可控硅整流电路中的波形系数分析

可控硅整流电路中的波形系数分析

某一电压(或电流")1所示的可控硅半波整流电路做个实验，各元件的型号和参数仅供参考。

先将R值调至最大，接通电源，此时直流电压表指示为零，灯泡不亮。然后慢慢减小R值，电压表读数逐渐增大，灯泡逐渐增亮。我们会发现当直流电压表指示为10伏时，灯泡便达到正常亮度了，这就是说灯泡的功耗已达额定功率了，若再继续增高电压，灯泡就可能烧毁。为什么电压表的读数还远没有达到灯泡的额定电压36伏，而灯泡的功耗却已达到额定功率了呢?

灯光中流过的电流是单向脉动电流，灯泡两端的电压为单向脉动电压，其波形如图2中实线所示。直流电压表的读数是这种脉动电压的平均值，而刁；是它的有效值。其有效值却要比平均值大得多。

根据电工学知识，这种周期性的单向脉动电压的有效值U。乃是瞬时值的平方在一个周期内平均值的算术平方根(均方根值)，即

将不同的Q值代入式(3)，就得到相应的K值，如表一所示。由表一可以看出，当可控硅的移相角由零变到n时，波形系数K值逐渐增大，而且增大的速度越来越快，当。接近，I时，K值将急聚增加(而U和Uo都急聚下降。)

现在再来看看实验结果。据式(2)可算出，当直流电压表指示10伏即U。=10伏时，CO$n=-0．7979，波形系数K~3．57， Uo~35．7伏。Uo己相当接近灯泡的额定电压了，所以灯泡达到正常亮度。

根据同样的道理可算出，  当G相同时，在电阻性负载的全波可控整流电路中，输出脉动电压(波形见图3中的实线)系数的1／／2倍。在上述计算中，均忽略了可控硅导通时的正向压降。对其他形式的整流电路以及负载呈电感性时输出电压的波形系数，本文不再赘述。

由上面的分析可知，在用可控硅进一行整流时，直流电压表(或电流表)上L的读数是输出电压(或电流)的平均1K值，不能将读数直接代入公式卜U2  L来计算负载上的功耗，这是因为式中U为负载R，上的电压有效值，即U=Uo。

如欲减小波形系数，使输出出电压有效值接近于平均值，有三条措施可取：

(1)              尽量减小可控硅的移相角，如Q：o时，则K=I．57(单相半波)：  (2)当负载额定电压比输入交流电压的有效值低得多时，先用变压器降压再进行整流；  (3)尽量采用单向可控整流或三相可控整流电路。如忽视波形系数的影响，尽管电压表的读数还远未达到负载的额定电压，但仍有可能烧毁电器，以致造成不应有的损失。这是必须注意的。

在实际应用中，为方便起见，我们可根据表二来估算不同的输出直流电压时的波形系数，从而估算出输出电压的有效值。表二中的n为直流电压表的读数U。与输入交流电压有效值U的比。即    23 (3)，便可得到相应的波形系数K。例如在图1所示的电路中，当直流电压表指示为 50伏时，n=50／220~0．23，根据表二可估算出此时波形系数K在2．32和1．98之间。

对于全波可控整流电路来说，

根据同样的道理，可得出全波可控整流电路中，对应于不同n值(可控硅全导通时n取得最大值0．9)时的波形系数K。