整流電路技術(shù)問(wèn)答題及答案

1、整流電路技術(shù)問(wèn)答題及答案1.單相半波可控整流電路對(duì)電感負(fù)載供電, 時(shí)的負(fù)載電流Id，并畫(huà)岀Ud與id波形。L = 20mH , U2= 100V，求當(dāng) a= 0 和 60解：a= 0時(shí)，在電源電壓 U2的正半周期晶閘管導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電感 在電源電壓U2的負(fù)半周期，負(fù)載電感U2的一個(gè)周期里，以下方程均成立：L 念二 2U 2 sin tdt可解方程得：導(dǎo)通時(shí)刻，負(fù)載電流為零。 導(dǎo)通。因此，在電源電壓L儲(chǔ)能，在晶閘管開(kāi)始L釋放能量，晶閘管繼續(xù)考慮到初始條件：當(dāng)t = 0 時(shí) id= 02U2 (1 cos t)I d=12"p cost)d(t)_L2U2L=22.51(A)Ud與id的波

2、形如下圖:U2Udid當(dāng)a= 60°時(shí)，在能量在U2負(fù)半周期成立：考慮初始條件：當(dāng)L儲(chǔ)能，電感 L儲(chǔ)藏的60 300期間以下微分方程id =2U 2_1L 2(cos t)其平均值為cos t)d( t)=3=11.25(A)2 L此時(shí)Ud與id的波形如下圖:2 圖2-9為具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，問(wèn)該變壓器還有直流磁化問(wèn)題嗎？試說(shuō)明：晶閘管承受的最大反向電壓為2 2U_ ；當(dāng)負(fù)載是電阻或電感時(shí)，其輸岀電壓和電流的波形與單相全控橋時(shí)相同。答：具有變壓器中心抽頭的單相全波可控整流電路，該變壓器沒(méi)有直流磁化的問(wèn)題。因?yàn)閱蜗嗳煽卣麟娐纷儔浩鞫螠y(cè)繞組中，正負(fù)半周內(nèi)上下

3、繞組內(nèi)電流的方向相反，波形對(duì)稱，其一個(gè)周期內(nèi)的平均電流為零，故不會(huì)有直流磁化的問(wèn)題。以下分析晶閘管承受最大反向電壓及輸岀電壓和電流波形的情況。 以晶閘管 VT2為例。當(dāng) VTi導(dǎo)通時(shí)，晶閘管 VT2通過(guò)VTi與2個(gè)變壓器二次繞組并聯(lián)，所以 VT2承受的最大電壓為2 2U 2。 當(dāng)單相全波整流電路與單相全控橋式整流電路的觸發(fā)角相同時(shí)，對(duì)于電阻負(fù)載：(0a)期間無(wú)晶閘管導(dǎo)通，輸岀電壓為0 ;( a 尢期間，單相全波電路中VTi導(dǎo)通，單相全控橋電路中VTi、VT 4導(dǎo)通，輸岀電壓均與電源電壓U2相等；(n a期間，均無(wú)晶閘管導(dǎo)通，輸岀電壓為0 ； ( n a 2期間，單相全波電路中VT2導(dǎo)通，單相全

4、控橋電路中 VT2、VT 3導(dǎo)通，輸岀電壓等于U2。對(duì)于電感負(fù)載：(a a)期間，單相全波電路中 VTi導(dǎo)通，單相全控橋電路中 VT 1> VT4導(dǎo)通，輸岀電壓均與電源電壓 U2相等；(n+ a 2 + na)期間，單相全波電 路中VT2導(dǎo)通，單相全控橋電路中 VT2、VT3導(dǎo)通，輸岀波形等于 U2?？梢?jiàn)，兩者的輸岀電壓相同，加到同樣的負(fù)載上時(shí)，則輸岀電流也相同。3 單相橋式全控整流電路，U2 = 100V，負(fù)載中 R= 2Q, L值極大，當(dāng) a 30 °寸, 要求：作岀 Ud、id、和i2的波形; 求整流輸岀平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次電流有效值12； 考慮安全裕量，確

