《电力电子技术》课后习题及答案05中频感应加热电源的安装与维护习题答案

模块五中频感应加热电源的安装与维护习题答案

例5-1在晶闸管两端并联R、C吸收回路的主要作用有哪些？其中电阻R的作用是什

么？

解：R、C回路的作用是：吸收晶闸管瞬间过电压，限制电流上升率，动态均压作用。

R的作用为：使L、C形成阻尼振荡，不会产生振荡过电压，减小品闸管的开通电流上升率,

降低开通损耗。

例5・2三相半波可控整流电路，如果三只晶闸管共用一套触发电路，如图5—1所示,

每隔120°同时给三只晶闸管送出脉冲，电路能否正常工作？此时电路带电阻性负载时的移

相范围是多少？

图5—1例5—2图

解：能工作。因为虽然三个晶闸管同时加触发脉冲，只有阳极电压最高相所接的晶闸管

导通，其余两个晶闸管受反压阻断。但是，移相范围只有120°,达不到150°移相范围要

求。

例5-3三相半波可控整流电路带电阻性负载时，如果触发脉冲出现在自然换相点之

前150处，试分析当触发脉冲宽度分别为10°和20°时电路能否正常工作？并画出输出电

压波形。

解：当触发脉冲宽度分别为10°,如图5—2所示，当触发脉冲阳触发U相晶闸管，

则U相晶闸管导通。当外2触发V相晶闸管时，这时U相电压高于V相电压，所以V相晶

闸管不导通，U相晶闸管继续导通。过了自然换相点后，尽管V相电压高于U相电压，但

V相晶闸管的触发脉冲已消失，所以V相晶闸管仍不导通。U相晶闸管导通到过零点关断。

这样下去，接着导通的是W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。

当触发脉冲宽度分别为10°时，输出波形和a=0°时波形一样。

例5-4图5-3为三相全控桥整流电路，试分析在控制角a=6（T时发生如下故障的输

出电压口的波形。

（1）熔断器1FU熔断。

（2）熔断器2FU熔断。

（3）熔断器2FU、3FU熔断，

解：（1）熔断器1FU熔断时输出电压波形如图5-3b所示，凡与U相有关的线电压

均不导通。

（2）熔断器2FU熔断时输出电压波形如图5-3c所示，V字头线电压不导通。

（3）熔断器2FU、3FU熔断时输出电压波形如图5—3d所示，凡VW字头线电压均

不导通。

图5—3例5—4图

例5—5图5—4为两相零式可控整流电路，直接由三相交流电源供电

(1)画出控制角a=0°、a=60°时输出电压波形。

(2)控制角a的移相范围多大？

(3)Udmax=?,U/min=?

(4)推导Ud的计算公式。

解：(1)控制角a=0。时输出电压波形如图5-5(a)所示，c=60°时输出电压波

形如图5—5(b)所示。

(a)(b)

