第2章--思考題與習(xí)題答案

1、第2章思考題與習(xí)題2.1什么是整流？它與逆變有何區(qū)別？答：整流就是把交流電能轉(zhuǎn)換成直流電能，而將直流轉(zhuǎn)換為交流電能稱為逆變，它是對(duì) 應(yīng)于整流的逆向過(guò)程。2.2單相半波可控整流電路中，如果：(1) 晶閘管門(mén)極不加觸發(fā)脈沖；(2) 晶閘管內(nèi)部短路；(3) 晶閘管內(nèi)部斷開(kāi)；試分析上述三種情況負(fù)載兩端電壓Ud和晶閘管兩端電壓 UT的波形。答：1負(fù)載兩端電壓為 0，晶閘管上電壓波形與 U2相同；2負(fù)載兩端電壓為 U2,晶閘管上的電壓為 0 ；3負(fù)載兩端電壓為 0，晶閘管上的電壓為 U2。某單相全控橋式整流電路給電阻性負(fù)載和大電感負(fù)載供電，在流過(guò)負(fù)載電流平均值相 同的情況下，哪一種負(fù)載的晶閘管額定電流應(yīng)選

2、擇大一些？在流答：帶大電感負(fù)載的晶閘管額定電流應(yīng)選擇小一些。由于具有電感，當(dāng)其電流增大時(shí), 在電感上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)， 抑制電流增加。電阻性負(fù)載時(shí)整流輸出電流的峰值大些, 過(guò)負(fù)載電流平均值相同的情況下，為防此時(shí)管子燒壞，應(yīng)選擇額定電流大一些的管子。某電阻性負(fù)載的單相半控橋式整流電路，假設(shè)其中一只晶閘管的陽(yáng)、陰極之間被燒斷, 試畫(huà)出整流二極管、晶閘管兩端和負(fù)載電阻兩端的電壓波形。解：設(shè)a =0, T2被燒壞，如以下列圖:相控整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)，負(fù)載電阻上的Ud與Id的乘積是否等于負(fù)載有功功率,為什么？帶大電感負(fù)載時(shí)，負(fù)載電阻Rd上的Ud與Id的乘積是否等于負(fù)載有功功率， 為什么？答：相控整流

3、電路帶電阻性負(fù)載時(shí)，負(fù)載電阻上的平均功率Pd Udld不等于負(fù)載有功功率P UI。因?yàn)樨?fù)載上的電壓、電流是非正弦波，除了直流Ud與Id外還有諧波分量/ 2 2 2Ui,U2,和 1 1, 1 2,，負(fù)載上有功功率為 PPdPlP2> Pd Udld。相控整流電路帶大電感負(fù)載時(shí)，雖然Ud存在諧波，但電流是恒定的直流，故負(fù)載電阻Rd上的Ud與Id的乘積等于負(fù)載有功功率。某電阻性負(fù)載要求 024V直流電壓，最大負(fù)載電流ld=30A，如采用由220V交流直接供電和由變壓器降壓到60V供電的單相半波相控整流電路，是否兩種方案都能滿足要求試比擬兩種供電方案的晶閘管的導(dǎo)通角、額定電壓、額定電流、電路的

4、功率因數(shù)及對(duì)電源 容量的要求。解：采用由220V交流直接供電當(dāng)°時(shí):Udo2 22° =99V由變壓器降壓到60V供電當(dāng)°時(shí):Ud2 6° =27V因此，只要調(diào)節(jié)都可以滿足輸出024V直流電壓要求。(1)采用由220V交流直接供電時(shí):Ud1 cos0.45U 2Ud=24V 時(shí)12118°12159UtIt311V1' 2U 2 sin t2d t 84A2 RR ¥ 24300.8It1.57取2倍平安裕量，晶閘管的額定電壓、額定電流分別為1T(AV)竺54A1.57622V 和 108A 。電源提供有功功率I22R842

5、0.85644.8W電源提供視在功率U2I28422018.58kVA電源側(cè)功率因數(shù)采用變壓器降壓到UdUd=24V 時(shí)UtItPF0.30560V供電:0.45U21 cos39UdId1803914184.4V2430空sin t2d tR51.38A0.8It1.57取2倍平安裕量，晶閘管的額定電壓、額定電流分別為和。1T(AV)51塑 32.7A1.57變壓器二次側(cè)有功功率P I22R 51.382 0.82112W變壓器二次側(cè)視在功率S U2I260 51.383.08kVA電源側(cè)功率因數(shù)PFP 0-68某電阻性負(fù)載，Rd=50 Q要求Ud在0600V可調(diào)，試用單相半波和單相全控橋兩

