当前位置:首页 >> 信息与通信 >>

第2章 思考题与习题答案


第 2 章 思考题与习题
什么是整流?它与逆变有何区别? 2.1 什么是整流?它与逆变有何区别? 答:整流就是把交流电能转换成直流电能,而将直流转换为交流电能称为逆变,它是对 应于整流的逆向过程。 2.2 单相半波可控整流电路中,如果: 单相半波可控整流电路中,如果: (1) 晶闸管门极不加触发脉冲; 晶闸管门极不加触发脉冲; (2) 晶闸管内部短路; 晶闸管内部短路;

(3) 晶闸管内部断开; 晶闸管内部断开; 的波形。 试分析上述三种情况负载两端电压 ud 和晶闸管两端电压 uT 的波形。 答: (1)负载两端电压为 0,晶闸管上电压波形与 U2 相同; (2)负载两端电压为 U2,晶闸管上的电压为 0; (3)负载两端电压为 0,晶闸管上的电压为 U2。

2.3 某单相全控桥式整流电路给电阻性负载和大电感负载供电,在流过负载电流平均值 某单相全控桥式整流电路给电阻性负载和大电感负载供电 路给电阻性负载和大电感负载供电, 相同的情况下,哪一种负载的晶闸管额定电流应选择大一些 相同的情况下,哪一种负载的晶闸管额定电流应选择大一些? 答:带大电感负载的晶闸管额定电流应选择小一些。由于具有电感,当其电流增大时, 在电感上会产生感应电动势,抑制电流增加。电阻性负载时整流输出电流的峰值大些,在流 过负载电流平均值相同的情况下,为防此时管子烧坏,应选择额定电流大一些的管子。 2.4 某电阻性负载的单相半控桥式整流电路, 某电阻性负载的单相半控桥式整流电路, 若其中一只晶闸管的阳、 阴极之间被烧断, 若其中一只晶闸管的阳、 阴极之间被烧断, 试画出整流二极管、晶闸管两端和负载电阻两端的电压波形。 试画出整流二极管、晶闸管两端和负载电阻两端的电压波形。 解:设α=0,T2 被烧坏,如下图:

2.5 相控整流电路带电阻性负载时,负载电阻上的 Ud 与 Id 的乘积是否等于负载有功功 相控整流电路带电阻性负载时, 带大电感负载时, 的乘积是否等于负载有功功率, 率,为什么?带大电感负载时,负载电阻 Rd 上的 Ud 与 Id 的乘积是否等于负载有功功率,为 为什么 带大电感负载时 什么? 什么 答:相控整流电路带电阻性负载时,负载电阻上的平均功率 Pd = U d I d 不等于负载有功 功率 P = UI 。因为负载上的电压、电流是非正弦波,除了直流 Ud 与 Id 外还有谐波分量

U 1 , U 2 , L 和 I 1 , I 2 , L ,负载上有功功率为 P = Pd + P1 + P2 + L > Pd = U d I d 。
2 2 2

相控整流电路带大电感负载时,虽然 Ud 存在谐波,但电流是恒定的直流,故负载电阻 Rd 上的 Ud 与 Id 的乘积等于负载有功功率。 2.6 某电阻性负载要求 0~24V 直流电压,最大负载电流 Id=30A,如采用由 220V 交流直 直流电压, , 供电的单相半波相控整流电路, 是否两种方案都能满足要求? 接供电和由变压器降压到 60V 供电的单相半波相控整流电路, 是否两种方案都能满足要求 试比较两种供电方案的晶闸管的导通角、额定电压、额定电流、 试比较两种供电方案的晶闸管的导通角、额定电压、额定电流、电路的功率因数及对电源 容量的要求。 容量的要求。 解:采用由 220V 交流直接供电当 α = 0 时:
o

Udo=0.45U2=0.45 × 220 =99V 由变压器降压到 60V 供电当 α = 0 时:
o

Ud=0.45U2=0.45 × 60 =27V 因此,只要调节 α 都可以满足输出 0~24V 直流电压要求。 (1) 采用由 220V 交流直接供电时:

U d = 0.45U 2
Ud==24V 时

1 + cos α 2 ,

α ≈ 121o

θ = 180o ? 121o = 59o

U T = 2U 2 = 311V

IT =
R=

π 2U 2 1 2 ∫ [ R sin ωt ] dωt ≈ 84 A 2π 0

U d 24 = = 0.8? Id 30
IT 84 = ≈ 54 A 1.57 1.57

I T ( AV ) =

取 2 倍安全裕量,晶闸管的额定电压、额定电流分别为 622V 和 108A。 电源提供有功功率 电源提供视在功率

P = I 2 R = 84 2 × 0.8 = 5644.8W
2

S = U 2 I 2 = 84 × 220 = 18.58kVA

电源侧功率因数

PF =

P ≈ 0.305 S

(2) 采用变压器降压到 60V 供电:

U d = 0.45U 2
Ud==24V 时

1 + cos α 2 ,

α ≈ 39o , θ = 180o ? 39o = 141o
U T = 2U 2 = 84.4V
IT =
R=
π 2U 2 1 2 ∫ [ R sin ωt ] dωt ≈ 51.38 A 2π 0

U d 24 = = 0.8? Id 30 IT 51.38 = ≈ 32.7 A 1.57 1.57

I T ( AV ) =

取 2 倍安全裕量,晶闸管的额定电压、额定电流分别为 168.8V 和 65.4A。 变压器二次侧有功功率 变压器二次侧视在功率

P = I 2 R = 51.382 × 0.8 = 2112W
2

S = U 2 I 2 = 60 × 51.38 = 3.08kVA

电源侧功率因数

PF =

P ≈ 0.68 S

2.7 某电阻性负载,Rd=50 ,要求 Ud 在 0~600V 可调,试用单相半波和单相全控桥两种 某电阻性负载, 要求 可调, 整流电路来供给,分别计算: 整流电路来供给,分别计算: (1) 晶闸管额定电压、电流值; 晶闸管额定电压、电流值; (2) 连接负载的导线截面积 导线允许电流密度 j=6A/mm2); 连接负载的导线截面积(导线允许电流密度 ; / (3) 负载电阻上消耗的最大功率。 负载电阻上消耗的最大功率。

解: (1)单相半波 α = 0 时,
o

U2 =

U d 600 Ud 600 = = 12 A = = 1333V I d = Rd 50 0.45 0.45 ,

晶闸管的最大电流有效值

I T = 1.57 I d = 18.8 A
≥ IT = 1.57 12(A)

晶闸管额定电流为 晶闸管承受最大电压为

IT(AV)

U RM ≥ 2U 2 =1885V

取 2 倍安全裕量,晶闸管的额定电压、额定电流分别为 4000V 和 30A。 所选导线截面积为 负载电阻上最大功率

S≥I

J
2

= 18.8 = 3.13mm 2 6

PR = I T R = 17.7kW
U2 = U d 600 U d 600 = = 12 A = = 667V I d = Rd 50 0.9 0.9 ,
(Kf=1.11)

(2)单相全控桥 α = 0 时,
o

负载电流有效值

I = 1.11I d = 13.3 A
≥ IT = 1.57 6(A)

I
IT=

晶闸管的额定电流为 晶闸管承受最大电压为

IT(AV)

2

U RM ≥ 2U 2 =1885V

取 2 倍安全裕量,晶闸管的额定电压、额定电流分别为 4000V 和 20A。 所选导线截面积为 负载电阻上最大功率

S≥I

J

= 13.3 ≈ 2.22mm 2 6

PR = I 2 R = 8.9kW

2.8 整流变压器二次侧中间抽头的双半波相控整流电路如图题 2.8 所示。 所示。 (1) 说明整流变压器有无直流磁化问题 说明整流变压器有无直流磁化问题? 直流磁化问题 (2) 分别画出电阻性负载和大电感负载在 α=60°时的输出电压 Ud、电流 id 的波形,比较 的波形, 时的输出电压 与单相全控桥式整流电路是否相同。 与单相全控桥式整流电路是否相同。若已知 U2=220V,分别计算其输出直流电压值 Ud。 , (3)画出电阻性负载 α=60°时晶闸管两端的电压 uT 波形,说明该电路晶闸管承受的最大 ) 时晶闸管两端的电压 波形, 反向电压为多少? 反向电压为多少

