鄂鋼職大維修電工技師培訓(xùn)

1、重難點(diǎn)重難點(diǎn)：晶閘管可控整流、斬波、調(diào)壓、逆變等典型電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、換相方法和基本數(shù)量關(guān)系，以及晶閘管變流裝置的一般調(diào)試方法。維修電工技師培訓(xùn) 課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 主講：詹良材 任課教師簡(jiǎn)介任課教師簡(jiǎn)介 主要內(nèi)容及時(shí)間安排主要內(nèi)容及時(shí)間安排I、 晶閘管簡(jiǎn)介（2）II、 可控整流電路（3）III、斬波器與交流調(diào)壓器（2）IV、逆變電路（3）V、 晶閘管中頻電源裝置及其調(diào)試（2）維修電工技師培訓(xùn) 課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 I 晶閘管簡(jiǎn)介晶閘管簡(jiǎn)介 晶閘管是一種大功率的可控半導(dǎo)體器件。普通型晶閘管具有反向阻斷特性，故

2、又稱為逆阻型晶閘管。近幾年來，晶閘管技術(shù)發(fā)展很快，出現(xiàn)了許多派生型晶閘管，如快速型（FST） 、雙向型（TRIAC） 、關(guān)斷型和逆導(dǎo)型（RCT）和光控晶閘管（LATT）等晶閘管。 晶閘管具有體積小、重量輕、效率高、壽命長、控制靈敏、操作方便、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 晶閘管廣泛應(yīng)用于可控整流、逆變、斬波、調(diào)壓及無觸點(diǎn)開關(guān)等大功率的電能轉(zhuǎn)換和自動(dòng)控制領(lǐng)域。維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 1、 晶閘管的結(jié)構(gòu)晶閘管的結(jié)構(gòu) 具有四層PNPN結(jié)構(gòu)、三端引出線(A、K、G)的器件。常見的外形有兩種：螺栓型和平板型。維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作

3、：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 內(nèi)部結(jié)構(gòu)、等效電路和符號(hào) 維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 2、晶閘管的工作原理、晶閘管的工作原理 2.12.1、晶閘管工作原理的實(shí)驗(yàn)說明、晶閘管工作原理的實(shí)驗(yàn)說明 由電源、晶閘管的陽極和陰極、白熾燈組成晶閘管主電路；由電源、開關(guān)S、晶閘管的門極和陰極組成控制電路（觸發(fā)電路）。 維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 通過上述實(shí)驗(yàn)可知，晶閘管導(dǎo)通必須同時(shí)具備兩個(gè)條件:（1）晶閘管主電路加正向電壓。（2）晶閘管控制電路加合適的正向電壓。 晶閘管一旦導(dǎo)通，門極即失去控制作用，故晶閘管為半控型器

4、件。為使晶閘管關(guān)斷，必須使其陽極電流減小到一定數(shù)值以下，這只有通過使陽極電壓減小到零或反向的方法來實(shí)現(xiàn)。維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 2.2 2、晶閘管工作原理的等效電路說明、晶閘管工作原理的等效電路說明 當(dāng)晶閘管陽極承受正向電壓，控制極也加正向電壓時(shí)，形成了強(qiáng)烈的正反饋，正反饋過程如下： IGIB2IC2(IB1)IC1IB2 RNPNPNPAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2P1AGKN1P2P2N1N2a)b)維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 晶閘管導(dǎo)通之后，它的導(dǎo)通狀態(tài)完全依靠管子本

5、身的正反饋?zhàn)饔脕砭S持，即使控制極電流消失，晶閘管仍將處于導(dǎo)通狀態(tài)。因此，控制極的作用僅是觸發(fā)晶閘管使其導(dǎo)通，導(dǎo)通之后，控制極就失去了控制作用。要想關(guān)斷晶閘管可采用的方法有:將陽極電源斷開；改變晶閘管的陽極電壓的方向，即在陽極和陰極間加反向電壓。 維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 3 、 晶閘管的特性晶閘管的特性 3.13.1、晶閘管的伏安特性、晶閘管的伏安特性 晶閘管的伏安特性是晶閘管陽極與陰極間電壓UAK和晶閘管陽極電流IA之間的關(guān)系特性。維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 （1）正向特性 在門極電流IG=

