电子电力技术习题解答

1、2 .某电阻负载要求获得 Ud = 024V的可调直流平均电压，负载电流1戶30A。 分别由交流电网220V供电，与由整流变压器降压后60V的变压器二次侧电压供电。采 用单相半波可控整流电路，说明是否都能满足要求？并比较两种供电方案的晶闸管导 通角、晶闸管的电压电流额定值、电源与整流变压器二次侧的功率因数及对电源要求 的容量等何不同？两种供电方案哪种合理？答：方案一：采用交流电网220V供电U2220V,Ud 0 24V, Id 30A刊1 cosa又 Ud 0.45U 22121 1800 59晶闸管的额定电压:UTn2Utm22 220V622V(取系列值7级)晶闸管的额定电流:I T(A

2、V)2上1.572竺21.57,f a sin2aU2 I I_L24_ 上 108.7A(取系列值 200A)1.57Ud功率因数:cos电源容量：S -PcosH 1aJIsin 2a 0.31(耳42I 2R18.78KVAcos121 )方案二：由整流变压器降压后60V的变压器二次侧电压供电U260V ,Ud 024V,ld 30A刊1 cosa又 Ud 0.45U 2238.9 1800 -141.1晶闸管的额定电压：UTn 2Utm22 60V169.7V（取系列值2级）晶闸管的额定电流:It(AV) 2 *57U / Rd1.57, a sin 2aU 2 I2 L-2465.9

3、 A(取系列值 100A)1.57Ud功率因数:cos电源容量：S _±.cos"1aJIsi n2a 帖23.1 KVA cos0.69(38.9 )分析：比较方案一和方案二，可知若采用单相半波可控整流电路，两种方案均 能满足移相范围的要求。方案二的晶闸管最大导通角较大、晶闸管的电压电流额定值 较小，对晶闸管要求较低，功率因数较高，设备利用率较高，对电源要求的容量较小, 因而第二种方案较为合理。5单相全控桥整流电路，大电感负载。已知: 60°时，分别计算负载两端并接续流二极管前后的 iT、UT的波形；选择晶闸管的型号。U= 220V; R= 4Q。试求：当 a

4、=Ud、IdT、I dD 及 I T、I D 值；画出 U d、T、UdId0.9U2COS 0.9 220Ud 99V24.75A Rd4COS60IdT99V1Id 12.4A IT咼 Id 17.5A2答：1)不接续流二极管时，I TAV(1.5 2)Itm /1.57(1.5 2) 17.5/1.5716.7 22.3A (取系列值 20A)UTn =(23) Utm (2 3) 99(2 = 280420V (取系列值 4 级)因此，可选晶闸管型号为 KP 2042) 接续流二极管时Ud 0.9U 21 COS0.9U21 COS602曲 37.125A4IdTIdDId 12.37

5、5A148.5VId 12.375A2Id 21.4AI!' Id21.4AItav (1.52)Itm/1.57UTn =(23) Utm (23)(1.5 2) 21.4/1.5720.4 27.3A (取系列值 30A)220 72 = 622.2 933.3V (取系列值8级)因此，可选晶闸管型号为 KP 30-&6.单相半控桥电路，对直流电动机电枢供电，串入了大电感量的平波电抗器Ld，电枢电阻为Q，单相交流电压 220V输入。试画出当a = 90°时的Ud、iT、i d及Ut的波 形；并求：负载电流为50A时的IdT、It、IdD、Id与电动机反电势E各为多

6、少？1 COS90Ud1 cos0.9U 220.9U299VIdUdRdE UdId Rd99 50 0.2 89VId50AI dT厂1d12.5AIt/ Id 25AIdDId25AId (- Id 35.36A7.如图4-42所示的可控整流电路，试画出a = 60°时的Ud、iT、i d及ut的波形;如果U2= 220V, R= 5Q。试计算选择晶闸管与二极管的型号。答：Ud 0.9 220 (1 cos60 )/2 148.5V Id 148.5/529.7AIdT(180 -60 )/180 Id 19.8AItJ(180 60 )/180 Id 24.3AUtITM17

7、.2AIdD 60 /180Id 9.9A=(2 3) 2202 = 622.2 933.3V(取 8 级)图4-42 题7图24.3AITAV (1.52)Itm/1.57(1.5 2) 24.3/1.5723.2 31A (取 30A)选择晶闸管型号：KP 30-8。10.对三相半波可控整流电路大电感负载， 电感内阻为10Q,不接接续流二极管。 负载电压要求Ud= 220V,画出当a = 45°时Ud、i t3、ut3波形；满足负载要求的整流变 压器二次侧相电压有效值U及整流变压器容量S、S。UdU2Id1.17U2COS_Ud_220_266V1.17cos1.17cos45乜

