典型模拟题解答.doc

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1、sin1、在题图所示的单相半波整流电路中，R=10 Q , L=50mH , E=100V , Rr=1 Q , u= ( 100 23 t) V , f=50Hz，当纯电阻负载，纯电感与电阻串联负载以及反电动势负载三种情况下，直流输出电压的平均值Ud。直流输出电流的平均值Id。加在二极管上的反向峰值电压。答:题图电阻性负载时输出波形如上图a所示。二 20 sin td ( w t)、2=二 100V=45AUd 45AI d = R = 10 =4.5AU RV =2 X 100V=141.4V题图感性负载时输出波形如上图b所示。二极管一导通，下面电压方程式成立。L dt +Rid =2 U

2、sin w t当 w t=0 时,id=0id =lmsin(w t-)+Imsinv e其中Im= R2 (丄)2山岭图b中在三种时间常数时电流波形曲线B角随lim e_R t/( L) =1 lim ar ctRy0R*0的减小而增大。负载为纯电感时,兀22U 1stUd=2：,4二，时，即二极管在此时刻才截止。2 二.2U 2U1 -cos ，t d ，t9AL 0 Lco LUrv =0题图c反电动势负载时输出波形如图c所示。设二极管导通时的角度为 a 1，截止时的角度为B 1，则：r =arcsinYen arcs in1=. 2U =1JI ty2 沃 100sin cot E d

3、t )= Ud=E+2 二1% -62106.8V1 ；_ 2 二 2100 cos .-cos 1 二2-Id1.2 100si ntRr-Ed t =UdU RV =E 2U = 241.4V-E =6.8AU，频率为f，负载为电感性负载，延id的波形，并求出ud及id来。-1 /11O4飞应歌 *7、 2Xutar2、晶闸管单相半波可控整流，设交流电压有效值为迟角为，如图所示。绘出输出电压 山的波形以及输出电流答：晶闸管在延迟角a处导通后下面电压方程式成立。didI d _dRid - 、2U sin tdt如果电流的初相位为 a，则id=| msin t ：_ ImSin ： _e卫

4、r t其中Im一 R2t 2二 arctg j当a =，时,Udid成为正弦半波电流。1|加2U sincctd(GOt )=- (cosa -cos P ) 2二-.22二dd丄Id3、单相半波可控整流，电感性负载接有续流二极管,Ud如图所示。求此时直流电压平均值 U d及直流电流的平均值Id ,并绘出输出电压Ud及电流id的波形，若3 LR时，波形又如何?i VTl VD 舁込 VTa町答：当晶闸管VT导通时L 也 Rid =、2U si nt dt当二极管VD导通时L+Rid =0dt设3 t= a时，晶闸管的初始电流为Io，贝U-R（仙总丫、-R（關耳E、id = I m sin糾 ）

5、- Im sin（。e ）+ I e斛）其中Im,2U二 arctg尺丿Ii，则OIL.R2 L如果-t=- 时所求出的二极管电流的初始值为打=lmsin- Imsinm e L I（在.：鳥t乞2 亠展期间的id值为I1，贝UI公何%） 心二het:可求出晶闸管电流的初始值，即-R nIo =_Rf2 巧Im si n -si n（a e ）1 -e LUd和id的关系为山 L dt R5+ .2讥.让=1Ud当晶闸管导通时,UdUd2 二因为 2二7dL2： L 匹 d，t 丄2 二dt2 二，2U sint，当二极管导通时，ud =0。1 2=、2U sin td ，t =2Ud 11

6、COS：2 二id 2“ did 二丄丄id 2二:叫：I。一1。=02故输出电流的平均值与 L无关系。可写作- Rid t IdR当lR时，则UdR申（兀妆）讥=Ii 一1。= li1eLJ，=i也id賂0Id这样，我们就可以把电流看作一条直线来计算了。4、某一电热负载，要求直流电压60V ,电流30A ,采用单相半波可控整流电路，直接由220V电网供电，计算晶闸管的导通角及电流有效值。答：二 0.45U 2+cosa 1.57VD1|VD1 =讣一Id =17.1AY 2江I VD110.9A|VD1(AV) 1.57Id =17.12 二|VD -10.9A|VD(AV) 1.57|VD

7、兰若不考虑裕量，可以选U max = 2 U 2 = 311VKP20-4晶闸管。晶闸管两端电压波形如图中斜线部分所示，由图可知晶闸管不承受反向电压。16、单相桥式全控整流电路，对直流电动机供电，主回路中平波电抗器的电感量足够大，要求电动机在额定转速往下调速，调速范围是1 : 10，系恒转矩调速。试问调速范围与晶闸管容量有关系吗？调速范围与移相范围的关系又如何？答：电动机的转矩正比于电枢电流，T=CT $ I d电动机转速正比于电枢电动势，n=E/(C e $)。当转速往下调时，E就减小，而Ud=E+|dRd,即Ud减小，增大。现恒转矩调速，Id = I ： 不变。当增大时，I/I:增大，晶闸

8、管的容量要加大，即选晶闸管时应从电动机最低速度来 考虑。当忽略电枢电阻时， U d E。若接续流二极管时，则转速与:关系如下：n=0.9U 21 cos：20.45U 2(1 cos：)Ce*若不接续流二极管时，则转速与关系如下:0.9U 2cos :-ce7_17、蓄电池充电，如图所示，U2有效值为36V,整流输出Ud=0.9 X 36V=32.4V。接充电蓄电池5只（30V）,熔体熔断，增加到 7只（42 V）,熔体还是熔断，这是什么原因？答：Um = ,2U2 =1.414 36V =51V而Im =（Um_E）/R，虽然E=42v（ 7只）。但只要R很小时，Im还是比较大，足以烧 断熔

9、体。18、单相半控桥式全控整流电路，电阻负载Rd=4 Q要求Id在025A之间变化。求：变压器电压比。 如果导线电流密度，计算连接负载的导线截面积。 不考虑安全裕量，计算晶闸管的电流、电压定额。 忽略变压器励磁功率，变压器应选多大容量。 计算负载电阻Rd的功率. 计算电路的功率因数。答：U max = I max Rd = (254)V = 100VUdU 2111V0.9变压器电压比K=22=2111I =1.112 =1.1125A =27.8A若不考虑裕量，可选 变压器容量 电阻Rd功率56.叽ItI 2/、212.5A It(av) 1.571.57Uon F2U2 =157VKP-2

10、型晶闸管。S =U 2I 2 =3.1KVAPRd =1 2Rd =3.1KW1:si n2_=1cos a =2-( a =0o)19、图为具有中点二极管的单相半控桥式整流电路，求: 绘出a =45 时Ud=的波形。 导出Ud=f(a)的关系式。 求出 Ud的最大值 Umax和最小值 Umin.答：设在a的期间，VT1、VT2未触发导通，电路早正半周时，下面一组变压器二次电 压U2工作，VD3和VD2导通；负半周时，上面一组变压器电压U2工作，VD3和VD1导通。 当在某时刻触发VDi、VD2使之导通时，电路恢复为单桥相式半控整流电路，Ud的波形如图所示。Ud = Ud1 Ud2其中，Ud1

11、是VD3导通时的平均电压，Ud2是半控桥的平均电压。1 a ,-2U 2Ud12U 2sin，td1 - cos：n L0兀Ud2 = 12 . 2U 2sin ，td（，t） =2 2 U 2（1 cos：）Ud2 2jiU 2（3 cos）当a =0。时Ud = Ud max倬U2JIUd 二 Ud min2 2jiU220、图为单相全波整流电路，由一只晶闸管与一只整流二极管组成，已知U2=220 V , a =45求： 输出直流电压 Ud 画出a =45。时Ud=的波形 画出晶闸管两端电压 UT与二极管两端电压 Ud波形。VT答： Ud=Ud1 亠 Ud2其中，Ud为VT导通时的平均电压

12、值,Ud2为VD导通时的平均电压值。Ud =Udi Ud2, 2U2sin，td（，t） 丄 .2U 2sin，td（，t） 2U2（3 cos： ）2兀牧2兀2n果忽略电感的电阻,?为什么？时负载电阻上的答：负载功率等于电流平均值与电压平均值和乘积,P=Pd。因为，虽然Ud的波形存在谐波21、为什么可控整流电路不应在直流侧直接接大电容滤波？答：整流电路直接并联电容经滤波后再输出，晶闸管刚一触发导通就有很大的电容充电电流流过晶闸管，电流的大小由电源电压与电容电压之差及电源回路的阻抗大小决定。当电源阻抗较小时，冲击电流很大，可能超过晶闸管开通时允许的电流上升率，所以可控整流电路不应在直流侧直接接

13、大电容滤波。22、在可控整流的负载为纯电阻情况下，电阻上的平均电流与平均电压之乘积，是否等于负载功率？为什么？答:负载功率下等于平均功率。因为负载功率P=UI,现在负载上是非正弦量的电流、电压波形,除直流分量Id、Ud夕卜，还有一系列谐波I1、12、13,;U1、U2、U3相同频率的谐波电压电流的乘积组成谐波功率，而总的有功功率P= Pd2 P12 P22 所以，负载功率大于平均功率。Pd=Ud Id。23、在可控整流的负载为大电感与电阻串联的情况下, 电流平均值与电压平均值的乘积是否等于负载功率 分量，但id是恒定的直流，没有谐波分量，而功率是同次谐波电压、电流的乘积，所以, 负载功率等于电

14、流平均值与电压平均值的乘积，即 P=Pd。24、充电机采用单相半波、全波或三相可控整流电路是否可以？若输出充电电流均15A，各应选用多大的熔体？答：这三种电路作为充电机的主电路均可采用，但是，单相半波每周导电一次，在同样输出 电流平均值为15A的情况下，电流峰值下，有效值也大，要选用50A的熔体；单相全波每周导电两次，电流峰值与有效值小，可选用40A的熔体；三相半波每周导电三次，电流峰值和有效值更小些，可选用30A的熔体。25、两只晶闸管串联的单相半控桥式整流电路，脉冲变压器次绕组N2与N2之间承受最大电压为多少？答：如图所示。在B点为正时，且晶体管VT1、VT2未被触发时，则这个正电位通过

15、VD1 ,使脉冲变压器二次绕组 N2与B点等电位，而脉冲变压器二次绕组 N 2与A点等电位。所以, 脉冲变压器两组二次绕组间承受的最大电压为U2的峰值电压U2m= 2 u 2。脉冲变压器作这种使用时，一定要注意两组二次绕组之间的绝缘， 否则可能使绝缘击穿， 导致损坏其它元 器件。26、试比较六相半波整流电路与带平衡电抗器的双反星形整流电路工作情况有什么不同？平衡电抗器在电路中起什么作用？答:从导通角来看，六相半波整流每个瞬间只有一个晶闸管导通，每个晶闸管导通 60 ;加平衡电抗器的双反星形整流每个瞬间有两只晶闸管同时导通，导通角为120 ,所以同样Id时,晶闸管变压器容量可以降低 当a =0时

16、，六相半波整流输出Ud =1.35 U2 ；加平衡电抗器的双反星形整流输出Ud =1.17 U 2 . 当a =0时，六相半波整流的脉冲位置在比该相电压峰值超前30 ,即为与前相电压波形的交点；加平衡电抗器的双反星形整流的脉冲位置比该相峰值电压超前60 . 六相半波整流电路时流过晶闸管，流过变压器二次电流有效值12= |T=、1/6|d；加平衡电抗器的双反星形整流流过晶闸管，变压器二次电流有效值I2= | T = 、1/12d .以上均为大电感负载. 六相半波整流可采用窄脉冲触发；加平衡电抗器的双反星形整流在电流持续时，必须采用宽脉冲或双脉冲触发.平衡电抗器的作用：接入平衡电抗器后，由于存在感

17、应电动势，使得两组星形绕组同时工作，晶闸管导通角增大，流过变压器二次绕组和器件的电流有效值变小，可选用额定值较小的器件,并提高了变压器的利用率27、若三相全控桥式整流电路，当一只晶闸管短路时，电路会发生什么情况？答:在三相桥式电路中，若一只晶闸管短路，例如共阴极一只管子短路，则其余共阴极组中任意一只管子触发导通， 都要引起电源线电压短路， 使管子连续烧坏，所以要求每只晶闸管桥 路接快速熔断器，保护晶闸管。28、三相半波整流电路，大电感负载时，直流输出功率 pd=Udmax|d=ioov x 100A=10KV.A 求： 绘出整流变压器二次电流波形； 计算整流变压器二次侧容量P2 , 一次侧P1

18、及容量PT ； 分别写出该电路在无续流二极管及有续流二极管两种情况下，晶闸管最大正向电压 USM ；晶闸管最大反向电压 URM ;整流输出Ud=f（a）；脉冲最大移相范围；晶闸管最大导通角。 答：整流变压器二次电流波形如图所示=0 u d max =100V=1.17U 2 COS a100a =0 时，则 U 2 =1.17 V=85.5VI 2 = I t =3 Id =0.557x 100A=57.7AP2 =3 U 2 I 2 =3x 85.5X P1=1.21Pd1Pt = 2 (P1+ P2 ) 无续流管时,晶闸管最大正向电压 U SM = - 6 U 2 ,晶闸管最大反向电压 U

19、 RM = 6 U 2 ,整 流输出 Ud =1.17 U 2 cos a , 0 w a w n /6, U d =0.675 U 2 U1+COS( a + n /6), n /6 a 5 n /6, 脉冲移相范围为0150 ，晶闸管最大导通角为 120。29、如图整流电路，u1 = - 2 U 2 sint, U 2 = 2 U 2 coS t,求：延迟角a =0 应定在何 处？绘出 a =0 时 ud 的波形。 ud =f( a ),假设 VT 1 ； VT 2 ； VT 3 ； VT 4 ； VT 5 ； VT 6 ； VT 7 ； VT 8分别同时触发。答：a =0 定在离该相电压

20、原点 45 处。a =0 时ud的波形如图所示。U 2 sin t d( t)=1.27 U 2 cos an仃1+cos(+a)4.4n /4 aW 3 n /4 时 ud = u d兀叱厂厂2 二 4 一 2 U 2 si n，t dC t)=1.77 U 2230、三相半波整流，且电感性负载闸管阳极电压过零后，再维持导通角a =90, U2 =220 V，由于电感 Ld不够大，只能使晶30 。试：Ud的波形。列出电压平均值Ud的计算公式。画出晶闸管 VT 1两端电压Ud的波形。答:图a打斜线部分为ud的波形。2诊2 U d = 2 TU 2 si n t d( t)=0.274 U 2

21、晶闸管VT 1两端电压波形 如图b打斜线部分所示。VT 1、VT 2、VT 3均不导通时，VT 1 承受U相相电压，当 VT 1、VT 2导通时，VT1管承受线电压。31、三相半波可控整流，大电感负载，ld=10A不变，U2 =100V/ 2 ,= 10 (换相重叠角)，a =60 I求：整流输出电压 Ud ?画出整流输出电压 Ud的波形。画出晶闸 管VT1两端电压波形。3Xt答: U d=1.17 U2COSa-ld ( Rt+ 2 二)JIId X T=cos ： -cos(-)2 U 2 Sin 3 =cos60 -cos(60 +10 ) x 100V x sin60 =13.7V若

22、Rt=0，贝V U d =1.17 U 2 cosa -I d 2 二=(41.4-6054 ) V=34.8V 整流输出Ud波形如图a打斜线所示。 晶闸管VT 1两端电压波形如图b打斜线部分所示。32、若在维修中观察输出电压波形如图所示，试判断三相半桥式电路中哪只器件有故障，并指出此时a等于多少度？答：由图可知，是VT 3管子触发脉冲消失， 或VT 3。管子内部短路。此时，延迟角a =3033、某厂自制晶闸管电镀电 215V，在9V以上最大输出电流均可达 130A，主电路采用三 相半波可控整流电路，试计算： 整流变压器二次电压。 9V时的延迟角a 。 选择晶闸管。 计算变压器容量。答: U

23、d max =15V15U d =1.17 U 2 cos aU d maxU2= 1.17 =1.17 V=12.8V沁13V（不考虑控制角裕量）冷.仇2上竺9V当a 二/6时，U故 cos(.27：3dc 30)丄 亠.255:C2Uisin t)2d( t)Rd二 U2屮.53.尺 2-18041” cos(2 91.5) sin(91.5 2)441 cos88.5I d =0.557UIT =0.6181 dRd=130A=80.4A|T(AV) 1.57-51.2AUTM6U2 =31.8V考虑电压电流裕量，可选KP100-1晶闸管。S=3I 2U2I2=ITS=3 80.4 13