6、0情況下，晶閘管處于斷態(tài)，只有很小的正向漏電流；隨著正向陽極電壓的增加，達(dá)到正向轉(zhuǎn)折電壓UBO時(shí)，漏電流突然劇增，特性從正向阻斷狀態(tài)突變?yōu)檎驅(qū)顟B(tài)。正常工作時(shí)，不允許把正向電壓加到轉(zhuǎn)折值UBO，而是從門極輸入觸發(fā)電流IG，使晶閘管導(dǎo)通。門極電流愈大陽極電壓轉(zhuǎn)折點(diǎn)愈低。晶閘管正向?qū)ê螅咕чl管恢復(fù)阻斷，只有逐步減少陽極電流。當(dāng)IA小到等于維持電流IH時(shí)，晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)樽钄?。維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 （2）反向特性 是指晶閘管的反向陽極電壓與陽極漏電流的伏安特性。晶閘管的反向特性與一般二極管的反向特性相似。當(dāng)晶閘管承受反向陽極電壓時(shí)，晶

7、閘管總是處于阻斷狀態(tài)。當(dāng)反向電壓增加到一定數(shù)值時(shí)，反向漏電流增加較快。再繼續(xù)增大反向陽極電壓，會(huì)導(dǎo)致晶閘管反向擊穿，造成晶閘管的損壞。維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 3.23.2、晶閘管的開關(guān)特性 晶閘管的開關(guān)特性如圖所示。維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 晶閘管開關(guān)特性的說明 第一段延遲時(shí)間td。陽極電流上升到10所需時(shí)間，此時(shí)J2結(jié)仍為反偏，晶閘管的電流不大。 第二段上升時(shí)間tr，陽極電流由0.1上升到0.9所需時(shí)間，這時(shí)靠近門極的局部區(qū)域已經(jīng)導(dǎo)通，相應(yīng)的J2結(jié)已由反偏轉(zhuǎn)為正偏，電流迅速增加。 通常定

8、義器件的開通時(shí)間ton為延遲時(shí)間td與上升時(shí)間tr之和。即 ton=td+tr維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 電源電壓反向后，從正向電流降為零起到能重新施加正向電壓為止定義為器件的電路換向關(guān)斷時(shí)間toff。反向阻斷恢復(fù)時(shí)間trr與正向阻斷恢復(fù)時(shí)間tgr之和。 toff=trr+tgr 維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 4 、 晶閘管的主要參數(shù)晶閘管的主要參數(shù) 4.1、額定電壓、額定電壓UTn（1）正向重復(fù)峰值電壓UDRM 在控制極斷路和正向阻斷條件下，可重復(fù)加在晶閘管兩端的正向峰值電壓。規(guī)定此電壓為正向不

9、重復(fù)峰值電壓UDSM的80%維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 （2）反向重復(fù)峰值電壓URRM 在控制極斷路時(shí)，以重復(fù)加在晶閘管兩端的反向峰值電壓。此電壓取反向不重復(fù)峰值電壓URSM的80%。維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 晶閘管的額定電壓則取UDRM和URRM的較小值且靠近標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)所對(duì)應(yīng)的電壓值。 選擇管子的額定電壓UTn應(yīng)為晶閘管在電路中可能承受的最大峰值電壓的23倍。維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 4.2、額定電流、額定電流IT(AV) 是指：在環(huán)境溫

10、度為+140度和規(guī)定的散熱條件下，晶閘管在電阻性負(fù)載時(shí)的單相、工頻（50Hz）、正弦半波（導(dǎo)通角不小于170度）的電路中，結(jié)溫穩(wěn)定在額定值125度時(shí)所允許的通態(tài)平均電流。 注意：晶閘管是以電流的平均值而非有效值作為它的電流定額，這是因?yàn)榫чl管較多用于可控整流電路，而整流電路往往按直流平均值來計(jì)算。維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 它的通態(tài)平均電流IT(A V)和正弦電流最大值Im之間的關(guān)系表示為： 正弦半波電流的有效值為： 式中 Kf為波形系數(shù) m0mT(AV)1)(sin21IttdIIm02mT21)()sin(21ItdtII57. 1)T(A

11、VTfIIK維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 流過晶閘管的電流波形不同，其波形系數(shù)也不同，實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)電流有效值相同的原則進(jìn)行換算，通常選用晶閘管時(shí)，電流選擇應(yīng)取(1.52)倍的安全裕量。維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 4.3、維持電流IH 在室溫和門極斷路時(shí)，晶閘管已經(jīng)處于通態(tài)后，從較大的通態(tài)電流降至維持通態(tài)所必須的最小陽極電流。 4.4、擎住電流IL 晶閘管從斷態(tài)轉(zhuǎn)換到通態(tài)時(shí)移去觸發(fā)信號(hào)之后，要器件維持通態(tài)所需要的最小陽極電流。對(duì)于同一個(gè)晶閘管來說，通常擎住電流IL約為維持電流IH的(24)倍。

