1、第 2 章思考題與習題2.1 晶閘管的導通條件是什么?導通后流過晶閘管的電流和負載上的電壓由什么決定?答：晶閘管的導通條件是：晶閘管陽極和陽極間施加正向電壓，并在門極和陽極間施加 正向觸發電壓和電流（或脈沖）。導通后流過晶閘管的電流由負載阻抗決定，負載上電壓由輸入陽極電壓UA決定。2.2 晶閘管的關斷條件是什么?如何實現?晶閘管處于阻斷狀態時其兩端的電壓大小 由什么決定?答：晶閘管的關斷條件是：要使晶閘管由正向導通狀態轉變為阻斷狀態，可采用陽極電 壓反向使陽極電流IA減小，IA下降到維持電流IH以下時，晶閘管內部建立的正反饋無法進行。 進而實現晶閘管的關斷，其兩端電壓大小由電源電壓UA決定。2

2、.3 溫度升高時，晶閘管的觸發電流、正反向漏電流、維持電流以及正向轉折電壓和反 向擊穿電壓如何變化？答：溫度升高時，晶閘管的觸發電流隨溫度升高而減小，正反向漏電流隨溫度升高而增 大，維持電流IH會減小，正向轉折電壓和反向擊穿電壓隨溫度升高而減小。2.4 晶閘管的非正常導通方式有哪幾種？答：非正常導通方式有：(1) Ig=0，陽極電壓升高至相當高的數值；(1) 陽極電壓上升率du/dt過高；(3) 結溫過高。2.5 請簡述晶閘管的關斷時間定義。 答：晶閘管從正向陽極電流下降為零到它恢復正向阻斷能力所需的這段時間稱為關斷時間。即 tq = trr + t gr 。2.6 試說明晶閘管有哪些派生器件

3、？ 答：快速晶閘管、雙向晶閘管、逆導晶閘管、光控晶閘管等。2.7 請簡述光控晶閘管的有關特征。 答：光控晶閘管是在普通晶閘管的門極區集成了一個光電二極管，在光的照射下，光電二極管電流增加，此電流便可作為門極電觸發電流使晶閘管開通。主要用于高壓大功率場合。2.8 型號為KP100-3，維持電流IH=4mA的晶閘管，使用在圖題 1.8 所示電路中是否合理， 為什么?(暫不考慮電壓電流裕量)圖題 1.8答：（a）因為I A =100V50K= 2mA I H，所以不合理。I A(b) 因為了。= 200V10= 20 A,KP100 的電流額定值為 100，裕量達倍，太大I A（c）因為= 150V

4、1= 150 A，大于額定值，所以不合理。2.9 圖題 1.9 中實線部分表示流過晶閘管的電流波形，其最大值均為Im，試計算各圖的 電流平均值電流有效值和波形系數。m1 IT(AV解：圖(a)：I)= 20sin td (t ) I m= 1 2 I mIT=2 0 ( I m sin t )I Td (t )= 2Kf= I T ( AV )=1.571圖(b)：IT(AV)= 圖題 190 I m sin td (t )2= Im1 2I mIT= 0 (I m sin t )I Td (t )=2Kf= I T ( AV )1 =1.113T= ( I m sin t )3I T (t

5、)= Im +3 8 0.63I mKf= I T ( AV )=1.26 m1 I sin td (t ) 3圖(d)：IT(AV)= 2331= 4 Im21 3IT=2 ( I m sin t )I Td (t )= Im +6 6 0.52I mKf= I T ( AV )1圖(e)：IT(AV)= 2=1.784I m0 I m d (t) = 8m1 4 I2 d (t ) I mIT=2 0I T= 2 2Kf= I T ( AV )1=2.83mI m圖(f)：IT(AV)= 22 I d (t)= 40，如不考慮安全裕量，問額定電流 100A 的晶閘管允許流過的平均電流分別

6、是多少?解：(a)圖波形系數為 1.57，則有： 1.57 IT ( AV ) =1.57 100A , IT(AV) = 100 A (b)圖波形系數為 1.11，則有： 1.11 IT ( AV ) =1.57 100A , IT(AV)=141.4A (c)圖波形系數為 1.26，則有： 1.26 IT ( AV ) =1.57 100A , IT(AV)=124.6A (d)圖波形系數為 1.78，則有： 1.78 IT ( AV ) =1.57 100A , IT(AV)=88.2A (e)圖波形系數為 2.83，則有： 2.83 IT ( AV ) =1.57 100A, IT(A

