導(dǎo)語：如何才能寫好一篇串聯(lián)電路，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1．學(xué)會(huì)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的連接方法．

2．根據(jù)電路圖連接簡(jiǎn)單的串聯(lián)電路和并聯(lián)電路．

3．培養(yǎng)學(xué)生連接電路的基本技能、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)方法和科學(xué)習(xí)慣

教學(xué)建議

教材分析

這是學(xué)生做的第一個(gè)電學(xué)分組實(shí)驗(yàn)，它對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)串、并聯(lián)電路特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生連接電路的技能有重要作用，必須創(chuàng)造條件，組織學(xué)生做好這個(gè)實(shí)驗(yàn)．由于實(shí)驗(yàn)所需器材較簡(jiǎn)單，取材也容易，建議盡可能多分一些組，讓學(xué)生人人都有動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)．如果沒有那么多的電鈴，也可不用．連接電路時(shí)強(qiáng)調(diào)要注意兩點(diǎn)，一是開關(guān)先要切斷，二是經(jīng)驗(yàn)不足時(shí)不要先用兩根導(dǎo)線連接電源后再接電路，而是要按教材所講的，先從電源的正極連起，連好各個(gè)元件后最終連上電源的負(fù)極，或者按相反的次序．

教法建議

1．為了提高實(shí)驗(yàn)效果，可引導(dǎo)學(xué)生圍繞以下問題進(jìn)行預(yù)習(xí)：

（1）串聯(lián)電路、并聯(lián)電路連接的特點(diǎn)是什么？連接課本圖4-24和圖4-25電路需那些器材（包括名稱、數(shù)量）？

（2）為防止接錯(cuò)或漏接，自己先擬定一個(gè)接線順序．再連接過程中為什么開關(guān)應(yīng)是斷開的，并特別注意防止短路？

（3）如下圖所示電路中的開關(guān)的連接是否正確？如果是錯(cuò)誤的，把它改正過來．

2．實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生動(dòng)手之前，教師應(yīng)要求學(xué)生做到以下幾點(diǎn)，以培養(yǎng)學(xué)生良好的電學(xué)實(shí)驗(yàn)習(xí)慣：

（1）把實(shí)驗(yàn)桌上的器材與所做實(shí)驗(yàn)的電路圖中需要的器材對(duì)照，檢查器材是否夠用．

（2）搞清使用的電源是什么電源，分清電源的正、負(fù)極，弄清如何接線．

（3）想一想，燈座、開關(guān)應(yīng)如何連接？把導(dǎo)線接到接線柱上，導(dǎo)線應(yīng)沿什么方向纏

繞，旋緊螺帽時(shí)導(dǎo)線才不致被擠出來？

3．接好電路后，再閉合開關(guān)前，要對(duì)照電路圖認(rèn)真檢查，閉合開關(guān)后，如出現(xiàn)故障，應(yīng)立即斷開電源，然后從電源的一個(gè)極出發(fā)，逐段檢查原因．

4．實(shí)驗(yàn)后，要求學(xué)生整理好實(shí)驗(yàn)器材，并寫好簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)報(bào)告．分組實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生操作技能和科學(xué)方法、態(tài)度、習(xí)慣的重要過程，一定要組織好，以獲得較好的效果．

第七節(jié)之后，教材又安排了一個(gè)實(shí)踐活動(dòng)--"想想議議"．這個(gè)問題對(duì)剛剛接觸電學(xué)知識(shí)的初中學(xué)生來說，要求較高，不必要求全體學(xué)生都能做出．

教學(xué)設(shè)計(jì)方案

1.復(fù)習(xí)

(1)串聯(lián)電路、并聯(lián)電路連接的特點(diǎn)是什么？

(2)什么叫短路？連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)該是斷開還是閉合的？

(3)怎樣判斷電路的連接形式?試判斷下面電路的連接是否正確．(投影片)

(4)可用計(jì)算機(jī)模擬演示串聯(lián)電路、并聯(lián)電路的連接方法，也可用實(shí)物電路，教師一步步操作．讓學(xué)生觀察并進(jìn)行歸納小結(jié)：

①首先將電池連接成串聯(lián)電池組；

②按電路圖從電源正極開始，依電流的路徑，把元件一個(gè)個(gè)連接起來(連接開關(guān)前，開關(guān)是斷開的)，最后連到電源的負(fù)極(也可反過來順次連接)；

