第单相可控整流电路学习教案

1、会计学1第第 单相可控整流单相可控整流(zhngli)电路电路第一页，共51页。2图 2.1 单相(dn xin)半波可控整流电路及波形第2页/共50页第1页/共50页第二页，共51页。32.参数计算（1）直流平均电压 Ud 和直流侧电压有效值 U 的计算。输出(shch)直流平均电压 Ud 是 ud 在一个周期内的平均值。第3页/共50页第2页/共50页第三页，共51页。4有效值为（2）直流回路电流(dinli)平均值 Id，有效值 I和波形系数 Kf第4页/共50页第3页/共50页第四页，共51页。5（3）整流电路(dinl)的功率因数 cos第5页/共50页第4页/共50页第五页，共51

2、页。6根据（2.1）、（2.5）、（2.6），可见 Ud/U2、Id/I2 及 cos均与 角有关，可作出三条曲线(qxin)如图 2.2所示，其数值列在表 2.1中。第6页/共50页第5页/共50页第六页，共51页。7二、电感性二、电感性(gnxng)(gnxng)负载与续流二极管负载与续流二极管同步电机的励磁绕组，串接平波电抗器的负载等，都是电感性负载。这种电路工作情况与电阻性负载时差异很大。为便于(biny)分析，将电感 L和电阻 R 分开，如图 2.3（a）所示。第7页/共50页第6页/共50页第七页，共51页。8图 2.3 单相半波电感(din n)负载电路及波形图第8页/共50页第

3、7页/共50页第八页，共51页。9在 u2 正半周 t1= 时，触发晶闸管 VT，在负载两端就会立即(lj)出现脉动直流电压 ud。回路电压瞬时值方程为第9页/共50页第8页/共50页第九页，共51页。10晶闸管在 t1= 时触发(chf)导通，在 t2= + （ 为导通角）时关断，负载两端电压平均值由下式决定第10页/共50页第9页/共50页第十页，共51页。11图 2.4 当 LR 时不同(b tn) 时的电流波形第11页/共50页第10页/共50页第十一页，共51页。12图 2.5 电感性负载接续(jix)流二极管时的电流电压波形第12页/共50页第11页/共50页第十二页，共51页。1

4、3在一个周期(zhuq)中，晶闸管的导通角 V= -，续流二极管的导通角VD= +，流过晶闸管和二极管的电流 IdV和 IdVD分别为第13页/共50页第12页/共50页第十三页，共51页。14流过晶闸管和二极管电流(dinli)有效值分别为第14页/共50页第13页/共50页第十四页，共51页。15整流电路中接大电感负载时，触发脉冲要有一定的宽度，以防止(fngzh)管子触发导通时，由于电感的存在，阳极电流上升速度较慢，以致还没有上升到擎住电流时，触发脉冲消失而造成晶闸管恢复阻断。第15页/共50页第14页/共50页第十五页，共51页。16单相全波可控整流单相全波可控整流(zhngli)电路

5、电路单相半波(bn b)可控整流电路线路简单，只有 1只晶闸管，调整方便。但在电阻负载时，电流脉动大，波形系数大，交流回路中有直流流过，造成变压器铁心直流磁化，容量不能充分利用。若要使变压器铁心不饱和，必须增大铁心截面，所以设备容量大。第16页/共50页第15页/共50页第十六页，共51页。17一、变压器带中心一、变压器带中心(zhngxn)(zhngxn)抽头的单相全波可控整抽头的单相全波可控整流电路流电路这种电路又称双半波(bn b)可控整流电路，如图 2.6（a）所示。1.电阻性负载输出直流电压平均值和有效值计算公式为第17页/共50页第16页/共50页第十七页，共51页。18图 2.6

6、 单相(dn xin)双半波可控整流电路及波形第18页/共50页第17页/共50页第十八页，共51页。19负载(fzi)电流平均值负载(fzi)电流有效值第19页/共50页第18页/共50页第十九页，共51页。20负载电流(dinli)波形系数第20页/共50页第19页/共50页第二十页，共51页。21上式说明，全波整流负载电流的波形系数比半波整流时小。在同样 Id 时，全波时的有效电流为半波时的 0.707倍，因此连接导线截面，负载电阻的功耗(n ho)都可相应减小。第21页/共50页第20页/共50页第二十一页，共51页。22电路的功率因数(n l yn sh)流过晶闸管的平均电流第22页

7、/共50页第21页/共50页第二十二页，共51页。23流过晶闸管的电流(dinli)有效值为第23页/共50页第22页/共50页第二十三页，共51页。242.电感性负载全波可控整流电路带电感性负载时工作情况与单相半波有很大不同。如前分析，单相半波可控整流电路带大电感负载时，如果没有续流二极管，不论控制角 如何变化，负载上的直流电压总是(zn sh)很小。全波电路只要在 90时，ud 则为断续的波形，每只晶闸管的导通角 2 -2，id 是断续且幅值很小的脉动波。输出直流电压 Ud0。第26页/共50页第25页/共50页第二十六页，共51页。27在一个(y )周期中每只晶闸管导通角 V= - ，续

8、流二极管导通角 VD=2，因此可计算晶闸管电流平均值晶闸管电流有效值续流管电流平均值第27页/共50页第26页/共50页第二十七页，共51页。28续流管电流有效值全波可控整流电路输出电压脉动比单相半波小，变压器中两个次级绕组的直流安匝互相抵消，不会引起直流磁化。但这种线路要求有带中心抽头的变压器，它的次级绕组每周期只工作(gngzu)半个周期，利用率较低，所用晶闸管正反向耐压要求较高，故只适用于较小容量的场合。第28页/共50页第27页/共50页第二十八页，共51页。29图 2.8 双半波电感性负载接续(jix)流管时电压电流波形第29页/共50页第28页/共50页第二十九页，共51页。30