图题 2.8

解: (1)因为在一个周期内变压器磁通增量为零,所以没有直流磁化。 (2)其波形如下图所示,与单相全控桥式整流电路相同。

电阻性负载: 感性负载:

1 + cos α 0.9 × 220 × (1 + cos 60 0 ) U d = 0.9U 2 = = 148.5V 2 2 U d = 0.9U 2 cos α = 99V

(3)其波形如下图所示,晶闸管承受的最大反向电压为 2 2U 2 。

2.9 带电阻性负载三相半波相控整流电路,如触发脉冲左移到自然换流点之前 15°处, 带电阻性负载三相半波相控整流电路, 处 分析电路工作情况, 波形。 分析电路工作情况,画出触发脉冲宽度分别为 10°和 20°时负载两端的电压 ud 波形。 和 时负载两端的电压 解: 三相半波相控整流电路触发脉冲的的最早触发时刻在自然换流点, 如触发脉冲左移 到自然换流点之前 15°处,触发脉冲宽度为 10°时,不能触发晶闸管, ud=0。触发脉冲宽度 为 15°时,能触发晶闸管,其波形图相当于 α=0°时的波形。 2.10 三相半波相控整流电路带大电感负载, d=10 , 三相半波相控整流电路带大电感负载, R 相电压有效值 U2=220V。 α=45° 。 求 的波形。 时负载直流电压 Ud、流过晶闸管的平均电流 IdT 和有效电流 IT,画出 ud、iT2、uT3 的波形。

Ud =
解:

+α 1 ∫π66+α 2U 2 sin ωtd (ωt ) = U cos α 2π / 3 1.17 2



0 因为: U 2 = 220V , α = 45

Ud=1.17 U 2 cos 45 =182V

o

Id =

U d 182V = = 18.2 A Rd 10?

I dT =

θT 1 I d = I d = 6 .1 A 2π 3

IT =

θT 1 Id = I d = 10.5 A 2π 3
ud、iT2、uT3 波形图如下所示:

2.11 在图题 2.11 所示电路中,当 α=60°时,画出下列故障情况下的 ud 波形。 所示电路中, 波形。 时 (1) (2) 熔断。 熔断器 1FU 熔断。 熔断。 熔断器 2FU 熔断。

(3) 熔断器 2FU、3FU 同时熔断。 时熔断。 、

图题 2.11

解:这三种情况下的波形图如下所示:

(a)

(b)

(c) 2.12 现有单相半波、单相桥式、三相半波三种整流电路带电阻性负载,负载电流 Id 都是 现有单相半波、单相桥式、三相半波三种整流电路带电阻性负载, 40A,问流过与晶闸管串联的熔断器的平均电流、有效电流各为多大? ,问流过与晶闸管串联的熔断器的平均电流、有效电流各为多大 解:设 α = 0
o

单相半波:IdT=Id=40A

I T = 1.57 × I dT = 62.8 A

(Kf=1.57)

1 单相桥式:IdT= 2 Id=20A
IT = 1 × I d = 28.3 A 2

1 三相半波:IdT= 3 Id=13.3A
当 α = 0 时 Ud=1.17U 2
0

U 2 =Ud/1.17

o o ≤ α ≤ 30 o 时

IT =

U2 Rd

1 2π 3 ( + cos 2α ) 2π 3 2

=

Id 1 2π 3 ( + ) ≈ 23.5 A 1.17 2π 3 2

2.13 三相全控桥式整流电路带大电感负载,负载电阻 Rd=4 ,要求 Ud 从 0~220V 之间 三相全控桥式整流电路带大电感负载, 变化。试求: 变化。试求: (1)不考虑控制角裕量时,整流变压器二次线电压。 不考虑控制角裕量时,整流变压器二次线电压。 不考虑控制角裕量时 (2)计算晶闸管电压、电流值,如电压、电流取 2 倍裕量,选择晶闸管型号。 计算晶闸管电压、电流值,如电压、 倍裕量,选择晶闸管型号。 计算晶闸管电压