12、維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 4.5、門極觸發(fā)電流IGT 在室溫且陽極電壓為6V直流電壓時(shí)，使晶閘管從阻斷到完全開通所必需的最小門極直流電流。4.6、門極觸發(fā)電壓UGT 對(duì)應(yīng)于門極觸發(fā)電流時(shí)的門極觸發(fā)電壓。觸發(fā)電路給門極的電壓和電流應(yīng)適當(dāng)?shù)卮笥谒?guī)定的UGT和IGT上限，但不應(yīng)超過其峰值IGFM 和 UGFM。維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 4.7、斷態(tài)電壓臨界上升率du/ dt 在額定結(jié)溫和門極斷路條件下，不導(dǎo)致器件從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)的最大電壓上升率。過大的斷態(tài)電壓上升率會(huì)使晶閘管誤導(dǎo)通。 4.8、通態(tài)

13、電流臨界上升率di / dt 在規(guī)定條件下，由門極觸發(fā)晶閘管使其導(dǎo)通時(shí)，晶閘管能夠承受而不導(dǎo)致?lián)p壞的通態(tài)電流的最大上升率。在晶閘管開通時(shí)，如果電流上升過快，會(huì)使門極電流密度過大，從而造成局部過熱而使晶閘管損壞。維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 5、 晶閘管的派生元件晶閘管的派生元件 快速晶閘管 雙向晶閘管 逆導(dǎo)晶閘管 光控晶閘管維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室5.1、快速晶閘管（FST） 快速晶閘管的外觀、符號(hào)、基本結(jié)構(gòu)、伏安特性與普通晶閘管相同。另有如下特點(diǎn)：（1）通/斷時(shí)間較普通晶閘管短（一般開通時(shí)間為

14、1 2，關(guān)斷時(shí)間為幾至幾十個(gè)；（2）開關(guān)損耗??；（3）有較高的電流和電壓上升率。通態(tài)電流臨界上升率di/dt 100A/、斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt 100V/；（4）允許使用頻率在幾十至幾千之間。維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室5.2、雙向晶閘管（TRIAC） 雙向晶閘管從結(jié)構(gòu)和特性來說，都可以看成是一對(duì)反向并聯(lián)的普通晶閘管。在主電極的正、反兩個(gè)方向均可用交流或直流電流觸發(fā)導(dǎo)通。維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 雙向晶閘管在第和第象限有對(duì)稱的伏安特性。維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制

15、作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 5.3、逆導(dǎo)晶閘管（RCT） 逆導(dǎo)晶閘管是將一個(gè)晶閘管與一個(gè)二極管反并聯(lián)集成在同一硅片上而構(gòu)成的器件，它具有反向?qū)ǖ哪芰Α?逆導(dǎo)晶閘管的工作原理與普通晶閘管相同，即用正的門極信號(hào)來實(shí)現(xiàn)器件開通。 在逆導(dǎo)晶閘管的電路中，晶閘管（正半周）與二極管（負(fù)半周）交替工作。維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室逆導(dǎo)晶閘管的二個(gè)重要參數(shù) 額定電流: 晶閘管電流/二極管電流用于逆變器時(shí)，電流比在2：11：1之間;用于斬波器時(shí)，電流比為3：1 反向恢復(fù)電流下降率: di/dt 此值越大，元件換流能力越強(qiáng)，使用中需保證不超過元件規(guī)定的值維修電工技師

16、培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室5.4、光控晶閘管（LATT） 光控晶閘管是一種以光信號(hào)代替電信號(hào)來進(jìn)行觸發(fā)導(dǎo)通的特殊晶閘管； 激光是光控晶閘管的理想光源。對(duì)小功率光控晶閘管，也可用白熾燈、太陽光等作為觸發(fā)光源； 光觸發(fā)與電觸發(fā)相比，具有抗噪波干擾、主電路與控制電路間高度絕緣、重量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn)。維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室33II 可控整流電路可控整流電路一、單相半波可控整流電路（一、單相半波可控整流電路（電阻性負(fù)載）1、電路結(jié)構(gòu)和工作原理、電路結(jié)構(gòu)和工作原理 維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件

17、制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 變壓器Tr起變換電壓和隔離的作用。 在電源電壓正半波，晶閘管承受正向電壓，在t=處觸發(fā)晶閘管，晶閘管開始導(dǎo)通；負(fù)載上的電壓等于變壓器輸出電壓u2。在t=時(shí)刻，電源電壓過零，晶閘管電流小于維持電流而關(guān)斷，負(fù)載電流為零。 在電源電壓負(fù)半波，uAK0，晶閘管承受反向電壓而處于關(guān)斷狀態(tài)，負(fù)載電流為零，負(fù)載上沒有輸出電壓，直到電源電壓u2的下一周期。直流輸出電壓ud和負(fù)載電流id的波形相位相同。維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 通過改變觸發(fā)角的大小，直流輸出電壓ud的波形發(fā)生變化，負(fù)載上的輸出電壓平均值發(fā)生變化，顯然=180時(shí)，Ud

