1、1、在题图所示的单相半波整流电路中，R=10，L=50mH，E=100V，Rr=1，u=（1002sint）V，f=50Hz ，当纯电阻负载，纯电感与电阻串联负载以及反电动势负载三种情况下，试计算： 直流输出电压的平均值 Ud。 直流输出电流的平均值 Id。 加在二极管上的反向峰值电压。答：题图电阻性负载时输出波形如上图 a 所示。U d= 021sintd（t ）= 2100V=45AI = Rd=45A=4.5AU V= 100V=141.4V题图感性负载时输出波形如上图 b 所示。二极管一导通，下面电压方程式成立。L dti+Ri = 2Usint当 t=0 时，id=0则 i =Ims
2、in（t-）+Imsinve LRt其中 I m=22)(LRURLarctg图 b 中在三种时间常数时电流波形曲线 角随 )(t的减小而增大。负载为纯电感时，1)/(0litRe20lirtRi d=tLUcos2 变为 2，即 4,t，.时， di，即二极管在此时刻才截止。ALUtd 92s1120 0Rv题图 c 反电动势负载时输出波形如图 c 所示。设二极管导通时的角度为 1，截止时的角度为 1，则UE2arsin11=ci= 112U d=E+tdEtsin021 11cosE106.8VdI=tdEtRrsin021AEUdr8.6VRV4212、晶闸管单相半波可控整流，设交流电压
3、有效值为 U ，频率为 f，负载为电感性负载，延迟角为 ，如图所示。绘出输出电压 du的波形以及输出电流 di的波形，并求出 du及di来。答：晶闸管在延迟角 处导通后下面电压方程式成立。 tURidtIsin2如果电流的初相位为 ，则di=I msinttRmeIt i其中 2tRItarcg当 = 时， di成为正弦半波电流。 cos2sin1UtdUId2或 RId3、单相半波可控整流，电感性负载接有续流二极管，如图所示。求此时直流电压平均值 dU及直流电流的平均值 dI，并绘出输出电压 du及电流 di的波形，若 LR 时，波形又如何？答：当晶闸管 VT 导通时 tURidtLi si
4、n2当二极管 VD 导通时 0dti设 t= 时，晶闸管的初始电流为 oI，则LtRoLtRmmd eIetIi sinsint0其中 22LRUImRLarctg如果 t时所求出的二极管电流的初始值为 1I，则LoLmeeII sini1在 2t期间的 d值为 1I，则ttRdeIi1t可求出晶闸管电流的初始值，即 sin2 LRmLRo eIeI du和 i的关系为 dtdiiutdRitdiLUdd 222 111当晶闸管导通时， tsin，当二极管导通时， 0u。cos22tUud因为 diiLtiLd21022oILi故RItiUdd1输出电流的平均值与 L 无关系。可写作 UId1
5、01LRdeIi 当 L R时，则LRedi这样，我们就可以把电流看作一条直线来计算了。4、某一电热负载，要求直流电压 60V，电流 30A，采用单相半波可控整流电路，直接由220V 电网供电，计算晶闸管的导通角及电流有效值。答： 2cos15.0Ud VUd60V201.45.2o78导通角 oo781电压有效值VU4.1232sin412306dIRAI7.12.即电流有效值为 61.7A5、某电阻负载要求 024V 直流电压，最大负载电流 dI=30A，如果用 220V 交流直接供电与用变压器降压到 60V 供电，都采用单相半波可控整流电路，是否都满足要求？试比较两种供电方案的晶闸管的导
