第三章 ACDC变换电路3.docx

第三章 ACDC变换电路3.docx

《第三章 ACDC变换电路3.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章 ACDC变换电路3.docx（186页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第三章ACDC变换电路3

例3-61在电阻性负载三相半波可控整流电路中，如果窄脉冲出现过早，即在移到自然换相点之前，会出现什么现象?

画出负载侧波形。

图3-29例3-61图

解：

如图3-29，当触发脉冲触发U相晶闸管，则U相晶闸管导通。

当触发V相晶闸管时，这时U相电压高于V相电压，所以V相晶闸管不导通，U相晶闸管继续导通。

过了自然换相点后，尽管V相电压高于U相电压，但V相晶闸管的触发脉冲消失，所以V相晶闸管仍不通。

U相晶闸管导通到过零点结束。

这样下去，接着导通的是W相晶闸管。

由此可以看出，由于晶闸管间隔导通而出现了输出波形相序混乱现象，这是不允许的。

例3-62如果图3-30a所示电路，VT1管无触发脉冲，试画出、两种情况下的波形，并画出时晶闸管VT2两端电压波形。

图3-30例3-62图

解：

VT1管无触发脉冲，时波形如图图3-30b所示，其中上图打斜线部分为整流输出的波形。

时，整流输出波形如图图3-30c上图打斜线部分所示。

VT2晶闸管两端电压波形如图图3-30c下图打斜线部分所示。

由图中可以看出，0～t1区间VT3导通，所以VT2管承受反压UVW，t1～t2区间，无晶间管导通，所以VT2管承受正压uV，t3～t4区间，晶闸管VT2导通，两端电压为零。

t4～t5区间，无晶闸管导通，VT2承受反压uV，t5～t6区间，晶闸管VT3导通，承受反向电压UVW，t6～t7区间，无晶闸管导通，承受反压uV。

例3-63电感性负载三相桥式半控整流电路，如VT3管无触发脉冲，试画出，时的波形。

解：

当VT3管无触发脉冲时，凡是W字头的线电压如、等均不导通。

时的波形如图3-31b打斜线部分所示。

时的波形如图3-31c打斜线部分所示。

图3-31例3-63图

例3-64三相半波可控整流，能否如图3-32所示只用一套触发器，每隔120º送出触发脉冲，使电路工作？

解：

能工作。

因为虽然三个晶闸管同时加触发脉冲，只有阳极电压最高相所接的晶闸管导通，其余两个晶闸管受反压时阻断。

但是，移相范围只有120º，达不到150º移相的要求。

图3-32例3-64图图3-33例3-65图

例3-65现有单相半波、单相桥式、三相半波三种电路，负载电流都是40A，问串在晶闸管中的熔断器电流是否一样大？

为什么？

解：

单相半波时，流过熔断器电流为正弦半波（考虑情况），所以，，，熔断器按有效值62.8A来选择。

单相桥式可控整流时，流过熔断器电流为正弦半波，，熔断器按有效值31.4A选择。

三相半波可控整流时，流过熔断器的电流波形如图3-33所示，该电流有效值为

熔断器按23.5A来选择。

例3-66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i2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i2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至本相的正变负过零点，故有

晶闸管导通角为　　θ＝π-α-30°

整流输出电压平均值

当α=60°时，θ=90°，Ｕd=0.675U2。

当α=90°时，θ=60°，Ｕd=0.675U2[1-0.5]=0.3375U2。

（2）大电感负载

α=60°时，输出电压和晶闸管电压、电流波形参阅教材中的图，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，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

当α=60°时，θ=120°，Ｕd=1.17U2cos60°=0.585U2。

当α=90°时，θ=120°，Ｕd=1.17U2cos90°=0

例3-67三相半波可控整流电路向大电感性负载供电，已知U2=220V、R=11.7Ω。

计算α=60°时负载电流id、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

　　　　　　　　（V）

负载电流平均值为

　　　　　　　（Ａ）

负载电流有效值为

　　　　　　　（Ａ）

晶闸管电流的平均值为

　　　　　　（A）

晶闸管电流的有效值为

　　　　　　　　　（Ａ）

变压器二次电流平均值为

　　　　　　（A）

变压器二次电流有效值为

　　　　　　　　　　（Ａ）

三相半波可控整流电路可能出现的最大正向阻断电压为

　　　　　　　　（V）

当α=60°时的实际正向阻断电压为

　　　　　　　　（V）

（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至本相的正变负过零点，故有

整流输出电压平均值

（V）

负载电流平均值为

　　　　　　　　　（Ａ）

负载电流有效值为

　　　　　≈16.3（A）

晶闸管电流的平均值为

　　（A）

晶闸管电流的有效值为

　　≈9.4（A）

变压器二次电流平均值为

　　　　　　　（A）

变压器二次电流有效值为

　　　　　　　　　　（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

　　　　　　　　　　　（V）

例3-68某电解装置系电阻性负载，要求输出电压Ud=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αmin=30°，估算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，然后加以说明。