18、=0。由于晶閘管只在電源電壓正半波內(nèi)導(dǎo)通，輸出電壓ud為極性不變但瞬時(shí)值變化的脈動(dòng)直流，故稱“半波”整流。維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 幾個(gè)名詞： （1）觸發(fā)角與導(dǎo)通角 觸發(fā)角也稱觸發(fā)延遲角或控制角，是指晶閘管從承受正向電壓開始到導(dǎo)通時(shí)止之間的電角度。 導(dǎo)通角，是指晶閘管在一周期內(nèi)處于通態(tài)的電角度。（2） 移相與移相范圍 移相是指改變觸發(fā)脈沖ug出現(xiàn)的時(shí)刻，即改變控制角的大小。 移相范圍是指觸發(fā)脈沖ug的移動(dòng)范圍，它決定了輸出電壓的變化范圍。單相半波可控整流器電阻性負(fù)載時(shí)的移相范圍是0180。維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作

19、：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 2、基本數(shù)量關(guān)系、基本數(shù)量關(guān)系（1）直流輸出電壓平均值Ud與輸出電流平均值Id 直流輸出電壓平均值Ud: 輸出電流平均值Id:2cos145. 02cos12 dsin221222dUUttUU2cos10.45 2ddRURUI維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 （2）輸出電壓有效值U與輸出電流有效值I 輸出電壓有效值U: 輸出電流有效值I:22sin41 d2sin22122UttUU22sin412RURUI維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 （3）晶閘管電流有效值和變壓器二次側(cè)電

20、流有效值 單相半波可控整流器中，負(fù)載、晶閘管和變壓器二次側(cè)流過相同的電流，故其有效值相等，即：22sin4122TRUIII維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 （4）功率因數(shù)cos 整流器功率因數(shù)是變壓器二次側(cè)有功功率與視在功率的比值式中 P變壓器二次側(cè)有功功率，P=UI=I2R S變壓器二次側(cè)視在功率，S=U2I2 （5）晶閘管承受的最大正反向電壓Um晶閘管承受的最大正反向電壓Um是相電壓峰值。22sin41cos222IUUISP22mUU維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 二、單相半波可控整流電路二、單相

21、半波可控整流電路（阻感性負(fù)載）1、電路的結(jié)構(gòu)、電路的結(jié)構(gòu) 阻感性負(fù)載的等效電路可用一個(gè)電感和電阻的串聯(lián)電路來表示。維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 2、工作原理、工作原理 （1）在t=0期間：晶閘管陽-陰極間的電壓uAK大于零，此時(shí)沒有觸發(fā)信號(hào)，晶閘管處于正向關(guān)斷狀態(tài)，輸出電壓、電流都等于零。 （2）在t=時(shí)刻，門極加觸發(fā)信號(hào)，晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通，電源電壓u2加到負(fù)載上，輸出電壓ud= u2 。由于電感的存在，負(fù)載電流id只能從零按指數(shù)規(guī)律逐漸上升。 （3）在t=t1 t2期間：輸出電流id 從零增至最大值。在id的增長過程中，電感產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)力圖限制

22、電流增大，電源提供的能量一部分供給負(fù)載電阻，一部分為電感的儲(chǔ)能。 課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室（4）在t=t2 t3期間：負(fù)載電流從最大值開始下降，電感電壓改變方向，電感釋放能量，企圖維持電流不變。（5）在t=時(shí)，交流電壓u2過零，由于感應(yīng)電壓的存在，晶閘管陽極、陰極間的電壓uAK仍大于零，晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通，此時(shí)電感儲(chǔ)存的磁能一部分釋放變成電阻的熱能，另一部分磁能變成電能送回電網(wǎng)，電感的儲(chǔ)能全部釋放完后，晶閘管在u2 反壓作用下而截止。直到下一個(gè)周期的正半周，即t=2+時(shí)，晶閘管再次被觸發(fā)導(dǎo)通，如此循環(huán)不已。 維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作

23、：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 3、數(shù)量關(guān)系、數(shù)量關(guān)系直流輸出電壓平均值Ud為從Ud的波形可以看出，由于電感的存在，電源電壓由正到負(fù)過零點(diǎn)也不會(huì)關(guān)斷，輸出電壓出現(xiàn)了負(fù)波形，輸出電壓和電流的平均值減??；當(dāng)大電感負(fù)載時(shí)輸出電壓正負(fù)面積趨于相等，輸出電壓平均值趨于零，則id也很小。所以，實(shí)際的大感電路中，常常在負(fù)載兩端并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管。)(sin2212ttdUUd課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室三、單相半波可控整流電路（阻感性三、單相半波可控整流電路（阻感性負(fù)載加續(xù)流二極管）負(fù)載加續(xù)流二極管） 1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu) 電感性負(fù)載加 續(xù)流二極管的 電路如圖所示。 2、工作原理、

