電工技術(shù)習(xí)題

1、 習(xí) 題5.1 在圖5.01中，已知RL=80，直流電壓表的讀數(shù)為110V，試求：(1)直流電源表的讀數(shù)；(2)整流電流的最大值；(3)交流電壓表的讀數(shù)；(4)變壓器二次側(cè)電流的有效值。二極管的正向降壓忽略不計(jì)。 圖5.01 習(xí)題5.1的圖解：（1）Io=UoRL=11080=1.375A的讀數(shù)為1.375A1.38 A。（2）Im=UmRL=UoRL=×11080=4.32A整流電流最大值為4.32A。（3）U2=Uo0.45=1100.45244V即的讀數(shù)為244V。（4）I2=1.57Io=1.57×1.3752.16A變壓器副邊電流有效值為2.16A5.2 在圖5.

2、2的單相半波整流電路中，已知變壓器二次側(cè)電壓的有效值U=30V，負(fù)載電阻RL=100，試問：(1)輸出電壓和輸出電流的平均值Uo和Io各為多少？(2)若電源電壓波動(dòng)-+10%，二極管承受的最高反向電壓為多少？ 圖5.2 習(xí)題5.2的圖5.3 若采用圖5.3的單相橋式整流電路，試計(jì)算上題。 圖5.3 習(xí)題5.3的圖5.4 有一電壓為110V，電阻為55的直流負(fù)載，采用單相橋式整流電路（不帶濾波器）供電，試求變壓器二次繞組電壓和電流的有效值并選用二極管。解：由題意：UO=110V IO=UORL=11055=2A 故變壓器副邊電壓為 U=UO0.9=1100.9=122V 副繞組電流為 I2=1.

3、11×IO=1.11×2=2.22A 二極管中平均電流為 ID=12IO=12×2=1A 二極管上最高反向電壓為 UDRM=2U=2×122173V 可選2CZ12D5.5 在圖5.04所示的整流電路中，變壓器二次側(cè)電壓有效值U1=20V,U2=50V;R1=100,R2=30;二極管最大整流電流IOM和反向工作峰值電壓URWM如表中所列。(1)試校核電路中各整流橋所選用的二極管型號(hào)是否合適。(2)若將繞組2-2的極性接反，對(duì)整流電路有無(wú)影響，為什么？(3)若將a,b間聯(lián)線去掉，電路是否仍能工作？此時(shí)輸出電壓Uo和輸出電流Io等于多少？所選用的二極管是否

4、合適？ 圖5.04 習(xí)題5.5的圖解：（1）兩個(gè)橋式整流電路是互相獨(dú)立的，對(duì)11電路； Uo1=0.9U1=0.9×20=18V Io1=Uo1R1=18100=0.18A ID1=12Io1=12×0.18=0.09A UDRM1=2U1=2×20=28.3V 所選二極管2CP12的IOM>ID1,URWM>2UDRM,合適。 對(duì)22電路： Uo2=0.9U2=0.9×50=45V Io2=Uo2R2=4530=1.5A ID2=12Io2=12×1.5=0.75A UDRM2=2U2=2×50=70.7V 所選二極管2

5、CZ11A的IOM>ID2,URWM>UDRM2，基本合適。最好選用2CZ11B，其URWM=200V>2UDRM. （2）若繞組22極性反接，則仍為橋式整流電路，且輸出電壓極性不變，故對(duì)整流電路毫無(wú)影響。 （3）若將a，b間聯(lián)線去掉，則電路可畫如下圖所示。在電源正半周時(shí)，D11，D13，D21，D23 4個(gè)二極管在電源電壓（u1+u2）作用下經(jīng)（R1+R2）導(dǎo)電；在電源負(fù)半周時(shí)，D12，D14，D22，D24 4個(gè)二極管在電源電壓（u1+u2）作用下經(jīng)（R1+R2）導(dǎo)電，在（R1+R2）中電流方向不變，故有 Uo=0.9U1+U2=0.920+50=63V Io=UoR1+

6、R2=63100+300.485A 二極管中電流平均值為 ID=12Io=12×0.4850.242A D11D14的最高反向電壓仍與原來(lái)一樣，UDRM1=28.3V；D21D24的最高反向電壓也與原來(lái)一樣，UDRM2=70.7V。分析可見，電路仍能實(shí)現(xiàn)整流作用，輸出直流總電壓Uo=18+45=63V不變，但R1和R2中電流Io則與前大不相同。所選二極管中2CZ11A尚能使用，而2CP12則已大大超載了，可能燒壞。5.6 有一整流電路如圖5.05所示，(1)試求負(fù)載電阻RL1和RL2上整流電壓的平均值Uo1和Uo2，并標(biāo)出極性；(2)試求二極管D1，D2，D3中的平均電流ID1,ID

