1、项目一 项目一 项目一 项目一 晶闸管单相调光灯电路 晶闸管单相调光灯电路 晶闸管单相调光灯电路 晶闸管单相调光灯电路 的调试与维护 的调试与维护 的调试与维护 的调试与维护任务 5 单相全控桥式整流大电感负载电路的调试与维护一、教学目标 一、教学目标 一、教学目标 一、教学目标1能阅读单相全控桥式整流大电感负载电路图 2能理解单相全控桥式整流大电感负载电路工作原理 3能进行单相全控桥式整流大电感负载电路的安装接线 4能使用电工电子仪表进行单相全控桥式整流大电感负载电路的调试5能对单相全控桥式整流大电感负载电路进行维护二、工作任务 二、工作任务 二、工作任务 二、工作任务图 1-64 单相全控
2、桥式整流大电感负载电路原理图三、实践操作 三、实践操作 三、实践操作 三、实践操作 1设备、工具、材料 设备、工具、材料 设备、工具、材料 设备、工具、材料万用表 万用表 万用表 万用表 1块 块 块 块 双踪慢扫描示波器 双踪慢扫描示波器 双踪慢扫描示波器 双踪慢扫描示波器 台 台 台 台单结晶体管触发电路实验板 单结晶体管触发电路实验板 单结晶体管触发电路实验板 单结晶体管触发电路实验板 1块 块 块 块 整流单元实验板 整流单元实验板 整流单元实验板 整流单元实验板 2块 块 块 块负载（电阻点感箱） 负载（电阻点感箱） 负载（电阻点感箱） 负载（电阻点感箱） 1块 块 块 块 连接导线
3、若干 连接导线若干 连接导线若干 连接导线若干 2电路安装 电路安装 电路安装 电路安装 如图 如图 如图 如图 1-61所示的电路原理采用接插线的方式进行 所示的电路原理采用接插线的方式进行 所示的电路原理采用接插线的方式进行 所示的电路原理采用接插线的方式进行 线路的连接，在接线过程中按要求照图配线。 线路的连接，在接线过程中按要求照图配线。 线路的连接，在接线过程中按要求照图配线。 线路的连接，在接线过程中按要求照图配线。3电路调试 电路调试 电路调试 电路调试 检查接线正确无误后送电，进行电路的调试。将示波器探头的接地端 检查接线正确无误后送电，进行电路的调试。将示波器探头的接地端 检
4、查接线正确无误后送电，进行电路的调试。将示波器探头的接地端 检查接线正确无误后送电，进行电路的调试。将示波器探头的接地端接到触发电路 接到触发电路 接到触发电路 接到触发电路 E点，如任务 点，如任务 点，如任务 点，如任务 4中所示，测试端分别接 中所示，测试端分别接 中所示，测试端分别接 中所示，测试端分别接 A、 、 、 、 B、 、 、 、 C、 、 、 、 D点进行测 点进行测 点进行测 点进行测量，调节触发电路实验面板上的调节旋钮，观察波形以确认触发电路工作 量，调节触发电路实验面板上的调节旋钮，观察波形以确认触发电路工作 量，调节触发电路实验面板上的调节旋钮，观察波形以确认触发电
5、路工作 量，调节触发电路实验面板上的调节旋钮，观察波形以确认触发电路工作 是否正常。 是否正常。 是否正常。 是否正常。 将示波器的探头接负载（包括电感和电阻）两端，再次调节触发电路 将示波器的探头接负载（包括电感和电阻）两端，再次调节触发电路 将示波器的探头接负载（包括电感和电阻）两端，再次调节触发电路 将示波器的探头接负载（包括电感和电阻）两端，再次调节触发电路实验面板上的调节旋钮，观察负载两端波形的变化是否连续可调。 实验面板上的调节旋钮，观察负载两端波形的变化是否连续可调。 实验面板上的调节旋钮，观察负载两端波形的变化是否连续可调。 实验面板上的调节旋钮，观察负载两端波形的变化是否连续
