新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全 課件 5-1 整流電路認(rèn)知及測(cè)量

1整流電路認(rèn)知及測(cè)量和汽車新時(shí)代的領(lǐng)導(dǎo)者一起成長《新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全》能力模塊五典型電路認(rèn)知及檢測(cè)知識(shí)目標(biāo)1.了解整流電路的概念；2.掌握整流電路的作用原理；3.掌握整流電路用到的元件選擇；4.掌握相控整流電路的單相和三相方式。技能目標(biāo)1.能正確使用二極管和三極管進(jìn)行電路整流；2.能正確搭建半波整流柜電路、全波整流電路、橋式整流電路以及進(jìn)行這些電路的測(cè)量；3.能夠正確搭建單相整流電路、三相整流電路并進(jìn)行這兩種電路的測(cè)量；4.在認(rèn)識(shí)元件的基礎(chǔ)上，能熟練的進(jìn)行電路搭建。素養(yǎng)目標(biāo)1.通過分組合作完成實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)溝通合作的精神；2.增強(qiáng)動(dòng)手搭建電路能力，培養(yǎng)學(xué)生從實(shí)踐中來，到實(shí)踐中去的踐行能力；3.培養(yǎng)學(xué)生6S管理能力。任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)小張對(duì)整流這個(gè)概念有很濃厚的，目前已經(jīng)認(rèn)識(shí)了電路基礎(chǔ)元件、常見的電子元器件和常見的電控元件以及一些電學(xué)基礎(chǔ)理論。他想進(jìn)一步了解關(guān)于整流電路的內(nèi)容，你知道整流電路的哪些知識(shí)，可以給小張?zhí)峁┮恍椭鷨幔緾ONTENTS目錄CONTENTS01整流電路的定義^^^^02整流電路作用原理03元件選擇04相控整流電路CONTENTS目錄CONTENTS^^05整流電路的意義06整流電路的意義整流電路的定義01.《新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全》inwinic和汽車新時(shí)代的領(lǐng)導(dǎo)者一起成長任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)整流電路（rectifyingcircuit）：把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。整流電路變壓器整流主電路濾波器......組成應(yīng)用電解電鍍直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)......任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)電鍍變壓器直流電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)濾波器電解任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)20世紀(jì)70年代以后，主電路多用硅整流二極管和晶閘管組成。硅整流二極管晶閘管任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)整流電路的作用是將交流降壓電路輸出的電壓較低的交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動(dòng)性直流電，這就是交流電的整流過程，整流電路主要由整流二極管組成。經(jīng)過整流電路之后的電壓已經(jīng)不是交流電壓，而是一種含有直流電壓和交流電壓的混合電壓。習(xí)慣上稱單向脈動(dòng)性直流電壓。整流電路作用原理02.《新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全》inwinic和汽車新時(shí)代的領(lǐng)導(dǎo)者一起成長任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)整流：就是把交流電變?yōu)橹绷麟姷倪^程。利用具有單向?qū)щ娞匦缘钠骷?，可以把方向和大小改變的交流電變換為直流電。

