第5章 思考题与习题答案

第5章 思考题与习题

5.1在单相交流调压电路中，当控制角小于负载功率因数角时为什么输出电压不可控？ 答：当φα<时电源接通，如果先触发T 1，则T 1的导通角θ>180°如果采用窄脉冲触发，当下的电流下降为零，T 2的门极脉冲已经消失而无法导通，然后T 1重复第一周期的工作，这样导致先触发一只晶闸管导通，而另一只管子不能导通，因此出现失控。

5.2晶闸管相控直接变频的基本原理是什么？为什么只能降频、降压，而不能升频、升压？

答：晶闸管相控直接变频的基本原理是：电路中具有相同特征的两组晶闸管整流电路反并联构成，将其中一组整流器作为正组整流器，另外为反组整流器，当正组整流器工作，反组整流器被封锁，负载端输出电压为上正下负；如果负组整流器工作，正组整流器被封锁，则负载端得到输出电压上负下正，这样就可以在负载端获得交变的输出电压。

晶闸管相控直接变频，当输出频率增高时，输出电压一周期所含电网电压数就越少，波

形畸变严重。一般认为：输出上限频率不高于电网频率的31～21。而当输出电压升高时，

也会造成输出波形畸变。因此，只能降频、降压，而不能升频、升压。

5.3晶闸管相控整流电路和晶闸管交流调压电路在控制上有何区别？

答：相控整流电路和交流调压电路都是通过控制晶闸管在每一个电源周期内的导通角的大小（相位控制）来调节输出电压的大小。但二者电路结构不同，在控制上也有区别。 相控整流电路的输出电压在正负半周同极性加到负载上，输出直流电压。

交流调压电路，在负载和交流电源间用两个反并联的晶闸管T 1 、T 2 或采用双向晶闸管T 相联。当电源处于正半周时，触发T 1 导通，电源的正半周施加到负载上；当电源处于负半周时，触发T 2 导通，电源负半周便加到负载上。电源过零时交替触发T 1、T 2 ，则电源电压全部加到负载。输出交流电压。

5.4交流调压和交流调功电路有何区别？

答：交流调功能电路和交流调压电路的电路形式完全相同，但控制方式不同。

交流调压电路都是通过控制晶闸管在每一个电源周期内的导通角的大小（相位控制）来调节输出电压的大小。

晶闸管交流调功能电路采用整周波的通、断控制方法，例如以n 个电源周波为一个大周期，改变导通周波数与阻断周波数的比值来改变变换器在整个大周期内输出的平均功率，实现交流调功。

5.5一电阻炉由单相交流调压电路供电，如α=0°时为输出功率最大值，试求功率为80%，50%时的控制角α。 解：α=0°时为输出电压最大值 120max 0)sin 2(1

U t d t U U ==⎰ωωππ

负载上最大电流为 R U R U I 1max 0max 0==

输出最大功率 R U I U P o o 2

1

max max max == 输出功率为80%时， R U P P 21max )8.0(8.0==， 18.0U U o =

而

πππa a U U o -+=2sin 211 故 54.60=α

输出功率为最大值的50%时，

R U P P 21max )5.0(5.0==， 15.0U U o = 而

πππa a U U o -+=2sin 211 故 90=α

5.6一交流单相晶闸管调压器，用作控制从220V 交流电源送至电阻为0.5Ω，感抗为0.5Ω的串联负载电路的功率。试求：

（1） 控制角范围；

（2） 负载电流的最大有效值。

解：(1) 负载阻抗角为：45.05.0πωφ===arctg R L arctg

最小控制角为 4min π

φα==

故控制范围 παπ≤≤4

(2) 4min π

φα==处，输出电压最大，电流也最大，故最大有效值为：

A X R U

I L 3115.05.022022220=+=+=

5.7试述单相交-交变频电路的工作原理。

答：其电路有两组整流圈，一组为正组整流器，另一组为反组整流器，其正组和反组整流器以交替地以低于电源的频率切换正反组整流器的工作状态，当正组工作，反组封锁时，

负载输出电压为上正下负，如果负组工作，正组封锁，则为上负下正，如果控制角的大小不变，则输出电压波形为矩形波，如果让控制角按90°～0°逐渐减小，然后再从0°～90°逐渐增大。那么正组整流电流的输出电压的平均值按正弦规律变化，从零增大到最大，然后从最大减小到零，反组用上述同样的控制方法，就可以得到接近正弦波的输出电压。

5.8交-交变频电路的输出频率有何限制？

答：交－交变频电路的输出电压是由若干段电网电压拼接而成的。当输出频率升高时，输出电压一个周期内电网电压的段数就减少，所含的谐波分量就要增加。这种输出电压波形的畸变是限制输出频率提高的主要因素之一。一般认为，交流电路采用6脉波的三相桥式电路时，最高输出频率不高于电网频率的1/3～1/2。电网频率为50H Z，交－交变频电路的输出上限频率约为20Hz。

5.9三相交-交变频电路有哪两种接线方式？它们有什么区别？

答：第一种：公共交流母线方法。它由三组彼此独立的，输出电压相位相互错开120 的单相交-交变频电路组成，他们的电源进线通过进线电抗器接在公共的交流母线上。因为电源进线端公用，所以三相单相变频电路的输出端必须隔离。为此，交流电动机的三个绕组必须拆开，同时引出六根线。

第二种：输出星形连接方式。由三组彼此独立的，输出电位相互错开120°的单相交—交变频电路组成，共电源进线通过线电抗器接在公共的交流母线上。三相交－交变频电路的输出端星形联结，电动机的三个绕组也是星形联结，电动机中点和变频器中点接在一起，电动机只引三根线即可。因为三组单相变频器连接在一起，其电源进线就必须隔离，所以三组单相变频器分别用三个变压器供电。