6、可调。 4输出电压 输出电压 输出电压 输出电压 Ud和晶闸管两端承受的电压 和晶闸管两端承受的电压 和晶闸管两端承受的电压 和晶闸管两端承受的电压 UVT波形的测量 波形的测量 波形的测量 波形的测量 (1)将示波器探头接于负载两端，探头的测试端接高电位，探头的接 将示波器探头接于负载两端，探头的测试端接高电位，探头的接 将示波器探头接于负载两端，探头的测试端接高电位，探头的接 将示波器探头接于负载两端，探头的测试端接高电位，探头的接地端接低电位，荧光屏上显示的应为单相全控桥式整流大电感负载电路 地端接低电位，荧光屏上显示的应为单相全控桥式整流大电感负载电路 地端接低电位，荧光屏上显示的应为
7、单相全控桥式整流大电感负载电路 地端接低电位，荧光屏上显示的应为单相全控桥式整流大电感负载电路 的输出电压 的输出电压 的输出电压 的输出电压 Ud的波形。调节 的波形。调节 的波形。调节 的波形。调节 RP电阻可改变控制角 电阻可改变控制角 电阻可改变控制角 电阻可改变控制角 从 从 从 从 90 0 变化，而 变化，而 变化，而 变化，而改变输出电压的波形。 改变输出电压的波形。 改变输出电压的波形。 改变输出电压的波形。(2)用示波器测试控制角 用示波器测试控制角 用示波器测试控制角 用示波器测试控制角 从 从 从 从 90 0 变化时与输出电压 变化时与输出电压 变化时与输出电压 变化
8、时与输出电压 Ud对应的 对应的 对应的 对应的晶闸管两端承受的电压 晶闸管两端承受的电压 晶闸管两端承受的电压 晶闸管两端承受的电压 UVT波形。注意在测量 波形。注意在测量 波形。注意在测量 波形。注意在测量 UVT时，探头的测试端接管 时，探头的测试端接管 时，探头的测试端接管 时，探头的测试端接管子的阳极，接地端接管子的阴极。可对照调节比较。 子的阳极，接地端接管子的阴极。可对照调节比较。 子的阳极，接地端接管子的阴极。可对照调节比较。 子的阳极，接地端接管子的阴极。可对照调节比较。四、问题探究 1 =0 时的波形分析图 1-65所示为 =0 时负载两端的 输出电压和晶闸管两端承受的电
9、压的理 论波形。从图中我们可以看出，单相全 控桥式整流大电感负载电路当 =0 时的输出电压 Ud和晶闸管 VT1两端承受电压的波形与单相全控桥式整流调光灯电 路楣同：在电源电压正半周时晶闸管 VT1和 VT4同时导通， VT3和 VT2同时承受负向电源电压截止，负载电压 Ud等于U2，此时忽略晶闸管的管压降，管子VT1两端的电压近似为零；在电源电压负半周时晶闸管 VT3和 VT2同时导通，负载电压是与前半个周期形状相同的电压 波形，此时，晶闸管 VT1处于截止状态而承受 U2全部反向电压波形。单相全控桥式整流大电感负载主电路部分如图 1-64所示。图 1-65 =0时输出电压 Ud和晶闸管VT
10、1两端电压的理论波形2控制角 时的波形分析 改变控制角 的大小即可改变输出电压的波形，图 1-6a所示为 时输出电压的理论波形图。图 1-6 时输出电压 Ud和晶闸管 VT1两端电压的理论波形电源电压正半波，在 t= 处触发晶闸管 VT1、 VT4，晶闸管 VT1、 VT4承受正向电压，元件导通，电流沿a Ld Rd VT4 b流通，此时负载上电压 ud=u2。此时电源电压反向施加到晶闸管 VT2、 VT3上，使其承受反向阳极电压而处于关断状态。 当 t= 时，电源电压自然过零，电感感应电势使晶闸管继续导通。在电源电压负半波，晶闸管 VT2、 VT3承受正向电压，但没有触发脉冲而不导通；在 t
