第2章--思考题与习题答案

1、第2章思考题与习题2.1什么是整流？它与逆变有何区别？答：整流就是把交流电能转换成直流电能，而将直流转换为交流电能称为逆变，它是对 应于整流的逆向过程。2.2单相半波可控整流电路中，如果：(1) 晶闸管门极不加触发脉冲；(2) 晶闸管内部短路；(3) 晶闸管内部断开；试分析上述三种情况负载两端电压Ud和晶闸管两端电压 UT的波形。答：1负载两端电压为 0，晶闸管上电压波形与 U2相同；2负载两端电压为 U2,晶闸管上的电压为 0 ；3负载两端电压为 0，晶闸管上的电压为 U2。某单相全控桥式整流电路给电阻性负载和大电感负载供电，在流过负载电流平均值相 同的情况下，哪一种负载的晶闸管额定电流应选

2、择大一些？在流答：带大电感负载的晶闸管额定电流应选择小一些。由于具有电感，当其电流增大时, 在电感上会产生感应电动势， 抑制电流增加。电阻性负载时整流输出电流的峰值大些, 过负载电流平均值相同的情况下，为防此时管子烧坏，应选择额定电流大一些的管子。某电阻性负载的单相半控桥式整流电路，假设其中一只晶闸管的阳、阴极之间被烧断, 试画出整流二极管、晶闸管两端和负载电阻两端的电压波形。解：设a =0, T2被烧坏，如以下列图:相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的Ud与Id的乘积是否等于负载有功功率,为什么？带大电感负载时，负载电阻Rd上的Ud与Id的乘积是否等于负载有功功率， 为什么？答：相控整流

3、电路带电阻性负载时，负载电阻上的平均功率Pd Udld不等于负载有功功率P UI。因为负载上的电压、电流是非正弦波，除了直流Ud与Id外还有谐波分量/ 2 2 2Ui,U2,和 1 1, 1 2,，负载上有功功率为 PPdPlP2> Pd Udld。相控整流电路带大电感负载时，虽然Ud存在谐波，但电流是恒定的直流，故负载电阻Rd上的Ud与Id的乘积等于负载有功功率。某电阻性负载要求 024V直流电压，最大负载电流ld=30A，如采用由220V交流直接供电和由变压器降压到60V供电的单相半波相控整流电路，是否两种方案都能满足要求试比拟两种供电方案的晶闸管的导通角、额定电压、额定电流、电路的

4、功率因数及对电源 容量的要求。解：采用由220V交流直接供电当°时:Udo2 22° =99V由变压器降压到60V供电当°时:Ud2 6° =27V因此，只要调节都可以满足输出024V直流电压要求。(1)采用由220V交流直接供电时:Ud1 cos0.45U 2Ud=24V 时12118°12159UtIt311V1' 2U 2 sin t2d t 84A2 RR ¥ 24300.8It1.57取2倍平安裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为1T(AV)竺54A1.57622V 和 108A 。电源提供有功功率I22R842

5、0.85644.8W电源提供视在功率U2I28422018.58kVA电源侧功率因数采用变压器降压到UdUd=24V 时UtItPF0.30560V供电:0.45U21 cos39UdId1803914184.4V2430空sin t2d tR51.38A0.8It1.57取2倍平安裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为和。1T(AV)51塑 32.7A1.57变压器二次侧有功功率P I22R 51.382 0.82112W变压器二次侧视在功率S U2I260 51.383.08kVA电源侧功率因数PFP 0-68某电阻性负载，Rd=50 Q要求Ud在0600V可调，试用单相半波和单相全控桥两

6、种整流电路来供给，分别计算:(1)晶闸管额定电压、电流值;连接负载的导线截面积导线允许电流密度j=6A /mm2;负载电阻上消耗的最大功率。解：1单相半波U2出0 时，0.45型 1333V Id 50.45Rd60012A50晶闸管的最大电流有效值It1.57ld 18.8A晶闸管额定电流为晶闸管承受最大电压为ItIt(av) 1.5712(A)Urm2*2 =1885V所选导线截面积为S 1 J 13.362.22mm2负载电阻上最大功率Pr l 2R 8.9kW取2倍平安裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为4000V和30A。所选导线截面积为S/18.y 3 13mm2J6负载电阻上最

7、大功率PrIt2R 17.7kW2单相全控桥cU20时，Ud 600ld667V 1 d0.90.9Ud 60012ARd50负载电流有效值l1.11ld 13.3A(Kf=1.11)1晶闸管的额定电流为ItIt(av) 1.576(A)l|T=2晶闸官承受最大电压为U rm2U2 =1885V取2倍平安裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为4000V和20A。2.8整流变压器二次侧中间抽头的双半波相控整流电路如图题所示。(1)说明整流变压器有无直流磁化问题？(2)分别画出电阻性负载和大电感负载在a =60时的输出电压 Ud、电流id的波形，比拟与单相全控桥式整流电路是否相同。假设U2=220