6、種整流電路來(lái)供給，分別計(jì)算:(1)晶閘管額定電壓、電流值;連接負(fù)載的導(dǎo)線截面積導(dǎo)線允許電流密度j=6A /mm2;負(fù)載電阻上消耗的最大功率。解：1單相半波U2出0 時(shí)，0.45型 1333V Id 50.45Rd60012A50晶閘管的最大電流有效值It1.57ld 18.8A晶閘管額定電流為晶閘管承受最大電壓為ItIt(av) 1.5712(A)Urm2*2 =1885V所選導(dǎo)線截面積為S 1 J 13.362.22mm2負(fù)載電阻上最大功率Pr l 2R 8.9kW取2倍平安裕量，晶閘管的額定電壓、額定電流分別為4000V和30A。所選導(dǎo)線截面積為S/18.y 3 13mm2J6負(fù)載電阻上最

7、大功率PrIt2R 17.7kW2單相全控橋cU20時(shí)，Ud 600ld667V 1 d0.90.9Ud 60012ARd50負(fù)載電流有效值l1.11ld 13.3A(Kf=1.11)1晶閘管的額定電流為ItIt(av) 1.576(A)l|T=2晶閘官承受最大電壓為U rm2U2 =1885V取2倍平安裕量，晶閘管的額定電壓、額定電流分別為4000V和20A。2.8整流變壓器二次側(cè)中間抽頭的雙半波相控整流電路如圖題所示。(1)說(shuō)明整流變壓器有無(wú)直流磁化問(wèn)題？(2)分別畫(huà)出電阻性負(fù)載和大電感負(fù)載在a =60時(shí)的輸出電壓 Ud、電流id的波形，比擬與單相全控橋式整流電路是否相同。假設(shè)U2=220

8、V，分別計(jì)算其輸出直流電壓值Ud。3畫(huà)出電阻性負(fù)載a =60時(shí)晶閘管兩端的電壓 ut波形，說(shuō)明該電路晶閘管承受的最大反向電壓為多少？圖題解：1因?yàn)樵谝粋€(gè)周期內(nèi)變壓器磁通增量為零，所以沒(méi)有直流磁化。2其波形如以下列圖所示，與單相全控橋式整流電路相同。Ud 0.9U21 cos°.9 220 (1 cos600)148.5V電阻性負(fù)載：2 2感性負(fù)載:Ud 0.9U2 cos 99V其波形如以下列圖所示，晶閘管承受的最大反向電壓為2.2U2。k |/ 1Vj/ 1it1J 1i1jjrii帶電阻性負(fù)載三相半波相控整流電路，如觸發(fā)脈沖左移到自然換流點(diǎn)之前15°處，分析電路工作情況

9、，畫(huà)出觸發(fā)脈沖寬度分別為10°和20。時(shí)負(fù)載兩端的電壓Ud波形。解：三相半波相控整流電路觸發(fā)脈沖的的最早觸發(fā)時(shí)刻在自然換流點(diǎn),如觸發(fā)脈沖左移到自然換流點(diǎn)之前15°處，觸發(fā)脈沖寬度為 10°時(shí)，不能觸發(fā)晶閘管,Ud=0。觸發(fā)脈沖寬度為15°時(shí)，能觸發(fā)晶閘管，其波形圖相當(dāng)于a =0時(shí)的波形。2.10 三相半波相控整流電路帶大電感負(fù)載，Rd=10 Q,相電壓有效值 U2=220V。求a =45 °時(shí)負(fù)載直流電壓 Ud、流過(guò)晶閘管的平均電流IdT和有效電流It，畫(huà)出Ud、iT2、UT3的波形。Ud解：1562/3石 2U2Sin td( t)U 2 c

10、os因?yàn)椋篣2220V ，450UdU 2 cos45=182VIdUd 1 型 18.2a10RdI dTIt；ld 10.5AUd、iT2、UT3波形圖如下所示:PT.T熔斷器2FU、3FU2.11在圖題所示電路中，當(dāng)a =60時(shí)，畫(huà)出以下故障情況下的Ud波形。(1) 熔斷器仆U熔斷。(2) 熔斷器2FU熔斷。解：這三種情況下的波形圖如下所示:5業(yè)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)現(xiàn)有單相半波、單相橋式、三相半波三種整流電路帶電阻性負(fù)載，負(fù)載電流I