11、= + 处触发晶闸管 VT2、VT3，元件导通，电流沿 b VT3 L R VT2 a流通，电源电压沿正半周期的方向施加到负载上，负载上有输出电 压 ud= -u2。此时 VT1、 VT4承受反向电压由导通状态变为关断状态。晶闸管 2、 3一直要导通到下一周期 t=2 + 处再次触发晶闸管 VT1、 VT4为止。 当电源电压 当电源电压 当电源电压 当电源电压 U2为正半周时，在 为正半周时，在 为正半周时，在 为正半周时，在 ( t1 )时刻，由触发电路送出的触发 时刻，由触发电路送出的触发 时刻，由触发电路送出的触发 时刻，由触发电路送出的触发脉冲 脉冲 脉冲 脉冲 Ugl、 、 、 、
12、Ug4同时触发晶闸管 同时触发晶闸管 同时触发晶闸管 同时触发晶闸管 VT1和 和 和 和 VT4导通，忽略管压降，电源电压 导通，忽略管压降，电源电压 导通，忽略管压降，电源电压 导通，忽略管压降，电源电压 U2加于 加于 加于 加于负载两端，整流输出的电压 负载两端，整流输出的电压 负载两端，整流输出的电压 负载两端，整流输出的电压 Ud的波形与电源电压 的波形与电源电压 的波形与电源电压 的波形与电源电压 U2正半周的波形相同，。 正半周的波形相同，。 正半周的波形相同，。 正半周的波形相同，。 当电源电压 当电源电压 当电源电压 当电源电压 U2过零变负（ 过零变负（ 过零变负（ 过零
13、变负（ t2）时，在 ）时，在 ）时，在 ）时，在 Ld两端产生感应电动势 两端产生感应电动势 两端产生感应电动势 两端产生感应电动势 eL，板性 ，板性 ，板性 ，板性为上 为上 为上 为上 “ “ “ “ 一 一 一 一 下 下 下 下 “ “ “ “ +“，且大于电源电压 ，且大于电源电压 ，且大于电源电压 ，且大于电源电压 U2。在 。在 。在 。在 eL的作用下，负载电流方向不 的作用下，负载电流方向不 的作用下，负载电流方向不 的作用下，负载电流方向不变，且大于管子 变，且大于管子 变，且大于管子 变，且大于管子 VT1和 和 和 和 VT4的维持电流，负载电压 的维持电流，负载电
14、压 的维持电流，负载电压 的维持电流，负载电压 Ud出现负半周，将电感 出现负半周，将电感 出现负半周，将电感 出现负半周，将电感 Ld中 中 中 中的能量反送回电源。在电源电压 的能量反送回电源。在电源电压 的能量反送回电源。在电源电压 的能量反送回电源。在电源电压 U2负半周同一控制角 负半周同一控制角 负半周同一控制角 负半周同一控制角 ( t3 )的时刻触发 的时刻触发 的时刻触发 的时刻触发电路送出的触发脉冲 电路送出的触发脉冲 电路送出的触发脉冲 电路送出的触发脉冲 Ug3、 、 、 、 Ug2同时触发晶闸管 同时触发晶闸管 同时触发晶闸管 同时触发晶闸管 VT3和 和 和 和 V
15、T2导通， 导通， 导通， 导通， VT1和 和 和 和 VT4因承 因承 因承 因承受反压而关断，负载电流从 受反压而关断，负载电流从 受反压而关断，负载电流从 受反压而关断，负载电流从 VT1和 和 和 和 VT4换流到 换流到 换流到 换流到 和 和 和 和 。 。 。 。 同样在电源电压 同样在电源电压 同样在电源电压 同样在电源电压 U2过零变正（ 过零变正（ 过零变正（ 过零变正（ t）时，在 ）时，在 ）时，在 ）时，在 Ld两端感应电动势 两端感应电动势 两端感应电动势 两端感应电动势 eL的作用 的作用 的作用 的作用下，晶闸管 下，晶闸管 下，晶闸管 下，晶闸管 VT3和
