電工技術(shù)習題

1、 習 題5.1 在圖5.01中，已知RL=80，直流電壓表的讀數(shù)為110V，試求：(1)直流電源表的讀數(shù)；(2)整流電流的最大值；(3)交流電壓表的讀數(shù)；(4)變壓器二次側(cè)電流的有效值。二極管的正向降壓忽略不計。 圖5.01 習題5.1的圖解：（1）Io=UoRL=11080=1.375A的讀數(shù)為1.375A1.38 A。（2）Im=UmRL=UoRL=×11080=4.32A整流電流最大值為4.32A。（3）U2=Uo0.45=1100.45244V即的讀數(shù)為244V。（4）I2=1.57Io=1.57×1.3752.16A變壓器副邊電流有效值為2.16A5.2 在圖5.

2、2的單相半波整流電路中，已知變壓器二次側(cè)電壓的有效值U=30V，負載電阻RL=100，試問：(1)輸出電壓和輸出電流的平均值Uo和Io各為多少？(2)若電源電壓波動-+10%，二極管承受的最高反向電壓為多少？ 圖5.2 習題5.2的圖5.3 若采用圖5.3的單相橋式整流電路，試計算上題。 圖5.3 習題5.3的圖5.4 有一電壓為110V，電阻為55的直流負載，采用單相橋式整流電路（不帶濾波器）供電，試求變壓器二次繞組電壓和電流的有效值并選用二極管。解：由題意：UO=110V IO=UORL=11055=2A 故變壓器副邊電壓為 U=UO0.9=1100.9=122V 副繞組電流為 I2=1.

3、11×IO=1.11×2=2.22A 二極管中平均電流為 ID=12IO=12×2=1A 二極管上最高反向電壓為 UDRM=2U=2×122173V 可選2CZ12D5.5 在圖5.04所示的整流電路中，變壓器二次側(cè)電壓有效值U1=20V,U2=50V;R1=100,R2=30;二極管最大整流電流IOM和反向工作峰值電壓URWM如表中所列。(1)試校核電路中各整流橋所選用的二極管型號是否合適。(2)若將繞組2-2的極性接反，對整流電路有無影響，為什么？(3)若將a,b間聯(lián)線去掉，電路是否仍能工作？此時輸出電壓Uo和輸出電流Io等于多少？所選用的二極管是否

4、合適？ 圖5.04 習題5.5的圖解：（1）兩個橋式整流電路是互相獨立的，對11電路； Uo1=0.9U1=0.9×20=18V Io1=Uo1R1=18100=0.18A ID1=12Io1=12×0.18=0.09A UDRM1=2U1=2×20=28.3V 所選二極管2CP12的IOM>ID1,URWM>2UDRM,合適。 對22電路： Uo2=0.9U2=0.9×50=45V Io2=Uo2R2=4530=1.5A ID2=12Io2=12×1.5=0.75A UDRM2=2U2=2×50=70.7V 所選二極管2

5、CZ11A的IOM>ID2,URWM>UDRM2，基本合適。最好選用2CZ11B，其URWM=200V>2UDRM. （2）若繞組22極性反接，則仍為橋式整流電路，且輸出電壓極性不變，故對整流電路毫無影響。 （3）若將a，b間聯(lián)線去掉，則電路可畫如下圖所示。在電源正半周時，D11，D13，D21，D23 4個二極管在電源電壓（u1+u2）作用下經(jīng)（R1+R2）導電；在電源負半周時，D12，D14，D22，D24 4個二極管在電源電壓（u1+u2）作用下經(jīng)（R1+R2）導電，在（R1+R2）中電流方向不變，故有 Uo=0.9U1+U2=0.920+50=63V Io=UoR1+

