《電力電子技術(shù)》課后習(xí)題及答案03電風(fēng)扇無(wú)級(jí)調(diào)速器電路的制作與調(diào)試習(xí)題答案

模塊三電風(fēng)扇無(wú)級(jí)調(diào)速器電路的制作與調(diào)試習(xí)題答案

例3—1在交流調(diào)壓電路或交流開關(guān)中，使用雙向晶閘管有什么好處?

解：雙向晶閘管不論是從結(jié)構(gòu)上，還是從特性上，都可以把它看作是一對(duì)反并聯(lián)晶閘管

集成元件。它只有一個(gè)門極，可用交流或直流脈沖觸發(fā)，使之能正、反向?qū)?。在交流調(diào)壓

電路或交流開關(guān)中使用雙向晶閘管可以簡(jiǎn)化電路、減小裝置體積和質(zhì)量、節(jié)省投資、方便維

護(hù)。

例3-2雙向晶閘管額定電流的定義和普通晶閘管額定電流的定義有何不同？額定電

流為100A的兩只普通晶閘管反并聯(lián)可以用額定電流為多少的雙向晶閘管代替？

解:雙向晶閘管的額定電流用有效值表示，而普通晶閘管的額定電流是用平均值表示的。

額定電流100A的普通晶閘管，其通過電流的峰值為100AXn=314A,則雙向晶閘管的額定

電流為314/a=222A。

例3-3一臺(tái)220V/10kW的電爐，采用單相交流調(diào)壓電路，現(xiàn)使其工作在功率為5kW

的電路中，試求電路的控制角u、工作電流以及電源側(cè)功率囚數(shù)。

7=10000=455A

解：電爐是電阻性負(fù)載。220V、10kW的電爐其電流有效值應(yīng)為220

45.5

要求輸出功率減半，即〃值減小1/2,故工作電流應(yīng)為/=32.1A

輸出功率減半，即U?值減小1/2,則a=90°

功率因數(shù)cos6=00.707

例3—4圖3—1單相交流調(diào)壓電路，S=220V,L=5.516mH,R=1Q,試求:

1）控制角a的移相范圍。

2）負(fù)載電流最大有效值。

3）最大輸出功率和功率因數(shù)，

解：1）單相交流調(diào)壓電感性負(fù)載時(shí)，控制角a的移相范圍是。

2^x50x5.516

(p=arctan——=arctan-=---6--0-°-------------

R1

所以控制角a的移相范圍是60°~Ji。

2）因a=。時(shí)，電流為連續(xù)狀態(tài)，此時(shí)負(fù)載電流最大。

,U2220V?i

1=j---------------=110A

Z11+（1.732）2

3）最大功率

P=Ucos（p=U^Icosa=（220x110xcos60°）W=12.1kW

cos。=cosa=cos60°=0.5

例3?5采用雙向晶閘管組成的單相調(diào)功電路采用過零觸發(fā)，S=220V,負(fù)載電阻R=1

。，在控制的設(shè)定周期Tc內(nèi)，使晶閘管導(dǎo)通0.3s,斷開0.2s。試計(jì)算：

1）輸出電壓的有效值。

2）負(fù)載上所得得平均功率與假定晶閘管一直導(dǎo)通時(shí)輸出得功率。

3）選擇雙向晶閘管得型號(hào)。

解：負(fù)載在全導(dǎo)通時(shí)，送出的功率為〃=遲=型：=48.4kW

R1

負(fù)載在導(dǎo)通0.3s斷開0.2s過零觸發(fā)下，負(fù)載上的電壓有效值

P=48.4x—03—=29kW

負(fù)載上的功率0.3+0.2

五、自我檢測(cè)題

1.填空題

1）型號(hào)為KS100-8的元件表示晶閘管、它的額定電壓為伏、額定

有效電流為安。

2）雙向晶閘管的觸發(fā)方式有：

1+觸發(fā)：第一陽(yáng)極T1接電壓，第二陽(yáng)極T2接電壓；門極G

接電壓，T2接電壓。

I-觸發(fā)：第一陽(yáng)極T1接電壓，第二陽(yáng)極T2接電壓；門極G接

電壓，T2接電壓。

HI+觸發(fā)：第一陽(yáng)極T1接電壓，第二陽(yáng)極T2接電壓，門極G接_

電壓，T2接電壓。

川-觸發(fā)：第一陽(yáng)極門接電壓，第二陽(yáng)極T2接電壓；門極G接_

電壓，T2接電壓。

3）在單相交流調(diào)壓電路中，負(fù)載為電阻性時(shí)移相范圍是,負(fù)載是阻感性

時(shí)移相范圍是。

4）雙向晶閘管的圖形符號(hào)是,三個(gè)電極分別是,和

5）交流零觸發(fā)開關(guān)電路是利月在電源電壓方式來控制晶閘管導(dǎo)通與關(guān)斷的。

2.判斷題

1）雙向晶閘管與普通晶閘管一樣，額定電流也用通態(tài)電流平均值表示（）

2）雙向晶閘管的結(jié)構(gòu)與普通晶閘管一樣，也是由四層半導(dǎo)體（P1N1P2N2）材料構(gòu)成的。

（）

3）雙向晶閘管的額定電流的定義與普通品閘管不一樣，雙向晶閘管的額定電流是用電

流有效值來表示的。（）

4）雙向晶閘管的結(jié)構(gòu)與普通晶閘管不一樣，它是由五層半導(dǎo)體材料構(gòu)成的。（）

3.問答題

1）什么是晶閘管交流開關(guān)？

2）交流調(diào)壓電路中，晶閘管常用哪些方式控制？

3）單相交流調(diào)壓電路中，對(duì)于電阻-電感負(fù)載，為什么晶閘管的觸發(fā)脈沖要用寬脈沖或

脈沖列？

4）三相交流調(diào)壓電路有哪些接線方式，各有什么特點(diǎn)？

5）雙向晶閘管有哪幾種觸發(fā)方式？用的最多的有哪兩種？

6）在交流調(diào)壓電路中，采用相位控制和通斷控制各有何優(yōu)缺點(diǎn)？為什么通斷控制適用

于大慣性負(fù)載？

7）單相交流調(diào)壓電路，負(fù)載阻抗角為30°,問控制角a的有效移相范圍有多大？

4.計(jì)算題

1）在圖3?2示交流調(diào)壓電路中，已知U2=220V負(fù)載電阻RL=10Q,當(dāng)觸發(fā)角a=90°

時(shí)，計(jì)算RL吸收的交流電功率是多少？并畫出RL上的電壓波形圖。導(dǎo)通區(qū)用陰影線表示。

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2）一臺(tái)工業(yè)爐原由額定電壓為單相交流220v供電，額定功率為10千瓦。現(xiàn)改用雙向

晶閘管組成的單相交流調(diào)壓電源供電，如果正常工作時(shí)負(fù)載只需要5千瓦。試問雙向晶閘管

的觸發(fā)角a應(yīng)為多少度？試求此時(shí)的電流有效值，以及電源側(cè)的功率因數(shù)值。

5.分析題

1)圖3-3為采用雙向晶閘管的單相電源漏電檢測(cè)原理圖，試分析其工作原理。

2)圖3-4為一單相交流調(diào)壓電路，試分析當(dāng)開關(guān)Q置于位置1、2、3時(shí)，電路的工作

情況并畫出開關(guān)置于不同位置時(shí)，負(fù)載上得到的電壓波形。

圖3-4

4）已知自耦變壓器基本繞組為1-0,調(diào)整繞組1-3與1-2之間的匝數(shù)是1-0的10%。試

分析圖3-5示兩組反并聯(lián)晶閘管組成的電路，是如何實(shí)現(xiàn)在輸入電壓波動(dòng)時(shí)，使輸

出電壓U0保持穩(wěn)定？

圖3-5

六、自我檢測(cè)題答案

1.填空題

1）雙向晶閘管、800V、100Ao

2）1+觸發(fā)：正，負(fù)；G正，負(fù)。I-觸發(fā)：正，負(fù)；負(fù)，正?！綡+觸發(fā)：負(fù)，正;

正，負(fù)。10-觸發(fā)：負(fù)，正；負(fù)，正。

3）0—＞萬(wàn)，0f乃，

4）第一陽(yáng)極T1,第二陽(yáng)極T2,門極G

聿GlT25）過零觸發(fā)

2.判斷題

1）X2）X3）J4）V

3.問答題

1）如果交流調(diào)壓電路中的晶閘管在交流電壓自然過零時(shí)關(guān)斷或?qū)?，則稱之為晶閘管

交流開關(guān)。

2）交流調(diào)壓電路中的晶閘管常用兩種方式控制：

（1）相位控制。在電源電壓的每一周期，在選定的時(shí)刻將負(fù)載與電源接通，改變選定

時(shí)刻即可達(dá)到調(diào)壓的目的。

（2）通斷控制。將晶閘管作為開關(guān)，使負(fù)載與電源接若干周波，然后再斷開一定的周

波，通過改變通斷的時(shí)間比達(dá)到調(diào)壓的目的。

3）見教材。

4）見教材表格。

5）1+觸發(fā)：T1接正電壓，T2接負(fù)；門極G接正，T2接負(fù)。

I-觸發(fā)：T1接正，T2接負(fù)；門極G為負(fù)，T2接正。

III+觸發(fā)T1接負(fù)，T2接正，門極G接正，T2接負(fù)。

山-觸發(fā)T1接負(fù)，T2接正；門極G接負(fù)，T2接正。

6）通斷控制采用了“零”觸發(fā)的控制方式，幾乎不產(chǎn)生諧波污染，但由于在導(dǎo)通周期

內(nèi)電動(dòng)機(jī)承受的電壓額定電壓，而在間歇周期內(nèi)電動(dòng)機(jī)承受的電壓為零，故加在電動(dòng)機(jī)上的

電壓變化劇烈，致使轉(zhuǎn)矩較大，特別是在低速時(shí)，影響尤為嚴(yán)重。脈動(dòng)

相位控制輸出電壓較為精確，調(diào)速精度較高、快速性好，低速時(shí)轉(zhuǎn)速脈動(dòng)較小。但由于

相位控制的導(dǎo)通波形只是工頻正弦波一周期的一部分，會(huì)產(chǎn)生成分復(fù)雜的諧波，對(duì)電網(wǎng)造成

諧波污染。

7)30°-180°

4.計(jì)算題

1)2.4KW

2)1、n/2；32.1A；0.707

5.分析題

1）三相插座漏電，雙向晶間管以1+或III-的方式觸發(fā)導(dǎo)通，繼電器線圈得電，J1,4

常開觸頭閉合，常閉觸頭斷開，切斷插座電源；同時(shí)J1,2常開觸頭閉合，常閉觸頭斷開，

晶閘管門極接通電源：雙向晶閘管導(dǎo)通使指示燈亮，提示插座漏電.

正常工作時(shí)，雙向晶閘管門極無(wú)觸發(fā)信號(hào)，不導(dǎo)通，繼電器線圈不得電，三相插座帶