最后选择晶闸管。

解：

由于α≤30°，整流输出平均电压

则　　　　　　　　　　

（1）.当α=αmin=30°时，＝（V）

　　　　　　　　　（Ω）

变压器二次相电流有效值为

　　　　　　=（A）

则S2=3U2I2=3×217.1×250.3=163020.4（VA）≈163（KVA）

（2）.当α＝0°时，

（V）

则　　　　　

　　　　　（A）

则S20=3U20I20=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IV1=I2=250.3A

当不考虑安全裕量时IVEAR=IV1／1.57=250.3／1.57=159.4（A）

晶闸管承受的最高电压峰值为（V）

　　按裕量系数2

2×159.4=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。

例3-69在三相半波可控整流电路中，如果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？

画出波形图分析说明。

解：

出现在换相点之前的触发脉冲，不能完成晶闸管的换相。

电阻负载波形图参阅教材P47中的图中的图，当触发B相晶闸管V12的触发脉冲2出现在自然换相点S之前时，则B相晶闸管V12承受反向电压不能导通，A相晶闸管V1１将继续导通至该相相电压过零点，id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中的图，当触发B相晶闸管V12的触发脉冲出现在自然换相点S之前时，则B相晶闸管V12承受反向电压不能导通，不能完成换相，此期间iV12的波形为零。

而A相晶闸管V1１将继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。

与之对应部分的输出电压ud波形进入交流电源的负半周，正半周的波头不再存在。

例3-70在有交流电感时的三相半波可控整流电路：

（1）换流期间交流电抗上的压降有什么规律？

（2）换流期间输出点的电压呈现什么规律？

（3）以一对元件换流为例来说明上述规律。

（4）以交流一相为例写出换流压降的表达式。

（5）分别描述α=30°和60°时整流输出电压波形图。

（6）写出交流电抗对输出电压平均值影响的表达式。

解：

（1）.换流期间交流电抗上的压降为参与换流（换相）的二相的线电压的1／2。

（2）换流期间输出点的电压瞬时值为参与换流（换相）的二相相电压之和的1／2。

（3）.以A相的晶闸管V11向B相的晶闸管V12换流为例，换流期间输出点的电压瞬时值为：

（4）.以A相的晶闸管V11向B相的晶闸管V12换流为例，换流期间交流电抗上的压降，即换流压降为：

（5）.α=30°时整流输出电压波形，参阅教材中的，α=60°时整流输出电压波形参照教材中的图，移至α=60°起始即可，但波形延至每相晶闸管导通角为θ＝120°+γ。

其中，γ为换相重叠角。

（6）.换流期间交流电抗上的压降，即换流压降的影响将使输出电压平均值下降，输出平均电压将为

例3-71三相半波可控整流对直流电动机电枢供电，时，理想空载转速，问时为多少?

解：

当直流并励电动机中磁通保持恒定时，，对应的理想空载转速为

例3-72三相半波可控整流电路，三只晶闸管都不触发时，晶闸管两端电压波形是怎样的？

解：

三相半波可控整流电路当三只晶闸管都不触发时，无输出电流。

晶闸管阴极与零线等电位，所以晶闸管两端电压波形为该相交流电压波形。

例3-73三相半波电路如图3-34a所示，将变压器二次绕组分为两段，接成曲折接法。

每段绕组电压为100V，试求：

①变压器铁心有没有直流磁化?

为什么？

②晶闸管上承受的最大电压为若干？

图3-34例3-73图

解：

①采用两段曲折接法后，相量图如图图3-34b所示。

因为U和U’，V和V’，W和W’分别绕在同一个铁心柱上，在一个周期内，流过两绕组的电流方向相反、大小相等，直流磁动势互相抵消，所以不存在直流磁化。

②因每段绕组电压为100V，以U相为例，总的交流电压为+U与一W相电压叠加，两者相位差为60。

，所以合成电压为√3×100V=173V。

例3-74图3-35a为两相零式可控整流电路，直接由三相交流电源供电。

①画出晶闸管延迟角、时波形。

②晶闸管的移相范围多大?

③，

④导出的计算公式。

图3-35例3-74图

解：

①图3-35b打斜线部分为时波形。

图3-35c打斜线部分为时的波形。

②晶闸管VT移相范围为0～150º。

③时

时

④时

时

例3-75三相半波可控整流电阻性质负载，画出时，晶闸管VT1两端的电压波形，从波形上看晶闸管承受最大正反向电压为多少？

解：

图3-36为晶闸管VT1所承受的电压波形。

当时，晶闸管承受最大正向电压为承受反向最大电压为。

图3-36例3-75图

例3-76在三相半波整流电路中，如果a相的触发脉冲消失，试绘出在电阻性负载和电感性负载下整流电压的波形。

解：

假设，当负载为电阻时，的波形如下：

图3-37例3-76图

当负载为电感时，的波形如下：

图3-38例3-76图

例3-77三相半波整流电路，可以将整流变压器的二次绕组分为两段成为曲折接法，每段的电动势相同，其分段布置及其矢