闸管的型号。 （4）计算变压器二次侧容量。 解（1）不考虑控制角裕量时，有 Udmax=15V，Ud=1.17U2cos V U U d 13 17. 1 5 . 1 17. 1 max 2 （2）当 a=/6 时，有 VUU17.13 6 cos1317. 1cos17. 1 2d 所以 Ud=9V 对应的控制角a/6，此时 Ud应为 3 30cos1 77. 1 2d UU 因 Ud=9V，故 0255. 01 1317. 1 93 1 17. 1 3 )30cos( 2 U Ud （3）对于三相半波可控整流电路纯电阻负载，在输出电流平均值不变的情况下，a愈大， 流经晶闸客的电流有效值 IT也愈大，因此在计算 IT值时，应考虑 a=58.5时的工作状态。 dd d T R U R U td R tU I 2 2 2 22180 5.5830 508. 0)5 .582sin( 4 1 )5 .582cos( 4 3 180 5 .91 2 1 )( )( cos2 2 1 ，Id=130A d R UI 5 .88cos1 675. 0 2d IT=0.733Id=95.34A VUUA I I TM T AVT 8 .316,72.60 57. 1 2)( 考虑电压、电流裕量，可选 KP100-1 晶闸管。 （4）S2=3I2U2，I2=IT S2=380.413=3.14KvA 22、已知三相桥式全控整流的变压器二次相电压 U2=100V，折算到变压器二次侧每相 漏电感 LB=200H，电阻 RT=0.04，Rd=2.9，U=1.5V，求，电路输出最高电压 Udmax， 最大电路 Idmax。 解：Udmax=2.34Udmax-2U- IdmaxRT+ 2 6 B X (1)Udmax=IdmaxRd (2)代入数值后解得：Udmax=223.3V Idmax=77A 23、图所示的三相全控桥式整流电路，晶闸管 VT1，VT3，VT6以延迟角1解触发；晶 闸管 VT4、VT6，VT2以延迟角2触发，试就下列几种情况计算整流输出电压的平均值 Ud。 （1）1=/3，2=/3； （2）1=/3，2=/6； （3）1=/3，2=0； 解：设相电压有值为 U2，线电压有效值为 U21，则 )cos(cos 2 3 )( 6 sin2 2 3 )( 6 sin2 2 3 21212 3 2 2 3 2 2 2 1 1 UtdtU tdtUUd 当1=2=/3 时，有 2121d 675. 0 3 cos2 2 3 UUU 当1=/3，2=/6 时，有 2121d 675. 0 3 cos2 2 3 UUU 当1=/3，2=0 时，有 2121d 013. 1 1 3 cos 2 3 UUU 24、龙门刨床，其工作台由 60kW，220V，305A 的直流电动机拖动，采用三相桥式全 控整流电路供电，整流变压器一，二次线电压分别为 380V 和 220V，要求启动电流限制在 500A，当负载电流降至 10A 时，电流仍保持连续，计算变压器容量，晶闸管的定额以及平 波电抗器的电容量。 解： （1）已知 Id=305A，且带平波电抗器负载，则变压器二次侧电流有效值为： AII d 249305 3 2 3 2 2 变压器容量为 AkVIUS88.9424922033 221 （2）计算晶闸管定额，应考虑电流 Id=500A 的工作状况，则流过晶闸管电流的有效值 IT和 通态平均电流 IT（AV）分别为 A I I AII T AVT dT 183 57. 1 288 57. 1 288500 3 1 3 1 )( 晶闸管两端承受的电压最大值为 VUUTm31122022 21 考虑安全裕量，取 Kf=2，则 IT（AV）=KfIT（AV）=2183=366A，取 400A URM=3311V=633V，取 700V 选取晶闸管型号为 KP400-7。 （3）平波电抗器的电感 min 23 10639. 0 d I U L 式中AIVU d 10,127 3 220 min2 则：mHL8 . 8 10 127 1063