③連線時(shí)要注意導(dǎo)線兩端必須接在接線柱上，導(dǎo)線不要交叉，不要重疊．

④連接并聯(lián)電路時(shí)，可按串聯(lián)的方法先連接一個(gè)支路，找到電流的分、合點(diǎn)再將其他支路并列接在分、合點(diǎn)上．

2.進(jìn)行新課------學(xué)生實(shí)驗(yàn)

(1)組成串聯(lián)電路

①首先讓同學(xué)將實(shí)驗(yàn)桌上的器材與做實(shí)驗(yàn)的電路圖中需要的器材對(duì)照，檢查器材是否夠用．畫出串聯(lián)電路圖．

②弄清使用的電源的正、負(fù)極．

③按課本中的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．注意電路連接過程中開關(guān)必須是斷開的．

④若電路連接完畢，閉合開關(guān)后，燈泡不亮?xí)r注意檢查發(fā)生故障的原因：檢查電池之間是否連接正確；檢查每個(gè)接線柱是否擰緊，導(dǎo)線是否連接好；檢查小燈泡與燈座是否接觸好(可用手向下輕輕按按)．在自己解決問題有困難時(shí)，可請(qǐng)老師協(xié)助檢查．

⑤積極動(dòng)手，認(rèn)真觀察，深入思考，回答課本實(shí)驗(yàn)步驟中提出的問題．

(2)組成并聯(lián)電路

①認(rèn)真畫好并聯(lián)電路圖．弄清電路的分、合點(diǎn)，用字母A、B標(biāo)出．標(biāo)出電路中的電流方向，分清哪部分是干路，哪

部分是支路．

②弄清電路中有幾個(gè)開關(guān)；哪個(gè)開關(guān)是控制整個(gè)干路的；哪個(gè)開關(guān)是控制支路的．

③按電路圖連接并聯(lián)電路，并進(jìn)行觀察，回答實(shí)驗(yàn)步驟中提出的問題．

探究活動(dòng)

自制電路板

材料：25厘米×40厘米×0.3厘米的纖維板一塊、接線柱28個(gè)、導(dǎo)線若干．

制作方法：

1．在纖維板的正面，繪出電路如圖1所示，然后按圖中圓圈位置先為接線柱打孔，再行安裝．

2．在板的背后，按板面電路用雙股軟導(dǎo)線連接在線柱上．

使用方法：實(shí)驗(yàn)中需要使用的電路元器件，事前連接好兩端引線，然后按照電路設(shè)計(jì)連入電路板中，如果被利用的電路接線柱間不需連接元器件但必須連通，可用導(dǎo)線短接．

圖1

說明：

篇2

人教版義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《物理》八年級(jí)上冊(cè)第五章第四節(jié)“探究串、并聯(lián)電路的規(guī)律”。

教學(xué)過程

一、提出問題

在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)桌面上，有電池組，2.5V的燈泡兩個(gè)，3.8V的燈泡兩個(gè)，電流表一個(gè)，開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。

首先教師要求學(xué)生畫出有兩個(gè)燈泡的串聯(lián)電路圖，并把任意兩個(gè)燈泡串聯(lián)起來接到電源上，閉合開關(guān)，使燈泡發(fā)光。

閉合開關(guān)，燈泡發(fā)光，說明電路中有電流通過，電流的方向是怎樣的呢?(學(xué)生回答：電流從電源的正極出來，經(jīng)過燈泡，流回電源的負(fù)極。)

提出問題：串聯(lián)電路中各處的電流之間有什么關(guān)系呢?

二、進(jìn)行猜想

讓學(xué)生分組討論，選代表發(fā)言，提出自己的猜想。概括起來，有兩種相反的意見：

1.串聯(lián)電路中各處的電流相等。理由是：串聯(lián)電路中電流只有一條通路。

2.串聯(lián)電路中各處的電流不相等，靠近電源正極的電流大一些。理由是：電流通過燈泡時(shí)使燈泡發(fā)光，要消耗一些電能，所以電流通過燈泡后會(huì)減小。

對(duì)兩種猜想教師都要表揚(yáng)，說明學(xué)生經(jīng)過思考，動(dòng)了腦筋。哪種猜想正確呢?實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)對(duì)否的最好方法。