6、通角，额定电压，电流值，电源与变压器二侧的功率因数，以及对电源容量的要求。答：采用 220V 电源直接供电 =0 时， VUd945.02采用 60V 电源供电、 Ud7.20所以只要适当调节控制角 ，均能满足最大整流电压为 24V 的要求。下面我们分析以下两种情况的利弊。先计算用 220V 交流电源直接供电的情况。 2cos145.0d VU20Vd24.cs= o1= oo598查图示曲线，波形系数.dfIK，要求晶闸管额定有效值 1.57 dfVATIKI即 AIVAT5.37.1082VUm2考虑安全欲度，晶闸管至少应选 KP100-4查图示曲线，cos =0.302要求电源视在功率
7、S= 2I=（220 308.）=18.48KV A如采用降压到 60V 供电cos145.02d V62VUd24=39 o oo1439180查图示曲线，波形系数 7.1fK AIVAT.57.VUm48602所以选 KP50-2 型的晶闸管也就可以了。S= KIU1.37.1602这样，增加了整流变压器后，使延迟角减小了，选择的晶闸管的额定电压、额定电流都减小了，要求的电源容量也减小了。由此可以看出，应当尽量使晶闸管电路工作在小延迟角状态。6、有一转差离合器的励磁绕组，其直流电阻为 45，希望在 090V 范围内可调，采用单相半波可控整流电路，由电网直接供电，电源电压为 220V，试选择
8、晶闸管和二极管。答：如图所示 在大电感负载情况下，必须接续流二极管， ，电路才能正常运行。如dU=90V dI= R=2A=V2cos1045.=35 o oT4538AIIodT .1603.57.1TAV若不考虑电压、电流欲量，选 KP1-4 型晶闸管即可。流过二极管 VD 电流有效值 DoTDII360=0.7732A=1.55A若不考虑电压、电流欲量，选 ZP2-4 行整流二极管即可。7、图为同步发电机单相半波自励电路，原先运行正常，突然发电机电压很低，经检查，晶闸管触发电路以及熔断器 FU 均正常，试问是何原因？答：是续流二极管断开所致。因为发电机励磁线圈为大电感负载，所以晶闸管导通
9、角为=2-2， dU始终为零或零电压很低。8、单相半波可控整流电路，如门极不加触发脉冲；晶闸管内部电极短开，试分析上述三种情况晶闸管两端 Tu和负载两端 du波形。答：晶闸管门极不加触发脉冲，即晶闸管呈阻断状态，可视作开路，所以 Tu和 d波形如图 a 所示。 晶闸管内部短路，显然晶闸管两端电压为零，此时 T和 d波形如图 b 所示。 晶闸管内部断开， Tu和 d波形如图 c 所示。9、某单相可控整流电路给电阻性负载供电和给反电动势负载蓄电池充电，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？答：在流过负载电流平均值相同的条件下，反电动势负载时晶闸管额定电流应
10、选大一些。因为反电动势负载时，晶闸管导通的条件除了门极需要触发外，还必须瞬时阳极电压 au大于发电动势 E 值，所以导通角 比电阻负载小时。因此，在平均电流值相同时，反电动势负载的电流波形系数 fK比电阻负载时大，所以晶闸管的额定电流应选大一些。10、某电阻负载的单相桥式半控整流电路，若其中一只晶闸管的阳极、阴极之间被烧断，试画出整流二极管、晶闸管和负载电阻两端的电压波形。11、图为一种简单的舞台调光线路，求：根据 du、 g波形分析电路调光工作原理。说明 RP、VD 及开关 Q 的作用。 本电路晶闸管最小导通角 ?min答：根据晶闸管工作原理分析，波形 gu是正弦波，但半波被 VD 截去，当
