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
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