24、 =3014KVA34、已知三相桥式全控整流的变压器二次相电压U2=100V，折算到变压器二次侧每相漏电感lt=200H，电阻RT=0.04 , Rd二1,求：电路输出最高电压U dmax，最大电流 I d max。AU _（&解: U dmax =3.24 U 2 -22兀U d max = I d max R d 代入数值后，从和中解得U dmax =223.3VI d max =77A ,35、图所示的三相全控桥式整流电路，晶闸管VT 1 , VT 3 ,VTs以延迟角r触发；晶闸管VT 4 , VT 6 , VT 2以延迟角:2分别触发，试就在下列几种情况计算整流输出电压的平均值Ud：

25、1 =二 /3,： 2 7/3.：r - / 3; _辺二 0. 答：tA4 ： * I -B-WSiTVv 1 1*fc3-吻耳# I J36、电镀整流装置，要求直流电压为18V，电流为3000A。采用带平衡电抗器的双反星形线路，整流变压器一次线电压为380V，考虑：min =30，求变压器二次相电压，晶闸管电流的平均值，并估算整流变压器的容量。如果要求当负载电流降至300A，仍能保证线路正常运行，估算平衡电抗器的最小电感量。如果要求降至60A，其电感量应为多少？当负载小于规定的负载电流，整流装置的输出电压将如何变化？答:Id183000-0.006 1主电路串电抗器，当L -3R时，可视作

26、大电感来处理，则Ud =1.17U2 cos：若整流电压器一次侧接成三角形，二次侧接成双反星形，则1.17cos：17.8V(取 18V)1.17cos30贞二1 二丄 3000A=500AI 6 d 6|2=It - 0.289I d =867AS2=6U2I2变压器的电压比UiK= U 238018= 21.1一2122 8671A = 58.1 AI K21.1S 3U111 =3 汇380 汉58.2人=66.2KV * A11(S1 S2)(66.2 93.6)KV A=79.9KV * AS=22若整流变压器的绕组是一次侧星形，二次侧双反星形联结法u 广 220V变压器电压比380

27、/、3K= 18= 12.2S3U1I3 220 100.5VA =66.2KV AS1和口 S2的值与三角形接法相同，可以看出一次，二次绕组接法不同,但容量相同晶闸管额定值 选择如下：因 u t max _ (2 3)、6 18V = (2 3) 44.1VT(AV)-(152)1=(1.5 2) 552A可取1000A或两只500A管相并联也可.综上可选KP1000-1的晶闸管，或选KP500-1两只晶闸管相并联使用 所需平衡电抗器的最小电感量：当 | d min =300A 时2“丁 丨 d min、2 18 1033 2二 50 300mH 二 0.09mH当 I dmin =60A

28、时2 18 103dmHL 3 2 二 50 60=0.45 mH如果Id ： Imin，则该电路将逐渐失去两组三相半波并联导电特性，向六相半波整流电路过渡每一瞬间只有一只晶闸管导电，输出的理想空载电压由原来的1.17U2向1.35U2过渡,一般情况下应避免这种情况.37、三相全控桥整流电路，Ud二230V，求： 确定变压器二次电压。 选择晶闸管电压等级。答：答： Ud = 2.34U2, ； =02302 V =98.3V U 2.34,2U216 98.3V =24wURM - (2 3) 241V -482 723V应选额定电压500V的晶闸管.现计算单相半波电阻性负载二=0和二=90时

29、K ft =丨t /丨dt及k值.当=0时Zn.sinatfd0h57 7d L57Xl = lZsincLi/d (&*if)=/t=7九匚遵血加伽）匸乃产X1=L 41K K r_ 2 _gg=1. &7 Zd =1,可38、用单结晶体管的触发电路，当移相到晶闸管达到某一导通角时，再继续调大导通角时，忽然晶闸管变成全关断是何原因 ？答：:单结晶体管导通后，如果由电源通过电位器加到发射极的电流超过谷点电流单结晶体管就关不了。这时，单结晶体管只产生一个脉冲，尚能保持晶闸管工作，但是若进一步减小电位器电阻，加大发射极电流，那么在同步电源的梯形波上升前沿发射极就与基极直通，电容冲不上电，不能发出触发脉冲，晶闸管就全关断了。