图5—5例5—5波形图

⑵晶闸管VT移相范围为0。〜150。。

⑶0=0。时

(3)』(笊々a

。=150°时

Udmin==]^/~2t72sino>/d（网

"J。X

（4）o<120。时

Ud=/〔jTUzsin®zd（皿）+

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（V^+l+cosa）

，汽

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z2072"sin3fd（<u/）J=

^2^（VT+2+cosa-cos（a-120。）〕

例5-6若用示波器观察三相桥式全控整流电路波形分别如图5-6(a)(b)(c)(d)(e)所

示，试判断电路的故障。

（c）

解：(a)图：用示波器测得每个周期输出电压波形与正确波形相比波头少了两个，在3tl

时刻不能换相，到312时刻才恢复正常换相，3U〜3(2为120。；三相全控桥电路每个周

期输出电压的六个波头，少两个波头正好是120。°波形种出现负值是由于电感L中的储能

释放，回馈给电源所致。正常运行时每个桥臂导通120°,无论少哪两个波头，都可以判断

出是有一个臂断路，但到底是哪个桥臂断路，波头上没有符号指明，需要进一步检查。在各

桥臂熔断器完好，连接线无松脱的前提下，用示波器量测各管波形。哪个管的波形没有导通

段，即是故障所在，或者是管子坏，或者是没有触发脉冲。

(b)图：如图每个周期的波形波头只少一个，只有60°,因此不会是桥臂短路，问题出

现在触发电路。根据三相全控桥电路触发脉冲为双窄脉冲的特点，3tl时未通说明主脉冲丢

失，3t2时导通是补脉冲的作用。到底哪个管子的触发电路出了问题，需测量各管子两端电

压波形，正常管子导通120°,导通段只有60°的管子，其触发电路有问题，进一步检查该

触发电路的同步移相环节，即可找出故障所在。

(c)图：每个周期只有两个连续波头，其中已个波头提前输出，连续少了四个波头。说

明不同相的量个桥臂断路。

(d)图：每个周期少了四个波头，但不是连续的四个波头，而是每半个周期有一个，再

连续少两个。不难分析出是两相导电。故障为交流侧某相失电或某相两个桥臂断路。

(e)图：每个周期少了三个波头，可以看出是两个不相同的桥臂断路，一个属于共阴极

组，一个属于共阳极组。

五、自我检测题

1.填空题

1)常用的过电流保护措施有、

、O(写出四种即可)

2）在电力晶闸管电路中，常用的过电压保护有;;