11、它的瞬时值超过晶闸管门极触发电压 GTU时，晶闸管因承受正向阳极电压而导通，随着电位器阻值的变化， gu幅值变化，晶闸管导通的时刻也在发生改变，达到调光的目的，开关 Q 打开时，可以调光；开关 Q 闭合时晶闸管 VT 不导通，灯不亮。用 RP 调节延迟角 亦即调节输出电压，控制灯光亮暗。 当 RP 阻值增大时， gu幅值减小，控制角 增大，当 RP 增大到某一值，对应的 gu电压最大值等于门极触发电压 GTU时， 最大， 最小，由图分析，可得出 2min。VD 的作用是保护门极。当 Q 闭合时，也有极微弱的电流流过灯泡，但灯不会亮，原因是 RP 一般为几百千欧，所以 Q 闭合，可以认为灯不亮。
12、12、某电阻负载 R=50，要求输出电压在 0600V 可调，试用单相半波与单相全波两种供电，分别计算：晶闸管额定电压、电流值。负载电阻上消耗的最大功率。答:单相半波，当 =0 o时 VUd1345.06.2AId2流过晶闸管电流有效值 IdT9.87.晶闸管承受的最大反向电压 RM152晶闸管的额定电压至少应大于 2000V晶闸管的额定电流至少应使 AITVAT7.电阻消耗功率 P R= KW12负载电流有效值 Id3晶闸管承受的最大反向电压 UM852晶闸管承受的额定电流 AIIddTAVT6所以，晶闸管的额定电压至少应大于 2000V，晶闸管的额定电流至少应大于 6A。13、某一电感负载
13、要求直流电压范围是 1560V，电压最高时电流是 10A，采用具有续流二极管的单相桥式半控电路，从 220V 电源经变压器供电，考虑最小控制角 min=25,计算晶闸管、整流管和续流二极管的电流有效植以及变压器一次、二次额定电流值。答：当 Ud=60V, min=25时U2= Vd7025cos19.06cos19.0IdT=AI34IT=d6.2二极管的电流与晶闸管的电流相同。当 Ud=15 V 时cos=5238.019.0U=121IdT=AId4.0612I1=5.230流过续流二极管的电流 IdD=Id7.1618ID= Ad2变压器 I2 T3.9 U 1=220 V U2=70
14、VI1= UI2=2.95A 14、单相桥式半控整流电路，接有续流二极管，对直流电动机电枢供电，主回路平波电抗器的电感量足够大，电源电压为 220V，延迟角为 60，此时，负载电流为 30A，计算晶闸管、整流管和续流二极管的电流平均值和有效值，交流电源的电流有效值、容量及功率因数。答:当 Id=30A,=60时IdT=AId10360182IT=.7整流管的电流与晶闸管的电流相同。IdD=Ad103186ID=.7交流电源电流 I2= IT=24.5A交流电源容量 S=I2U2=5.4KV.Aco89.0sin115、如图所示，晶闸管的电流延迟角为 60，试画出晶闸管两端承受的电压波形，整流管
15、和续流二极管每周期各导电多少度？并计算各器件定额，已知电源电压是 220 V，负载是电感性负载，其中电阻是 5。答：当 =60 时晶闸管导通角 T=2（-）= 34整流二极管的导通角 21VD续流二极管的导通角 32VD29.0UdV5.148cosARI795.IdT3.42)(AVTI157.AIdD.21)(1AVI91057.2dDI)(AVIA9.1057.maxUU V32若不考虑裕量，可以选 KP20-4 晶闸管。晶闸管两端电压波形如图中斜线部分所示，由图可知晶闸管不承受反向电压。16、单相桥式全控整流电路，对直流电动机供电，主回路中平波电抗器的电感量足够大，要求电动机在额定转速
16、往下调速，调速范围是 1：10，系恒转矩调速。试问调速范围与晶闸管容量有关系吗？调速范围与移相范围的关系又如何？答：电动机的转矩正比于电枢电流，T=C TI d电动机转速正比于电枢电动势， n=E/(C e)。当转速往下调时，E 就减小，而 U d=E+I R,即 U 减小， 增大。现恒转矩调速，Id不变。当 增大时，I/I 增大，晶闸管的容量要加大，即选晶闸管时应从电动机最低速度来考虑。当忽略电枢电阻时，U dE。若接续流二极管时，则转速与 关系如下：n= eC1eC)cos1(45.02cos9.02若不接续流二极管时，则转速与 关系如下：eUn.217、蓄电池充电，如图所示,U2 有效值
