第2章 思考题和习题
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思考题和习题
1. 单相全控桥式整流电路带大电感负载，U2=220V，Rd=4Ω，计算=60时，
整流输出电压 Ud、电流平均值 Id。如果负载端并接续流二极管，其 Ud 和 Id 又为 多少？并求流过晶闸管和续流二极管的平均电流和有效值电流，画出这两种情况
的电压和电流波形。
解：(1) 因为电路带大电感负载，所以电流连续。
Ud
=
0.9U2
1
cos 2
= 0.9*220* 1 cos 60 = 148.5V； 2
电流平均值 Id = Ud/Rd = 37.125A；
流过晶闸管的平均电流 IdVT =
2
Id
=
3
2
Id
=
12.375A；
流过晶闸管的有效电流 IVT =
2
Id = 21.43A；
流过续流二极管的平均电流 IdVDR =
1 2
0
sin 2
tdt
6.428
1 2
0
1
cos 2t 2
tdt
6.428
1 2
2
3.214A
同理，流过整流二极管的电流有效值为 IVDR = IVT = 3.124A；
考虑 1.5~2 的安全裕量，晶闸管与二极管的额定电流：
IVDRAV=IVTAV=（1.5~2）
I VT 1.57
流过晶闸管的电流 iVT i0d
0 t t
2
；即电流的周期
T
=
2π；
流过整流二极管的电流 iVDR i0d
0 t t
2
；即电流的周期
T
=
2π；
所以，流过晶闸管电流的有效值：
IVT
1 T
T 0
iV2 T dt
1 2
0
(6.Baidu Nhomakorabea28sin t)2 dt
6.428
解：烘干电炉可看成是电阻负载，由题可知烘干电炉的电阻为：
Rd =
U
2 2
=
2202
=
48.4Ω；
P 1000
在器件选型时需考虑最严重情况，即通过晶闸管及整流二极管的电流最大， 故设定 α = 0°。
负载电流表达式为：id =
u2 Rd
（其中
u2
=
220*
2 *sinωt，0≤ωt≤π，即负载电
流的周期 T = π）；即，id = 220* 2 *sinωt/48.4 = 6.428 sinωt；
解：如图所示，当触发脉冲 ug1 触发 a 相晶闸管，则 a 相晶闸管导通。当 ug2 触发 b 相晶闸管时，由于 a 相电压高于 b 相电压，a 相晶闸管继续导通，b 相晶 闸管因承受反压而不导通。过了自然换相点后，尽管 b 相电压高于 a 相电压，但 b 相晶闸管的触发脉冲 ug2 已消失，所以 b 相晶闸管仍不导通。a 相晶闸管导通到 过零点结束。接着导通的是 c 相晶闸管。由此可以看出，由于晶闸管间隔导通而 出现了输出波形 ud 相序混乱现象，这是不允许的。
Id =
1 3
Id
=
12.375A；
流过续流二极管的有效电流 IVDR =
Id = 21.43A。
2. 单相全控桥式整流电路，U2=200V，Rd=2Ω，电感 L 极大，反电动势 E=100V， 当=45时，试求：
(1)画出 ud、id、iVT1、i2 和 uVT1 的波形。 (2)计算整流输出电压 Ud、电流平均值 Id、晶闸管电流的平均值 IdVT 和有效 值 IVT 以及变压器二次电流有效值 I2。 (3)按 2 倍裕量确定晶闸管的额定电流。 解：(1)
考虑
2
倍裕量，晶闸管的有效值
IVTAV
=
2*
I VT 1.57
=12.28A。
3.单相半控桥式整流电路，由 220V 经整流变压器供电，负载为大电感，并接有 续流二极管，要求整流输出电压 20～80V 连续可调，最大负载电流为 20A，最小 触发延迟角min=30。试求：
(1)画出 ud、iVT1 波形(=30时) 。
IdVDR =
2
Id = 8.33A。
4.单相半控桥式整流电路带电阻性负载，若其中一只晶闸管的阳、阴极之间被 烧断，试画出整流二极管、晶闸管两端和负载电阻两端的电压波形。
答：设=60，VT2 被烧坏，ud、uVD1、 uVT1 的电压波形如下图：
5. 一台由 220V 交流电网供电的 1kW 烘干电炉，为了自动恒温，现改用单相半 控桥整流电路，交流输入电压仍为 220V。试计算并选择晶闸管与整流二极管。
整流输出电压 Ud = 0.9U2cosα = 0.9*220*cos60°= 99V；
