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1、单相可控整流电路课件单相可控整流电路课件第1页，本讲稿共22页第一节第一节 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路一、电阻性负载电炉、电焊机及白炽灯等均属于电阻性负载变压器T起变换电压和电气隔离的作用。电电阻阻负负载载的的特特点点：电压与电流成正比，两者波形相同。工作原理分析工作原理分析图4-1 单相半波可控整流电路（电阻性负载）及波形wwwwtTVTR0)u1u2uVTudidwt1p2ptttu2uguduVT q0b)c)d)e)00第2页，本讲稿共22页1.工作原理分析n在电源电压正半周，晶闸管承受正向电压，在t=处触发晶闸管，晶闸管开始导通；负载上的电压等于变压器输出电压u2。在t
2、=时刻，电源电压过零，晶闸管电流小于维持电流而关断，负载电流为零。n在电源电压负半周，u K0，晶闸管承受反向电压而处于关断状态，负载电流为零，负载上没有输出电压，直到电源电压u2的下一周期，直流输出电压ud和负载电流id的波形相位相同。n通过改变触发角的大小，直流输出电压ud的波形发生变化，负载上的输出电压平均值发生变化，显然=180时，Ud=0。由于晶闸管只在电源电压正半波内导通，输出电压ud为极性不变但瞬时值变化的脉动直流，故称“半波”整流。4.1 4.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路第3页，本讲稿共22页 首先，引入两个重要的基本概念：触发角：从晶闸管开始承受正向阳极电压起
3、到施加发脉冲止的电角度,用表示,也称触发角或控制角。导通角：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度称为导通角，用表示。在单相半波可控整流电阻性负载电路中,n移相角的控制范围为:0，n对应的导通角的可变范围是0，n两者关系为=。4.1 4.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路第4页，本讲稿共22页2.基本数量关系(1)直流输出电压平均值Ud与输出电流平均值Id4.1 4.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路n 输出电流平均值Id:n 直流输出电压平均值Ud:第5页，本讲稿共22页(2)输出电压有效值U与输出电流有效值I4.1 4.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路n 输
4、出电流有效值I :n 直流输出电压有效值U:第6页，本讲稿共22页(3)晶闸管电流有效值和变压器二次侧电流有效值n 单相半波可控整流电路中，负载、晶闸管和变压器二次侧流过相同的电流，故其有效值相等，即：4.1 4.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路第7页，本讲稿共22页(4)功率因数cosn整流器功率因数是变压器二次侧有功功率与视在功率的比值式中 P变压器二次侧有功功率，P=UI=I2R S变压器二次侧视在功率，S=U2I2(5)晶闸管承受的最大正反向电压UTM晶闸管承受的最大正反向电压Um是相电压峰值。4.1 4.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路第8页，本讲稿共22页例
5、4-1 如图所示单相半波可控整流器，电阻性负载，电源电压U2为220V，要求的直流输出电压为50 V，直流输出平均电流为20。试计算：(1)晶闸管的控制角；(2)输出电流有效值；(3)电路功率因数；(4)晶闸管的额定电压和额定电流。（5）选择晶闸管的型号规格。4.1 4.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路第9页，本讲稿共22页解解:(1)当当=90时，输出电流有效值时，输出电流有效值(3)(2)则=90第10页，本讲稿共22页(4)晶闸管电流有效值晶闸管电流有效值IT 与输出电流有效值相等，即：与输出电流有效值相等，即：（5）晶闸管承受的最高电压：）晶闸管承受的最高电压：考虑考虑(2
6、3)倍安全裕量，晶闸管的额定电压为倍安全裕量，晶闸管的额定电压为选取晶闸管型号为选取晶闸管型号为 KP100-7FKP100-7F晶闸管。晶闸管。取取2倍安全裕量，晶闸管的额定电流为：倍安全裕量，晶闸管的额定电流为：则第11页，本讲稿共22页4.1 4.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路二、电感性负载二、电感性负载电电感感性性负负载载通通常常是是电电机机的的励励磁磁线线圈圈、继继电电器器线线圈圈及及其其他他含含有有电电抗抗器的负载器的负载。电电感感性性负负载载的的特特点点：感感生生电电动动势势总总是是阻阻碍碍电电感感中中流流过过的的电电流流使使得得流流过过电电感感的的电电流流不不发发
7、生生突突变。变。图图4-2 带阻感负载的带阻感负载的 单相半波电路及其波形单相半波电路及其波形第12页，本讲稿共22页1.无无续流二极管时续流二极管时v工作原理工作原理0：u K大于零，但门极没有触发信号，晶闸管处于正向关断状态，输出电压、电流都等于零。大于零，但门极没有触发信号，晶闸管处于正向关断状态，输出电压、电流都等于零。在在t=时，门极有触发信号，晶闸管被触发导通，负载电压时，门极有触发信号，晶闸管被触发导通，负载电压ud=u2。当当t=时，交流电压时，交流电压u2过零，由于有电感电势的存在，晶闸管的电压过零，由于有电感电势的存在，晶闸管的电压u K仍大于零，晶闸管会继续导仍大于零，晶