5、定晶閘管的額定電壓和額定電流。解：Ud、id、和i2的波形如下圖:輸岀平均電壓|d= Ud /R= 77.97/2 = 38.99 (A )|2 = Id = 38.99 ( A)晶閘管承受的最大反向電壓為：色 U2= 100 2 = 141.4 (V)考慮安全裕量，晶閘管的額定電壓為：UN =( 23) X141.4 = 283424 (V)具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。流過(guò)晶閘管的電流有效值為：Ivt = |d/2 亡 27.57 (A)晶閘管的額定電流為：|N=( 1.52 ) 怎7.57 1.57 = 2635 (A )具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。4 單相橋式半控整流電路

6、，電阻性負(fù)載，畫(huà)出整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形解：注意到二極管的特點(diǎn)：承受電壓為正即導(dǎo)通。因此，二極管承受的電壓不會(huì)出現(xiàn)正的部分。在電路中器件均不導(dǎo)通的階段，交流電源電壓由晶閘管平衡。整流二極管在一周內(nèi)承受的電壓波形如下：E=60V，當(dāng)5 單相橋式全控整流電路，U2=100V，負(fù)載中 R=2 Q, L值極大，反電勢(shì)=30時(shí)，要求： 作岀ud、id和i2的波形； 求整流輸岀平均電壓Ud、電流Id，變壓器二次側(cè)電流有效值12； 考慮安全裕量，確定晶閘管的額定電壓和額定電流。解：Ud、id和i2的波形如下圖： 整流輸岀平均電壓Ud、電流Id,變壓器二次側(cè)電流有效值I2分別為Ud= 0.9 U2

7、COS a= 0.9 X00 >cos30 ° 77.97(A)Id = (Ud E)/R= (77.97 60)/2 = 9(A)|2= Id = 9(A) 晶閘管承受的最大反向電壓為：、2 U2= 100 2_ = 141.4(V)流過(guò)每個(gè)晶閘管的電流的有效值為：I vt = Id 2 弋 6.36 (A )故晶閘管的額定電壓為：Un= (23) X41.4 = 283424 (V)晶閘管的額定電流為:IN = (1.52) 636/57 = 68 (A)晶閘管額定電壓和電流的具體數(shù)值可按晶閘管產(chǎn)品系列參數(shù)選取。U2=100V ，6.晶閘管串聯(lián)的單相半控橋（橋中 VT1、V

8、T2為晶閘管），電路如圖2-11所示，電阻電感負(fù)載，R=2 Q, L值很大，當(dāng)=60時(shí)求流過(guò)器件電流的有效值，并作岀Ud、id、 iVT、iD的波形解：ud、id、ivT、iD的波形如下圖:1 cos( / 3)2=67.5 (V)負(fù)載電壓的平均值為:1 _ Yu? sin td(t) = 0.9U 23負(fù)載電流的平均值為：Id= Ud R = 67.52 2= 33.75 (A) 流過(guò)晶閘管 VT1、VT2的電流有效值為：1Ivt = Id= 19.49 (A )13流過(guò)二極管 VD3、VD4的電流有效值為:Id= 27.56 (A )7.在三相半波整流電路中，如果 負(fù)載下整流電壓 Ud的波

9、形。解：假設(shè) 二0 ，當(dāng)負(fù)載為電阻時(shí),a相的觸發(fā)脈沖消失，試?yán)L岀在電阻性負(fù)載和電感性Ud的波形如下：UaUbUcUd1LXI.丿'.v氏ah %/ *當(dāng)負(fù)載為電感時(shí),UdUd的波形如下:UaUbUc8 三相半波整流電路，可以將整流變壓器的二次繞組分為兩段成為曲折接法，每段 的電動(dòng)勢(shì)相同，其分段布置及其矢量如圖2-60所示，此時(shí)線圈的繞組增加了一些，銅的用料約增加10%，問(wèn)變壓器鐵心是否被直流磁化，為什么？ABC圖2-60變壓器二次繞組的曲折接法及其矢量圖答：變壓器鐵心不會(huì)被直流磁化。原因如下：變壓器二次繞組在一個(gè)周期內(nèi)：當(dāng)aiC2對(duì)應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí)，ai的電流向下流，C2的電流向上流；

