可控整流电路第三章 可控整流电路习题与思虑题解3-1．分别画出三相半波可控整流电路电阻负载和大电感负载在 α为 60°、 90°的输出电压和晶闸管电压、电流、变压器二次电流 i 2 的波形图晶闸管导通角各为多少？输出电压各为多少？解：(1)电阻性负载α =60°时，输出电压和晶闸管电压、电流波形参阅教材 P48 中的图 3-4，其中晶闸管电流波形可在图 3-4(c) 中读出，变压器二次相电流 i 2 的波形图与相对应相的晶闸管电流波形相同α =90°时，可参照上述波形，将控制角 α移至 90°处开始即可，晶闸管仍导通至相电压正变负的过零点处由于 α>30°时， ud 波形断续，每相晶闸管导电期间为 α 至实情的正变负过零点，故有晶闸管导通角为 θ ＝π - α -30 °整流输出电压平均值32U 2 sin .td .t32cos0.675U 2 1 cosU d2U 2 12666当 α=60 °时， θ =90°， Ｕd=0.675 U2 当 α=90 °时， θ =60°， Ｕd=0.675 U2U2 2)大电感负载α =60°时，输出电压和晶闸管电压、电流波形参阅教材P49 中的图3-5，变压器二次相电流 i2 的波形图与相对应相的晶闸管电流波形同样。
α =90°时，可参照上述波形，将控制角 α移至 90°处开始即可，但晶闸管导通角仍为 θ ＝ 120°由于大电感负载电流连续，则晶闸管导通角为 θ ＝120°整流输出平均电压为 / U d353662U 2sin .td .tcos 1.17U 2 cosU 2262当 α=60 °时， θ =120°， Ｕd=1.17 U2cos60°=0.585 U2当 α=90 °时， θ =120°， Ｕd=1.17 U2cos90° =03-2．三相半波可控整流电路向大电感性负载供电，已知 U 2=220V 、 R=11.7 Ω计算 α=60 °时负载电流 i d、晶闸管电流 iV1 、变压器副边电流 i2 的平均值、有效值和晶闸管上最大可能正向阻断电压值改为电阻负载，重复上述计算解： (1)大电感负载整流输出平均电压为U d1.17U 2 cos2200.5 128.7 (V)负载电流平均值为I dU d11(Ａ)R负载电流有效值为II dU d11 (Ａ)R晶闸管电流的平均值I V1AR 为I V1AR1 I d1113.7 (A)33晶闸管电流的有效值为I V11 I d1116.35 (Ａ )33变压器二次电流平均值为I 2ARI V1AR1I d1113.7 (A)33变压器二次电流有效值为I 2I V 11I d1116.35 (Ａ )33三相半波可控整流电路可能出现的最大正向阻断电压为uFM6U 26220538.9 (V)当 α=60 °时的实质正向阻断电压为uF6U 2 sin 6062203466.8 (V)2(2)电阻性负载由于 α >30°时， Ud 波形断续，每相晶闸管导电期间为 α 至实情的正变负过零点，故有整流输出电压平均值U d32U 2321 cos0.675U 21 cos2sin .td .tU 26266148.6 (V)II V 1负载电流平均值为U d12.7 (Ａ )I dR负载电流有效值为232U 2 sin tU 235122 6d tR26sin2R23≈ 16.3(A)晶闸管电流的平均值I V1AR为I A1VR1 I d112.7 4.2 (A)33晶闸管电流的有效值为212U 2 sin tU 215122 6d tR26sin2R231 I ≈ 9.4(A)3变压器二次电流平均值为I 2ARI A1VR1 I d112.7 4.2 (A)33变压器二次电流有效值为I2 IV1(Ａ)由于 α>30°，负载电流出现断续，所以，电路可能出现的最大正向阻断电压为u FM22 220 311 (V)U 23-3．某电解装置系电阻性负载，要求输出电压 U d=220V ，输出电流 Id=400A ，采用经整流变压器的三相半波可控整流电路，电源是三相 380V 的交流电网，考虑 α min =30°，估计此时整流变压器的次级容量 S2，并与 α =0°时的次级容量 S20 作比较，尔后加以说明。
最后选择晶闸管解：由于 α ≤ 30°，整流输出平均电压 U d 1.17U 2 cosU d则 U 21.17 cos(1).当 α =α min=30 °时， U 2U d＝220(V)1.17 cosRU d2200.55 (Ω )I d400变压器二次相电流有效值为5212U 2 sintU 2123I 2I V162Rdt23cos26R2=250.3 (A)则 S2=3U2I 2=3× 217.1 × 250.3=163020.4(VA)≈ 163(KVA)(2).当 α ＝0°时，U 20U d220188 (V)5212U 2 sintU 2123则I 2062Rdt23cos26R2234.6 (A)则 S20=3 U20I 20=3 × 188× 234.6=132314.4(VA) ≈ 132.3(KVA)从上可见，S2>s20说明可控整流电路的设计，应尽量使其在较小的控制角α下运行这样，在输出同样大小负载电流时，使整流晶闸管电流和变压器二次电流、电压的有效值较小，可降低器件和变压器的额定容量由于晶闸管电流的有效值I=IV12当不考虑安全裕量时 I=I／／1.57=159.4(A)VEARV1晶闸管承受的最高电压峰值为6U 26 217.1 531.8 (V)按裕量系数 22× 159.4=318.8(A)2× 531.8=1063.6(V)选择额定通态平均电流为 400A，额定电压为 1200V 的晶闸管。
3-4．在三相半波可控整流电路中，若是控制脉冲出现在自然换相点以前，可能出现什么情况，能否换相？画出波形图解析说明解：出现在换相点以前的触发脉冲，不能够完成晶闸管的换相电阻负载波形图参阅教材 P47 中的图 3-3（ b）、（ c）、（ d）和 P48 中的图 3-3（ a）、（ b）、（ c），当触发 B 相晶闸管 V12 的触发脉冲 2 出现在自然换相点 S 以前时，则 B 相晶闸管 V12 承受反向电压不能够导通， A 相晶闸管 V1 １将连续导通至该相相电压过零点， i d 波形中的 iV12 及其与之对应部分的输出电压 ud 波形均为零大电感负载的波形参阅教材 P49 中的图 3-5（ b）、（ d），当触发 B 相晶闸管 V12 的触发脉冲出现在自然换相点 S 以前时，则 B 相晶闸管 V12 承受反向电压不能够导通，不能够完成换相，此期间 i V12 的波形为零而 A 相晶闸管 V1 １将连续导通至该相相电压过零点，并进入负半周，直到 c 相晶闸管 V13 的触发脉冲到来， V13 被触发导通为止与之对应部分的输。