24、工作原理 在電源電壓正半波，電壓u20，晶閘管uAK0。在t=處觸發(fā)晶閘管，使其導(dǎo)通，形成負(fù)載電流id，負(fù)載上有輸出電壓和電流，此間續(xù)流二極管VD承受反向陽極電壓而關(guān)斷。 在電源電壓負(fù)半波，電感感應(yīng)電壓使續(xù)流二極管VD導(dǎo)通續(xù)流，此時(shí)電壓u2 0， u2通過續(xù)流二極管VD使晶閘管承受反向電壓而關(guān)斷，負(fù)載兩端的輸出電壓為續(xù)流二極管的管壓降，如果電感足夠大，續(xù)流二極管一直導(dǎo)通到下一周期晶閘管導(dǎo)通，使id連續(xù)，且id波形近似為一條直線。課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 以上分析可看出，電感性負(fù)載加續(xù)流二極管后，輸出電壓波形與電阻性負(fù)載波形相同，續(xù)流二極管可起到提高輸出電壓的

25、作用。在大電感負(fù)載時(shí)負(fù)載電流波形連續(xù)且近似一條直線，流過晶閘管的電流波形和流過續(xù)流二極管的電流波形是矩形波。 對(duì)于電感性負(fù)載加續(xù)流二極管的單相半波可控整流器移相范圍與單相半波可控整流器電阻性負(fù)載相同，為0180，且有+=180。課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 3、基本數(shù)量關(guān)系、基本數(shù)量關(guān)系（1）輸出電壓平均值Ud與輸出電流平均值Id 輸出電壓平均值Ud 輸出電流平均值Id2cos145. 02cos122 dsin22212dUUttUU2cos10.45 dddRURUI課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室（2）晶閘管的電流平均值IdT與

26、晶閘管的電流有效值IT 晶閘管的電流平均值IdT 晶閘管的電流有效值ITd2-dTIId2)(2d21TItdII課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 （3）續(xù)流二極管的電流平均值IdDR與續(xù)流二極管的電流有效值IDR （4）晶閘管和續(xù)流二極管承受的最大正反向電壓 晶閘管和續(xù)流二極管承受的最大正反向電壓均為電源電壓的峰值。 ddDR2IId02dDR2)(21ItdII2m2UU課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 單相半波可控整流器的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，容易實(shí)現(xiàn)。但整流電壓脈動(dòng)大，每周期脈動(dòng)一次。變壓器二次側(cè)流過單方向的電流，存在直流磁化

27、、利用率低的問題，為使變壓器不飽和，必須增大鐵心截面，這樣就導(dǎo)致設(shè)備容量增大。 課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室四、單相橋式全控整流電路（電阻性四、單相橋式全控整流電路（電阻性負(fù)載）負(fù)載） 1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu) 用四個(gè)晶閘管，兩只晶閘管接成共陰極，兩只晶閘管接成共陽極，每一只晶閘管是一個(gè)橋臂。 2、工作原理工作原理 （1）在u2正半波的（0）區(qū)間： 晶閘管VT1、VT4承受正壓，但無觸發(fā)脈沖。四個(gè)晶閘管都不通。假設(shè)四個(gè)晶閘管的漏電阻相等，則uT1.4= uT2.3=1/2 u2。 （2）在u2正半波的t=時(shí)刻： 觸發(fā)晶閘管VT1、VT4使其導(dǎo)通。電流沿aVT1RV

28、T4bTr的二次繞組a流通，負(fù)載上有電壓（ud=u2）和電流輸出，兩者波形相位相同且uT1.4=0。此時(shí)電源電壓反向施加到晶閘管VT2、VT3上，使其承受反壓而處于關(guān)斷狀態(tài)，則uT2.3=1/2 u2。晶閘管VT1、VT4直導(dǎo)通到t=為止，此時(shí)因電源電壓過零，晶閘管陽極電流下降為零而關(guān)斷。課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 （3）在u2負(fù)半波的（+）區(qū)間： 晶閘管VT2、VT3承受正壓，因無觸發(fā)脈沖，VT2、VT3處于關(guān)斷狀態(tài)。此時(shí)，uT2.3=uT1.4= 1/2 u2。（4）在u2負(fù)半波的t=+時(shí)刻： 觸發(fā)晶閘管VT2、VT3，元件導(dǎo)通，電流沿bVT3RVT2aT