7、2 ,ID3以及各管所承受的最高反向電壓。 圖5.03 習(xí)題5.5的圖解： （1）Uo1=0.4590+10=45V,極性為上“-”下“+”。 Uo2=0.9×10=9V 極性為上“+”下“-”。 （2）ID1=Io1=Uo1RL1=4510×103=4.5mA ID2=ID3=12Io2=12Uo2RL2=129100=45mA UDRM1=290+10141V UDRM2=UDRM3=22×1028.3V5.7 圖5.06是二倍壓整流電路，Uo=22U，試分析之，并標(biāo)出Uo的極性。 圖5.06 習(xí)題5.7的圖解： 電源正半周時(shí)，二極管D1導(dǎo)電，給電容器C1充電

8、到Uc1=2U，以后D1截止，D2也截止，C1中電荷不能釋放，保持Uc1=2U。負(fù)半周D2在（u+uc1）作用下導(dǎo)電，給電容器C2充電，到Uc2=22U時(shí)，D2截止，于是在負(fù)載RL上獲得的最高電壓為Uo=22U。隨后C2會(huì)向RL放電，Uo有所下降，但只要使RL·C2足夠大，Uo基本上是22U。這便是電路工作原理。顯然Uo的極性應(yīng)為下“+”上“-”。5.8 有一電解電源，采用三相橋式整流，如果要求負(fù)載直流電壓Uo=20V，負(fù)載電流Io=200A，(1)試求變壓器容量為多少KVA;(2)選用整流元件。考慮到變壓器二次繞組及管子上的壓降，變壓器的二次側(cè)電壓要加大10%。 解： 由表可知Uo

9、=2.34U，則 U=Uo2.34×1.1=202.34×1.1=9.4V ID=13Io=13×20066.7A UDRM=6U=6×9.4=23V I2=0.82Io=0.82×200=164A（1） 變壓器容量為 S=3UI2=3×9.4×164=4.62kV·A 可選用SN=5kV·A的變壓器。 （2） 選用IOM=100A，URWM=50V的整流管。5.9 在表5.1.1中，試證明單相半波整流時(shí)變壓器二次側(cè)電壓時(shí)的有效值I=1.57Io，如果帶電容濾波器后，是否仍有上述關(guān)系？解：I=1T0Ti2

10、dt=1T0T2UmRL(sint)2dt=UmRL120sin2tdt=Um2RL=2Io1.57Io 其中Io=UmRL變壓器副繞組中電流與二極管電流相同，在帶有電容濾波器后，二極管導(dǎo)通時(shí)間大大縮短，峰值電流增大。變壓器副繞組電流有效值不再具有上述關(guān)系。5.10 試分析圖5.07所示的變壓器二次繞組中有中心抽頭的單相整流電路，二次繞組兩段的電壓有效值各為U： （1）試分析在交流電壓的正半周和負(fù)半周時(shí)電流的通路，并標(biāo)出負(fù)載電阻RL上電壓 uo和濾波極性電容器C的極性； （2）分別畫出無(wú)濾波電容器和有濾波電容器兩種情況下負(fù)載電阻上電壓uo的波形，是全波還是半波整流？ （3）如無(wú)濾波電容器，負(fù)載

11、整流電壓的平均值Uo和變壓器二次繞組每段的有效值U之間的數(shù)值關(guān)系如何？如有濾波電容，則又如何？ （4）分別說(shuō)明有濾波電容器和無(wú)慮波電容器兩種情況下截止二極管上所承受的最高反向電壓URM是否都等于22U。 （5）如果整流二極管D2虛焊，Uo是否是正常情況下的一半？如果變壓器的二次側(cè)中心抽頭虛焊，這時(shí)有輸出電壓?jiǎn)幔?（6）如果把D2的極性接反，是否能正常工作？會(huì)出現(xiàn)什么問題？ （7）如果D2因過載損壞造成短路，還會(huì)出現(xiàn)什么其他問題？ （8）如果輸出端短路，又將出現(xiàn)什么問題？ （9）如果把圖中的D1和D2都反接，是否仍有整流作用？所不同者都是什么？ 圖5.07 習(xí)題5.10的圖解：（1）uo極性為上