7、V)=55.5A (f)圖波形系數為 2，則有： 2 IT ( AV ) =1.57 100A ,IT(AV)=78.5A2.11 某晶閘管型號規格為 KP200-8D，試問型號規格代表什么意義?解：KP代表普通型晶閘管，200 代表其晶閘管的額定電流為 200A，8 代表晶閘管的正反向峰值電壓為 800V，D代表通態平均壓降為 0.6V U TPd = U dI d 。相控整流電路帶大電感負載時，雖然Ud存在諧波，但電流是恒定的直流，故負載電阻Rd上的Ud與Id的乘積等于負載有功功率。5.6 某電阻性負載要求 024V直流電壓，最大負載電流Id=30A，如采用由 220V交流直接 供電和由變

8、壓器降壓到 60V供電的單相半波相控整流電路，是否兩種方案都能滿足要求?試 比較兩種供電方案的晶閘管的導通角、額定電壓、額定電流、電路的功率因數及對電源容 量的要求。解：采用由 220V交流直接供電當 = 0o 時：Udo=0.45U2=0.45 220 =99V由變壓器降壓到 60V供電當 = 0o 時：Ud=0.45U2=0.45 60 =27V因此，只要調節 都可以滿足輸出 024V直流電壓要求。(1) 采用由 220V 交流直接供電時：U d = 0.45U 21 + cos2 121o， = 180o 121o = 59oUd=24V時U T =2U 2 = 311VI T =1 0

9、2 2U 2 sin t 2 dt 84 A RR = U dI d= 24 = 0.830I T ( AV )= I T1.572= 841.57 54 A取 2 倍安全裕量，晶閘管的額定電壓、額定電流分別為 622V 和 108A。電源提供有功功率P = I2 R = 842 0.8 = 5644.8W電源提供視在功率S = U 2 I 2 = 84 220 = 18.58kVA電源側功率因數PF = P 0.305S(2) 采用變壓器降壓到 60V 供電：U d = 0.45U 21 + cos2 39o， = 180o 39o = 141oUd=24V時,U T =2U 2 = 84.

10、4VI T =1 02 2U 2 sin t2 dt 51.38 A RR = U dI d= 24 = 0.830I T ( AV )= I T1.57= 51.38 32.7 A1.57取 2 倍安全裕量，晶閘管的額定電壓、額定電流分別為 168.8V 和 65.4A。2變壓器二次側有功功率P = I2 R = 51.382 0.8 = 2112W變壓器二次側視在功率S = U 2 I 2 = 60 51.38 = 3.08kVA電源側功率因數PF = P 0.68S5.7 某電阻性負載，Rd=50,要求Ud在 0600V可調，試用單相半波和單相全控橋兩種整 流電路來供給，分別計算：(1)

11、 晶閘管額定電壓、電流值；(2) 連接負載的導線截面積(導線允許電流密度j=6Amm2)；(3) 負載電阻上消耗的最大功率。U解：（1）單相半波 = 0o 時,2= U d =0.456000.45= 1333V I d,= U dRd= 60050= 12 A晶閘管的最大電流有效值I T = 1.57 I d= 18.8 A晶閘管額定電流為IT(AV)I T1.57=12(A)晶閘管承受最大電壓為U RM 2U 2 =1885V取 2 倍安全裕量，晶閘管的額定電壓、額定電流分別為 4000V 和 30A。所選導線截面積為S I J= 18.8 6= 3.13mm 2負載電阻上最大功率PR =

12、 I TU2 R = 17.7kW600U d600U（2）單相全控橋 = 0o 時,2= d =0.90.9= 667V I d =,Rd 50= 12 A負載電流有效值I = 1.11I d= 13.3A(Kf=1.11)晶閘管的額定電流為IT(AV)I T1.57I=6(A)IT=2晶閘管承受最大電壓為U RM 2U 2 =1885V取 2 倍安全裕量，晶閘管的額定電壓、額定電流分別為 4000V 和 20A。所選導線截面積為S I J= 13.3 6 2.22mm 2負載電阻上最大功率PR = I2 R = 8.9kW5.8 整流變壓器二次側中間抽頭的雙半波相控整流電路如圖題 5.8

13、所示。(1) 說明整流變壓器有無直流磁化問題?(2) 分別畫出電阻性負載和大電感負載在=60時的輸出電壓Ud、電流id的波形，比較與 單相全控橋式整流電路是否相同。若已知U2=220V，分別計算其輸出直流電壓值Ud。（3）畫出電阻性負載=60時晶閘管兩端的電壓uT波形，說明該電路晶閘管承受的最大 反向電壓為多少?圖題 5.8解：（1）因為在一個周期內變壓器磁通增量為零，所以沒有直流磁化。（2）其波形如下圖所示，與單相全控橋式整流電路相同。電阻性負載：U d = 0.9U 21 + cos20.9 220 (1 + cos 600 )=2= 148.5V感性負載：U d = 0.9U 2 cos