解: (1)因为 Ud=2.34U 2 cos α ;不考虑控制角裕量, α = 0 时
o

U2 =

Ud = 94V 2.34

U 2 l = 3U 2 = 168 .2V
(2)晶闸管承受最大电压为 6U 2 = 230.3V 取 2 倍的裕量,URM=460.6V

1 晶闸管承受的平均电流为 IdT= 3 Id
Id = U d 220V = = 55 A Rd 4?

又因为

所以 IdT=18.33A,取 2 倍的裕量 IdTmax=36.67(A) 选择 KP50—5 的晶闸管。 两端如并接滤波电容, 2.14 单结晶体管触发电路中,作为 Ubb 的削波稳压管 Dw 两端如并接滤波电容,电路能 单结晶体管触发电路中, 否正常工作?如稳压管损坏断开,电路又会出现什么情况 否正常工作 如稳压管损坏断开,电路又会出现什么情况? 如稳压管损坏断开 答:在稳压管 Dw 两端如并接滤波电容后,电路能否正常工作。如稳压管损坏断开,单 结晶体管上峰值电压太高,不利于单结晶体管工作。 2.15 三相半波相控整流电路带电动机负载并串入足够大的电抗器, 三相半波相控整流电路带电动机负载并串入足够大的电抗器 , 相电压有效值

U2=220V,电动机负载电流为 40A,负载回路总电阻为 0.2 ,求当 α=60°时流过晶闸管的电 , , 时流过晶闸管的电 流平均值与有效值、电动机的反电势。 流平均值与有效值、电动机的反电势。

1 解:电流平均值为:IdT= 3 Id=40/3=13.3

电流有效值为:

IT =

Id 3

= 0.511I d = 23 A

设电动机的反电势为 ED,则回路方程为:

U d = E D + I d RL
π +α 1 Ud = ∫π6+α 2U 2 sin ωtd (ωt ) = 1.17U 2 cosα = 128.7V 2π / 3 6
5

而 所以

E D = 128 .7 ? 40 × 0.2 = 120 .7V
2.16 三相全控桥电路带串联 Ld 的电动机负载, 的电动机负载, 已知变压器二次电压为 100V, , 变压器每

μ , , 相绕组折合到二次侧的漏感 L1 为 100μH,负载电流为 150A,求: (1)由于漏抗引起的换相压降; 由于漏抗引起的换相压降; 由于漏抗引起的换相压降

(2)该压降所对应整流装置的等效内阻及 α=0°时的换相重叠角。 该压降所对应整流装置的等效内阻及 时的换相重叠角 时的换相重叠角。

解:(1)

U

γ

=

3 X 1I d 3 × 2π × 50 × 100 × 10 ?6 × 150 = = 1.5V 2π 2π
2Χ1 I d 6U 2 ) ?α
) ≈ 11o

γ = cos ?1 (cos α ?
(2)

= cos ?1 (1 ?

2π × 50 × 100 × 10 ?6 × 150 6 × 100

等效内阻

r=

1.5V = 0.01? 150 A

2.17 晶闸管装置中不采用过电压、过电流保护,选用较高电压和电流等级的晶闸管行 晶闸管装置中不采用过电压、过电流保护, 不行? 不行 答:晶闸管装置中必须采用过电压、过电流保护,而不能用高电压、高电流的晶闸管代 替,因为在电感性负载装置中,晶闸管在开关断过程中,可能会出现过冲阳极电压,此时极 易损坏晶闸管。当未采取过电流保护,而电路过载或短路时更易损坏晶闸管。 2.18 什么是有源逆变?有源逆变的条件是什么?有源逆变有何作用? 什么是有源逆变?有源逆变的条件是什么?有源逆变有何作用? 答:如果将逆变电路交流侧接到交流电网上,把直流电逆变成同频率的交流电,反送到 电网上去称为有源逆变。 有源逆变的条件: (1) 一定要有直流电动势,其极性必须与晶闸管的导通方向一致,其值应稍大于变流 器直流侧的平均电压;

