电工与电子技术1-6章课后习题答案

章 可控整流电路

6.1 晶闸管与具有一个PN结的二极管和具有两个PN结的三极管相比有何区别？

解 晶闸管、二极管以及三极管虽然是3种截然不同的器件，但它们都可以作为单方向导电的开关。然而，即使作为开关使用，它们之间却也存在着很大的差异。

与二极管比较，晶闸管具有可控性，即在阳极和阴极之间加上正向电压的时候，并且在控制极和阴极之间也加上正向电压晶闸管才能导通。二极管没有可控性，只要在阳极和阴极之间加上正向电压二极管就会导通。此外，晶闸管导通后可以通过几十至上千安培的电流，比二极管大得多。

与三极管比较，晶闸管不具有放大作用，只有当控制极电流达到某一数值时，阳极与阴极之间由阻断突然变为导通，导通后可以通过几十至上千安培的电流，并且控制极就不再起控制作用。三极管具有放大作用，在放大区集电极电流与基极电流成正比，即使在饱和区或截止区，也可以通过改变基极电流使其脱离饱和区或截止区，仍可用基极电流去控制集电极电流的大小。

6.2 晶闸管导通的条件是什么？晶闸管导通后，通过管子阳极的电流大小由哪些因素决定？晶闸管阻断时，承受电压的大小由什么决定？

解 晶闸管的导通条件是：在阳极和阴极之间加适当的正向电压UAK，并且在控制极和阴极之间加适当的正向触发电压UGK。

因为晶闸管导通后的管压降约为1V左右，电源电压UA几乎全部加到负载电阻RA上，阳极电

流，所以，晶闸管导通后阳极的电流大小基本上由电源电压UA和负载电阻RA决定。

晶闸管阻断分正向阻断和反向阻断两种情况。正向阻断时所承受的正向电压由正向转折电压UBO决定，超过此值时晶闸管被击穿导通而损坏。通常将正向转折电压UBO的80％规定为正向阻断峰值电压UFRM。反向阻断时所承受的反向电压由反向转折电压UBR决定，超过此值时晶闸管被反向击穿，漏电流剧烈增大而损坏。通常将反向转折电压UBR的80％规定为反向阻断峰值电压UFRM。

6.3 晶闸管由导通变为阻断状态的条件是什么？为什么晶闸管导通后控制极就失去控制作用？

解 晶闸管由导通变为阻断状态的条件是，晶闸管阳极电流小于维持电流IH，或将阳极与电源断开或给阳极与阴极之间加反向电压。 由于晶闸管内部存在强烈的电流正反馈，在触发信号使晶闸管导通后，正反馈即可维持晶闸管的饱和导通状态，所以，晶闸管导通后控制极就失去控制作用。 6.4 某电阻需要0～24V可调直流电压，采用单相可控半波整流电路。现有两种供电方案：（1）220V交流电网直接供电；（2）用整流变压器供电，

V。试比较两种供电方案

下晶闸管的导通角以及所选单相可控半波整流电路是否能满足负载的要求？ 分析 所选单相可控半波整流电路的导通角

，而控制角α的调整范围为

0~180°，所以，欲知所选单相可控半波整流电路是否能满足负载的要求，只要求出控制角α的调整范围是否为0~180°即可。

解 由单相可控半波整流电路输出直流电压的表达式：

得晶闸管的控制角为：

（1）采用220V交流电网直接供电时晶闸管的控制角为：

晶闸管的导通角为：

因为控制角α的调整范围在0~180°之内，所以，所选单相可控半波整流电路能满足负载的要求。

（2）采用整流变压器供电，

V时晶闸管的控制角为：

晶闸管的导通角为：

因为控制角α的调整范围在0~180°之内，所以，所选单相可控半波整流电路能满足负载的要求。

6.5 有一电阻性负载，需要直流电压60V，电流30A。采用单相可控半波整流电路，由电网220V电压供电，试计算晶闸管的导通角、电流的有效值以及管子承受的最大正反向电压。

分析 根据有效值的定义，电流的.有效值。为了保证晶闸管在出现瞬时

过电压时不致损坏，通常根据下式选取晶闸管所承受的正向和反向重复峰值电压UFRM和URRM：

UFRM≥URRM≥

解 由单相可控半波整流电路输出直流电压的表达式：

得晶闸管的控制角为：

晶闸管的导通角为：

晶闸管电流的有效值为：

晶闸管所承受的最高正向电压UFM、最高反向电压URM都等于：

（V）

为了保证晶闸管在出现瞬时过电压时不致损坏，通常根据下式选取晶闸管所承受的正向和反向重复峰值电压UFRM和URRM：

UFRM≥URRM≥

6.6 一单相可控半波整流电路，负载电阻

（V） （V）

Ω，由电网220V电压供电，控制角

，试计算整流电压的平均值、电流的有效值以及管子承受的最大正反向电压。

解 因为是单相可控半波整流电路，所以整流电压的平均值为：

（V）

电流有效值为：

晶闸管所承受的最高正向电压UFM、最高反向电压URM都等于：

（V）

为了保证晶闸管在出现瞬时过电压时不致损坏，通常根据下式选取晶闸管所承受的正向和反向重复峰值电压UFRM和URRM：

UFRM≥（V）

URRM≥（V）

6.7 一单相半控桥式整流电路，其输入交流电压有效值为220V，负载为1kΩ电阻，试求控制角

及

时负载上电压和电流的平均值，并画出相应的波形。

分析 根据单相半控桥式整流电路负载上电压的平均值

不同，负载上电压的平均值不同，电流的平均值以及相应的波形也不同。 解 （1）控制角

时负载上电压的平均值为：

可知，控制角α

（V）

电流的平均值为：

（mA）

（2）控制角

时负载上电压的平均值为：

（V）

电流的平均值为：

（mA）

相应的波形如图6.7所示。

（a）

时的波形 （b）

图6.7 习题6.7解答用图

时的波形

6.8 一电阻性负载，要求在0～60V范围内调压，采用单相半控桥式整流电路，直接由220V交流电源供电，试计算整流输出平均电压为30V和60V时晶闸管的导通角。

分析 本题可先应用求出控制角α，则导通角。

解 由单相半控桥式整流电路输出直流电压的表达式：

得晶闸管的控制角为：

（1）输出平均电压为30V时晶闸管的控制角为：

导通角为：

（2）输出平均电压为60V时晶闸管的控制角为：

导通角为：

6.9 在电阻性负载单相半控桥式整流电路中，已知当控制角

V，输出直流电流

A。如果将输出直流电压调到

时，输出直流电压V，则需要将控制角

α调到多大？这时的输出直流电流Io是多少？

分析 本题可先应用然后再求

时V求出变压器副边电压U2，

V时的控制角α和输出直流电流Io。

解 由单相可控半波整流电路输出直流电压的表达式：

得变压器副边电压的有效值为：

（V）

将输出直流电压调到

V时的控制角为：