6、R2=63100+300.485A 二極管中電流平均值為 ID=12Io=12×0.4850.242A D11D14的最高反向電壓仍與原來一樣，UDRM1=28.3V；D21D24的最高反向電壓也與原來一樣，UDRM2=70.7V。分析可見，電路仍能實現(xiàn)整流作用，輸出直流總電壓Uo=18+45=63V不變，但R1和R2中電流Io則與前大不相同。所選二極管中2CZ11A尚能使用，而2CP12則已大大超載了，可能燒壞。5.6 有一整流電路如圖5.05所示，(1)試求負載電阻RL1和RL2上整流電壓的平均值Uo1和Uo2，并標出極性；(2)試求二極管D1，D2，D3中的平均電流ID1,ID

7、2 ,ID3以及各管所承受的最高反向電壓。 圖5.03 習題5.5的圖解： （1）Uo1=0.4590+10=45V,極性為上“-”下“+”。 Uo2=0.9×10=9V 極性為上“+”下“-”。 （2）ID1=Io1=Uo1RL1=4510×103=4.5mA ID2=ID3=12Io2=12Uo2RL2=129100=45mA UDRM1=290+10141V UDRM2=UDRM3=22×1028.3V5.7 圖5.06是二倍壓整流電路，Uo=22U，試分析之，并標出Uo的極性。 圖5.06 習題5.7的圖解： 電源正半周時，二極管D1導電，給電容器C1充電

8、到Uc1=2U，以后D1截止，D2也截止，C1中電荷不能釋放，保持Uc1=2U。負半周D2在（u+uc1）作用下導電，給電容器C2充電，到Uc2=22U時，D2截止，于是在負載RL上獲得的最高電壓為Uo=22U。隨后C2會向RL放電，Uo有所下降，但只要使RL·C2足夠大，Uo基本上是22U。這便是電路工作原理。顯然Uo的極性應為下“+”上“-”。5.8 有一電解電源，采用三相橋式整流，如果要求負載直流電壓Uo=20V，負載電流Io=200A，(1)試求變壓器容量為多少KVA;(2)選用整流元件。考慮到變壓器二次繞組及管子上的壓降，變壓器的二次側(cè)電壓要加大10%。 解： 由表可知Uo

9、=2.34U，則 U=Uo2.34×1.1=202.34×1.1=9.4V ID=13Io=13×20066.7A UDRM=6U=6×9.4=23V I2=0.82Io=0.82×200=164A（1） 變壓器容量為 S=3UI2=3×9.4×164=4.62kV·A 可選用SN=5kV·A的變壓器。 （2） 選用IOM=100A，URWM=50V的整流管。5.9 在表5.1.1中，試證明單相半波整流時變壓器二次側(cè)電壓時的有效值I=1.57Io，如果帶電容濾波器后，是否仍有上述關(guān)系？解：I=1T0Ti2

10、dt=1T0T2UmRL(sint)2dt=UmRL120sin2tdt=Um2RL=2Io1.57Io 其中Io=UmRL變壓器副繞組中電流與二極管電流相同，在帶有電容濾波器后，二極管導通時間大大縮短，峰值電流增大。變壓器副繞組電流有效值不再具有上述關(guān)系。5.10 試分析圖5.07所示的變壓器二次繞組中有中心抽頭的單相整流電路，二次繞組兩段的電壓有效值各為U： （1）試分析在交流電壓的正半周和負半周時電流的通路，并標出負載電阻RL上電壓 uo和濾波極性電容器C的極性； （2）分別畫出無濾波電容器和有濾波電容器兩種情況下負載電阻上電壓uo的波形，是全波還是半波整流？ （3）如無濾波電容器，負載

11、整流電壓的平均值Uo和變壓器二次繞組每段的有效值U之間的數(shù)值關(guān)系如何？如有濾波電容，則又如何？ （4）分別說明有濾波電容器和無慮波電容器兩種情況下截止二極管上所承受的最高反向電壓URM是否都等于22U。 （5）如果整流二極管D2虛焊，Uo是否是正常情況下的一半？如果變壓器的二次側(cè)中心抽頭虛焊，這時有輸出電壓嗎？ （6）如果把D2的極性接反，是否能正常工作？會出現(xiàn)什么問題？ （7）如果D2因過載損壞造成短路，還會出現(xiàn)什么其他問題？ （8）如果輸出端短路，又將出現(xiàn)什么問題？ （9）如果把圖中的D1和D2都反接，是否仍有整流作用？所不同者都是什么？ 圖5.07 習題5.10的圖解：（1）uo極性為上