和等几种。

3）要使三相全控桥式整流电路正常工作，对晶闸管触发方法有两种，一是用

触发；二是用触发。

4）在同步电压为锯齿波的触发电路中，锯齿波底宽可达____________度：实际移相

才能达度。

5）一般操作过电压都是瞬时引起的尖峰电压，经常使用的保护方法是

而对于能量较大的过电压，还需要设置非线性电阻保护，目前常用的方法有

和O

6）在由两组反并联变流装置组成的直流电机的四象限运行系统中，两组变流装置分别

工作在正组状态、状态、反组状态、状态。

7）在有环流反并联可逆系统中，环流指的是只流经而不流经

的电流。为了减小环流，一般采用aB状态。

8）三相半波可控整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为Hz:而三

相全控桥整流电路，输出到负载的平均电压波形脉动频率为Hz：这说明

电路的纹波系数比电路要小。

9）三相半波可控整流电路电阻性负载时，电路的移相范围，三相全控桥电阻

性负载时，电路的移相范围。

[0）锯齿波触发电路的主要环节是由、、、

、环节组成。

11）三相桥式全控整流电路是由一组共极三只晶闸管和一组共极的三只

晶闸管串联后构成的，晶闸管的换相是在同一组内的元件进行的。每隔换一次相，

在电流连续时每只晶闸管导通度。要使电路工作正常，必须任何时刻要有

只晶闸管同时导通，，一个是共极的，另一个是共极的元件，且要求不是

的两个元件。

12）由晶闸管构成的逆变器换流方式有换流和换流。

13）在电流型逆变器中，输出电压波形为波,输出电流波形为波。

2.判断题

1）在用两组反并联晶闸管的可逆系统，使直流电动机实现四象限运行时，其中一组逆

变器工作在整流状态，那么另一组就工作在逆变状态。（）

2）逆变角太大会造成逆变失败。（）

3）并联谐振逆变器必须是略呈电容性电路。（）

4）在三相半波可控整流电路中，电路输出电压波形的脉动频率为300Hz。（）

5）并联与串联谐振式逆变器属于负载换流方式，无需专门换流关断电路。（）

6）三相半波可控整流电路，不需要用大于60°小于120°的宽脉冲触发，也不需要相隔

60°的双脉冲触发，只用符合要求的相隔120°的三组脉冲触发就能正常工作。（）

7）三相桥式全控整流电路，输出电压波形的脉动频率是150Hz。（）

8）在三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大反压为近倍相电压上。（）

9）三相半波可控整流电路中，如果三个晶闸管采用同一组触发装置，则a的移相范围

只有120°o（）

10）三相半波可控整流电路也要采用双窄脉冲触发。（）

11）在三相桥式全控整流电路中，采用双窄脉冲触发晶闸管元件时，电源相序还要满足

触发电路相序要求时才能正常工作。（）

12）并联谐振逆变器负载两端电压波形是很好的正弦波（）

13）无源逆变指的是把直流电能转换成交流电能送给交流电网。（）

3.选择题

1）U为度时，三相半波可控整流电路，电阻性负载输出的电压波形，处于连

续和断续的临界状态。

A、0度，B、60度，C、30度，D、120度，

2）晶闸管触发电路中，若改变的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移

相控制的目的。

A、同步电压，B、控制电压，C、脉冲变压器变比。

3）可实现有源逆变的电路为o

A、三相半波可控整流电路，B、三相半控桥整流桥电路，

B、单相全控桥接续流二极管电路，D、单相半控桥整流电路。

4）在下面几种电路中，不能实现有源逆变的电路有哪几种

A、三相半波可控整流电路。B、三相半控整流桥电路。

C、单相全控桥接续流二极管电路。D、单相半控桥整流电路。

5）在有源逆变电路中，逆变角夕的移相范围应选为最好。

A、夕=90°s180。，B、夕=35°S90。，C、^=0°^90°,

6）晶闸管整流装置在换相时刻（例如：从U相换到V相时）的输出电压等于。

A、U相换相时刻电压5,B、V相换相时刻电压出，C、等于比+5的一半即：〃,

7）三相全控整流桥电路，如采用双窄脉冲触发晶闸管时，下图中哪一种双窄脉冲而通

相隔角度符合要求。请选择o

8）晶闸管触发电路中，若使控制电压Uc=O,改变的大小，可使宜流电动机负

载电压Ud=O,使触发角a=90。0达到调定移相控制范围，实现整流、逆变的控制要求。

A、同步电压，B、控制电压，C、偏移调正电压。

9）三相半波可控整流电路的自然换相点是（）

A、交流相电压的过零点；

B、本相相电压与相邻相电压的交点处；

C、比三相不控整流电路的自然换相点超前30。；

D、比三相不控整流电路的自然换相点滞后60°。

10）三相全控桥式整流电路带电阻负载，当触发角a=0。时，输出的负载电压平均值

为。

A、0.45U2；B、0.9U2；

C、1.17U2；D、2.34U2；

ID三相全控桥式整流电路带大电感负载时，控制角a的有效移相范围是度。

A、0°-90°；B、30°-120°；C、60°-150°；D、90°-150°

12）三相半波可控整流电路在换相时，换相重叠角Y的大小与哪几个参数有

关。

A、Q、Li、XL、U24.；B、a、Id；

C^a、U2:D、a、U2、XL；

4.问答题

1）实现正确触发的同步定相的方法步骤有哪些？

2）锯齿波同步触发电路是怎样发出双窄脉冲的？

3）三相桥式全控整流电路使用锯齿波同步触发电路，为什么六个锯齿波的斜率要一致？

4）用的电力变流器的换流方式有哪几种？

5）试简述平波电抗器的作用？

6）中频感应加热炉的直流电源的获得为什么要用可控整流电路？

7）中频感应加热电源主要由哪几部分组成。

5.画图题

1）请利用六块锯齿波同步触发电路

的X、Y控制端，来组成六路互相相差

60°的双窄脉冲触发系统图，并画出其

XYXYXYXYXYXY脉冲输出波形的相互关系图。

2）指出下图中①〜⑦各保护元件及VD、Ld的名称和作用。

3）用红笔或用阴

影面积标出三相全控

桥电路在a=30°

时，电阻性负载的直

流输出电压的波形

图，同时要对应画出其所用的双窄脉冲（a=30°），并标出序号。如U2=22°V,计算此

时的直流输出电压t/do

4）在下面两图中，一个工作在整流电动机状态,

另一个工作在逆变发电机状态。

⑴、标出Ud、ED及id的方向。

（2）、说明E与也的大小关系。

（3）、当a与B的最小值均为30度时，控制角a的移向范围为多少?

(

f

rl

整流一电动机状态逆变一发电机状态

5）三相半波可控整流电路，整流变压器的联接组

别是D/Y—5,锯齿波同步触发电路中的信号综合管是

NPN型三极管。试确定同步变压器TS的接法钟点数

为几点钟时，触发同步定相才是正确的，并画出矢量

图。

6.计算题

1）三相桥式全控整流电路，L极大，Rd=4Q,要求Ud从0-220V之间变化。试求:

