第二章整流电路作业练习题

第二章习题
1．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2Ω，L值极大，当α＝30°时，要求：
①作出u d、i d、和i2的波形；
②求整流输出平均电压U d、电流I d，变压器二次电流有效值I2；
③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

2．单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=2Ω，L值极大，反电势E=60V，当α=30时，要求：
①作出u d、i d和i2的波形；
②求整流输出平均电压U d、电流I d，变压器二次侧电流有效值I2；
③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

3．单相桥式全控整流电路接大电感负载，已知U2=100V，R=10Ω，α=45°，负载端不接续流二极管，计算输出整流电压、电流平均值及晶闸管电流有效值。

4. 单相桥式半控整流电路接大电感负载，负载端接续流二极管V4，已知U2=100V，R=10Ω，α=45°：
（1）输出整流电压、电流平均值及晶闸管、续流二级管电流有效值。

（2）画出ud、id、iVT1、i V4及变压器次级电流i2的波形。

5．单相可控整流电路供电给电阻负载或蓄电池充电（反电势负载），在控制角α相同，负载电流平均值相等的条件下，哪一种负载晶闸管的额定电流值大一些？为什么？
6. 单相桥式全控整流电路和单相桥式半控整流电路接大电感负载，负载两端并接续流二极管的作用是什么？两者的作用是否相同？
7．三相桥式全控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=5Ω，L值极大，当α=60时，要求：
①画出u d、i d和i VT1的波形
②计算U d、I d、I dT和I VT
1． 单相桥式全控整流电路，U 2＝100V ，负载中R ＝2Ω，L 值极大，当α＝30°时，要求：
①作出u d 、i d 、和i 2的波形；
②求整流输出平均电压U d 、电流I d ，变压器二次电流有效值I 2； ③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

解：①u d 、i d 、和i 2的波形如下图：
u 2O ωt
O ωt
O ωt
u d
i d i 2O
ωt
I d
I d
π
π
α
α
②输出平均电压U d 、电流I d ，变压器二次电流有效值I 2分别为
U d ＝0.9 U 2 cos α＝0.9×100×cos30°＝77.97（V ）
I d ＝U d /R ＝77.97/2＝38.99（A ）
I 2＝I d ＝38.99（A ）
③晶闸管承受的最大反向电压为：
2U 2＝1002＝141.4（V ）
考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：
U N ＝（2~3）×141.4＝283~424（V ）
具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。

流过晶闸管的电流有效值为：
I VT ＝I d ∕2＝27.57（A ）
晶闸管的额定电流为：
I N ＝（1.5~2）×27.57∕1.57＝26~35（A ）
具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。

2．单相桥式全控整流电路，U 2=100V ，负载中R =2Ω，L 值极大，反电势E =60V ，当α=30时，要求：
① 作出u d 、i d 和i 2的波形；
② 求整流输出平均电压U d 、电流I d ，变压器二次侧电流有效值I 2； ③ 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

解：①u d 、i d 和i 2的波形如下图：
②整流输出平均电压U d 、电流I d ，变压器二次侧电流有效值I 2分别为
U d ＝0.9 U 2 cos α＝0.9×100×cos30°＝77.97(A) I d ＝(U d －E )/R ＝(77.97－60)/2＝9(A)
I 2＝I d ＝9(A)
③晶闸管承受的最大反向电压为：
2U 2＝1002＝141.4（V ）
流过每个晶闸管的电流的有效值为：
I VT ＝I d ∕2＝6.36（A ）
故晶闸管的额定电压为：
U N ＝(2~3)×141.4＝283~424（V ） 晶闸管的额定电流为：
I N ＝(1.5~2)×6.36∕1.57＝6~8（A ）
晶闸管额定电压和电流的具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。