12、“+”下“-”，電容器極性上端為“+”。 （2）波形如圖解所示，其中（a）為無(wú)慮波電容器情況下負(fù)載電壓uo，（b）為有濾波電容器情況下負(fù)載電壓uo。可見電路是全波整流，正半周D1導(dǎo)通，D2截止；負(fù)半周D2導(dǎo)通，D1截止。 （a） （b）（3）無(wú)濾波電容時(shí)Uo=0.9U，有濾波電容器時(shí)Uo1.2U（在滿足RLC（35）T2的條件下）（4）當(dāng)二極管D1導(dǎo)通時(shí)，D2承受反向電壓為u+u=2u;反之D2導(dǎo)通時(shí)，D1承受反向電壓也是2u，故兩管截止時(shí)承受的最高反向電壓UDRM均為22U且與有無(wú)電容器無(wú)關(guān)。（5）若D2虛焊不通，則電路為半波整流，若無(wú)濾波電容器，則UO為正常值的一半，若有濾波電容器，則UO

13、U12×1.2U，既不是正常值的一半。若變壓器副邊中心抽頭虛焊（不通），則負(fù)載被開路，輸出電壓為零。（6）若D2極性接反，則正半周電源被D1和D2短接，將燒壞兩只二極管。負(fù)半周則兩管均截止，故不能正常工作。（7）若D2損壞而短路，則正半周變壓器被D1短路，將燒壞D1，甚至燒壞變壓器繞組或燒斷電源保險(xiǎn)絲。（8）若輸出端短路，則正半周燒壞D1，負(fù)半周燒壞D2。（9）若D1和D2均反接，則仍為全波整流電路，所不同的是輸出電壓極性相反，此時(shí)應(yīng)將濾波電容器也反接，否則將使濾波電容器擊穿損壞。5.11 今要求負(fù)載電壓Uo=30V，負(fù)載電流Io=150mA。采用單相橋式整流電路，帶電容濾器。一直交

14、流頻率為50Hz，試選用管子型號(hào)和濾波電容器，并于單相半波整流電路比較，帶電容濾波器后，管子承受的最高反向電壓是否相同？5.12 在圖5.2.7所示的具有形RC濾波器的整流電路中，已知交流電壓U=6V,今要求負(fù)載電壓Uo=6V,負(fù)載電流Io=100mA,試計(jì)算濾波電阻R。 圖5.8 習(xí)題5.12的圖解： 如下圖所示，整流電路輸出直流電壓為 Ui=1.2U=1.2×6=7.2V 由此得 R=Ui-UoIo=7.2-6100×10-3=125.13 在圖5.09的整流電路中，已知變壓器兩次側(cè)電壓的有效值U=20V,負(fù)載電阻RL=50。試分別計(jì)算開關(guān)S1S4在不同斷合情況下，負(fù)載

15、兩端電壓Uo，電流Io，每個(gè)二極管中流過的電流ID和承受最高反向電壓URM。設(shè)R=20。（1）S1和S2合上，其他斷開；（2）S1合上，其他斷開；（3）S1S4均合上；（4）S1，S3，S4合上，S2斷開；（5）S1S4均斷開。圖5.09 習(xí)題5.13的圖5.14 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路如圖5.10所示，已知u=28.2sint V，穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值Uz=6 V，RL=2k，R=1.2k.試求：（1）S1斷開，S2合上時(shí)的Io，IR和IZ。（2）S1，S2均合上時(shí)的Io，IR和IZ，并說(shuō)明R=0和DZ接反兩種情況下電路能否起穩(wěn)壓作用。圖5.10 習(xí)題5.14的圖5.15 如何連接圖5.11中的各

16、個(gè)元器件以及接“地”符號(hào)才能得到對(duì)“地”為-+15V的直流穩(wěn)壓電源，并寫出其導(dǎo)通路徑。 圖5.11 習(xí)題5.15的圖5.16 某穩(wěn)壓電源如圖5.12所示，試問：（1）輸出電壓Uo的極性和大小如何？（2）電容器C1和C2的極性如何？他們的耐壓應(yīng)選多高?（3）負(fù)載電阻RL的最小值約為多少？（4）如將穩(wěn)壓管DZ接反，后果如何？（5）如R=0，又將如何？ 圖5.12 習(xí)題5.16的圖 解： （1）Uo=15V，極性為上“-”下“+”。（2） C1和C2的極性均應(yīng)為上“-”下“+”。（3） 查表可得IZ=5mA,求出整流輸出電壓Ui=1.2U=1.2×36=43.2V，則允許最大負(fù)載電流為IL