電力網(wǎng)供給用戶的是交流電，而各種無線電裝置需要用直流電。任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（一）半波整流電路半波整流電路是一種最簡單的整流電路。它由電源變壓器B、整流二極管D和負(fù)載電阻Rfz組成。變壓器把市電電壓（多為220伏）變換為所需要的交變電壓E2，D再把交流電變換為脈動(dòng)直流電。半波整流電路圖任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（一）半波整流電路半波整流波形變壓器砍級(jí)電壓E2，是一個(gè)方向和大小都隨時(shí)間變化的正弦波電壓，它的波形如圖所示。在0～K時(shí)間內(nèi)，E2為正半周即變壓器上端為正下端為負(fù)。此時(shí)二極管承受正向電壓面導(dǎo)通，E2通過它加在負(fù)載電阻Rfz上，在π～2π時(shí)間內(nèi)，E2為負(fù)半周，變壓器次級(jí)下端為正；上端為負(fù)。這時(shí)D承受反向電壓，不導(dǎo)通，Rfz，上無電壓。在2π～3π時(shí)間內(nèi)，重復(fù)0～π時(shí)間的過程，而在3π～4π時(shí)間內(nèi)，又重復(fù)π～2π時(shí)間的過程…這樣反復(fù)下去，交流電的負(fù)半周就被“削”掉了，只有正半周通過Rfz，在Rfz上獲得了一個(gè)單一右向（上正下負(fù)）的電壓，如圖5-1-2（b）所示，達(dá)到了整流的目的，但是，負(fù)載電壓Usc。以及負(fù)載電流的大小還隨時(shí)間而變化，因此，通常稱它為脈動(dòng)直流。任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（二）全波整流電路如果把整流電路的結(jié)構(gòu)作一些調(diào)整，可以得到一種能充分利用電能的全波整流電路。全波整流電路，可以看作是由兩個(gè)半波整流電路組合成的。變壓器次級(jí)線圈中間需要引出一個(gè)抽頭，把次組線圈分成兩個(gè)對(duì)稱的繞組，從而引出大小相等但極性相反的兩個(gè)電壓E2a、E2b，構(gòu)成E2a、D1、Rfz與E2b、D2、Rfz，兩個(gè)通電回路。全波整流電路圖任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（二）全波整流電路全波整流電路的工作原理，可用圖所示的波形圖說明。在0～π時(shí)間內(nèi)，E2a對(duì)Dl為正向電壓，D1導(dǎo)通，在Rfz上得到上正下負(fù)的電壓；E2b對(duì)D2為反向電壓，D2不導(dǎo)通。在π~2π時(shí)間內(nèi)，E2b對(duì)D2為正向電壓，D2導(dǎo)通，在Rfz上得到的仍然是上正下負(fù)的電壓；E2a對(duì)D1為反向電壓，D1不導(dǎo)通。全波整流波形任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（二）全波整流電路帶平衡電抗器的雙反星型可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路是將整流變壓器的兩組二次繞組都接成星形，但兩組接到晶閘管的同名端相反；兩組二次繞組的中性點(diǎn)通過平衡電控器LB連接在一起。任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（三）橋式整流電路橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。這種電路，只要增加兩只二極管口連接成“橋”式結(jié)構(gòu)，便具有全波整流電路的優(yōu)點(diǎn)，而同時(shí)在一定程度上克服了它的缺點(diǎn)。橋式整流電路圖任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（三）橋式整流電路下圖為智能電學(xué)套裝中的整流橋，它相當(dāng)于橋式整流電路圖中的四只二極管連接起來的功能。整流橋元件選擇03.《新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全》inwinic和汽車新時(shí)代的領(lǐng)導(dǎo)者一起成長任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)需要特別指出的是，二極管作為整流元件，要根據(jù)不同的整流方式和負(fù)載大小加以選擇。如選擇不當(dāng)，則容易不能安全工作，甚至燒了管子；或者大材小用，造成浪費(fèi)。另外，在高電壓或大電流的情況下，如果臨時(shí)沒有承受高電壓或整定大電流的整流元件，可以把二極管串聯(lián)或并聯(lián)起來使用。任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（一）二極管并聯(lián)兩只二極管并聯(lián)時(shí)，每只分擔(dān)電路總電流的一半；三只二極管并聯(lián)時(shí)，每只分擔(dān)電路總電流的三分之一?？