29、r的二次繞組b流通，電源電壓沿正半周期的方向施加到負(fù)載電阻上，負(fù)載上有輸出電壓（ud=-u2）和電流，且波形相位相同。此時(shí)電源電壓反向加到晶閘管VT1、VT4上，使其承受反壓而處于關(guān)斷狀態(tài)。晶閘管VT2、VT3一直要導(dǎo)通到t=2為止，此時(shí)電源電壓再次過零，晶閘管陽極電流也下降為零而關(guān)斷。晶閘管VT1、VT4和VT2、VT3在對(duì)應(yīng)時(shí)刻不斷周期性交替導(dǎo)通、關(guān)斷。 課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 單相橋式整流器電阻性負(fù)載時(shí)的移相范圍是0180。=0時(shí)，輸出電壓最高；=180時(shí)，輸出電壓最小。晶閘管承受最大正反向電壓Um是相電壓峰值。 負(fù)載上正負(fù)兩個(gè)半波內(nèi)均有相同方向的電

30、流流過，從而使直流輸出電壓、電流的脈動(dòng)程度較前述單相半波得到了改善。變壓器二次繞組在正、負(fù)半周內(nèi)均有大小相等、方向相反的電流流過，從而改善了變壓器的工作狀態(tài)，并提高了變壓器的有效利用率。 課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室 2. 基本數(shù)量關(guān)系基本數(shù)量關(guān)系（1）輸出電壓平均值Ud與輸出電流平均值Id 輸出電壓平均值Ud為 輸出電流平均值Id為2cos19 . 02cos122 dsin21222dUUttUU2cos19 . 02ddRURUI課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室（2）輸出電壓有效值U（3）輸出電流有效值I與變壓器二次側(cè)電流I2

31、輸出電流有效值I與變壓器二次側(cè)電流I2相同為 2sin21dsin22122UttUU2sin2122RURUII課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室（4）晶閘管的電流平均值IdT與晶閘管電流有效值IT （5） 功率因數(shù)cos 顯然功率因數(shù)與相關(guān)，=0時(shí)，cos=1。 ddT21II22T2122sin41IRUI2sin21cos2IUUISP課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師培訓(xùn)五、單相橋式全控整流電路（五、單相橋式全控整流電路（阻感性性負(fù)載）負(fù)載） 1 1、電路結(jié)構(gòu)、

32、電路結(jié)構(gòu) 電感的感應(yīng)電勢(shì)使輸出電壓波形出現(xiàn)負(fù)波。輸出電流是近似平直的，晶閘管和變壓器副邊的電流為矩形波。 課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師培訓(xùn) 2 2、工作原理、工作原理 （1）在u2正半波的（0）區(qū)間： 晶閘管VT1、VT4承受正壓，但無觸發(fā)脈沖，處于關(guān)斷狀態(tài)。假設(shè)電路已工作在穩(wěn)定狀態(tài)，則在0區(qū)間由于電感釋放能量，晶閘管VT2、VT3維持導(dǎo)通。 （2）在u2正半波的t=時(shí)刻及以后： 在t=處觸發(fā)晶閘管VT1、VT4使其導(dǎo)通，電流沿aVT1LRVT4bTr的二次繞組a流通，此時(shí)負(fù)載上有輸出電壓（ud=u2）和電流。電源電壓反向加到晶閘管VT2、VT3上，

33、使其承受反壓而處于關(guān)斷狀態(tài)。課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師培訓(xùn) （3）在u2負(fù)半波的（+）區(qū)間： 當(dāng)t=時(shí)，電源電壓自然過零，感應(yīng)電勢(shì)使晶閘管VT1、VT4繼續(xù)導(dǎo)通。在電壓負(fù)半波，晶閘管VT2、VT3承受正壓，因無觸發(fā)脈沖，VT2、VT3處于關(guān)斷狀態(tài)。 （4）在u2負(fù)半波的t=+時(shí)刻及以后： 在t=+處觸發(fā)晶閘管VT2、VT3使其導(dǎo)通，電流沿bVT3LRVT2aTr的二次繞組b流通，電源電壓沿正半周期的方向施加到負(fù)載上，負(fù)載上有輸出電壓 （ud=-u2）和電流。此時(shí)電源電壓反向加到VT1、VT

34、4上，使其承受反壓而變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)。晶閘管VT2、VT3一直要導(dǎo)通到下一周期t=2+處再次觸發(fā)晶閘管VT1、VT4為止。課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師培訓(xùn) 從波形可以看出90輸出電壓波形正負(fù)面積相同，平均值為零，所以移相范圍是090?？刂平窃?90之間變化時(shí)，晶閘管導(dǎo)通角，導(dǎo)通角與控制角無關(guān)。晶閘管承受的最大正、反向電壓 Um = 22U課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師培訓(xùn)3、 基本數(shù)量關(guān)系基本數(shù)量關(guān)系（1）輸出電壓平均值Ud（2）輸出電流平均值Id和變壓器副邊電流I2 cos9 . 0cos22 dsin2122