16、和 和 和 VT维持导通状态，将电感 维持导通状态，将电感 维持导通状态，将电感 维持导通状态，将电感 Ld中的能量反送回电源，直到晶 中的能量反送回电源，直到晶 中的能量反送回电源，直到晶 中的能量反送回电源，直到晶闸管 闸管 闸管 闸管 VT1和 和 和 和 4再次被触发导通。 再次被触发导通。 再次被触发导通。 再次被触发导通。 注意：在 注意：在 注意：在 注意：在 =90 时，负载电压 时，负载电压 时，负载电压 时，负载电压 Ud波形的正负面积近似相等，其平均值 波形的正负面积近似相等，其平均值 波形的正负面积近似相等，其平均值 波形的正负面积近似相等，其平均值Ud 0。由此可见，
17、单相全控桥式整流大电感负载当控制角 。由此可见，单相全控桥式整流大电感负载当控制角 。由此可见，单相全控桥式整流大电感负载当控制角 。由此可见，单相全控桥式整流大电感负载当控制角 在 在 在 在 0 90 范 范 范 范围内变化时，负载电压 围内变化时，负载电压 围内变化时，负载电压 围内变化时，负载电压 Ud出现负半周，移相范围为 出现负半周，移相范围为 出现负半周，移相范围为 出现负半周，移相范围为 0 90 。 。 。 。单柏全控桥式整流大电感负载输出电压平均值的计算公式： 单柏全控桥式整流大电感负载输出电压平均值的计算公式： 单柏全控桥式整流大电感负载输出电压平均值的计算公式： 单柏全
18、控桥式整流大电感负载输出电压平均值的计算公式： 负载电流 负载电流 负载电流 负载电流 id平均值的计算公式： 平均值的计算公式： 平均值的计算公式： 平均值的计算公式：流过晶闸管的电流平均值、有效值为： 流过晶闸管的电流平均值、有效值为： 流过晶闸管的电流平均值、有效值为： 流过晶闸管的电流平均值、有效值为： 晶闸管可能承受的最大电压为： 晶闸管可能承受的最大电压为： 晶闸管可能承受的最大电压为： 晶闸管可能承受的最大电压为：五、知识拓展 五、知识拓展 五、知识拓展 五、知识拓展 负载两端并接续流二极管的简单分析 负载两端并接续流二极管的简单分析 负载两端并接续流二极管的简单分析 负载两端并
19、接续流二极管的简单分析 单相全控桥式整流大电感负载电路在 单相全控桥式整流大电感负载电路在 单相全控桥式整流大电感负载电路在 单相全控桥式整流大电感负载电路在 0 90 的范围内，负载电压 的范围内，负载电压 的范围内，负载电压 的范围内，负载电压 Ud的波相 的波相 的波相 的波相出现负半周，从而使电路输出电压平均值 出现负半周，从而使电路输出电压平均值 出现负半周，从而使电路输出电压平均值 出现负半周，从而使电路输出电压平均值 Ud下降，可以在负在两端并接续流二极管 下降，可以在负在两端并接续流二极管 下降，可以在负在两端并接续流二极管 下降，可以在负在两端并接续流二极管来解决这个问题，电
20、路如图 来解决这个问题，电路如图 来解决这个问题，电路如图 来解决这个问题，电路如图 1-64所示。 所示。 所示。 所示。单相半控桥式整流大电感负载电路内部有自然续流的作用，输出电压没有负半 单相半控桥式整流大电感负载电路内部有自然续流的作用，输出电压没有负半 单相半控桥式整流大电感负载电路内部有自然续流的作用，输出电压没有负半 单相半控桥式整流大电感负载电路内部有自然续流的作用，输出电压没有负半周，负载电流也不再流回电源，与全控桥大电感负载加装续流二极管情况相同。 周，负载电流也不再流回电源，与全控桥大电感负载加装续流二极管情况相同。 周，负载电流也不再流回电源，与全控桥大电感负载加装续流