8、V，分别计算其输出直流电压值Ud。3画出电阻性负载a =60时晶闸管两端的电压 ut波形，说明该电路晶闸管承受的最大反向电压为多少？图题解：1因为在一个周期内变压器磁通增量为零，所以没有直流磁化。2其波形如以下列图所示，与单相全控桥式整流电路相同。Ud 0.9U21 cos°.9 220 (1 cos600)148.5V电阻性负载：2 2感性负载:Ud 0.9U2 cos 99V其波形如以下列图所示，晶闸管承受的最大反向电压为2.2U2。k |/ 1Vj/ 1it1J 1i1jjrii带电阻性负载三相半波相控整流电路，如触发脉冲左移到自然换流点之前15°处，分析电路工作情况

9、，画出触发脉冲宽度分别为10°和20。时负载两端的电压Ud波形。解：三相半波相控整流电路触发脉冲的的最早触发时刻在自然换流点,如触发脉冲左移到自然换流点之前15°处，触发脉冲宽度为 10°时，不能触发晶闸管,Ud=0。触发脉冲宽度为15°时，能触发晶闸管，其波形图相当于a =0时的波形。2.10 三相半波相控整流电路带大电感负载，Rd=10 Q,相电压有效值 U2=220V。求a =45 °时负载直流电压 Ud、流过晶闸管的平均电流IdT和有效电流It，画出Ud、iT2、UT3的波形。Ud解：1562/3石 2U2Sin td( t)U 2 c

10、os因为：U2220V ，450UdU 2 cos45=182VIdUd 1 型 18.2a10RdI dTIt；ld 10.5AUd、iT2、UT3波形图如下所示:PT.T熔断器2FU、3FU2.11在图题所示电路中，当a =60时，画出以下故障情况下的Ud波形。(1) 熔断器仆U熔断。(2) 熔断器2FU熔断。解：这三种情况下的波形图如下所示:5业n nn11 汽土上一%* 互匕；y LwXf4二4.,<二fjj3(b)-ir»gf A -一 L F- -1- - 1 亠*-s7Litd比丘上吐t十丘(C)现有单相半波、单相桥式、三相半波三种整流电路带电阻性负载，负载电流I

11、d都是40A , 问流过与晶闸管串联的熔断器的平均电流、有效电流各为多大解：设单相半波:ldT = |d=40AI T 57 I dT62.8A(Kf=1.57)单相桥式:IdT= 2 |d=20AId28.3A三相半波:IdT= 3 I d=00 时 Ud2I30时Id 1/2.3、1.17 12 (32)23.5A三相全控桥式整流电路带大电感负载，负载电阻Rd=4 Q,要求Ud从0220V之间变化。试求:(1)不考虑控制角裕量时，整流变压器二次线电压。(2)计算晶闸管电压、电流值，如电压、电流取 2倍裕量，选择晶闸管型号。解：1因为Ud2 cos ；不考虑控制角裕量,U2也 94V2.34

12、U 213U2168.2V晶闸管承受最大电压为6U2 230.3V取2倍的裕量,Urm1晶闸管承受的平均电流为IdT= 3 IdUdId又因为Rd220V455A所以ldT=，取2倍的裕量|dTmax=36.67(A)选择KP50- 5的晶闸管。单结晶体管触发电路中，作为Ubb的削波稳压管Dw两端如并接滤波电容，电路能否正常工作？如稳压管损坏断开，电路又会出现什么情况？答：在稳压管 Dw两端如并接滤波电容后，电路能否正常工作。如稳压管损坏断开，单 结晶体管上峰值电压太高，不利于单结晶体管工作。2.15 三相半波相控整流电路带电动机负载并串入足够大的电抗器，相电压有效值U2=220V,电动机负载

13、电流为 40A，负载回路总电阻为，求当 a =60时流过晶闸管的电流平 均值与有效值、电动机的反电势。1解：电流平均值为：ldT=3|dI T电流有效值为：设电动机的反电势为Id30.5111 d23AUdEd Id R_Ud1562U2sin td( t) 1.17U2cos128.7V而2 /36所以Ed128.7400.2120.7VEd,那么回路方程为:三相全控桥电路带串联 Ld的电动机负载，变压器二次电压为 100V，变压器每相绕 组折合到二次侧的漏感 L1为100 H，负载电流为150A，求：(1) 由于漏抗引起的换相压降；(2) 该压降所对应整流装置的等效内阻及a =0时的换相重

14、叠角。U解: (1)3XJd63 250 100 101501.5VCOS 1 (cos2d)6U2 )cos 1 (1250 100 10 6 150) 111.5V0.01r等效内阻150A2.17晶闸管装置中不采用过电压、过电流保护，选用较高电压和电流等级的晶闸管行 不行？答：晶闸管装置中必须采用过电压、过电流保护，而不能用高电压、高电流的晶闸管代 替，因为在电感性负载装置中，晶闸管在开关断过程中， 可能会出现过冲阳极电压，此时极易损坏晶闸管。当未采取过电流保护，而电路过载或短路时更易损坏晶闸管。2.18什么是有源逆变？有源逆变的条件是什么？有源逆变有何作用？答：如果将逆变电路交流侧接到交流电网上，把直流电逆变成同频率的交流电，反送到电网上去称为有源逆变。有源逆变的条件：1一定要有直流电动势，其极性必须与晶闸管的导通方向一致，其值应稍大于变流 器直流侧的平均电压；2变流器必须工作在2的区域内使Ud<0。有源逆变的作用：它可用于直流电机的可逆调速，绕线型