35、2dUUttUU2ddIRUI課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師培訓(xùn)（3）晶閘管的電流平均值IdT 由于晶閘管輪流導(dǎo)電，所以流過每個(gè)晶閘管的平均電流只有負(fù)載上平均電流的一半。 （4）晶閘管的電流有效值IT 與通態(tài)平均電流 IT(A V) ddT21IIdT21II)25 . 1 (57. 1TT(AV)II課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師培訓(xùn) 六、單相橋式全控整流電路（反電勢(shì)負(fù)載）六、單相橋式全控整流電路（反電勢(shì)負(fù)載） （1）反電勢(shì)電阻負(fù)載的特點(diǎn)是： 當(dāng)整流電壓的瞬時(shí)值ud小于反電勢(shì)E 時(shí)，晶閘管承受反壓而關(guān)斷，這使

36、得晶閘管導(dǎo)通角減小。晶閘管導(dǎo)通時(shí)，ud=u2， 晶閘管關(guān)斷時(shí)，ud=E。與電阻負(fù)載相比晶閘管提前了電角度停止導(dǎo)電，稱作停止導(dǎo)電角。 22arcsinUEREuidd課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師培訓(xùn) 若 時(shí)，觸發(fā)脈沖到來時(shí)，晶閘管承受負(fù)電壓，不可能導(dǎo)通。為了使晶閘管可靠導(dǎo)通，要求觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，保證當(dāng)晶閘管開始承受正電壓時(shí)，觸發(fā)脈沖仍然存在。這樣，相當(dāng)于觸發(fā)角被推遲，即=。課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師培訓(xùn)（2）反電勢(shì)電感性負(fù)載的情況 若負(fù)載為直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，此時(shí)負(fù)載性質(zhì)為反電動(dòng)勢(shì)電感性負(fù)載，電感不足夠大，

37、輸出電流波形仍然斷續(xù)。在負(fù)載回路串接平波電抗器可以減小電流脈動(dòng)，如果電感足夠大，電流就能連續(xù)，在這種條件下其工作情況與電感性負(fù)載相同。 單相全控橋式整流器主要適用于4kW左右的應(yīng)用場(chǎng)合，與單相半波可控整流器相比，整流電壓脈動(dòng)減小，每周期脈動(dòng)兩次。變壓器二次側(cè)流過正反兩個(gè)方向的電流，不存在直流磁化，利用率高。 課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師培訓(xùn)七、單相橋式半控整流電路七、單相橋式半控整流電路 1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu) 將單相橋式全控整流電路中的兩個(gè)晶閘管用大功率整流二極管代替課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師培訓(xùn) 2、

38、工作原理工作原理 若是感性負(fù)載，當(dāng)u2在正半周時(shí)，在t處給晶閘管VT1加觸發(fā)脈沖，VT1導(dǎo)通后，電流從u2正端VT1LRVD4u2負(fù)端向負(fù)載供電。u2過零變負(fù)時(shí)，因電感L的作用使電流連續(xù)，VT1繼續(xù)導(dǎo)通。但a點(diǎn)電位低于b點(diǎn)，使電流從VD4轉(zhuǎn)移至VD2，VD4關(guān)斷，電流不再流經(jīng)變壓器二次繞組，而是經(jīng)VT1和VD2續(xù)流，則ud=0。 在u2負(fù)半周t+時(shí)刻觸發(fā)VT3使其導(dǎo)通，則向VT1加反壓使之關(guān)斷，u2經(jīng)VT3LRVD2u2端向負(fù)載供電。u2過零變正時(shí)，VD4導(dǎo)通，VD2關(guān)斷。VT3和VD4續(xù)流，ud又為零。此后重復(fù)以上過程。課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師

39、培訓(xùn) 上述電路具有自續(xù)流能力，但實(shí)用中還需要加設(shè)續(xù)流二極管VD，以避免可能發(fā)生的失控現(xiàn)象。 單相橋式半控整流電路的另一種接法如下圖，這樣可省去續(xù)流二極管課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師培訓(xùn)1.5 晶閘管的門極驅(qū)動(dòng)及簡(jiǎn)易觸發(fā)電路晶閘管的門極驅(qū)動(dòng)及簡(jiǎn)易觸發(fā)電路1.5.1 晶閘管的門極驅(qū)動(dòng)晶閘管的門極驅(qū)動(dòng)一、對(duì)觸發(fā)電路的要求一、對(duì)觸發(fā)電路的要求（1）觸發(fā)信號(hào)可為直流、交流或脈沖電壓；（2）觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的功率；（3）觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，脈沖的前沿應(yīng)盡可能陡；（4）觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓同步，脈沖移相范圍必須滿足電路要求。 課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)

