第三章 ACDC变换电路3.docx

1、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，VT

2、1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，0t1区间VT3导通，所以VT2管承受反压UVW，t1t2区间，无晶间管导通，所以VT2管承受正压uV，t3t4区间，晶闸管VT2导通，两端电压为零。t4t5区间，无晶闸管导通，VT2承受反压uV，t5t6区间，晶闸管VT3导通，承受反向电压UVW，t6t7区间，无晶闸管导通，承受

3、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120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120，达不到150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

4、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=60时，输出电压和晶闸管电压、电流波形参阅教

5、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。=90时，可参照上述波形，将控制角移至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30时，ud波形断续，每相晶闸管导电期间为至本相的正变负过零点，故有 晶闸管导通角为-30 整流输出电压平均值当=60时，=90，d=0.675U2 。当=90时，=60，d=0.675U21-0.5=0.3375U2 。(2)大电感负载=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。=90时，可参照上述波

6、形，将控制角移至90处开始即可，但晶闸管导通角仍为120。由于大电感负载电流连续，则 晶闸管导通角为120整流输出平均电压为当=60时，=120，d=1.17U2cos60=0.585U2。当=90时，=120，d=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=11.7。计算=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 ()负载电流有效值为 ()晶闸管电流的平均值为 (A)晶闸管电流的有

7、效值为 ()变压器二次电流平均值为 (A)变压器二次电流有效值为 ()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=60时的实际正向阻断电压为(V)(2)电阻性负载 由于30时，Ud波形断续，每相晶闸管导电期间为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()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 ()由于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=4

8、00A，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min=30，估算此时整流变压器的次级容量S2，并与=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30，整流输出平均电压 则(1).当=min=30时，(V) ()变压器二次相电流有效值为 =(A)则S2=3U2I2=3217.1250.3=163020.4(VA)163(KVA)(2).当0时，(V)则 (A)则S20=3U20I20=3188234.6=132314.4(VA)132.3(KVA)从上可见，S2s20。说明可控整流电路的设计，应尽量使其在较小的控制角下运行。这样，在输出同

9、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=IV11.57=250.31.57=159.4(A)晶闸管承受的最高电压峰值为(V)按裕量系数2 2159.4=318.8(A) 2531.8=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

10、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V1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V1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

11、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=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12。（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12。(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

12、，换流期间交流电抗上的压降，即换流压降为： (5). =30时整流输出电压波形，参阅教材中的，=60时整流输出电压波形参照教材中的图，移至=60起始即可，但波形延至每相晶闸管导通角为120+。其中，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

13、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： 变压器铁心有没有直流磁化?为什么？ 晶闸管上承受的最大电压为若干？图3-34 例3-73图解：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。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3100V=173V。例3-74 图

14、3-35a为两相零式可控整流电路，直接由三相交流电源供电。 画出晶闸管延迟角、时波形。 晶闸管的移相范围多大? ， 导出的计算公式。图3-35 例3-74图解： 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。晶闸管VT移相范围为0150。时 时 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