显然,对于电阻性负载,单相半 波可控整流的功率因数也不会是1比值Ud/U、I/Id和cosW随a的变化数值,见表一,它们相应的关系曲线,如图2所示表一 Ud/U、I/Id和cosW的关系0°30°60°90°120° 150° 180°Ud/U0.450.420.3380.2250.1130.030I/Id1.571.661.882.222.873.99-cosw0.7070.6980.6350.5080.3020.120巾叫的5我户如洲°图2、单相半波可控整流的电压、电流及功率因数与控制角的关系由于可控硅T与Rd是串联的,所以,流过Rd的有效值电流I与平均值电流Id的比值,也就是流过可控硅 T的有效值电流IT与平均值电流IdT的比值,即I/Id=It/IdT二、单相桥式半控整流电路电路与波形如图3所示图3、单相桥式半控整流t1时刻加入ug1,T1导通,电流通路如图实线所示uT1=0,ud=u2,uT2=-u2u2过零时,T1自行关断负半周:t2时刻加入ug2,T2导通,电流通路如图虚线所示,uT2=0,ud=-u2,ut1=u2u2过零时T2自行关断2、各电量关系 由图3可见,ud波形为非正弦波,其幅值为半波整流的两倍,所以Rd上的直流电压Ud:Ud=0.9U2[(1+cosa)/2] 式 6直流电流Id:Id=Ud/Rd=0.9(u2/Rd)X[(1+cosa)/2] 式 7电压有效值U:电流有效值I:'I景功率因数cosw:式10/ I r j i|Jp| — TL cosw= II. ' 比值Ud/U,I/Id和cosw随a的变化数值见表二,相应关系曲线见图4表二、Ud/U、I/Id、cosw与a的关系表a0°30°60°90°120°150°180°Ud/UI/Idcosw0.91.11210.841.1790.9850.6761.3350.8960.451.5750.7170.2261.970.4260.062.8350.1690-0图4、单相全波和桥式电路电压、电流及功率因数与控制角的关系把单相全波整流单相半波整流进行比较可知:(1) 当a相同时,全波的输出直流电压比半波的大一倍。
2) 在a和Id相同时,全波的电流有效值比半波的减小"'倍3) a相同时,全波的功率因数比半波的提高了倍三、整流电路波形分析1、单相半波可控整流(1) 电阻性负载(见图1)1) 电阻性负载,id波形与ud波形相似,因为可控硅T与负载电阻Rd串联,所以id=id2) 可控硅T承受的正向电压随控制角a而变化,但它承受的反向电压总是负半波电压,负半波电压的最大 值为 U23) 线路简单,多用在要求不高的电阻负载的场合2) 感性负载(不带续流二极管,见图5):1) 电机电器的电磁线圈、带电感滤波的电阻负载等均属于电感性负载2) 电感具有障碍电流变化的作用可控硅T导通时,其压降uT=0,但电流id只能从零开始上升id增加和 减少时线圈Ld两端的感应电动势eL的极性变化如图示图5、电感性负载无续流二极管3) 当电源电压u2下降及u2R时,只要释放磁场能量可以维持id继续流通,可控硅T仍然牌导通状态, 此时ud=u2当u2<0时,虽然ud出现负值,但电流id的方向不变4) 当电流id减小到小于维持电流IH时,可控硅T自行关断,id=0,UT=u2,可控硅承受反压5) 负载电压平均值:田=焉厅8即3 =焉皿却门 其中电感Ld两端电压的平均值为零。
6)电感Ld的存在使负载电压ud出现负值,Ld越大,ud负值越大,负载上直流电压Ud就越小,Id=Ud/Rd 也越小,所以如果不采取措施,可控硅的输出就达不到应有的电压和电流3)感性负载(带续流二极管,见图6):1) 在负载上并联一只续流二极管D,可使Ud提高到和电阻性负载时一样,2) 在电源电压u2<0时,D的作用有点:①把电源负电压u2引到可控硅T两端,使T关断,uT=u2;②给 电感电流续流,形成iD;③把负载短路,ud=0,避免ud出现负值,使负载上直流输出电压ud提高3) 负载电流为何控硅电流iT和二极管的续流iD之和,即id=iT+iD当®Ld>R时,iD下降很慢使id近似 为一条水平线,所以流过T和D的电注平均值与有效值分别为:平均值:IdT= (0/360°) IdIdD=[(360°-9)/360°]Id有效值:IT=根号下(0/360°) IdID=根号下[(360°-0)/360°]Id 4)可控硅T开始导通后,如果电感Ld很大,iT的上升很慢,这就有可能导致触发脉冲消失时可控硅的电 流还上升不到维持导通状态的维持电流,就是说,可控硅触发不了,为了使可控硅可靠触发,触发脉冲应 该足够宽,或者在负载两端并联一只电阻,以利于加快iT的上升。