21、二极管情况相同。 周，负载电流也不再流回电源，与全控桥大电感负载加装续流二极管情况相同。 接人续流二极管后，在电源电压正半周晶闸管 接人续流二极管后，在电源电压正半周晶闸管 接人续流二极管后，在电源电压正半周晶闸管 接人续流二极管后，在电源电压正半周晶闸管 VT1和 和 和 和 VT4在 在 在 在 时刻被触发导通，整 时刻被触发导通，整 时刻被触发导通，整 时刻被触发导通，整流输出的电压 流输出的电压 流输出的电压 流输出的电压 Ud的波形与电源电压 的波形与电源电压 的波形与电源电压 的波形与电源电压 Ud正半周的波形相同，忽略管压降，晶闸管 正半周的波形相同，忽略管压降，晶闸管 正半周的
22、波形相同，忽略管压降，晶闸管 正半周的波形相同，忽略管压降，晶闸管 VT1两 两 两 两端电压 端电压 端电压 端电压 UVT1 0。 。 。 。当电源电压 当电源电压 当电源电压 当电源电压 U2过零变负时，续流二极管 过零变负时，续流二极管 过零变负时，续流二极管 过零变负时，续流二极管 VD承受正向电压而导通，晶闸管 承受正向电压而导通，晶闸管 承受正向电压而导通，晶闸管 承受正向电压而导通，晶闸管 VT1和 和 和 和VT4承受反向电压而关断， 承受反向电压而关断， 承受反向电压而关断， 承受反向电压而关断， Ud =0，波形与横轴重合，此时负载电流 ，波形与横轴重合，此时负载电流 ，
23、波形与横轴重合，此时负载电流 ，波形与横轴重合，此时负载电流 id不再流回电 不再流回电 不再流回电 不再流回电源，而是经过续流二极管 源，而是经过续流二极管 源，而是经过续流二极管 源，而是经过续流二极管 VD进行续流如图 进行续流如图 进行续流如图 进行续流如图 1-67所示，释放电感中储存的能量。此时 所示，释放电感中储存的能量。此时 所示，释放电感中储存的能量。此时 所示，释放电感中储存的能量。此时晶闸管 晶闸管 晶闸管 晶闸管 VT1承受一半的电源电压。 承受一半的电源电压。 承受一半的电源电压。 承受一半的电源电压。VT1u2 VT3VT2VT4VDa b RLLd图 1-67 单
24、相全控桥式整流大电感负载接续流二极管电路 在电源电压 在电源电压 在电源电压 在电源电压 U2负半周相同的时刻，晶闸管 负半周相同的时刻，晶闸管 负半周相同的时刻，晶闸管 负半周相同的时刻，晶闸管 VT3和 和 和 和 VT2被触发导通，续流二极管 被触发导通，续流二极管 被触发导通，续流二极管 被触发导通，续流二极管 VD承 承 承 承受反向电压关断，在负载两端获得与 受反向电压关断，在负载两端获得与 受反向电压关断，在负载两端获得与 受反向电压关断，在负载两端获得与 VT1和 和 和 和 VT4导通时相同的整流输出电压波形，晶闸 导通时相同的整流输出电压波形，晶闸 导通时相同的整流输出电压