傊?，有幾只二極管并聯(lián)，流經(jīng)每只二極管的電流就等于總電流的幾分之一。電流越大，R應(yīng)選得越小。二極管并聯(lián)運(yùn)用任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（二）二極管串聯(lián)在理想條件下，有幾只管子串聯(lián)，每只管子承受的反向電壓就等于總電壓的幾分之一。但因?yàn)槊恐欢O管的反向電阻不盡相同，會(huì)造成電壓分配不均。內(nèi)阻大的二極管，有可能由于電壓過高而被擊穿，并由此引起連鎖反應(yīng)，逐個(gè)把二極管擊穿。在二極管上并聯(lián)的電阻R，可以使電壓分配均勻。均壓電阻要取阻值比二極管反向電阻值小的電阻器，各個(gè)電阻器的阻值要相等。二極管串聯(lián)運(yùn)用相控整流電路04.《新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全》inwinic和汽車新時(shí)代的領(lǐng)導(dǎo)者一起成長任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（一）單相整流電路1單相半波整流電路單相半波整流電路是最簡單的一種整流電路，如圖所示。單相半波整流電路圖單相半波整流電路電源變壓器整流二極管D負(fù)載RL電源變壓器的作用是把220V交流電降低為幾伏至幾十伏的交流電壓。任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（一）單相整流電路1單相半波整流電路整流二極管的作用是把交流電變換為脈動(dòng)直流電，其波形如圖所示。當(dāng)給二極管加正電壓時(shí)，二極管呈導(dǎo)通狀態(tài)（相當(dāng)于開關(guān)閉合）電流可以通過；當(dāng)給二極管加反向電壓時(shí)，二極管呈截止?fàn)顟B(tài)（相當(dāng)于開關(guān)斷開）電流不能通過。單相半波整流波形圖任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（一）單相整流電路2單相全波整流電路單向半波整流電路的缺點(diǎn)是電源的利用率低，且輸出電壓脈動(dòng)大。為了克服這一缺點(diǎn)，可以采用全波整流電路。電路中的變壓器次級(jí)繞組有中心抽頭，是電路的公共端，將次級(jí)繞組分成匝數(shù)相等的兩個(gè)繞組。這樣次級(jí)繞組有兩個(gè)電壓a、b，它們大小相等、極性相反。單相全波整流電路圖任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（一）單相整流電路2單相全波整流電路電路中使用了型號(hào)、參數(shù)相同的兩只整流二極管。由圖中可以看出，在電流的一個(gè)周期內(nèi)，兩只二極管輪流導(dǎo)通，負(fù)載上都有單向脈動(dòng)直流電輸出，故稱為全波整流電路。單相全波整流波形圖任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（一）單相整流電路3單相橋式整流電路單相橋式整流電路圖橋式整流電路是全波整流的另一種形式，如圖所示。其特點(diǎn)就是變壓器的次級(jí)繞組沒有中心抽頭，但電路中加了兩只二極管，四只二極管組成橋式整流電路。這是應(yīng)用很普遍的一種整流電路。任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（一）單相整流電路3單相橋式整流電路單相橋式整流電路圖電路工作原理：設(shè)U1正半周時(shí)，a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位，這時(shí)二極管VD1、VD3正偏導(dǎo)通，VD2、VD4反偏截止，電流從a點(diǎn)通過VD1、RL、VD3到b點(diǎn)形成回路，如圖中箭頭所示，并在負(fù)載RL兩端產(chǎn)一上正、下負(fù)的直流電壓U2。在U1負(fù)半周時(shí)，b點(diǎn)電位高于a點(diǎn)電位，這時(shí)二極管VD1、VD3反相截止，VD2、VD4正偏相導(dǎo)通，電流從b點(diǎn)通過VD2、RL、VD4到a點(diǎn)形成回路，并在負(fù)載及RL兩端產(chǎn)生上欺上正下負(fù)的直流電壓UL。整流后的電壓波形與全波整流波形完全相同。