电流平均值 Id = Ud/Rd = 24.75A；
流过晶闸管的平均电流 IdVT =
1 2
Id
=
12.375A；
流过晶闸管的有效电流 IVT =
1 2
Id =
17.50A。
(2) 若负载端并接续流二极管，则
整流输出电压
=（3.07~4.09）A，所以取
5A
系列；
晶闸管与二极管经受的反向电压额定值 U = （2~3） 2 U2 = (625~936)V。
6. 单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻性负 载或电感性负载时，晶闸管角的移相范围分别是多少？
解：(1) 单相桥式全控整流电路，当负载为电阻性负载时，其晶闸管角的
移相范围为 0 ；
当负载为电感性负载时，其晶闸管角的
移相范围为
0
2
；
(2) 三相桥式全控整流电路，当负载为电阻性负载时，其晶闸管角的
移相范围为 0
2 3
；
当负载为电感性负载时，其晶闸管角的
移相范围为
0
2
；
7.三相半波可控整流电路带电阻性负载，如在自然换流点之前加入窄触发脉冲， 会出现什么现象？画出 ud 的波形。
变压器次级电流额定值为 I2 =
Id= 18.26A；
晶闸管电流的有效值为 IVT=
min 2
Id = 12.91A。
3) 由最高负载电流 Id = 20A 及 Ud = 12V，可以得到最大触发延迟角max
max =
arccos[ 2Ud 0.9U 2
1] =
135°。
4)
整流二极管的电流平均值
(2)计算晶闸管电流有效值。
(3)计算整流二极管的电流平均值。
解：1) 由最高输出电压 Ud = 80V 及最小触发延迟角min=30，可以得到：
变压器次级电压额定值为 U2 =
2U d
= 95.27V；
0.9(1 cosmin )
2) 由最高负载电流 Id = 20A 及最小触发延迟角min=30，可以得到：
(2) 整流输出电压 Ud = 0.9U2cosα = 127.28V；
电流平均值
Id =
Ud E =13.64A； Rd
晶闸管电流的平均值 IdVT =
Id =6.82A； 2
晶闸管电流的有效值 IVT =
Id = 9.64A； 2
变压器二次电流有效值 I2 = Id = 13.64A。
(3)
1. 单相全控桥式整流电路带大电感负载，U2=220V，Rd=4Ω，计算=60时，
整流输出电压 Ud、电流平均值 Id。如果负载端并接续流二极管，其 Ud 和 Id 又为 多少？并求流过晶闸管和续流二极管的平均电流和有效值电流，画出这两种情况
的电压和电流波形。
解：(1) 因为电路带大电感负载，所以电流连续。
Ud
=
0.9U2
1
cos 2
= 0.9*220* 1 cos 60 = 148.5V； 2
电流平均值 Id = Ud/Rd = 37.125A；
流过晶闸管的平均电流 IdVT =
2
Id
=
3
2
Id
=
12.375A；
流过晶闸管的有效电流 IVT =
2
Id = 21.43A；
流过续流二极管的平均电流 IdVDR =
1 2
0
sin 2
tdt
6.428
1 2
0
1
cos 2t 2
tdt
6.428
1 2
2
3.214A
同理，流过整流二极管的电流有效值为 IVDR = IVT = 3.124A；
考虑 1.5~2 的安全裕量，晶闸管与二极管的额定电流：
IVDRAV=IVTAV=（1.5~2）
I VT 1.57
流过晶闸管的电流 iVT i0d
0 t t
2
；即电流的周期
T
=
2π；
流过整流二极管的电流 iVDR i0d
0 t t
2
；即电流的周期
T
=
2π；
所以，流过晶闸管电流的有效值：
IVT
1 T
T 0
iV2 T dt
1 2
0
(6.Baidu Nhomakorabea28sin t)2 dt
6.428
解：烘干电炉可看成是电阻负载，由题可知烘干电炉的电阻为：
Rd =
U
2 2
=
2202
=
48.4Ω；
P 1000
在器件选型时需考虑最严重情况，即通过晶闸管及整流二极管的电流最大， 故设定 α = 0°。
负载电流表达式为：id =
u2 Rd
（其中
u2
=
220*
2 *sinωt，0≤ωt≤π，即负载电
流的周期 T = π）；即，id = 220* 2 *sinωt/48.4 = 6.428 sinωt；