14、 = 99V(5.9 帶電阻性負載三相半波相控整流電路，如觸發脈沖左移到自然換流點之前 15處，分析電路工作情況，畫出觸發脈沖寬度分別為 10和 20時負載兩端的電壓 ud波形。 解：三相半波相控整流電路觸發脈沖的的最早觸發時刻在自然換流點，如觸發脈沖左移到自然換流點之前 15處，觸發脈沖寬度為 10時，不能觸發晶閘管， ud=0。觸發脈沖寬度 為 15時，能觸發晶閘管，其波形圖相當于=0時的波形。2.10三相半波相控整流電路帶大電感負載，Rd=10，相電壓有效值U2=220V。求=45時負載直流電壓Ud、流過晶閘管的平均電流IdT和有效電流IT，畫出ud、iT2、uT3的波形。/ 3 =1

15、5 +2dU =6+解：62U 2 sin td (t ) =1.17U 2 cos 因為：U 2= 220V ， = 450Ud=1.17 U 2cos 45o=182VU dI d =RdT= 182V101= 18.2 AI dT=I d2T=I d31= 6.1AI T =I d =2I d = 10.5 A3ud、iT2、uT3波形圖如下所示：5.11在圖題 2.11 所示電路中，當=60時，畫出下列故障情況下的ud波形。(1)熔斷器 1FU 熔斷。(2)熔斷器 2FU 熔斷。(3)熔斷器 2FU、3FU 同時熔斷。圖題 2.11解：這三種情況下的波形圖如下所示：(a)(b)(c)5

16、.12 現有單相半波、單相橋式、三相半波三種整流電路帶電阻性負載，負載電流Id都是40A，問流過與晶閘管串聯的熔斷器的平均電流、有效電流各為多大?解：設 = 0o單相半波：IdT=Id=40AI T = 1.57 I dT= 62.8 A1(Kf=1.57)單相橋式：IdT= 2 Id=20AI T =11 I2 d= 28.3 A三相半波：IdT= 3 Id=13.3Add當 = 00 時U =1.17U 2 U 2 =U /1.17Io o 30 o 時U 21R=dT2( 2 +33 cos 2 )2= I d1.171 ( 2 +233 ) 23.5 A25.13 三相全控橋式整流電路

17、帶大電感負載，負載電阻Rd=4，要求Ud從 0220V之間變 化。試求：(1)不考慮控制角裕量時，整流變壓器二次線電壓。d(2)計算晶閘管電壓、電流值，如電壓、電流取 2 倍裕量，選擇晶閘管型號。 解：（1）因為U =2.34U 2 cos ；不考慮控制角裕量， = 0o 時UU = d = 94V2 2.34U 2l =3U 2 = 168.2V（2）晶閘管承受最大電壓為 取 2 倍的裕量,URM=460.6V6U 2 = 230.31晶閘管承受的平均電流為IdT= 3 IdI d又因為= U dRd= 220V4= 55 A所以IdT=18.33A，取 2 倍的裕量IdTmax=36.67

18、(A)選擇 KP505 的晶閘管。5.14 單結晶體管觸發電路中，作為Ubb的削波穩壓管 Dw 兩端如并接濾波電容，電路能否 正常工作?如穩壓管損壞斷開，電路又會出現什么情況?答：在穩壓管 Dw 兩端如并接濾波電容后，電路能否正常工作。如穩壓管損壞斷開，單 結晶體管上峰值電壓太高，不利于單結晶體管工作。5.15三相半波相控整流電路帶電動機負載并串入足夠大的電抗器，相電壓有效值 U2=220V，電動機負載電流為 40A，負載回路總電阻為 0.2，求當=60時流過晶閘管的電 流平均值與有效值、電動機的反電勢。1解：電流平均值為：IdT= 3 Id=40/3=13.3IT =電流有效值為：I d =

19、 0.511Id3= 23A設電動機的反電勢為ED，則回路方程為：U d = E D + I d RL1 5 +U d =62U 2 sin td (t ) = 1.17U 2 cos = 128.7V而2 / 3 6 +所以E D= 128.7 40 0.2 = 120.7V5.16 三相全控橋電路帶串聯Ld的電動機負載，已知變壓器二次電壓為 100V，變壓器每 相繞組折合到二次側的漏感L1為 100H，負載電流為 150A，求：(1)由于漏抗引起的換相壓降；(2)該壓降所對應整流裝置的等效內阻及 =0時的換相重疊角。6U = 3 X 1 I d= 3 2 50 100 10150 = 1.5V解：(1)(2)2 2= cos 1 (cos 21 I d ) 6U 26=