(2) 变流器必须工作在 有源逆变的作用:

α>

π
2 的区域内使 Ud<0。

它可用于直流电机的可逆调速,绕线型异步电动机的串级调速,高压电流输电太阳能发 电等方面。 2.19 无源逆变电路和有源逆变电路有何区别? 无源逆变电路和有源逆变电路有何区别? 答:有源逆变电路是把逆变电路的交流侧接到电网上,把直流电逆变成同频率的交流反 送到电网去。 无源逆变电路的交流侧直接接到负载, 将直流电逆变成某一频率或可变频率的 交流供给负载。 2.20 有源逆变最小逆变角受哪些因素限制?为什么? 有源逆变最小逆变角受哪些因素限制?为什么? 答:最小有源逆变角受晶闸管的关断时间 tq 折合的电角度 δ 、换相重叠角 γ 以及安全裕量 角 θ ′ 的限制。如果不能满足这些因素的要求的话,将导致逆变失败。


相关文章:
第二章课后习题答案
第二章课后习题答案_经济学_高等教育_教育专区。西方经济1. 已知某一时期内某商品的需求函数为 Q =50-5P , 供给函数为 Qs=-10+5p。 (1) 求均衡价格 Pe ...
思考题是与习题参考答案(第2章)[1]
思考题是与习题参考答案(第2章)[1]_农学_高等教育_教育专区。第二章 溶液与离子平衡 思考题与习题参考答案 一、判断题 1. E 2. E 3. T 4. E 5. E...
第二章课后习题与答案
第二章课后习题与答案_工学_高等教育_教育专区。上海大学智能控制课后习题答案第2章 人工智能与知识工程初步 1. 设有如下语句,请用相应的谓词公式分别把他们表示...
第2章 思考题与习题答案
第2章 思考题与习题答案_信息与通信_工程科技_专业资料。例题第2 章 思考题与习题什么是整流?它与逆变有何区别? 2.1 什么是整流?它与逆变有何区别? 答:整流...
上海交通大学物理教材第2章习题和思考题答案
习题2 2-1 受一恒力作用, 质量为 16kg 的质点在 xOy 平面内运动 , 受一恒力作用 , 力的分量为 f x = 6N , f y = 7N ,当 t = 0 时, x = ...
第1章和第2章重点思考题和习题解答
第1章和第2章重点思考题和习题解答_农学_高等教育_教育专区。北京科技大学 热工学 答案第1 章和第 2 章重点思考题和习题解答 第 1 章 基本概念 思考题 1....
第2章 思考题 (参考答案)
第2章 思考题 (参考答案)_工学_高等教育_教育专区。PLC非常好的课件参考答案) 第 2 章思考与练习题 (参考答案)填空题: 填空题: S7一个机架最多可安装___...
第2章习题答案
算法与数据结构课后答案算法与数据结构课后答案隐藏>> 第2 章 线性表 习题 2 1.描述头指针、头结点、首元结点的区别,并说明头指针和头结点的作用。 解: 在线...
第2章课后习题参考答案
第2章课后习题参考答案_司法考试_资格考试/认证_教育专区。应用回归分析 第二版 何晓群第二章 一元线性回归分析 思考与练习参考答案 2.1 一元线性回归有哪些基本...
第2章习题解答
第2章习题解答 隐藏>> 2.7 总量为 q 的电荷均匀分布于半径为 a 的球体中,分别求球内、外的电场强度 解:由题意得,球体内的电荷体密度为 ρ = q q = V...
更多相关标签: