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可控硅整流電路中的波形系數

田太民

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。在可控硅整流電路中波形系數是個值得注意的問題。為說明這個問題，我們先按圖1所示的可控硅半波整流電路做個實驗，各元件的型號和參數僅供參考。

先將R值調至最大，接通電源，此時直流電壓表指示為零，燈泡不亮。然后慢慢減小R值，電壓表讀數逐漸增大，燈泡逐漸增亮。我們會發現當直流電壓表指示為10伏時，燈泡便達到正常亮度了，這就是說燈泡的功耗已達額定功率了，若再繼續增高電壓，燈泡就可能燒毀。為什么電壓表的讀數還遠沒有達到燈泡的額定電壓36伏，而燈泡的功耗卻已達到額定功率了呢?

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

根據電工學知識，這種周期性的單向脈動電壓的有效值U。乃是瞬時值的平方在一個周期內平均值的算術平方根(均方根值)，即

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

現在再來看看實驗結果。據式(2)可算出，當直流電壓表指示10伏即U。=10伏時，CO$n=-0．7979，波形系數K~3．57， Uo~35．7伏。Uo己相當接近燈泡的額定電壓了，所以燈泡達到正常亮度。

根據同樣的道理可算出，? 當G相同時，在電阻性負載的全波可控整流電路中，輸出脈動電壓(波形見圖3中的實線)系數的1／／2倍。在上述計算中，均忽略了可控硅導通時的正向壓降。對其他形式的整流電路以及負載呈電感性時輸出電壓的波形系數，本文不再贅述。

由上面的分析可知，在用可控硅進一行整流時，直流電壓表(或電流表)上L的讀數是輸出電壓(或電流)的平均1K值，不能將讀數直接代入公式卜U2? L來計算負載上的功耗，這是因為式中U為負載R，上的電壓有效值，即U=Uo。

如欲減小波形系數，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，則K=I．57(單相半波)：? (2)當負載額定電壓比輸入交流電壓的有效值低得多時，先用變壓器降壓再進行整流；? (3)盡量采用單向可控整流或三相可控整流電路。如忽視波形系數的影響，盡管電壓表的讀數還遠未達到負載的額定電壓，但仍有可能燒毀電器，以致造成不應有的損失。這是必須注意的。

在實際應用中，為方便起見，我們可根據表二來估算不同的輸出直流電壓時的波形系數，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U。與輸入交流電壓有效值U的比。即??? 23 (3)，便可得到相應的波形系數K。例如在圖1所示的電路中，當直流電壓表指示為 50伏時，n=50／220~0．23，根據表二可估算出此時波形系數K在2．32和1．98之間。

對于全波可控整流電路來說，

根據同樣的道理，可得出全波可控整流電路中，對應于不同n值(可控硅全導通時n取得最大值0．9)時的波形系數K。

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