10、當(dāng) cib2對(duì)應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí)，ci的電流向下流，b2的電流向上流；當(dāng)bia2對(duì)應(yīng)的晶閘管導(dǎo)通時(shí)，bi的電流向下流，a2的電流向上流；就變壓器的一次繞組而言，每一 周期中有兩段時(shí)間（各為i20 ）由電流流過(guò)，流過(guò)的電流大小相等而方向相反，故一周期內(nèi)流過(guò)的電流平均值為零，所以變壓器鐵心不會(huì)被直流磁化9 三相半波整流電路的共陰極接法與共陽(yáng)極接法，a、b兩相的自然換相點(diǎn)是同一點(diǎn)嗎？如果不是，它們?cè)谙辔簧喜疃嗌俣?？答：三相半波整流電路的共陰極接法與共陽(yáng)極接法，a、b兩相之間換相的的自然換相點(diǎn)不是同一點(diǎn)。它們?cè)谙辔簧舷嗖?80°。10.有兩組三相半波可控整流電路，一組是共陰極接法，一組是共陽(yáng)極

11、接法，如果它 們的觸發(fā)角都是，那末共陰極組的觸發(fā)脈沖與共陽(yáng)極組的觸發(fā)脈沖對(duì)同一相來(lái)說(shuō)，例如 都是a相，在相位上差多少度？ 答：相差180°11 .三相半波可控整流電路，U2=100 V,帶電阻電感負(fù)載， R=5 Q, L值極大，當(dāng) =60時(shí)，要求： 畫(huà)岀Ud、i d和iVT1的波形； 計(jì)算 Ud、Id、I dT 和 IVT。解：Ud、id和iVT1的波形如下圖：I=30UaUbUcU2 -OUdOiVTOidOUd、Id、IdT和IVT分別如下Ud= 1.17U2COS丄 1.17 杓0 >Cos60 = 58.5 (V)Id= UdR = 58.5 /= 11.7 ( A)l

12、dVT = Id 3= 11.7 3 = 3.9 (A )IVT = Id /3 = 6.755 (A)12 在三相橋式全控整流電路中，電阻負(fù)載，如果有一個(gè)晶閘管不能導(dǎo)通，此時(shí)的整流電壓ud波形如何？如果有一個(gè)晶閘管被擊穿而短路，其他晶閘管受什么影響? 答：假設(shè) VT1不能導(dǎo)通，整流電壓 Ud波形如下：假設(shè)VTi被擊穿而短路，則當(dāng)晶閘管VT3或VT5導(dǎo)通時(shí)，將發(fā)生電源相間短路，使得VT3、VT5也可能分別被擊穿。13 三相橋式全控整流電路，U2=100 V,帶電阻電感負(fù)載，R=5 Q, L值極大，當(dāng) =60時(shí)，要求：畫(huà)岀Ud、i d和iVT1的波形;計(jì)算Ud、Id、I dT 和 |VT。解：U

13、d、id和iVT1的波形如下:嚴(yán)60 °OOidOca Ucb Uab UiVT十eUd、Id、IdT和IVT分別如下Ud= 2.34U2cos(= 2.34 杓0 >Cos60 = 117 (V)Id = Ud/ = 117 74 23.4 (A)|DVT = |d/423.4 47.8 (A)IVT = Id /3 4 23.4 / = 1-3.51 (A)14.單相全控橋，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，R=1 Q, L=s, E=40V , U2=100V , LB=0.5mH ,當(dāng)=60時(shí)求Ud、Id與的數(shù)值，并畫(huà)岀整流電壓ud的波形。解：考慮 Lb時(shí)，有：Ud= 0.9U2cos

14、 a UdU d= 2XBId/n|d=( Ud E) R解方程組得：Ud=( nR 0.9U2cosa + 2XBE) /( nR+ 2XB) = 44.55 (V)Ud= 0.455 / V)Id= 4.55 /A)又Tcos cos(己)=2 I d X b U2即得岀COS(60 ' ： L ) =0.4798換流重疊角=61.33 ° 60 =1.33 °最后，作岀整流電壓 Ud的波形如下：15.三相半波可控整流電路，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，U2=100V，R=1 Q，L=s, LB=1mH，求當(dāng)=30時(shí)、E=50V 時(shí)Ud、Id、的值并作岀 ud與ivT1和i