12、“+”下“-”，電容器極性上端為“+”。 （2）波形如圖解所示，其中（a）為無慮波電容器情況下負載電壓uo，（b）為有濾波電容器情況下負載電壓uo。可見電路是全波整流，正半周D1導通，D2截止；負半周D2導通，D1截止。 （a） （b）（3）無濾波電容時Uo=0.9U，有濾波電容器時Uo1.2U（在滿足RLC（35）T2的條件下）（4）當二極管D1導通時，D2承受反向電壓為u+u=2u;反之D2導通時，D1承受反向電壓也是2u，故兩管截止時承受的最高反向電壓UDRM均為22U且與有無電容器無關(guān)。（5）若D2虛焊不通，則電路為半波整流，若無濾波電容器，則UO為正常值的一半，若有濾波電容器，則UO

13、U12×1.2U，既不是正常值的一半。若變壓器副邊中心抽頭虛焊（不通），則負載被開路，輸出電壓為零。（6）若D2極性接反，則正半周電源被D1和D2短接，將燒壞兩只二極管。負半周則兩管均截止，故不能正常工作。（7）若D2損壞而短路，則正半周變壓器被D1短路，將燒壞D1，甚至燒壞變壓器繞組或燒斷電源保險絲。（8）若輸出端短路，則正半周燒壞D1，負半周燒壞D2。（9）若D1和D2均反接，則仍為全波整流電路，所不同的是輸出電壓極性相反，此時應將濾波電容器也反接，否則將使濾波電容器擊穿損壞。5.11 今要求負載電壓Uo=30V，負載電流Io=150mA。采用單相橋式整流電路，帶電容濾器。一直交

14、流頻率為50Hz，試選用管子型號和濾波電容器，并于單相半波整流電路比較，帶電容濾波器后，管子承受的最高反向電壓是否相同？5.12 在圖5.2.7所示的具有形RC濾波器的整流電路中，已知交流電壓U=6V,今要求負載電壓Uo=6V,負載電流Io=100mA,試計算濾波電阻R。 圖5.8 習題5.12的圖解： 如下圖所示，整流電路輸出直流電壓為 Ui=1.2U=1.2×6=7.2V 由此得 R=Ui-UoIo=7.2-6100×10-3=125.13 在圖5.09的整流電路中，已知變壓器兩次側(cè)電壓的有效值U=20V,負載電阻RL=50。試分別計算開關(guān)S1S4在不同斷合情況下，負載

15、兩端電壓Uo，電流Io，每個二極管中流過的電流ID和承受最高反向電壓URM。設R=20。（1）S1和S2合上，其他斷開；（2）S1合上，其他斷開；（3）S1S4均合上；（4）S1，S3，S4合上，S2斷開；（5）S1S4均斷開。圖5.09 習題5.13的圖5.14 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路如圖5.10所示，已知u=28.2sint V，穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值Uz=6 V，RL=2k，R=1.2k.試求：（1）S1斷開，S2合上時的Io，IR和IZ。（2）S1，S2均合上時的Io，IR和IZ，并說明R=0和DZ接反兩種情況下電路能否起穩(wěn)壓作用。圖5.10 習題5.14的圖5.15 如何連接圖5.11中的各

16、個元器件以及接“地”符號才能得到對“地”為-+15V的直流穩(wěn)壓電源，并寫出其導通路徑。 圖5.11 習題5.15的圖5.16 某穩(wěn)壓電源如圖5.12所示，試問：（1）輸出電壓Uo的極性和大小如何？（2）電容器C1和C2的極性如何？他們的耐壓應選多高?（3）負載電阻RL的最小值約為多少？（4）如將穩(wěn)壓管DZ接反，后果如何？（5）如R=0，又將如何？ 圖5.12 習題5.16的圖 解： （1）Uo=15V，極性為上“-”下“+”。（2） C1和C2的極性均應為上“-”下“+”。（3） 查表可得IZ=5mA,求出整流輸出電壓Ui=1.2U=1.2×36=43.2V，則允許最大負載電流為IL