(1)不考虑控制角裕量时，整流变压器二次相电压。

(2)计算晶闸管电压、电流平均值，如电压、电流裕量取2倍，请选择晶闸管型号。

（3）变压器二次电流有效值上

（4）计算整流变压器二次侧容

量S2

2）三相半波整流电路，如图所示：将变压

器二次侧绕组等分为二段，接成曲折接法，每

段绕组电压为100V。试求：

（1）晶闸管承受的最大反压是多少？

（2）变压器铁心有没有直流磁化？为什

么？

3）三相半波可控整流电路，大电感负载，电感内阻为2Q,直接由220V交流电源供电,

控制角a为60度，计算负载平均电压Ud、流过晶闸管的电流的平均值IdT与有效值IVT。

六、自我检测题答案

1.填空题

1)快速熔断器、串进线电抗器、接入直流快速开关、控制快速移相使输出电压下降

2)避雷器；阻容吸收；硒堆；压敏电阻；整流式阻容吸收；

3)大于60。小于120。的宽脉冲，脉冲前沿相差60。的双窄脉冲，

4)240°；0°—180°o

5)阻容保护、压敏电阻、硒堆。

6)整流，逆变，整流，逆变，

7)变流桥，不流经负载，a>p

8)150,300,三相桥式全控整流桥，三相半波可控流电路

9)0°-150°；0°-120°

10)同步环节；锯齿波形成；脉冲形成；整形放大：强触发及输出

11)阴；阳；60度；120：两；阴；阳；不在同一桥臂上

12)负载、强迫(脉冲)。

13)正弦波、方波。

2.判断题

1)X2)X3)J4)X5)V6)V7)X8)X

9)V10)X11)V12)J13)X

3.选择题

1)C2)B3)A4)BCD5)B6)C7)B8)C9)B

10)D11)A12)A

4.问答题

1)、A：根据不同触发电路与脉冲移相范围的要求，确定同步信号电压us与对应晶闸

管阳极电压之间的相位关系。

B：根据整流变压器TS的接法与钟点数，以电网某线电压作参考矢量，画出整流变

压器二次侧也就是晶闸管阳极电压的矢量。再根据A确定同步信号U$与晶闸管阳极电

压的相位关系，画出对应的同步相电压矢量和同步线电压的矢量。

C：根据同步变压器二次线电压矢量位置，定出同步变压器TS的钟点数和接法。只

需把同步变压器二次电压Usu.UsvsUsw分别接到VT1,VT3,VT5管的触发电路：Us(-U).

Us(-v)、收(2)分别接到丫1'4、VT6、VT2的触发电路，与主电路的各个符号完全对应，

即能保证触发脉冲与主电路同步。

2)见画图题1)

3）六个锯齿波斜率一致，在移相范围内，六个脉冲总是均匀的，输出电压波形的六个

波头是均匀对称。如果某个锯齿波的斜率偏小（或大），则这个触发电路发出的脉冲就

会较正常时间滞后（或提前），使输出电压波形的六个波头不再一致。

4）电网电压换流、负载换流、强迫换流、器件换流

5）见教材

6）负载变化时，整流电路的最大输出电压能够自动调整。

7）中频感应加热电源主要由可控或不可控整流电路、滤波器、逆变器、和一些控制保

护电路组成。工作时，三相工频（50Hz）交流电经整流器整成脉动直流，经过滤波器

变成平滑的直流电送到逆变器。逆变器把直流电转变成频率较高的交流电流送给负载。

5.画图题

1)

2）①星形接法的硒堆过电压保护；

②三角形接法的阻容过电压保护；

③桥臂上的快速熔断器过电沈保护；

④晶闸管的并联阻容过电压保护：

⑤桥臂上的晶闸管串电感抑制电流上升率保护;

⑥直流侧的压敏电阻过电压保护；

⑦直流回路上过电流快速开关保护；

VD是电感性负载的续流二极管；

Ld是电动机回路的平波电抗器：

；

，，负；；A

闸V相

下负上晶45AV向

题99K

到下向于。l=6方

l算+—6

上正2o.，

方后=042

从上EY计U541等

滞/.)P==

向向势应D61K12S2相

方方电压择小

流E机电选大

电势电步应流

：电发同别电

态，故组的

状反，

，正接组

机管

负下联绕

动负合的段

下综

电正上器两

流向做压的

V上管

8整向方变相

)d。极一

4方U°步；

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压压同A

5N过2.

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，N下。3

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__-09，图时

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——]__-~上流

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-__n-0相发出折4.

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