图6、电感性负载有续流二极管二极管和辉光稳压管二极管是最简单的一种旁热式电子管,如图1所示,K表示阴极,A表示阳极,G表示电子管灯丝通电 后,当阳极A加正电源E时,二极管导通,有电流,当阳极A加负电源E时,二极管截止,没有电流, 所以二极管具有单向导电性图1、二极管单向导电一、整流电路图2(a)是最简单的半波整流电路,其中B是电源变压器,Rfz是负载电阻,代表使用直流电源的用电设 备,当交流电压e2正半波时,二极管导通,形成阳极电流ia,如图2(a)所示当交流电压e2负半波时, 二极管载止,电路中没有电流通过,这样,由于二极管的单向导电作用,使电流只能向一个方向流动,其 波形如图2(C)所示,阳极电流ia流过负载电阻Rfz产生电压降Ufz,如图2(d)所示图2、半波整流电路及波形半波整流电路只利用了输入交流电压的半个周期,所以效率很低,而且负载上得到的电压波动很大,全波 整流电路的效率和直流输出电压都比半波整流高一倍,其电路如图3(a)所示,对于交流电源的两个半波, 电子管G1和G2轮流导通,以相同的方向供给负载电流ifz (其波形如图3(e)所示)图3(g)是用双二极整流管6Z4组成的全波整流电路。
为了得到平滑的直流电压,需要进行滤波最简单 的滤波电路是在负载上并联一个电容C作滤波器,如图4所示图3、全波整流电路及波形R「r(Cl)图4、并联电容滤波电路及输出电压波形如果在滤波器电路中再加入电感或电感和电容,如图5就可使负载两端的电压的平滑性得到进一步的改善虹)电感聘入忒电容较入式X)电姐电客式图5、几种滤波电路图6、整流滤波电路实例图6是QP379-B型传输测试器电源供给电路的实例,电子管G5和电源变压器B2组成全波整流电路,经 过阻容滤波器C12、R37和C13,再接到稳压管G6(WY1)和R38组成的稳压电路二、稳压管和稳压电路 稳压管的阴极是一个镍质的空心圆筒,内表面涂有氧化物,阳极是位于阴极中央的一根金属杆触发极是 一截镍片,一端附在阴极表面,另一端指向阳极管内充入氖、氦和氩等到惰性气体从稳压管的构造可以看出它是没有灯丝的,因此管内没有电子发射,但由于环境空间存在着宇宙线、紫外 线以及各种放射性物质的射线,使管内少量的气体游离而保持一定数量的电子和正离子,当在隐压管两端 加上直流电压时,这些少量的电子及正离子分别向阳极阴极运动,产生微量的电流,如果外加电压达到适 当的数值时,电子获得足够的动能,碰撞气体分子迅速电离,与此同时,正离子也高速轰击阴极,使阴极 表面发射出更多的电子,这种反应迅速连锁地进行,直至管内出现有红色的辉光为止,这种现象称为辉光 放电。
稳压管达到辉光放电后,就具有稳压作用,图6和和图8为接上稳压管的电路,表一给出常用稳压管型号 和参数图8、稳压管稳压电路表一、稳压管型号参数型号稳定电压(V)起动电压(V)最小工作电流(mA)最大工作电流(mA)WY1150W180540WY2105W133530WY2P75W105540WT3P105W127540WY4P150W180530CL5B(苏)150W180510VR75(美)75100530VR90 (美)90115530VR105(美)105133530VR150(美)150163540三、检波器和二极管检波电路检波器的作用,主要是把高频调幅波还原为我们所需要的音频信号收音机常用的检波器有二极管检波,阳极检波,栅极检波,阴极检波等二极管和双二极管的检波电路,如图9和图10所示图9、二极管栓检波电路 图10双二极管检波电路当高频调幅信号经过电子管G1检波之后,就有脉冲电压输出这个电压,包含有高频成分、音频成分和 直流成分高频成分通过电容器C1滤掉,而音频和直流成分降落在电阻R和电位器W上,其中直流成分 被隔离直流电容器C2隔掉,而音频成分则通过C2送到电子管G2的栅极进行放大。
调节电位器W即可调 节音频电压的大小而改变音量四、二极管的特性曲线二极管的特性曲线就是阳极电流随阳极电压而变化的曲线,又叫伏安特性曲线如图11所示图11、二极管特性曲线由特性曲线(a)可看出,随着阳极电压的增加,阳极电流也增加但当阳极电压足够大,阴极发射的电子巳 全部被吸引到了阳极,阳极电流就不会继续增加而变为平坦但通常二极管在出现这种平坦状态之前,阴 极巳被烧坏了,所以二极管只能工作在二极管特性曲线。