可控硅整流电路中的波形系数

　　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。

　　可控硅元件—可控硅元件的结构 　　一种以硅单晶为基本材料的P1N1P2N2四层三端器件，创制于1957年，由于它特性类似于真空闸流管，所以国际上通称为硅晶体闸流管，简称晶闸管T。又由于晶闸管最初应用于可控整流方面所以又称为硅可控整流元件，简称为可控硅SCR。　　在性能上，可控硅不仅具有单向导电性，而且还具有比硅整流元件(俗称“死硅”)更为可贵的可控性。它只有导通和关断两种状态。　　可控硅能以毫安级电流控制大功率的机电设备，如果超过此频率，因元件开关损耗显着增加，允许通过的平均电流相降低，此时，标称电流应降级使用。　　可控硅的优点很多，例如：以小功率控制大功率，功率放大倍数高达几十万倍;反应极快，在微秒级内开通、关断;无触点运行，无火花、无噪音;效率高，成本低等等。　　可控硅的弱点：静态及动态的过载能力较差;容易受干扰而误导通。　　可控硅从外形上分类主要有：螺栓形、平板形和平底形。　　可控硅元件的结构　　不管可控硅的外形如何，它们的管芯都是由P型硅和N型硅组成的四层P1N1P2N2结构。它有三个PN结(J1、J2、J3)，从J1结构的P1层引出阳极A，从N2层引出阴级K，从P2层引出控制极G，所以它是一种四层三端的半导体器件。