3．单相全控桥式整流电路接大电感负载，已知U 2=100V ，R =10Ω，α=45°，负载端不接续流二极管，计算输出整流电压、电流平均值及晶闸管电流有效值。

解：单相全控桥式整流电路接大电感负载，负载端不接续流二极管 输出电压平均值为
()⎰+≈=
=
α
πα
ααπ
ωωπ
cos 9.0cos 2
2..sin 222
222U U t d t U U d
＝0.9×100×0.707≈63.7(V) 输出直流电流平均值为 37.6≈=R
U I d
d (A) 晶闸管电流的有效值为
()⎰+=
α
πα
ωπ
t d I I d V .2121=
d I 2
1≈4.5(A)
4．单相桥式半控整流电路接大电感负载，负载端接续流二极管V4，已知U 2=100V ，R =10Ω，α=45°：
（1）计算输出整流电压、电流平均值及晶闸管、续流二级管电流有效值
（2）画出u d 、i d 、i VT 、i VD 及变压器次级电流i 2的波形。

解：
负载端接续流二极管V4时 输出电压平均值
()8.76854.01009.02
cos 19.0..sin 222
2
2=⨯⨯=+≈=
⎰π
α
α
ωωπ
U t td U U d (V) 输出直流电流平均值为 68.7≈=
R
U I d
d (A) 晶闸管与整流二极管电流的有效值I T 为 ()d d T T I t d I I I π
α
πωπ
π
α
2.21221-=
=
=⎰ 70.468.7360
135
=⨯=
(A) 续流二极管电流的有效值I VD 为 ()d d VD I t d I I πα
ωπ
α
=
=
⎰
2.22=84.368.7180
45=⨯(A) 变压器二次电流的有效值I 2为 ()[]
()d d d
I t d I I
I π
α
πωπ
πα
-=
-+=
⎰.21
2
22 65.670.4221=⨯==V I (A) 接续流二极管时的u d 、i d 、i V11、i V4及变压器次级电流i 2的波形参阅教材. 5．单相可控整流电路供电给电阻负载或蓄电池充电（反电势负载），在控制角α相同，负载电流平均值相等的条件下，哪一种负载晶闸管的额定电流值大一些？为什么？
解：反电动势负载电路中晶闸管的额定电流大一些。

因为当控制角为α时，电阻性负载
时，晶闸管的导通角θ＝π-α。

而反电势式负载时，当α小于停止导电角δ时，θ＝π-2δ；当α大于停止导电角δ时，晶闸管的导通角θ＝π-α-δ。

在控制角α相同的情况下，带反电势负载电路的晶闸管导通角小于带电阻性负载电路。

所以，当负载电流平均值相等的条件下，反电动势负载时的晶闸管电流的有效值大于电阻性负载时的晶闸管电流的有效值。

因此，反电势负载晶闸管的额定电流大一些。

6．单相桥式全控整流电路和单相桥式半控整流电路接大电感负载，负载两端并接续流二极管的作用是什么？两者的作用是否相同？
解：单相桥式全控整流电路接大电感负载，负载两端并接续流二极管是为了使交流电源电压进入负半周时，由续流二极管续流，使晶闸管关断，提高整流输出电压的平均值。

单相桥式半控整流电路接大电感负载，负载两端并接续流二极管的作用是为了避免（一个晶闸管导通另外两个二极管轮流导通）失控现象的发生，保证整流电路的安全运行。

7. 三相桥式全控整流电路，U2=100V ，带电阻电感负载，R=5Ω，L 值极大，当α=60时，要求：
① 画出ud 、id 和iVT1的波形； ② 计算Ud 、Id 、IdT 和IVT 。

解：①u d 、i d 和i VT1的波形如下：
α = 60°
u 2
u d
u ab u ac u bc
u ba
u ca
u cb u ab
u ac
u
a
ⅠⅡⅢⅣⅤⅥu b u c
O
ωt
ωt 1
O
ωt
i d ωt
O
ωt O i VT
1
②U d 、I d dT VT U d ＝2.34U 2cos α＝2.34×100×cos60°＝117（V ）
I d ＝U d ∕R ＝117∕5＝23.4（A ） I DVT ＝I d ∕3＝23.4∕3＝7.8（A ）
I VT ＝I d ∕3＝23.4∕3＝13.51（A ）。