8、 220V 22ARd101.21IdUd 1.21 220 22 5.856 KVA1.48 220 22 7.163KVASS2 1.481 dUd波形略。12.对三相半波可控整流电路，负载为直流电动机串入足够大的平波电抗器，并 续流二极管。220V,电动机在额定负载下运行，额定电流为 40A,电枢回路总电阻 为Q,试求：当a= 60° 波形。时的 Ud、I dT、I T、I T、I dD及反电势E值的大小。画出Ud、i T1、UT1答: Ud 0.675 2201 cos( 30 )148.5V Id 40AE Ud IdRd148.540 0.2140.5IdT Id 10A

9、360ItJ(150)/360 Id 20AIdD Id 10A120波形如图所示:13.对三相全控桥整流电路大电感负载，已知U2= 100V,电感的内阻为10Q。求a =45Ud、ld、l dT和l T值，并画出Ud、i T1、i u、Ut1电压和电流波形。答:Ud2.34 U 2 cos 165.4V第12题图idUdR16.54A ldT lld 5.5A3It j1/3 id 9.5A17.三相全控桥晶闸管一直流电动机调速系统，电动机的额定电压为220V电流2)写出a= 60°3)计算a= 60°答：1)l 起 2In 290180A；1Itm JIV30.577

10、180A103.86AITAV(1.52)ItM/1.57(1.5 2) 103.86/1.5799.2.4 132.31A (取系列值 200A)0时,据 Ud 234U2COS 得U2(11.15)b 108v(取 1.15倍)2.34UTn=(23)UTM (23) 1O8 76 = 5398O9V(取系列值 7 级)选晶闸管型号为：KP200-7E.2) Ra (12)UnIn Pn Ra () 2 2 3 丿iN2 220 90 17 10339020.232(取 I 倍)CeUn InRr 220 90 0.23nN15000.13电流连续时的机械特性1n -(2.34U 2 co

11、sR id Ut)134110cos60 190)297 r/min( U T忽略不计)3)n 亜 sin(-Ce3n。)1795 r/min90A转速1500r/min及功率为17kW电枢回路总电阻为1Q (电机电枢电阻以铜耗占 电机额定损耗的1/22/3计)，平波电抗器电感量为50mH电动机起制动电流限制在 额定电流的2倍之内。试求：1) 计算选择晶闸管型号。时的负载电流连续段机械方程式，并绘出n =f(ld)特性曲线。时的电流不连续段no、l dK的机械特性。Ld0.693,.U2 sin I 'dmin0.693idminU2Sin601.3ALd19. 什么叫有源逆变？有源逆

12、变的工作原理是什么？ 答：有源逆变：把直流电转变成交流电反送回电网的过程。20. 说明实现有源逆变的条件,为什么半控桥和负载侧并有续流管的电路不能实 现有源逆变？答：实现有源逆变的条件：1) 变流装置的直流侧必须外接有电压极性与晶闸管导通方向一致的直流电源E,且 E 的数值要大于 Ud；2) 变流器必须工作在pv 90 °(a> 90 ° )区间，使Ud < 0 ,才能将直流功率逆变为交流功率返送电网。3) 为了保证变流装置回路中的电流连续，逆变电路中一定要串接大电抗。在半控桥和负载侧并有续流管的电路中， Ud> 0,不满足有源逆变产生的条件。21. 造成

13、逆变失败的原因有哪些？为什么要对最小逆变角加以限制？答：造成逆变失败的原因：(1) 触发电路工作不可靠。不能适时、准确地给各晶闸管分配触发脉冲，如脉冲 丢失、脉冲延时等。(2)(3)(4) 闸管关断时间等因素的影响。晶闸管发生故障。器件失去阻断能力，或器件不能导通。交流电源异常。在逆变工作时，电源发生缺相或突然消失而造成逆变失败。换相裕量角不足，引起换相失败。应考虑变压器漏抗引起的换相重叠角、晶为了防止由于换相的裕量角不足,引起换相失败,从而导致逆变失败,需对输出 的触发脉冲逆变角最小值加以限制。思考题：1. 单相桥式全控整流电路，U2= 100V,负载中R= 2 Q, L值极大，当a= 30°时,要求：作出ud、i d、和i 2的波形;求整流输出平均电压 Ud、电流I d,变压器二次电流有效值|2；考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。2. 单相