8、闸管会继续导通，电感的储能全部释放完后，晶闸管在通，电感的储能全部释放完后，晶闸管在u2反压作用下而截止。直到下一个周期的正半周。反压作用下而截止。直到下一个周期的正半周。4.1 4.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路有负面积有负面积图图4-3 电感负载电感负载,不接续流管不接续流管时的电压电流波形图时的电压电流波形图第13页，本讲稿共22页v数量关系数量关系 直流输出电压平均值直流输出电压平均值U Ud d为为 从从U Ud d的波形可以看出，由于电感负载的存在，电源电压由正到负过的波形可以看出，由于电感负载的存在，电源电压由正到负过零点也不会关断，输出电压出现了负波形，输出电压和
9、电流的平均零点也不会关断，输出电压出现了负波形，输出电压和电流的平均值减小；当大电感负载时输出电压正负面积趋于相等，输出电压平值减小；当大电感负载时输出电压正负面积趋于相等，输出电压平均值趋于零，则均值趋于零，则I Id d也很小。所以，也很小。所以，实际的大电感电路中，常常在负载实际的大电感电路中，常常在负载两端并联一个续流二极管两端并联一个续流二极管。4.1 4.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路第14页，本讲稿共22页2.2.接续流二极管时接续流二极管时n工作原理工作原理nu u2 20 0：u u K K0 0。在在t=t=处触处触发晶闸管导通，发晶闸管导通，u ud d=u
10、 u2 2续流续流二极管二极管V VDRDR承受反向电压而处承受反向电压而处于断态。于断态。nu u2 20 0：电感的感应电压使电感的感应电压使V VDRDR承受正向电压导通续流，承受正向电压导通续流，晶闸管承受反压关断晶闸管承受反压关断,u ud d=0=0。如果电感足够大，续流二极管如果电感足够大，续流二极管一直导通到下一周期晶闸管导一直导通到下一周期晶闸管导通，使通，使i id d连续。连续。4.1 4.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 图图4-4 带阻感负载带阻感负载(接续流管接续流管)的的 单相半单相半波电路及其波形波电路及其波形第15页，本讲稿共22页n由以上分析可以
11、看出，电感性负载加续流二极管后，输出由以上分析可以看出，电感性负载加续流二极管后，输出电压波形与电阻性负载波形相同，续流二极管可以起到提电压波形与电阻性负载波形相同，续流二极管可以起到提高输出电压的作用。在大电感负载时负载高输出电压的作用。在大电感负载时负载电流波形连续且电流波形连续且近似一条直线，流过晶闸管的电流波形和流过续流二极近似一条直线，流过晶闸管的电流波形和流过续流二极管的电流波形是矩形波管的电流波形是矩形波。n对于电感性负载加续流二极管的单相半波可控整流器对于电感性负载加续流二极管的单相半波可控整流器移移相范围相范围与单相半波可控整流电路电阻性负载相同为与单相半波可控整流电路电阻性
12、负载相同为0 0180180，且有，且有+=180180。4.1 4.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路第16页，本讲稿共22页v基本数量关系基本数量关系(1)(1)输出电压平均值输出电压平均值U Ud d与输出电流平均值与输出电流平均值I Id d输出电压平均值输出电压平均值U Ud d输出电流平均值输出电流平均值I Id d4.1 4.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路第17页，本讲稿共22页(2)(2)晶闸管的电流平均值晶闸管的电流平均值I IdTdT与晶闸管的电流有效值与晶闸管的电流有效值I IT T晶闸管的电流平均值晶闸管的电流平均值I IdTdT ：晶闸管的电流
13、有效值晶闸管的电流有效值I IT T：4.1 4.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路第18页，本讲稿共22页(3)(3)续续流流二二极极管管的的电电流流平平均均值值I IdDdD与与续续流流二二极极管管的的电流有效值电流有效值I ID D4.1 4.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路第19页，本讲稿共22页n n单相半波可控整流电路的特点：单相半波可控整流电路的特点：n n 简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。含直流分量，造
14、成变压器铁芯直流磁化。含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。n n实际上很少应用此种电路。实际上很少应用此种电路。实际上很少应用此种电路。实际上很少应用此种电路。n n分析该电路的主要目的是建立起整流电路的分析该电路的主要目的是建立起整流电路的分析该电路的主要目的是建立起整流电路的分析该电路的主要目的是建立起整流电路的基本概念。基本概念。基本概念。基本概念。第20页，本讲稿共22页根据调节灯电路中的参数，确定本课题中根据调节灯电路中的参数，确定本课题中晶闸管的型号晶闸管的型号 第21页，本讲稿共22页第一步：单相半波可控整流调光电路晶闸管可能承受得的最大电压第一步：单相半波可控整流调光电路晶闸管可能承受得的最大电压 第二步：考虑第二步：考虑23倍的安全余量倍的安全余量 第22页，本讲稿共22页