17、max=Ui-UoR-IZ=43.2-152.4×103-5×10-3=6.75mA于是可知最小負(fù)載電阻為 RLmin=UoILmax=156.75×10-3=2.22k（4） 如將DZ接反，則該穩(wěn)壓管工作在二極管狀態(tài)，負(fù)載被短路，整流電路輸出電流為 I=UiR=43.224×103=18mA ID=12I=9mAIoM=100mA（2CP13） 故二極管不會(huì)燒壞。2CW20的Izmax=15mA, PCM=250mW,正向電流未知，一般不至于燒壞，但輸出電壓Uo0限流電阻R的正常功耗為 PR=（Ui-Uo）2R=(43.2-15)22.4×1

18、030.33W一般選用0.5W，而實(shí)際功耗為PR'=Ui2R=（43.2）22.4×1030.78W>0.5W（5）若R=0，則首先燒壞穩(wěn)壓管，進(jìn)而可能燒壞二極管。因?yàn)閁iUZ，使 IZIzmax，故穩(wěn)壓管被燒壞。當(dāng)穩(wěn)壓管燒壞造成短路時(shí)，二極管電流過大也會(huì)被燒壞。5.17 電路如圖5.13所示。已知：Uz=6 V，R1=2 k，R2=1 k，R3=2 k，UI=30V，T的電流放大系數(shù)=50.試求：（1）電壓輸出范圍；（2）當(dāng)Uo=15 V，RL=150時(shí)，調(diào)整管T的管耗和運(yùn)算放大器的輸出電流。圖5.13 習(xí)題5.17的圖 解： （1）Uo=R1+R2R2+R1UZ 當(dāng)

19、R1=R1時(shí) Uo=UZ=6V 當(dāng)R1=0時(shí) Uo=2+11×6=18V即電壓輸出范圍為618V。（2）Io=UoRL=15150=0.1AIAo=IB=IE1+=11+Uo-UZR3+UoR1+R2+Io=150+115-62×103+52+1×103+0.1=2.15mAUCE=Ui-Uo=30-15=15V Pc=UCE·Ic=15×2.15×10-3×50=1.61W即調(diào)整管功能為1.61W，運(yùn)算放大器輸出電流為2.15mA。5.18 在圖5.14中，試求輸出電壓Uo的可調(diào)范圍是多大？圖5.14 習(xí)題5.18的圖解：

20、 根據(jù)運(yùn)算放大器“虛短”概念，有 R3R3+R4Uxx=R1+RP'R1+RP+R2Uo則 Uo=R1+RP+R2R1+RP'×R3R3+R4Uxx 當(dāng)RP'=RP時(shí) Uo=0.5+1.5+2.50.5+1.5×2.52.5+2.5×5=6.625V當(dāng)RP'=0時(shí) Uo=0.5+1.5+2.50.5×2.52.5+2.5×5=22.5V即Uo的可調(diào)范圍為5.625V22.5V5.19 在圖5.15中，試求輸出電壓Uo的可調(diào)范圍是多少？圖5.15 習(xí)題5.19的圖解： 根據(jù)運(yùn)算放大器u+=u-的原理，有 R1+RP

21、'R1+RP+R2Uo=Uxx Uo=R1+RP+R2R1+RP'Uxx當(dāng)RP'=RP時(shí) Uo=3.3+5.1+3.33.3+5.1×56.96V當(dāng)RP'=0時(shí) Uo=3.3+5.1+3.33.3×517.73V Uo的可調(diào)范圍為6.9617.73V。5.20 橋式整流電路如圖圖15.16所示，要求輸出直流電壓uo為25V，輸出直流電流為200mA，試問：（） 輸出電壓是正壓還是負(fù)壓？電解電容C的極性如何連接？（） 變壓器次級(jí)繞組輸出電壓u2的有效值為多大？（） 電容C至少應(yīng)選多大數(shù)值？（） 整流管的最大平均整流電流和最高反向電壓如何選擇？圖5.16 習(xí)題5.20的圖5.21 橋式整流電路如圖圖5.17所示，U2=20V，RL=40，C=1000F，試求：（