15、vT2的波形。解：考慮 Lb時(shí)，有：Ud= 1.17U2cos AUdUd= 3XB|d/ 2 nId=( Ud E) R解方程組得:Ud=( nR 1.17U2coSa + 3XBE) /( 2 tiR+ 3Xb)= 94.63 / V)Ud = 6.7 (V)Id = 44.63 (A)COS COS（：己）=2 I d X B / U2即得岀COS（30 ） =0.752換流重疊角=41.28 ° 30 =11.28 °ud、iVT1和iVT2的波形如下：U2OUdOiVT1OiVT2O16 三相橋式不可控整流電路，阻感負(fù)載，R=5 Q, L=s, U2=220V ,

16、 XB=0.3 Q,求Ud、ld、|VD、|2和的值并作岀 Ud、iVD和i2的波形。解：三相橋式不可控整流電路相當(dāng)于三相橋式可控整流電路a= 0。時(shí)的情況。Ud= 2.34U2cos AUdU d= 3XBId /nId= UdR解方程組得：Ud = 2.34U2coSa/( 1 + 3XB/ R)= 486.9 (V)Id = 97.38 /A)又TCOS COS( ： 1 ) = 2 I d X B 扈 U2即得岀COS =0.892換流重疊角=26.93二極管電流和變壓器二次測(cè)電流的有效值分別為|vd = |d/圭 97.38 Z32.46 (A )|2a21 3 Id= 79.51

17、(A)Ud、iVD1和i2a的波形如下:ud 11 Uab Uac； Ubc QbA udLUcbgb UaC ；1''p i Fi K i 叮js! m.i 9E1i r * JI K! *|i ii2a I1J/l1|:Ll| I ,O 1:! ! 1： !iVD1 . IO一-t I I i 11 門(mén) 13II- K !出“卓 I雹；17. 三相全控橋，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，E=200V , R=1 Q, L=s, U2=220V , =60 ,當(dāng)Lb=0和LB=1mH情況下分別求Ud、Id的值，后者還應(yīng)求并分別作岀 ud與iT的波形解：當(dāng) Lb = 0時(shí)：Ud= 2.34U

18、2cos a 2.34 220 >Cos60 = 257.4 (V)Id =( Ud E) R=( 257.4 200) /= 57.4 (A)當(dāng)Lb = 1mH時(shí)Ud= 2.34U2cos AUdU d= 3XBId /n|d=( Ud E) R解方程組得：Ud=( 2.34 U2RCOS 此 3XbE) /(tR + 3Xb)= 244.15 (V)Id = 44.15 /A)AUd= 13.25 / V)又T cos COS(：色)=2XBld/6 U2COS(60 ) = 0.4485Y= 63.35 60 °= 3.35 °Ud、|VT1和|VT2的波形如下

19、:18. 單相橋式全控整流電路，其整流輸出電壓中含有哪些次數(shù)的諧波？其中幅值最大的是哪一次？變壓器二次側(cè)電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪幾次？答：?jiǎn)蜗鄻蚴饺卣麟娐?，其整流輸岀電壓中含?k（ k=1、2、3）次諧波，其中幅值最大的是 2次諧波。變壓器二次側(cè)電流中含有2k + 1 （ k = 1、2、3）次即奇次諧波,其中主要的有 3次、5次諧波。19. 三相橋式全控整流電路，其整流輸岀電壓中含有哪些次數(shù)的諧波？其中幅值最大的是哪一次？變壓器二次側(cè)電流中含有哪些次數(shù)的諧波？其中主要的是哪幾次？答：三相橋式全控整流電路的整流輸岀電壓中含有6k （ k = 1、2、3）次的諧波，其中幅值

20、最大的是 6次諧波。變壓器二次側(cè)電流中含有 6k_1（k=1、2、3）次的諧波，其中 主要的是5、7次諧波。20. 試計(jì)算第 3題中i2的3、5、7次諧波分量的有效值|23、|25、|27解：在第3題中已知電路為單相全控橋，其輸出電流平均值為Id = 38.99 (A)于是可得:123= 2 2 Id / 3n2 _2125= 2_2_Id / 5n2_2|27= 2 2. Id/ 7=2 2冷8逍9 / = n1.7 (A)>38.99 / = 7.02 ( A)>38.99 / = 5.01 ( A)21 試計(jì)算第 13題中i2的5、7次諧波分量的有效值I25、|27,解：第1