17、为 36V, 整流输出 Ud=0.936V=32.4V。接充电蓄电池 5 只（30V）, 熔体熔断，增加到 7 只（42 V ） ，熔体还是熔断，这是什么原因？答： VUm51364.12而 (I- RE/)，虽然 E=42v（7 只） 。但只要 R很小时， mI还是比较大，足以烧断熔体。18、单相半控桥式全控整流电路，电阻负载 Rd=4,要求 Id 在 025A 之间变化。求： 变压器电压比。 如果导线电流密度，计算连接负载的导线截面积。不考虑安全裕量，计算晶闸管的电流、电压定额。忽略变压器励磁功率，变压器应选多大容量。计算负载电阻 Rd 的功率. 计算电路的功率因数。答： VUVRdax1
18、9.010)425(I2m变压器电压比 K AId8.275mJS9.62 )(AVTIIT5.17./5.1Uon2若不考虑裕量，可选 KP-2 型晶闸管。变压器容量 KIS.3 电阻 Rd 功率 WRPd12 cos=sin(=0) 19、图为具有中点二极管的单相半控桥式整流电路，求：绘出 =45时 Ud=的波形。导出 Ud=f(a)的关系式。求出 Ud 的最大值 Umax 和最小值 Umin.答：设在 的期间， 1VT、 2未触发导通，电路早正半周时，下面一组变压器二次电压 2U工作， 3D和 2导通；负半周时，上面一组变压器电压 2U工作， 3VD和1V导通。当在某时刻触发 、 使之导
19、通时，电路恢复为单桥相式半控整流电路，Ud 的波形如图所示。 Ud 21dU其中，Ud1 是 VD3 导通时的平均电压，Ud2 是半控桥的平均电压。 cos2sin210 tdUd)s1()(si222Utdco3(当 =0时2max4Ud当 = 时 2ind20、图为单相全波整流电路，由一只晶闸管与一只整流二极管组成，已知 U2=220 V，=45。求：输出直流电压 Ud画出 =45时 Ud=的波形 画出晶闸管两端电压 UT 与二极管两端电压 Ud 波形。答： 21ddU其中， 为 VT 导通时的平均电压值，Ud2 为 VD 导通时的平均电压值。 )(sin21)(sin21021 tdUt
20、dUdd )cos3(2和波形如图所示：21、为什么可控整流电路不应在直流侧直接接大电容滤波？答：整流电路直接并联电容经滤波后再输出，晶闸管刚一触发导通就有很大的电容充电电流流过晶闸管，电流的大小由电源电压与电容电压之差及电源回路的阻抗大小决定。当电源阻抗较小时，冲击电流很大，可能超过晶闸管开通时允许的电流上升率，所以可控整流电路不应在直流侧直接接大电容滤波。22、在可控整流的负载为纯电阻情况下，电阻上的平均电流与平均电压之乘积，是否等于负载功率？为什么？答:负载功率下等于平均功率。因为负载功率 P=UI,现在负载上是非正弦量的电流、电压波形，除直流分量 Id、Ud 外，还有一系列谐波 I1、
21、I2 、I3， ；U1 、U2、U3 相同频率的谐波电压电流的乘积组成谐波功率，而总的有功功率 P= .212Pd所以，负载功率大于平均功率。Pd=Ud Id 。23、在可控整流的负载为大电感与电阻串联的情况下，果忽略电感的电阻，时负载电阻上的电流平均值与电压平均值的乘积是否等于负载功率?为什么?答：负载功率等于电流平均值与电压平均值和乘积，P=Pd。因为，虽然 Ud 的波形存在谐波分量，但 id 是恒定的直流，没有谐波分量，而功率是同次谐波电压、电流的乘积，所以，负载功率等于电流平均值与电压平均值的乘积，即 P=Pd。24、充电机采用单相半波、全波或三相可控整流电路是否可以？若输出充电电流均
