单相半波可控整流电路.ppt

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1、3.1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。电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形相同。工作原理分析图3-1单相半波可控整流电路（电阻性负载）及波形wwwwtTVTR0α)u1u2uVTudidwt1p2ptttu2uguduVTαq0b)c)d)e)001.工作原理分析在电源电压正半周，晶闸管承受正向电压，在ωt=α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ωt=π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

2、为零。在电源电压负半周，uT＜0，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。通过改变触发角α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α=180º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。3.1单相半波可控整流电路首先，引入两个重要的基本概念：触发角α：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加发脉冲止的电角度,用α表示,也称

3、触发角或控制角。导通角θ：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θ表示。在单相半波可控整流电阻性负载电路中,移相角α的控制范围为:0～π，对应的导通角θ的可变范围是π～0，两者关系为α＋θ=π。3.1单相半波可控整流电路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Id3.1单相半波可控整流电路输出电流平均值Id:直流输出电压平均值Ud:(2)输出电压有效值U与输出电流有效值I3.1单相半波可控整流电路输出电流有效值I:直流输出电压有效值U:(3)晶闸管电流有效值和变压器二次侧电流有效值单相半波

4、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：3.1单相半波可控整流电路(4)功率因数cosφ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=I2RS—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。3.1单相半波可控整流电路〖例3-1〗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，要求的直流输出最高平均电压为50V，直流输出平均电流为20A。试计算：(1)晶闸管

5、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。3.1单相半波可控整流电路解:(1)当α=90º时，输出电流有效值(3)Ω(2)则α=90º(4)晶闸管电流有效值IT与输出电流有效值相等，即：（5）晶闸管承受的最高电压：考虑(2~3)倍安全裕量，晶闸管的额定电压为选取晶闸管型号为KP100-7F晶闸管。取2倍安全裕量，晶闸管的额定电流为：则3.1单相半波可控整流电路二、电感性负载电感性负载通常是电机的励磁线圈、继电器线圈及其他含有电抗器的负载。电感性负载的特点：感生电动势总是阻碍电感中

6、流过的电流使得流过电感的电流不发生突变。图3-2带阻感负载的单相半波电路及其波形1.无续流二极管时工作原理0~α：uT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ωt=α时，门极有触发信号，晶闸管被触发导通，负载电压ud=u2。当ωt=π时，交流电压u2过零，由于有电感电势的存在，晶闸管的电压uT仍大于零，晶闸管会继续导通，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。3.1单相半波可控整流电路有负面积图3-3电感负载,不接续流管时的电压电流波形图数量关系直

7、流输出电压平均值Ud为从Ud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，输出电压平均值趋于零，则Id也很小。所以，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。3.1单相半波可控整流电路2.接续流二极管时工作原理u2＞0：uT＞0。在ωt=α处触发晶闸管导通，ud=u2续流二极管VDR承受反向电压而处于断态。u2＜0：电感的感应电压使VDR承受正向电压导通续流，晶闸管承受反压关断,ud=0。如果电感足

8、够大，续流二极管一直导通到下一周期晶闸管导通，使id连续。3.1单相半波可控整流电路图3-4带阻感负载(接续流管)的单相半波电路及其波形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高输出电压的作用。在大电感负载时负载电流波形连续且近似一条直线，流过