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可控硅整流電路中的波形系數(shù)

發(fā)布時(shí)間:2011-3-3 09:39    發(fā)布者:電路圖分享
關(guān)鍵詞: 波形系數(shù) , 可控硅 , 整流電路
某一電壓(或電流)的有效值與其平均值之比,我們稱之為波形系數(shù)。在可控硅整流電路中波形系數(shù)是個(gè)值得注意的問題。為說明這個(gè)問題,我們先按圖1所示的可控硅半波整流電路做個(gè)實(shí)驗(yàn),各元件的型號(hào)和參數(shù)僅供參考。



先將R值調(diào)至最大,接通電源,此時(shí)直流電壓表指示為零,燈泡不亮。然后慢慢減小R值,電壓表讀數(shù)逐漸增大,燈泡逐漸增亮。我們會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)直流電壓表指示為10伏時(shí),燈泡便達(dá)到正常亮度了,這就是說燈泡的功耗已達(dá)額定功率了,若再繼續(xù)增高電壓,燈泡就可能燒毀。為什么電壓表的讀數(shù)還遠(yuǎn)沒有達(dá)到燈泡的額定電壓36伏,而燈泡的功耗卻已達(dá)到額定功率了呢?

燈光中流過的電流是單向脈動(dòng)電流,燈泡兩端的電壓為單向脈動(dòng)電壓,其波形如圖2中實(shí)線所示。直流電壓表的讀數(shù)是這種脈動(dòng)電壓的平均值,而刁;是它的有效值。其有效值卻要比平均值大得多。

根據(jù)電工學(xué)知識(shí),這種周期性的單向脈動(dòng)電壓的有效值U。乃是瞬時(shí)值的平方在一個(gè)周期內(nèi)平均值的算術(shù)平方根(均方根值),即




將不同的Q值代入式(3),就得到相應(yīng)的K值,如表一所示。由表一可以看出,當(dāng)可控硅的移相角由零變到n時(shí),波形系數(shù)K值逐漸增大,而且增大的速度越來越快,當(dāng)。接近,I時(shí),K值將急聚增加(而U和Uo都急聚下降。)

現(xiàn)在再來看看實(shí)驗(yàn)結(jié)果。據(jù)式(2)可算出,當(dāng)直流電壓表指示10伏即U。=10伏時(shí),CO$n=-0.7979,波形系數(shù)K"3.57, Uo"35.7伏。Uo己相當(dāng)接近燈泡的額定電壓了,所以燈泡達(dá)到正常亮度。

根據(jù)同樣的道理可算出, 當(dāng)G相同時(shí),在電阻性負(fù)載的全波可控整流電路中,輸出脈動(dòng)電壓(波形見圖3中的實(shí)線)系數(shù)的1//2倍。在上述計(jì)算中,均忽略了可控硅導(dǎo)通時(shí)的正向壓降。對(duì)其他形式的整流電路以及負(fù)載呈電感性時(shí)輸出電壓的波形系數(shù),本文不再贅述。





由上面的分析可知,在用可控硅進(jìn)一行整流時(shí),直流電壓表(或電流表)上L的讀數(shù)是輸出電壓(或電流)的平均1K值,不能將讀數(shù)直接代入公式卜U2 L來計(jì)算負(fù)載上的功耗,這是因?yàn)槭街蠻為負(fù)載R,上的電壓有效值,即U=Uo。

如欲減小波形系數(shù),使輸出出電壓有效值接近于平均值,有三條措施可取:

(1) 盡量減小可控硅的移相角,如Q:o時(shí),則K=I.57(單相半波): (2)當(dāng)負(fù)載額定電壓比輸入交流電壓的有效值低得多時(shí),先用變壓器降壓再進(jìn)行整流; (3)盡量采用單向可控整流或三相可控整流電路。如忽視波形系數(shù)的影響,盡管電壓表的讀數(shù)還遠(yuǎn)未達(dá)到負(fù)載的額定電壓,但仍有可能燒毀電器,以致造成不應(yīng)有的損失。這是必須注意的。





在實(shí)際應(yīng)用中,為方便起見,我們可根據(jù)表二來估算不同的輸出直流電壓時(shí)的波形系數(shù),從而估算出輸出電壓的有效值。表二中的n為直流電壓表的讀數(shù)U。與輸入交流電壓有效值U的比。即 23 (3),便可得到相應(yīng)的波形系數(shù)K。例如在圖1所示的電路中,當(dāng)直流電壓表指示為 50伏時(shí),n=50/220"0.23,根據(jù)表二可估算出此時(shí)波形系數(shù)K在2.32和1.98之間。

對(duì)于全波可控整流電路來說,



根據(jù)同樣的道理,可得出全波可控整流電路中,對(duì)應(yīng)于不同n值(可控硅全導(dǎo)通時(shí)n取得最大值0.9)時(shí)的波形系數(shù)K。
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