17、max=Ui-UoR-IZ=43.2-152.4×103-5×10-3=6.75mA于是可知最小負載電阻為 RLmin=UoILmax=156.75×10-3=2.22k（4） 如將DZ接反，則該穩(wěn)壓管工作在二極管狀態(tài)，負載被短路，整流電路輸出電流為 I=UiR=43.224×103=18mA ID=12I=9mAIoM=100mA（2CP13） 故二極管不會燒壞。2CW20的Izmax=15mA, PCM=250mW,正向電流未知，一般不至于燒壞，但輸出電壓Uo0限流電阻R的正常功耗為 PR=（Ui-Uo）2R=(43.2-15)22.4×1

18、030.33W一般選用0.5W，而實際功耗為PR'=Ui2R=（43.2）22.4×1030.78W>0.5W（5）若R=0，則首先燒壞穩(wěn)壓管，進而可能燒壞二極管。因為UiUZ，使 IZIzmax，故穩(wěn)壓管被燒壞。當穩(wěn)壓管燒壞造成短路時，二極管電流過大也會被燒壞。5.17 電路如圖5.13所示。已知：Uz=6 V，R1=2 k，R2=1 k，R3=2 k，UI=30V，T的電流放大系數(shù)=50.試求：（1）電壓輸出范圍；（2）當Uo=15 V，RL=150時，調(diào)整管T的管耗和運算放大器的輸出電流。圖5.13 習題5.17的圖 解： （1）Uo=R1+R2R2+R1UZ 當

19、R1=R1時 Uo=UZ=6V 當R1=0時 Uo=2+11×6=18V即電壓輸出范圍為618V。（2）Io=UoRL=15150=0.1AIAo=IB=IE1+=11+Uo-UZR3+UoR1+R2+Io=150+115-62×103+52+1×103+0.1=2.15mAUCE=Ui-Uo=30-15=15V Pc=UCE·Ic=15×2.15×10-3×50=1.61W即調(diào)整管功能為1.61W，運算放大器輸出電流為2.15mA。5.18 在圖5.14中，試求輸出電壓Uo的可調(diào)范圍是多大？圖5.14 習題5.18的圖解：

20、 根據(jù)運算放大器“虛短”概念，有 R3R3+R4Uxx=R1+RP'R1+RP+R2Uo則 Uo=R1+RP+R2R1+RP'×R3R3+R4Uxx 當RP'=RP時 Uo=0.5+1.5+2.50.5+1.5×2.52.5+2.5×5=6.625V當RP'=0時 Uo=0.5+1.5+2.50.5×2.52.5+2.5×5=22.5V即Uo的可調(diào)范圍為5.625V22.5V5.19 在圖5.15中，試求輸出電壓Uo的可調(diào)范圍是多少？圖5.15 習題5.19的圖解： 根據(jù)運算放大器u+=u-的原理，有 R1+RP

21、'R1+RP+R2Uo=Uxx Uo=R1+RP+R2R1+RP'Uxx當RP'=RP時 Uo=3.3+5.1+3.33.3+5.1×56.96V當RP'=0時 Uo=3.3+5.1+3.33.3×517.73V Uo的可調(diào)范圍為6.9617.73V。5.20 橋式整流電路如圖圖15.16所示，要求輸出直流電壓uo為25V，輸出直流電流為200mA，試問：（） 輸出電壓是正壓還是負壓？電解電容C的極性如何連接？（） 變壓器次級繞組輸出電壓u2的有效值為多大？（） 電容C至少應選多大數(shù)值？（） 整流管的最大平均整流電流和最高反向電壓如何選擇？圖5.16 習題5.20的圖5.21 橋式整流電路如圖圖5.17所示，U2=20V，RL=40，C=1000F，試求：（