22、 15A，各应选用多大的熔体？答：这三种电路作为充电机的主电路均可采用，但是，单相半波每周导电一次，在同样输出电流平均值为 15A 的情况下，电流峰值下，有效值也大，要选用 50A 的熔体；单相全波每周导电两次，电流峰值与有效值小，可选用 40A 的熔体；三相半波每周导电三次，电流峰值和有效值更小些，可选用 30A 的熔体。25、两只晶闸管串联的单相半控桥式整流电路，脉冲变压器次绕组 N2 与 N 2之间承受最大电压为多少？答： 如图所示。在 B 点为正时，且晶体管 VT1、VT2 未被触发时，则这个正电位通过VD1，使脉冲变压器二次绕组 N2 与 B 点等电位，而脉冲变压器二次绕组 N 2与
23、 A 点等电位。所以，脉冲变压器两组二次绕组间承受的最大电压为 U2 的峰值电压 U2m= U 2。脉冲变压器作这种使用时，一定要注意两组二次绕组之间的绝缘，否则可能使绝缘击穿，导致损坏其它元器件。26、试比较六相半波整流电路与带平衡电抗器的双反星形整流电路工作情况有什么不同? 平衡电抗器在电路中起什么作用?答:从导通角来看,六相半波整流每个瞬间只有一个晶闸管导通,每个晶闸管导通 60;加平衡电抗器的双反星形整流每个瞬间有两只晶闸管同时导通, 导通角为 120,所以同样 I d时,晶闸管变压器容量可以降低. 当 =0 时,六相半波整流输出 U d =1.35 U 2;加平衡电抗器的双反星形整流
24、输出U d=1.17 U 2. 当 =0 时, 六相半波整流的脉冲位置在比该相电压峰值超前 30 ,即为与前相电压波形的交点; 加平衡电抗器的双反星形整流的脉冲位置比该相峰值电压超前 60 . 六相半波整流电路时流过晶闸管 , 流过变压器二次电流有效值 I 2= I T= 6/1I d;加平衡电抗器的双反星形整流流过晶闸管,变压器二次电流有效值 I = I = I .以上均为大电感负载. 六相半波整流可采用窄脉冲触发; 加平衡电抗器的双反星形整流在电流持续时,必须采用宽脉冲或双脉冲触发.平衡电抗器的作用:接入平衡电抗器后 ,由于存在感应电动势,使得两组星形绕组同时工作, 晶闸管导通角增大, 流
25、过变压器二次绕组和器件的电流有效值变小,可选用额定值较小的器件,并提高了变压器的利用率.27、若三相全控桥式整流电路，当一只晶闸管短路时,电路会发生什么情况？答:在三相桥式电路中，若一只晶闸管短路 ,例如共阴极一只管子短路，则其余共阴极组中任意一只管子触发导通，都要引起电源线电压短路，使管子连续烧坏，所以要求每只晶闸管桥路接快速熔断器，保护晶闸管。28、三相半波整流电路,大电感负载时,直流输出功率 P d=U maxI d=100V100A=10KV.A 求:绘出整流变压器二次电流波形；计算整流变压器二次侧容量 P 2，一次侧 P 1及容量 P T；分别写出该电路在无续流二极管及有续流二极管两
26、种情况下, 晶闸管最大正向电压U SM；晶闸管最大反向电压 U RM；整流输出 U d=f(a)；脉冲最大移相范围；晶闸管最大导通角。答：整流变压器二次电流波形如图所示 U maxd=100V=1.17U 2cos=0 时，则 U = 17.0V=85.5VI 2= I T= 3I d=0.557100A=57.7AP =3 U I 2=385.557.7=14.8KV.AP 1=1.21P d=12.1KV.AP T= （P 1+ P 2）=13.4KV.A无续流管时, 晶闸管最大正向电压 U SM= 6U 2,晶闸管最大反向电压 U RM= 6U 2,整流输出 U d=1.17 U 2co