40、工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師培訓(xùn)二、常用的觸發(fā)脈沖信號(hào)二、常用的觸發(fā)脈沖信號(hào)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師培訓(xùn) （a）為正弦波觸發(fā)脈沖信號(hào)。前沿不陡，觸發(fā)準(zhǔn)確性差，僅用在觸發(fā)要求不高的場(chǎng)合； （b）尖脈沖。生成較容易，電路簡(jiǎn)單，也用于觸發(fā)要求不高的場(chǎng)合； （c）矩形脈沖； （d）強(qiáng)觸發(fā)脈沖。前沿陡，寬度可變，有強(qiáng)觸發(fā)功能，適用于大功率場(chǎng)合； （e）雙窄脈沖。有強(qiáng)觸發(fā)功能，變壓器耦合效率高，用于控制精度較高，感性負(fù)載的裝置； （f）脈沖列。具有雙窄脈沖的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電

41、工技師培訓(xùn)三、脈沖電路與晶閘管的連接方式、脈沖電路與晶閘管的連接方式 1.直接連接：直接連接：操作不安全，主電路干擾觸發(fā)電路。 2.光耦合器連接：光耦合器連接：輸入和輸出間電隔離，絕緣性能好，抗干擾能力強(qiáng)。3.脈沖變壓器耦合連接：脈沖變壓器耦合連接：有良好的電氣絕緣。 維修電工技師培訓(xùn)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師培訓(xùn)1.5.2 晶閘管的簡(jiǎn)易移相觸發(fā)電路晶閘管的簡(jiǎn)易移相觸發(fā)電路一、幾種簡(jiǎn)易移相觸發(fā)實(shí)用電路一、幾種簡(jiǎn)易移相觸發(fā)實(shí)用電路課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維

42、修電工技師培訓(xùn)二、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路二、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路1、單結(jié)晶體管、單結(jié)晶體管 單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)、等效電路、圖形符號(hào)及外形課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師培訓(xùn)2、單結(jié)晶體管自激振蕩電路、單結(jié)晶體管自激振蕩電路課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師培訓(xùn)3、單結(jié)晶體管同步觸發(fā)電路、單結(jié)晶體管同步觸發(fā)電路課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師培訓(xùn)1.6.1 功率二極管的型號(hào)和選擇原則功率二極管的型號(hào)和選擇原則1、功率二極管的型號(hào)、功率二極管的型號(hào)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂

43、州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師培訓(xùn)2.功率二極管的選擇原則功率二極管的選擇原則（1）選擇額定正向平均電流的原則）選擇額定正向平均電流的原則 在規(guī)定的室溫和冷卻條件下，只要所選管子的額定電流有效值大于管子在電路中實(shí)際可能通過的最大電流有效值 即可?？紤]元件的過載能力，實(shí)際選擇時(shí)應(yīng)有1.52倍的安全裕量。計(jì)算公式為：DI57. 1)25 . 1 (DdDII課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師培訓(xùn)（2）選擇額定電壓的原則）選擇額定電壓的原則 選擇功率二極管的反向重復(fù)峰值電壓等級(jí)（額定電壓）的原則應(yīng)為管子在所工作的電路中可能承受的最大反向瞬時(shí)值電壓 的23倍，即D

44、MU)32(RRMUDMU課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師培訓(xùn)1.6.2 晶閘管的型號(hào)、選擇原則和簡(jiǎn)單測(cè)晶閘管的型號(hào)、選擇原則和簡(jiǎn)單測(cè)試試1、普通晶閘管的型號(hào)課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師培訓(xùn)2、普通晶閘管的選擇原則、普通晶閘管的選擇原則（1）選擇額定電流的原則）選擇額定電流的原則 在規(guī)定的室溫和冷卻條件下，只要所選管子的額定電流有效值大于等于管子在電路中實(shí)際可能通過的最大電流有效值 即可?？紤]元件的過載能力，實(shí)際選擇時(shí)應(yīng)有1.52倍的安全裕量。計(jì)算公式為： 然后取相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)系列值。57. 1)25 . 1 (TMT(AV)IITMI課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室課件制作：鄂州大學(xué)單片機(jī)工作室維修電工技師培訓(xùn)（2）選擇額定電壓的原則）選擇額定電壓的原則 選擇普通晶閘管額定電壓的原則應(yīng)為管子在所工作的電路中可能承受的