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单相桥式全控整流电路


实验二
一、实验目的

单相桥式全控整流电路

1.了解单相桥式全控整流电路的工作原理。 2.研究单相桥式全控整流电路在电阻负载、阻感负载及反电势负载时的工作。

二、实验设备与仪器
1.教学实验台主控制屏 2.NMCL—33 组件 3.NMCL—05(A)组件或 NMCL—36 组件 4.NMEL—03 组件 5.NMEL—02 组件或 NMCL—35 组件 6.NMCL—31A 组件 7.双踪示波器、万用表

三、实验线路与原理


1

单 相 桥 式 全 控 整 流 电 路 接 线 图

如图 1 所示为单相桥式全控整流电路实验模块的接线图。

1.带电阻负载时的工作情况

图 2 单相桥式全控整流电路带电阻负载时的电路图

图 2 所示为单相桥式全控整流电路带电阻负载时的电路原理图, 晶闸管 VT1 和 VT4 组 成一对桥臂,VT2 和 VT3 组成另一对桥臂。 ①u2 在正半周(即 a 点电位高于 b 点电位)时 若 4 个晶闸管均不导通,则 id = 0,ud = 0,VT1、VT4 串联承受电压 u2;在触发角 α 处给 VT1 和 VT4 加触发脉冲,VT1 和 VT4 立即导通,电流从电源 a 端经 VT1、R、VT4 流 回电源 b 端。 ②当 u2 过零时 流经晶闸管的电流也降到零,VT1 和 VT4 关断。 ③u2 在负半周时 仍在触发角 α 处触发 VT2 和 VT3 导通,电流从电源 b 端流出,经 VT3、R、VT2 流回 电源 a 端。 ④到 u2 再次过零时 电流又降为零,VT2 和 VT3 关断。 2.带阻感负载时的工作情况

图 3 单相桥式全控整流电路带阻感负载时的电路图

如图 3 所示为单相桥式全控整流电路带阻感负载时的电路原理图 ①当 u2 在正半周时 在触发角 α 处给晶闸管 VT1 和 VT4 加触发脉冲使其开通,则 ud = u2;又由于负载电 感很大,所以 id 不能突变且波形近似为一条水平线。 ②当 u2 过零变负时 由于电感的作用,晶闸管 VT1 和 VT4 中仍流过电流,所以并不关断。 ③ ωt = π+α 时刻 触发 VT2 和 VT3 导通,u2 通过 VT2 和 VT3 分别向 VT1 和 VT4 施加反压使 VT1 和 VT4 关断,流过 VT1 和 VT4 的电流迅速转移到 VT2 和 VT3 上。

四、实验内容
1.观察单相桥式全控整流电路接电阻负载时,α = 30°、60°、90°、120°、150°情况下的负 载输出,记录 Ud 和 Id 的值 α Uct/V 实验数据 理论计算 Ud/V Id/A Ud/V Id/A 30° 7.60 88 0.189 92.37 0.1982 60° 6.25 73 0.157 74.25 0.1593 90° 4.83 50 0.109 49.5 0.0875 120° 3.45 28 0.061 24.75 0.0531 150° 1.95 8 0.018 6.63 0.0142

已知 U2 由 220V 电压源经变比为 2 的降压变压器所得,又测得 R= 466Ω,于是可根据 公式计算 Ud 和 Id 的理论值,公式如下:

Ud = 0.9U2

1 + cosα Ud , Id = 2 R

比较实验数据和所求得得理论值, 发现数据较接近但仍有误差, 可能是肉眼观察示波器 所得的 α 值带来较大误差对负载输出产生影响。 2.观察单相桥式全控整流电路接阻感负载时,α = 30°、60°、90°情况下的负载输出,并记 录 Ud 和 Id 的值 α Uct/V RL 负载 R 负载 Ud/V Id/A Ud/V Id/A 30° 7.60 84 0.177 88 0.189 60° 6.25 69 0.146 73 0.157 90° 4.83 47 0.099 50 0.109

已知 R= 466Ω,L=700mH,由于 L=700mH 对于 U2 较小,因此在这里不计算相应的理

论值。 对比阻感负载和电阻负载时的各数据, 发现 Ud 和 Id 均有所降低, 猜测可能是因为 L 非 极大带来 Ud 和 Id 部分断续使负载输出平均值降低。 3.观察单相桥式全控整流电路分别接电阻负载和阻感负载时,α = 60°、90°的整流输出电 压 ud 的波形 ①R 负载
图 3 电阻负载 α = 60°时的整流输出电压波形

图 4 电阻负载 α = 90°时的整流输出电压波形

②RL 负载
图 5 阻感负载 α = 60°时的整流输出电压波形

图 6 阻感负载 α =90°时的整流输出电压波形

由图 3 和图 4 可看到示波器中的图形与书上的波形图类似;而图 5 和图 6 与书上的波 形相差较大, 在负半周出现了小段范围电压为 0 的情况, 且 α 越大断续输出持续的范围也越 大。 由此可解释了阻感负载情况下出现整流输出的电压和电流平均值降低的现象, 这是由于 电感 L 值不够大所产生的 Ud、Id 不连续。因此,要使整流输出电压电流连续,电感 L 要足 够大,且输入电压越高,满足条件的 L 值也越大。


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