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(shù)僅供參考,。
先將R值調(diào)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(shù)逐漸增大,燈泡逐漸增亮,。我們會發(fā)現(xiàn)當(dāng)直流電壓表指示為10伏時,,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(shù)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(jù)電工學(xué)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(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,,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,K值將急聚增加(而U和Uo都急聚下降,。) 現(xiàn)在再來看看實驗結(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,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,在電阻性負(fù)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(shù)的1//2倍,。在上述計算中,均忽略了可控硅導(dǎo)通時的正向壓降,。對其他形式的整流電路以及負(fù)載呈電感性時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,,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來計算負(fù)載上的功耗,,這是因為式中U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?。? (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(dāng)負(fù)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(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,,n=50/220~0.23,根據(jù)表二可估算出此時波形系數(shù)K在2.32和1.98之間,。 對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,,對應(yīng)于不同n值(可控硅全導(dǎo)通時n取得最大值0.9)時的波形系數(shù)K,。