27、s，0/6, U d=0.675 U U1+cos(+/6), /6 6/时，UVd 93)0cos(17.2故 cos(53)0(2I T= )25.91sin(4).2cos(43180.92)(sin(2122803 ddRUtRI d=0.557U5.co2=130AI dTI618.0=80.4AI )(AVAT.57.U M32考虑电压电流裕量，可选 KP100-1 晶闸管。S=3I I =I TS=3 KVA014.834、已知三相桥式全控整流的变压器二次相电压 U 2=100V，折算到变压器二次侧每相漏电感 L 电 阻,2HTR ,5.1,9 VdT ， 求：电路输出最高电压
28、Umaxd，最大电流 I maxd。解：U a=3.24 U 2-2)26(TXU xd= I R d代入数值后，从和中解得U ma=223.3VI xd=77A，35、图所示的三相全控桥式整流电路，晶闸管 VT 1，VT 53,VT以延迟角 1触发；晶闸管VT 4， VT 6，VT 2以延迟角 2分别触发，试就在下列几种情况计算整流输出电压的平均值 U d 1= .3/,/2 1= 6/,3/2 .0;答：36、电镀整流装置，要求直流电压为 18V，电流为 3000A。采用带平衡电抗器的双反星形线路，整流变压器一次线电压为 380V，考虑 min=30 ，求变压器二次相电压，晶闸管电流的平均
29、值，并估算整流变压器的容量。如果要求当负载电流降至 300A，仍能保证线路正常运行，估算平衡电抗器的最小电感量。如果要求降至 60A，其电感量应为多少？当负载小于规定的负载电流，整流装置的输出电压将如何变化？答:06.318dIU主电路串电抗器，当 RL3时，可视作大电感来处理，则U cos7.2若整流电压器一次侧接成三角形，二次侧接成双反星形，则U）取 VVd 18(.730s1.8s.12 IAdt 56I IdT89.02S KV.693712变压器的电压比 K=1202UIAK.581.21S 133 V0=66.2KVS=AKV9.7)6.932.()(22若整流变压器的绕组是一次侧
30、星形,二次侧双反星形联结法,则U 01变压器电压比 K=2.8/S AKVI 65231S 21和 的值与三角形接法相同,可以看出一次,二次绕组接法不同,但容量相同.晶闸管额定值选择如下:因 U VVT 1.4)32(186)3(max 而 IAITAV 5.57)(可取 1000A 或两只 500A 管相并联也可.综上可选 KP1000-1 的晶闸管,或选 KP500-1 两只晶闸管相并联使用.所需平衡电抗器的最小电感量:当 I mind=300A 时LmHUd 09.3502182in 当 I mi=60A 时LHd6313=0.45 mH如果 I in,则该电路将逐渐失去两组三相半波并联
31、导电特性,向六相半波整流电路过渡,每一瞬间只有一只晶闸管导电,输出的理想空载电压由原来的 1.17U 2向 1.35U 2过渡,一般情况下应避免这种情况. 37、三相全控桥整流电路，U Vd230，求：确定变压器二次电压。选择晶闸管电压等级。答：答：U,34.2dUV.98.0 621=241VU RM7234)3(应选额定电压 500V 的晶闸管 .现计算单相半波电阻性负载 0和 9时 K dtTftI/及 K 值.当 =0 时38、用单结晶体管的触发电路,当移相到晶闸管达到某一导通角时,再继续调大导通角时,忽然晶闸管变成全关断是何原因? 答:单结晶体管导通后,如果由电源通过电位器加到发射极的电流超过谷点电流单结晶体管就关不了。这时，单结晶体管只产生一个脉冲，尚能保持晶闸管工作，但是若进一步减小电位器电阻，加大发射极电流，那么在同步电源的梯形波上升前沿发射极就与基极直通，电容冲不上电，不能发出触发脉冲，晶闸管就全关断了。