25、波形，晶闸 导通时相同的整流输出电压波形，晶闸管 管 管 管 VT1承受全部的反向电源电压。 承受全部的反向电源电压。 承受全部的反向电源电压。 承受全部的反向电源电压。当电源电压 当电源电压 当电源电压 当电源电压 U2过零重新变正时，续流二极管 过零重新变正时，续流二极管 过零重新变正时，续流二极管 过零重新变正时，续流二极管 VD再次导通进行续流，直至晶闸 再次导通进行续流，直至晶闸 再次导通进行续流，直至晶闸 再次导通进行续流，直至晶闸管 管 管 管 VT1和 和 和 和 VT4再次被触发导通，如此电路完成一个周期的工作，输出电压 再次被触发导通，如此电路完成一个周期的工作，输出电压
26、再次被触发导通，如此电路完成一个周期的工作，输出电压 再次被触发导通，如此电路完成一个周期的工作，输出电压 Ud及晶闸 及晶闸 及晶闸 及晶闸管 管 管 管 两端的理论波形如图 两端的理论波形如图 两端的理论波形如图 两端的理论波形如图 1-68所示。 所示。 所示。 所示。a) Tab RLOb)u2i2 ud idVT1 VT2VD3 VD4 DRu2Oudid IdOOOOOi2 IdIdId IdId tttttttiVT1iD4iVT2D3iVDR图 1-68 接续流二极管后 a时输出电压 Ud和晶闸管 VT1两端电压的理论波形单相全控桥式整流大电感性负载并接续流二极管电路输出电压平
27、均值 单相全控桥式整流大电感性负载并接续流二极管电路输出电压平均值 单相全控桥式整流大电感性负载并接续流二极管电路输出电压平均值 单相全控桥式整流大电感性负载并接续流二极管电路输出电压平均值的计算公式： 的计算公式： 的计算公式： 的计算公式： 负载电流平均值的计算公式： 负载电流平均值的计算公式： 负载电流平均值的计算公式： 负载电流平均值的计算公式： 流过晶闸管 流过晶闸管 流过晶闸管 流过晶闸管 VT的电流平均值、有效值为： 的电流平均值、有效值为： 的电流平均值、有效值为： 的电流平均值、有效值为： 流过续流二极管 VD的电流平均值、有效值为：晶闸管 晶闸管 晶闸管 晶闸管 VT、续流
28、二极管 、续流二极管 、续流二极管 、续流二极管 VD可能承受的最大电压为： 可能承受的最大电压为： 可能承受的最大电压为： 可能承受的最大电压为：六、巩固练习 1判断题 判断题 判断题 判断题 (1)单相全控桥式整流带大电感负载电路控制角 移相范围 0 90。 ( ) (2)单相全控桥式整流带大电感负载电路负载电压 Ud出现负半周。 ( ) (3)单相全控桥式整流带大电感负载电路，当晶闸管 VT1导通时，忽略管压降UVT1 0；当晶闸管 VT1处于截止状态时， VT3导通， 承受全部的反向电源电压 2。 ( ) (4)单相全控桥式整流带大电感负载电路，在 =90时，负载电压 Ud波形的正负面
29、积近似相等，其平均值 Ud 0。 ( ) 2问答与计算 问答与计算 问答与计算 问答与计算 (1)单相全控桥式整流大电感负载电路中，晶闸管的导通角是否随控制角的增大 单相全控桥式整流大电感负载电路中，晶闸管的导通角是否随控制角的增大 单相全控桥式整流大电感负载电路中，晶闸管的导通角是否随控制角的增大 单相全控桥式整流大电感负载电路中，晶闸管的导通角是否随控制角的增大而减小？为什么？ 而减小？为什么？ 而减小？为什么？ 而减小？为什么？ (2)试画出单相全控桥式整流带大电感负载电路 试画出单相全控桥式整流带大电感负载电路 试画出单相全控桥式整流带大电感负载电路 试画出单相全控桥式整流带大电感负载电路 =60 时输出电压波形和晶闸管 时输出电压波形和晶闸管 时输出电压波形和晶闸管 时输出电压波形和晶闸管VT1两端波形。 两端波形。 两端波形。 两端波形。