任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（一）單相整流電路3單相橋式整流電路單相橋式整流電路圖橋式整流電路在交流電和一個(gè)周期內(nèi)，負(fù)載上始終有方向不變的直流電壓，但每只二極管只工作半個(gè)周期，二極管承受的反向電壓比全波整流電路中的二極管承受的反向電壓低。任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（二）三相整流電路三相整流橋是將數(shù)個(gè)整流管封在一個(gè)殼內(nèi)，從而構(gòu)成的一個(gè)完整整流電路。當(dāng)功率進(jìn)一步增加或由于其他原因要求多相整流時(shí)，三相整流電路就被提了出來。選擇整流橋要考慮整流電路和工作電壓。對(duì)輸出電壓要求高的整流電路需要裝電容器，對(duì)輸出電壓要求不高的整流電路的電容器可裝可不裝。三相整流橋三相整流全橋三相整流半橋任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（二）三相整流電路1三相全波整流全橋是由6只整流二極管按橋式全波整流電路的形式連接并封裝為一體構(gòu)成的。全橋的正向電流有5A、10A、20A、35A、50A等多種規(guī)格，耐壓值即最高反向電壓有50V、100V、200V、300V、400V、500V、600V、700V、800V、900V、1000V、1100V、1200V、1300V、1400V、1500V、1600V等多種規(guī)格。單相橋式整流電路圖任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（二）三相整流電路1三相全波整流三相交流電壓波形與三相全波整流電壓波形右圖是三相全波整流橋的電路圖是三相全波整流電壓波形圖和三相交流電壓波形圖的對(duì)比。在輸出波形圖中，N相平直虛線是整流濾波后的平均輸出電壓值。虛線以下和各正弦波的交點(diǎn)以上（細(xì)虛線以上）的小脈動(dòng)波是整流后未經(jīng)濾波的輸出電壓波形。任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（二）三相整流電路2三相半波整流三相半波整流橋的電路圖半橋是將連接好的3個(gè)整流二極管（和一個(gè)電容器）封裝在一起，組成一個(gè)橋式、半波整流電路。右圖是三相半波整流橋的電路圖（帶電容）。三相半波整流橋必須輸入電源的零線（中性線）。任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（二）三相整流電路2三相半波整流三相半波整流電壓波形圖和三相交流電壓波形圖在半波整流電路中，三相中的每一相都和零線單獨(dú)形成了半波整流電路，其整流出的三個(gè)電壓半波在時(shí)間上依次相差疊加，并且整流輸出波形不過點(diǎn)，其最低點(diǎn)電壓Umin=Up×sin[（1/2）×（180°-120°）]=（1/2）Up。式中的Up是交流電壓輸入幅值。右圖是三相半波整流電壓波形圖和三相交流電壓波形圖的對(duì)比。整流電路的意義05.《新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全》inwinic和汽車新時(shí)代的領(lǐng)導(dǎo)者一起成長任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)電源電路橋式整流電路全波整流電路半波整流電路注：倍壓整流電路用于其它交流信號(hào)的整流，例如用于發(fā)光二極管電平指示器電路中，對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行整流。整流電路1任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)前三種整流電路輸出的單向脈動(dòng)性直流電特性有所不同，半波整流電路輸出的電壓只有半周，所以這種單向脈動(dòng)性直流電主要成分仍然是50Hz的；因?yàn)檩斎虢涣魇须姷念l率是50Hz，半波整流電路去掉了交流電的半周，沒有改變單向脈動(dòng)性直流電中交流成分的頻率；2電源電路橋式整流電路全波整流電路半波整流電路整流電路任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)2電源電路橋式整流電路全波整流電路半波整流電路整流電路全波和橋式整流電路相同，用到了輸入交流電壓的正、負(fù)半周，使頻率擴(kuò)大一倍為100Hz，所以這種單向脈動(dòng)性直流電的交流成分主要成分是100Hz的，這是因?yàn)檎麟娐穼⑤斎虢涣麟妷旱囊粋€(gè)半周轉(zhuǎn)換了極性，使輸出的直流脈動(dòng)性電壓的頻率比輸入交流電壓提高了一倍，這一頻率的提高有利于濾波電路的濾波。