电工学试题精选与答题技巧 202 一、 例题精解 【例题20.1】 单相桥式可控整流电路如图20.1所示，已知R L =20?，要求U o 在0~60V 的范围内连续可调。（1）估算变压器副边电压值U 2 （考虑电源电压的10%波动）； （2）求晶闸管控制角α的变化范围；（3）如果不用变压器，直接将整流电路的输入 端接在220V的交流电源上，要使U o 仍在0~60V范围内变化，问晶闸管的控制角α又将 怎样变化？ 2 cos1 9.0 2o α+ = U 【解】（1）因为 U 1 u 2 u 1 D 2 D 1 T 2 T L R + - U o 当α = 0°时，U o = 0.9 U 2 ，所以副边最低电压 ，考虑电源电压波动 67≈= V 9.0 60 0.9 o 2 = U U 10%，取U 2 为67×1.1=74V 。 图20.1 例题20.1的图 （2）根据单相桥式可控整流电路的计算式，即 当U o = 0V时， 则； o 180=α 当U o = 60V时，则 。 74060 ×= 1 D 2 D T 2 T u R E 1 u o 2 cos1 9.0 2o α+ = UU 2 cos1 9. α+ × 所以 cos 8.0=α， o 9.36=α 图20.2 (a) 例题 20.2的图 即控制角α的变化范围为36.9°~180°。 （3）如果不用变压器，则 。 cos1 2200 o ××=U 当U o = 60V时， cos 2 9. ' α+ 4.01 2209.0 202 ' ?=? × × =α 所以 即控制角α′应在113.6°~180°之间变化。 【例题20.2】 已知单相半控桥式整流电路 如图20.2 (a) 所示，若u=20sinωtV，E=10V 二极管D及晶闸管T的导通压降忽略不计， 在控制极触发信号u G 的作用下见图20.2 (b)， 画出输出电压u o 的波形。 【解】 在ωt从0~ωt 1 期间，因无u G 信号， 即使晶闸管T 1 处于正向电压下降，但仍不导 通，所以此期间u o =E；当ωt=ωt 1 时有了u G 信号，由于此时u>E，所以晶闸管T 1 正向导 通，忽略其上导通压降，则u o = u；当u下降， 在u<E时，T 1 受反向电压而关断，此时u o =E， 图20.2 (b) 例题 20.2的图 t π π2 π4 π3 tω u 20 1 tω 2 tω 3 tω 4 tω tω ω o u g u 10 20 O O O °= 6.113 ' α 所以得u o 波形如图20.2 (b)所示。 【例题20.3】 在图20.3所示单相半控桥式整流电路中,负载的电阻值为5Ω,输入交 流电压U 2 =220V,负载的额定励磁电压为110V。求可控硅和续流二极管电流平均值。 第二十章 晶闸管和可控整流电路 203 【解】 已知U o =100V, U 2 =220V。根据 2 cos1 9.0 2 o α+ = U U 得 α = 90° 负载电流 I 0 = U o /R =100/5=20A 流过可控硅和二极管的电流平均值 I k =( -π α )/2π×I o =(130°-90°)/360°×20=5A 流过续流二极管的电流平均值 I o =α /×Iπ o =(90°/180 °)×20 =10A 1 D 2 D 1 T 2 T 2 ? U D L R o U o I 图20.3 例题20.3的图 【例题20.4】 试分析图20.4所示的可控 整流电路的工作情况。 【解】 经二极管桥式整流电路整流所得的 全波电压通过晶闸管加到负载电阻R L 上。晶 闸管每周期导通两次，每次最大导通角为180°， 改变导通角，就可改变R L 上的电压U 0 的大小。 1 D 2 D 3 D 4 D u u o T L R 晶闸管所承受的最高正向电压为U2，不承 受反向电压。 图20.4 例题20.4的图 二、 习题精选 【习题20.1】 某一电阻性负载，需要直流电压60V、电流30A。今采用单相半波可 控整流电路，直接由220V电网供电。试计算晶闸管的导通角、电流的有效值，并选用晶 闸管。 【习题20.2】 有一单相半波可控整流电路，负载电阻R L =10π，直接由220V电网 供电。控制角α = 60°。试计算整流电压的平均值、整流电流的平均值和电流的有效值， 并选用晶闸管。 【习题20.3】试分析图20.5所示的可控硅整流电路的工作情况，画出u o 、i K 、 i D1 、 2 、 3 、 4 、i DK 的波形图，并说明该电路最大移相范围是多少？ 1 D 2 D L o I 3 D 4 D K D u u o T 图20.5 习题20.3的图 三、习题答案 【习题20.1】 (1) α =77.76° (2) I = 62A 电工学试题精选与答题技巧 204 (3) U FM = U RM =310V , U FRM ≥(2~3) U FM = (620~930) V, U RRM ≥(2~3) U RM = (620~930)V, I T = I o = 30A 【习题20.2】 (1) U= 66.7V (2) U FM = U RM = 94V, I T = I D =5A , U FRM ≥(2~3) U FM ，U RRM ≥(2~3) U RM 【习题20.3】 图20.5 (a)所示线路是桥式 整流器且输出端只用一个可控硅的可控整流电 路。因为电路带电感性负载，为防止可控硅关 不断，所以必需加续流二极管D K ，其电压和 电流波形如图20.5 (b)所示。 可控硅每半个周期导电一次，每次为π–α。 桥臂上的整流管每一周期导电π–α，续流二极 管每半个周期导电一次，每次为α。 该电路的最大移相范围为180 o 。可控硅所 承受的正向电压为U2。 O i O tω tω O tω O tω O tω o u R i D1,4 i 3D2 i ， DK α 图20.5 (b) 习题20.3的图