9、单相单相(dn xin(dn xin) )全控桥式整流电路全控桥式整流电路1.电阻(dinz)性负载电路如图 2.9（a）所示，4只晶闸管接成桥式电路。当电源电压 u2 为正半周时（ a为正，b为负），在控制角为 时刻同时触发 VT1 和 VT4，VT1 和 VT4 即导通，这时电流回路为aVT1RVT4b。第30页/共50页第29页/共50页第三十页，共51页。31图 2.9 单相(dn xin)全控桥整流电路电阻负载时的电路及波形第31页/共50页第30页/共50页第三十一页，共51页。32图 2.10 单相全控桥大电感(din n)负载时电路及波形第32页/共50页第31页/共50页第三

10、十二页，共51页。332.电感性负载接线如图 2.10（a）所示。当电感足够大时，电流连续，其波形为一水平线。ud 波形与双半波电路(dinl)一样，分析如下：第33页/共50页第32页/共50页第三十三页，共51页。34其电压，电流和元件承受(chngshu)的电压等波形如图 2.10所示。整流电压平均值为第34页/共50页第33页/共50页第三十四页，共51页。353.反电势负载(fzi)蓄电池、直流电动机等负载(fzi)，它们都是一种反电势性质的负载(fzi)。如图 2.11（a）所示。图 2.11 单相全控桥接反电势负载时电路(dinl)及波形第35页/共50页第34页/共50页第三十

11、五页，共51页。36若已确定交流电源电压最大值 和反电势(dinsh)E 值，则停止导电角 的大小可以求出输出平均电流 Id 为第36页/共50页第35页/共50页第三十六页，共51页。37当控制角 时，由于触发脉冲出现时 u2 时第37页/共50页第36页/共50页第三十七页，共51页。38 单相单相(dn xin)半控桥式整流电路半控桥式整流电路在单相全控桥式整流电路中把其中两个晶闸管换成二极管就组成了半控桥式整流电路。与全控桥比较，因为减少(jinsho)了晶闸管，控制简单，广泛用于小容量电阻性负载的场合。第38页/共50页第37页/共50页第三十八页，共51页。39一、电阻一、电阻(d

12、inz)(dinz)性负载性负载电路如图 2.12（a）所示。晶闸管 VT1，VT2 的阴极(ynj)接在一起称为共阴极(ynj)连接。即使当 ug1、ug2同时触发两管时，也只能是阳极电位高的管子导通，另一只管子承受反压阻断。硅整流二极管 VD3，VD4 共阳极连接，总是阴极(ynj)电位最低的管子导通，另一只管子承受反压阻断。第39页/共50页第38页/共50页第三十九页，共51页。40图 2.12 单相半控桥整流(zhngli)电路电阻负载时电路及波形第40页/共50页第39页/共50页第四十页，共51页。41二、大电感二、大电感(din (din n)n)负载负载电路及各处电压电流波形

13、如图 2.13所示。当在 u2 正半周控制角 时，触发晶闸管 VT1 导通，id 经 VT1、VD4 流通。到 u2 下降到零开始变负时，由于 L自感电势的作用，维持 VT1 继续导通。但此时 1点电位(din wi)比 2点低，二极管 VD3，VD4 为共阳极连接，转为 VD3 导通，VD4 关断。此时负载电流 id 经 VT1、VD3 构成的回路续流，输出电压为这两个管子的正向压降，接近于 0。第41页/共50页第40页/共50页第四十一页，共51页。42当 u2负半周在相同(xin tn) 时触发 VT2 管，由于 2点电位高于 1点，换流使 VT2 导通，VT1 关断，电流经 VT2、

14、VD3 流通。在 u2 从负过零变正时，同样由于 VT2、VD4 的续流作用，输出电压为零。电路工作特点是晶闸管在触发时换流，二极管则在电源电压过零时换流。第42页/共50页第41页/共50页第四十二页，共51页。43图 2.13 单相半控桥大电感(din n)负载时电路及波形第43页/共50页第42页/共50页第四十三页，共51页。44图 2.14 单相半控桥大电感负载(fzi)接续流管时电路及波形第44页/共50页第43页/共50页第四十四页，共51页。45表 2.2 常用单相(dn xin)可控整流电路的参数第45页/共50页第44页/共50页第四十五页，共51页。46表 2.2 常用单

15、相(dn xin)可控整流电路的参数第46页/共50页第45页/共50页第四十六页，共51页。47习题及思考题2.1 单相半波可控整流电路中，如晶闸管（1）不加触发脉冲，（2）内部短路(dunl)，（3）内部断路，试分析元件两端与负载电压的波形。2.2 某单相可控整流电路给电阻性负载和给反电势性蓄电池充电，在流过负载电流平均值相同的条件下，哪一种负载的晶闸管额定电流应选大一点？为什么？第47页/共50页第46页/共50页第四十七页，共51页。482.3 某一电阻性负载，R =1 ，要求直流电压在 0 耀 45 V 范围内连续可调，如果用 220 V交流电网直接供电，或者(huzh)用降压变压器，其二次电压为 100 V 供电，都采用单相半波可控整流电路，试比较两种方案对晶闸管的定额、导通角、装置的功率因数以及电源要求的容量。第48页/共50页第47页/共50页第四十八页，共51页。492.4 单相双半波可控整流电路，大电感负载，接有续流二极管，U2=220 V，R =10 。当 =30时，