任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)在電源電路的三種整流電路中，只有全波整流電路要求電源變壓器的次級(jí)線圈設(shè)有中心抽頭，其他兩種電路對(duì)電源變壓器沒有抽頭要求。另外，半波整流電路中只用一只二極管，全波整流電路中要用兩只二極管，而橋式整流電路中則要用四只二極管。根據(jù)上述兩個(gè)特點(diǎn)，可以方便地分辨出三種整流電路的類型，但要注意以電源變壓器有無抽頭來分辨三種整流電路比較準(zhǔn)確。3電源電路橋式整流電路全波整流電路半波整流電路整流電路任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)在半波整流電路中，當(dāng)整流二極管截止時(shí)，交流電壓峰值全部加到二極管兩端。對(duì)于全波整流電路而言也是這樣，當(dāng)一只二極管導(dǎo)通時(shí)，另一只二極管截止，承受全部交流峰值電壓。所以對(duì)這兩種整流電路，要求電路的整流二極管其承受反向峰值電壓的能力較高；兩只二極管導(dǎo)通，另兩只二極管截止，它們串聯(lián)起來承受正向峰值電壓，在每只二極管兩端只有正向峰值電壓的一半，所以對(duì)這一電路中整流二極管承受反向峰值電壓的能力要求較低。4電源電路橋式整流電路全波整流電路半波整流電路整流電路任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)在要求直流電壓相同的情況下，對(duì)全波整流電路而言，電源變壓器次級(jí)線圈抽頭到上、下端交流電壓相等；且等于橋式整流電路中電源變壓器次級(jí)線圈的輸出電壓，這樣在全波整流電路中的電源變壓器相當(dāng)于繞了兩組次級(jí)線圈。5電源電路橋式整流電路全波整流電路半波整流電路整流電路任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)在全波和橋式整流電路中，都將輸入交流電壓的負(fù)半周轉(zhuǎn)到正半周或?qū)⒄胫苻D(zhuǎn)到負(fù)半周，這一點(diǎn)與半波整流電路不同，在半波整流電路中，將輸入交流電壓一個(gè)半周切除。6電源電路橋式整流電路全波整流電路半波整流電路整流電路任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)在整流電路中，輸入交流電壓的幅值遠(yuǎn)大于二極管導(dǎo)通的管壓降，所以可將整流二極管的管壓降忽略不計(jì)。7電源電路橋式整流電路全波整流電路半波整流電路整流電路任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)對(duì)于倍壓整流電路，它能夠輸出比輸入交流電壓更高的直流電壓，但這種電路輸出電流的能力較差，所以具有高電壓，小電流的輸出特性。8電源電路橋式整流電路全波整流電路半波整流電路整流電路任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)分析上述整流電路時(shí)，主要用二極管的單向?qū)щ娞匦裕鞫O管的導(dǎo)通電壓由輸入交流電壓提供。9電源電路橋式整流電路全波整流電路半波整流電路整流電路實(shí)訓(xùn)：整流電路的搭建與測(cè)量06.《新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全》inwinic和汽車新時(shí)代的領(lǐng)導(dǎo)者一起成長任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（一）設(shè)備及工具準(zhǔn)備序號(hào)設(shè)備及工具名稱數(shù)量1智能電學(xué)套裝1套2導(dǎo)線若干3絕緣臺(tái)1張場(chǎng)地準(zhǔn)備：任務(wù)實(shí)施前需要做好場(chǎng)地防護(hù)準(zhǔn)備以及檢查實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地和設(shè)備設(shè)施是否及存在安全隱患，如不正常請(qǐng)匯報(bào)老師并進(jìn)行處理方可實(shí)施任務(wù)。任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（二）安全防護(hù)準(zhǔn)備防護(hù)準(zhǔn)備2檢測(cè)智能電學(xué)套裝外表是否完好。防護(hù)準(zhǔn)備1絕緣桌面無多余物體擺放；任務(wù)導(dǎo)入獲取信息任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)（三）實(shí)施步驟觀看微課視頻，了解整流電路