可控硅元件—可控硅整流電路 一、單相半波可控整流電路 1、工作原理 電路和波形如圖1所示,設u2=U2sinω。 圖1 單相半波可控整流 正半周: 0<t<t1,ug=0,T正向阻斷,id=0,uT=u2,ud=0 t=t時,加入ug脈衝,T導通,忽略其正向壓降,uT=0,ud=u2,id=ud/Rd。 負半周: π≤t<2π當u2自然過零時,T自行關斷而處於反向阻斷狀態,ut=0,ud=0,id=0。 從0到t1的電度角為α,叫控制角。從t1到π的電度角為θ,叫導通角,顯然α+θ=π。當α=0,θ=180度時,可控硅全導通,與不控整流一樣,當α=180度,θ=0度時,可控硅全關斷,輸出電壓為零。 2、各電量關係 ud波形為非正弦波,其平均值(直流電壓): 由上式可見,負載電阻Rd上的直流電壓是控制角α的函數,所以改變α的大小就可以控制直流電壓Ud的數值,這就是可控整流意義之所在。 流過Rd的直流電流Id: Ud的有效值(均方根值): 流過Rd的電流有效值: 由於電源提供的有功功率P=UI,電源視在功率S=U2I(U2是電源電壓有效值),所以功率因數: 由上式可見,功率因數cosψ也是α的函數,當α=0時,cosψ=0.707。顯然,對於電阻性負載,單相半波可控整流的功率因數也不會是1。 比值Ud/U、I/Id和cosψ隨α的變化數值,見表1,它們相應的關係曲線,如圖2所示 表1 Ud/U、I/Id和cosψ的關係
圖2 單相半波可控整流的電壓、電流及功率因數與控制角的關係 由於可控硅T與Rd是串聯的,所以,流過Rd的有效值電流I與平均值電流Id的比值,也就是流過可控硅T的有效值電流IT與平均值電流IdT的比值,即I/Id=It/IdT。 二、單相橋式半控整流電路 1、工作原理 電路與波形如圖3所示 圖3、單相橋式半控整流 正半周: t1時刻加入ug1,T1導通,電流通路如圖實線所示。uT1=0,ud=u2,uT2=-u2。u2過零時,T1自行關斷。 負半周: t2時刻加入ug2,T2導通,電流通路如圖虛線所示,uT2=0,ud=-u2,ut1=u2。u2過零時T2自行關斷。 2、各電量關係 由圖3可見,ud波形為非正弦波,其幅值為半波整流的兩倍,所以Rd上的直流電壓Ud: 直流電流Id: 電壓有效值U: 電流有效值I: 功率因數cosψ: 比值Ud/U,I/Id和cosψ隨α的變化數值見表2,相應關係曲線見圖4 表2 Ud/U、I/Id、cosψ與α的關係表
圖4、單相全波和橋式電路電壓、電流及功率因數與控制角的關係 把單相全波整流單相半波整流進行比較可知: (1)當α相同時,全波的輸出直流電壓比半波的大一倍。 (2)在α和Id相同時,全波的電流有效值比半波的減小倍。 (3)α相同時,全波的功率因數比半波的提高了倍。 三、整流電路波形分析 1、單相半波可控整流 (1)電阻性負載(見圖1)
(2)感性負載(不帶續流二極體,見圖5): 圖5 電感性負載無續流二極體
(3)感性負載(帶續流二極體,見圖6): 圖6 電感性負載有續流二極體
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