解：如图所示，当触发脉冲 ug1 触发 a 相晶闸管，则 a 相晶闸管导通。当 ug2 触发 b 相晶闸管时，由于 a 相电压高于 b 相电压，a 相晶闸管继续导通，b 相晶 闸管因承受反压而不导通。过了自然换相点后，尽管 b 相电压高于 a 相电压，但 b 相晶闸管的触发脉冲 ug2 已消失，所以 b 相晶闸管仍不导通。a 相晶闸管导通到 过零点结束。接着导通的是 c 相晶闸管。由此可以看出，由于晶闸管间隔导通而 出现了输出波形 ud 相序混乱现象，这是不允许的。
Id =
1 3
Id
=
12.375A；
流过续流二极管的有效电流 IVDR =
Id = 21.43A。
2. 单相全控桥式整流电路，U2=200V，Rd=2Ω，电感 L 极大，反电动势 E=100V， 当=45时，试求：
(1)画出 ud、id、iVT1、i2 和 uVT1 的波形。 (2)计算整流输出电压 Ud、电流平均值 Id、晶闸管电流的平均值 IdVT 和有效 值 IVT 以及变压器二次电流有效值 I2。 (3)按 2 倍裕量确定晶闸管的额定电流。 解：(1)
考虑
2
倍裕量，晶闸管的有效值
IVTAV
=
2*
I VT 1.57
=12.28A。
3.单相半控桥式整流电路，由 220V 经整流变压器供电，负载为大电感，并接有 续流二极管，要求整流输出电压 20～80V 连续可调，最大负载电流为 20A，最小 触发延迟角min=30。试求：
(1)画出 ud、iVT1 波形(=30时) 。
IdVDR =
2
Id = 8.33A。
4.单相半控桥式整流电路带电阻性负载，若其中一只晶闸管的阳、阴极之间被 烧断，试画出整流二极管、晶闸管两端和负载电阻两端的电压波形。
答：设=60，VT2 被烧坏，ud、uVD1、 uVT1 的电压波形如下图：
5. 一台由 220V 交流电网供电的 1kW 烘干电炉，为了自动恒温，现改用单相半 控桥整流电路，交流输入电压仍为 220V。试计算并选择晶闸管与整流二极管。
整流输出电压 Ud = 0.9U2cosα = 0.9*220*cos60°= 99V；
电流平均值 Id = Ud/Rd = 24.75A；
流过晶闸管的平均电流 IdVT =
1 2
Id
=
12.375A；
流过晶闸管的有效电流 IVT =
1 2
Id =
17.50A。
(2) 若负载端并接续流二极管，则
整流输出电压
=（3.07~4.09）A，所以取
5A
系列；
晶闸管与二极管经受的反向电压额定值 U = （2~3） 2 U2 = (625~936)V。
6. 单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻性负 载或电感性负载时，晶闸管角的移相范围分别是多少？
解：(1) 单相桥式全控整流电路，当负载为电阻性负载时，其晶闸管角的
移相范围为 0 ；
当负载为电感性负载时，其晶闸管角的
移相范围为
0
2
；
(2) 三相桥式全控整流电路，当负载为电阻性负载时，其晶闸管角的
移相范围为 0
2 3
；
当负载为电感性负载时，其晶闸管角的
移相范围为
0
2
；
7.三相半波可控整流电路带电阻性负载，如在自然换流点之前加入窄触发脉冲， 会出现什么现象？画出 ud 的波形。
变压器次级电流额定值为 I2 =
Id= 18.26A；
晶闸管电流的有效值为 IVT=
min 2
Id = 12.91A。
3) 由最高负载电流 Id = 20A 及 Ud = 12V，可以得到最大触发延迟角max
max =
arccos[ 2Ud 0.9U 2
1] =
135°。
4)
整流二极管的电流平均值
(2)计算晶闸管电流有效值。
(3)计算整流二极管的电流平均值。
解：1) 由最高输出电压 Ud = 80V 及最小触发延迟角min=30，可以得到：
变压器次级电压额定值为 U2 =
2U d
= 95.27V；
0.9(1 cosmin )
2) 由最高负载电流 Id = 20A 及最小触发延迟角min=30，可以得到：
(2) 整流输出电压 Ud = 0.9U2cosα = 127.28V；
电流平均值
Id =
Ud E =13.64A； Rd
晶闸管电流的平均值 IdVT =
Id =6.82A； 2
晶闸管电流的有效值 IVT =
Id = 9.64A； 2
变压器二次电流有效值 I2 = Id = 13.64A。
(3)