21、3題中，電路為三相橋式全控整流電路，且已知|d= 23.4( A)由此可計(jì)算岀5次和7次諧波分量的有效值為：|25= Q Id/n= 6 鮑4 /n= 3.65 (A )|27= Q Id 7n= 6 從47 n= 2.61 (A )22 試分別計(jì)算第3題和第13題電路的輸入功率因數(shù)。解：第3題中基波電流的有效值為：|1 = 2 2. |d / = 2 2 冷8逍9 / = 35.1 (A ) 基波因數(shù)為=I1 |/= I1 W= 35.1 38.99 = 0.9電路的輸入功率因數(shù)為：_= COS = 0.9 COS30 =0.78第13題中基波電流的有效值：|1= -6 Id /= 6 鷲.

22、39 /=t 18.243 ( A) 基波因數(shù)為=|1 |/= |1 % = 0.955電路的輸入功率因數(shù)為：_= COS = 0.955 COS60 =°.4823 帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有何主要異 同？答：帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路與三相橋式全控整流電路相比有以下異同點(diǎn)：三相橋式電路是兩組三相半波電路串聯(lián)，而雙反星形電路是兩組三相半波電路并 聯(lián)，且后者需要用平衡電抗器； 當(dāng)變壓器二次電壓有效值U2相等時(shí)，雙反星形電路的整流電壓平均值Ud是三相橋式電路的1/2，而整流電流平均值Id是三相橋式電路的2倍。 在兩種電路中，晶閘管的導(dǎo)通及觸發(fā)

23、脈沖的分配關(guān)系是一樣的，整流電壓Ud和整流電流id的波形形狀一樣。24 .整流電路多重化的主要目的是什么？答：整流電路多重化的目的主要包括兩個(gè)方面，一是可以使裝置總體的功率容量大，二是 能夠減少整流裝置所產(chǎn)生的諧波和無(wú)功功率對(duì)電網(wǎng)的干擾。25. 12脈波、24脈波整流電路的整流輸岀電壓和交流輸入電流中各含哪些次數(shù)的諧波？答：12脈波電路整流電路的交流輸入電流中含有(k=1 , 2 , 3)次諧波，整流輸岀電壓中含有11次、13次、23次、25次等即 12k_1、12、24等即12k (k=1 , 2, 3)次諧波。24脈波整流電路的交流輸入電流中含有23 次、25 次、47 次、49 次等，即

24、 24k_1 (k=1 ,2, 3 次諧波，整流輸出電壓中含有24、48 等即 24k (k=1 , 2, 3 - 次諧波。26. 使變流器工作于有源逆變狀態(tài)的條件是什么？答：條件有二： 直流側(cè)要有電動(dòng)勢(shì)，其極性須和晶閘管的導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)大于變流電路直流 側(cè)的平均電壓； 要求晶閘管的控制角a >/2,使Ud為負(fù)值。27三相全控橋變流器，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，R=1 Q, L=s, U2=220V , LB=1mH，當(dāng)Em=-400V,=60時(shí)求Ud、Id與 的值，此時(shí)送回電網(wǎng)的有功功率是多少？解：由題意可列岀如下3個(gè)等式：Ud = 2.34U2cos( n ® AUdU d=

25、 3XBId /nId =( Ud EM) R三式聯(lián)立求解，得Ud = 2.34 U2R cos(n ® + 3XBEM / R於 3XB) = 290.3 ( V)Id = 109.7 (A)由下式可計(jì)算換流重疊角：cos COS(：) = 2XBId/6 U2= 0.1279cos(120一遼)= 0.6279尸 128.90 °- 120 °= 8.90°送回電網(wǎng)的有功功率為P= | E M I d | I d2 r =400 沫09.7-109.7 2X109.7 X=31.85(W)R=1 Q, L=x, U2=100V , L=0.5mH，當(dāng) Em=-99V ,28.單相全控橋，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載, =60時(shí)求Ud、Id和 的值。解：由題意可列岀如下3個(gè)等式：Ud= 0.9U2cos(錦-AUdU d= 2XBId /nId =( Ud EM)/三式聯(lián)立求解，得Ud= n 0.9U2cos( n ) 2XBEM /( d