第2章 思考题与习题答案电子教案
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第2章思考题与习题
2.1 什么是整流?它与逆变有何区别?
答:整流就是把交流电能转换成直流电能,而将直流转换为交流电能称为逆变,它是对应于整流的逆向过程。
2.2 单相半波可控整流电路中,如果:
(1)晶闸管门极不加触发脉冲;
(2)晶闸管内部短路;
(3)晶闸管内部断开;
试分析上述三种情况负载两端电压u d和晶闸管两端电压u T的波形。
答:(1)负载两端电压为0,晶闸管上电压波形与U2相同;
(2)负载两端电压为U2,晶闸管上的电压为0;
(3)负载两端电压为0,晶闸管上的电压为U2。
2.3某单相全控桥式整流电路给电阻性负载和大电感负载供电,在流过负载电流平均值相同的情况下,哪一种负载的晶闸管额定电流应选择大一些?
答:带大电感负载的晶闸管额定电流应选择小一些。由于具有电感,当其电流增大时,在电感上会产生感应电动势,抑制电流增加。电阻性负载时整流输出电流的峰值大些,在流过负载电流平均值相同的情况下,为防此时管子烧坏,应选择额定电流大一些的管子。
2.4某电阻性负载的单相半控桥式整流电路,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。
解:设α=0,T2被烧坏,如下图:
2.5相控整流电路带电阻性负载时,负载电阻上的U d 与I d 的乘积是否等于负载有功功率,为什么?带大电感负载时,负载电阻R d 上的U d 与I d 的乘积是否等于负载有功功率,为什么?
答:相控整流电路带电阻性负载时,负载电阻上的平均功率d d d I U P =不等于负载有功功率UI P =。因为负载上的电压、电流是非正弦波,除了直流U d 与I d 外还有谐波分量
Λ,,21U U 和Λ,,21I I ,负载上有功功率为Λ+++=2
2212P P P P d >d d d I U P =。
相控整流电路带大电感负载时,虽然U d 存在谐波,但电流是恒定的直流,故负载电阻R d 上的U d 与I d 的乘积等于负载有功功率。
2.6某电阻性负载要求0~24V 直流电压,最大负载电流I d =30A ,如采用由220V 交流直接供电和由变压器降压到60V 供电的单相半波相控整流电路,是否两种方案都能满足要求?试比较两种供电方案的晶闸管的导通角、额定电压、额定电流、电路的功率因数及对电源容量的要求。
解:采用由220V 交流直接供电当ο
0=α时:
U do =0.45U 2=0.45⨯220 =99V
由变压器降压到60V 供电当ο
0=α时:
U d =0.45U 2=0.45⨯60 =27V
因此,只要调节α都可以满足输出0~24V 直流电压要求。
(1) 采用由220V 交流直接供电时:
2cos 145.02
α
+=U U d ,
U d ==24V 时
ο121≈α οοο59121180=-=θ
V U U T 31122==
A t d t R
U I T 84]sin 2[21022≈=⎰π
ωωπ
Ω===
8.03024d d I U R
A I I T AV T 5457.184
57.1)(≈==
取2倍安全裕量,晶闸管的额定电压、额定电流分别为622V 和108A 。
电源提供有功功率
W R I P 8.56448.08422
2=⨯== 电源提供视在功率 kVA I U S 58.182208422=⨯==
电源侧功率因数
305.0≈=
S P
PF
(2) 采用变压器降压到60V 供电:
2cos 145.02
α+=U U d ,
U d ==24V 时
ο39≈α, οοο14139180=-=θ
V U U T 4.8422==
A t d t R
U I T 38.51]sin 2[21022≈=⎰π
ωωπ
Ω===
8.03024d d I U R
A I I T AV T 7.3257.138
.5157.1)(≈==
取2倍安全裕量,晶闸管的额定电压、额定电流分别为168.8V 和65.4A 。
变压器二次侧有功功率 W R I P 21128.038.512
2
2=⨯==
变压器二次侧视在功率 kVA I U S 08.338.516022=⨯==
电源侧功率因数
68.0≈=
S P
PF
2.7某电阻性负载,R d =50Ω,要求U d 在0~600V 可调,试用单相半波和单相全控桥两种整流电路来供给,分别计算:
(1) 晶闸管额定电压、电流值;
(2) 连接负载的导线截面积(导线允许电流密度j=6A /mm 2); (3) 负载电阻上消耗的最大功率。
解:(1)单相半波ο0=α时,V U U d 133345.060045.02===,A R U I d d d 1250600===
晶闸管的最大电流有效值 A I I d T 8.1857.1==
晶闸管额定电流为 I T(A V)
=
≥
57.1T
I 12(A)
晶闸管承受最大电压为 22U U RM ≥=1885V
取2倍安全裕量,晶闸管的额定电压、额定电流分别为4000V 和30A 。
所选导线截面积为
213.368.18mm J I
S ==≥
负载电阻上最大功率 kW R I P T R 7.172
==
(2)单相全控桥ο0=α时,V U U d 6679.06009.02===,A R U I d d d 1250600===
负载电流有效值 A I I d 3.1311.1== (K f =1.11)
晶闸管的额定电流为 I T(A V)=≥57.1T I 6(A) I T =2I
晶闸管承受最大电压为 22U U RM ≥
=1885V
取2倍安全裕量,晶闸管的额定电压、额定电流分别为4000V 和20A 。
所选导线截面积为
222.263.13mm J I
S ≈=≥
负载电阻上最大功率
kW R I P R 9.82
== 2.8 整流变压器二次侧中间抽头的双半波相控整流电路如图题2.8所示。 (1) 说明整流变压器有无直流磁化问题?
(2) 分别画出电阻性负载和大电感负载在α=60°时的输出电压U d 、电流i d 的波形,比较与单相全控桥式整流电路是否相同。若已知U 2=220V ,分别计算其输出直流电压值U d 。 (3)画出电阻性负载α=60°时晶闸管两端的电压u T 波形,说明该电路晶闸管承受的最大反向电压为多少?