11、d都是40A , 問(wèn)流過(guò)與晶閘管串聯(lián)的熔斷器的平均電流、有效電流各為多大解：設(shè)單相半波:ldT = |d=40AI T 57 I dT62.8A(Kf=1.57)單相橋式:IdT= 2 |d=20AId28.3A三相半波:IdT= 3 I d=00 時(shí) Ud2I30時(shí)Id 1/2.3、1.17 12 (32)23.5A三相全控橋式整流電路帶大電感負(fù)載，負(fù)載電阻Rd=4 Q,要求Ud從0220V之間變化。試求:(1)不考慮控制角裕量時(shí)，整流變壓器二次線電壓。(2)計(jì)算晶閘管電壓、電流值，如電壓、電流取 2倍裕量，選擇晶閘管型號(hào)。解：1因?yàn)閁d2 cos ；不考慮控制角裕量,U2也 94V2.34

12、U 213U2168.2V晶閘管承受最大電壓為6U2 230.3V取2倍的裕量,Urm1晶閘管承受的平均電流為IdT= 3 IdUdId又因?yàn)镽d220V455A所以ldT=，取2倍的裕量|dTmax=36.67(A)選擇KP50- 5的晶閘管。單結(jié)晶體管觸發(fā)電路中，作為Ubb的削波穩(wěn)壓管Dw兩端如并接濾波電容，電路能否正常工作？如穩(wěn)壓管損壞斷開(kāi)，電路又會(huì)出現(xiàn)什么情況？答：在穩(wěn)壓管 Dw兩端如并接濾波電容后，電路能否正常工作。如穩(wěn)壓管損壞斷開(kāi)，單 結(jié)晶體管上峰值電壓太高，不利于單結(jié)晶體管工作。2.15 三相半波相控整流電路帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載并串入足夠大的電抗器，相電壓有效值U2=220V,電動(dòng)機(jī)負(fù)載

13、電流為 40A，負(fù)載回路總電阻為，求當(dāng) a =60時(shí)流過(guò)晶閘管的電流平 均值與有效值、電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)。1解：電流平均值為：ldT=3|dI T電流有效值為：設(shè)電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)為Id30.5111 d23AUdEd Id R_Ud1562U2sin td( t) 1.17U2cos128.7V而2 /36所以Ed128.7400.2120.7VEd,那么回路方程為:三相全控橋電路帶串聯(lián) Ld的電動(dòng)機(jī)負(fù)載，變壓器二次電壓為 100V，變壓器每相繞 組折合到二次側(cè)的漏感 L1為100 H，負(fù)載電流為150A，求：(1) 由于漏抗引起的換相壓降；(2) 該壓降所對(duì)應(yīng)整流裝置的等效內(nèi)阻及a =0時(shí)的換相重

14、疊角。U解: (1)3XJd63 250 100 101501.5VCOS 1 (cos2d)6U2 )cos 1 (1250 100 10 6 150) 111.5V0.01r等效內(nèi)阻150A2.17晶閘管裝置中不采用過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)，選用較高電壓和電流等級(jí)的晶閘管行 不行？答：晶閘管裝置中必須采用過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)，而不能用高電壓、高電流的晶閘管代 替，因?yàn)樵陔姼行载?fù)載裝置中，晶閘管在開(kāi)關(guān)斷過(guò)程中， 可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)沖陽(yáng)極電壓，此時(shí)極易損壞晶閘管。當(dāng)未采取過(guò)電流保護(hù)，而電路過(guò)載或短路時(shí)更易損壞晶閘管。2.18什么是有源逆變？有源逆變的條件是什么？有源逆變有何作用？答：如果將逆變電路交流側(cè)接到交流電網(wǎng)上，把直流電逆變成同頻率的交流電，反送到電網(wǎng)上去稱為有源逆變。有源逆變的條件：1一定要有直流電動(dòng)勢(shì)，其極性必須與晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)稍大于變流 器直流側(cè)的平均電壓；2變流器必須工作在2的區(qū)域內(nèi)使Ud<0。有源逆變的作用：它可用于直流電機(jī)的可逆調(diào)速，繞線型