三、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

各小組討論，提出自己的實(shí)驗(yàn)方案。各小組的方案主要不同之處是把電流表放在何處，測(cè)幾個(gè)點(diǎn)的電流，用幾個(gè)電流表去測(cè)。

有的組提出測(cè)兩個(gè)點(diǎn)的電流：①電源正極和開關(guān)之間的電流;②電燈乙和電源負(fù)極之間的電流。

有的組提出測(cè)三個(gè)點(diǎn)的電流：①電源正極和電燈甲之間的電流;②電燈甲和電燈乙之間的電流;③電燈乙和電源負(fù)極之間的電流。

通過討論，大多數(shù)組認(rèn)為測(cè)三個(gè)點(diǎn)的電流較好。(下面電路圖中的A、B、C點(diǎn))

對(duì)于用幾個(gè)電流表去測(cè)量，有的組認(rèn)為同時(shí)用三個(gè)較好，測(cè)一次就能同時(shí)看出各點(diǎn)的電流是否相同;有的組認(rèn)為用一個(gè)較好，理由是：不同的電流表測(cè)量時(shí)可能有誤差，同一處的電流用不同的電流表測(cè)量結(jié)果也可能稍有不同。最后統(tǒng)一意見，用一個(gè)電流表分別測(cè)A、B、C三點(diǎn)的電流。

四、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

教師提醒學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意正確使用電流表，把實(shí)驗(yàn)結(jié)果如實(shí)地記錄下來，填寫在下面的實(shí)驗(yàn)記錄中，并把實(shí)驗(yàn)中遇到的問題也記下來。

*

五、分析論證

讓各小組展示自己的實(shí)驗(yàn)記錄，根據(jù)測(cè)量結(jié)果說出得到什么結(jié)論?

大多數(shù)組測(cè)量的結(jié)果是A、B、C三點(diǎn)的電流相同(即IA=IB=IC);但有一個(gè)組測(cè)出的A、B、C三點(diǎn)的電流卻不相同。這是為什么?教師請(qǐng)其他組與這個(gè)組進(jìn)行交流，共同尋找原因。各組提出的問題有：

1.是否電流表有問題?建議換一個(gè)電流表重新實(shí)驗(yàn);

2.是否電路連成了并聯(lián)?建議認(rèn)真檢查電路;

3.是否每次測(cè)量時(shí)用的燈泡不同?建議三次測(cè)量時(shí)不要更換燈泡;

4.是否電路沒有連接好?建議認(rèn)真檢查電路。

這個(gè)組的同學(xué)認(rèn)真聽取了其他組的建議，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)是電路連接處有接觸不良的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)中用的是插件，有的地方插的松一些或沒插好時(shí)，電流表的指針就會(huì)來回?cái)[動(dòng)，三次的示數(shù)會(huì)有不同。

六、再次實(shí)驗(yàn)

一次實(shí)驗(yàn)不一定能得到正確的結(jié)論。教師提出：換用不同的燈泡再做實(shí)驗(yàn)或者把三個(gè)、四個(gè)燈泡串聯(lián)起來，多測(cè)幾個(gè)點(diǎn)的電流，看一看各點(diǎn)的電流是否都相等?

經(jīng)過同學(xué)們的多次實(shí)驗(yàn)，自己得出結(jié)論：串聯(lián)電路中各處的電流相等。

七、評(píng)估交流

這節(jié)課通過提出問題，進(jìn)行猜想，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析論證，探究了串聯(lián)電路中電流的規(guī)律。教師特別提出：應(yīng)該表揚(yáng)第一次實(shí)驗(yàn)中得到的結(jié)論與其他組不同的這個(gè)組，因?yàn)樗麄儗?shí)事求是，這是科學(xué)的態(tài)度。正是由于他們的結(jié)果不同，給大家?guī)砹撕芏嗟乃伎?，得到了很多的啟示，知道了一些在?shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問題。

通過這節(jié)課，又一次對(duì)學(xué)生進(jìn)行了探究問題的方法訓(xùn)練。

最后，教師請(qǐng)學(xué)生提出還有什么不懂的地方和還想知道的問題。

有的學(xué)生提出：既然串聯(lián)電路中各處的電流相同，為什么兩個(gè)燈泡的亮度不一樣呢?

有的學(xué)生提出：用同樣的電源，分別接上兩個(gè)不同的燈泡時(shí)，為什么電路中的電流不同呢?

教師對(duì)學(xué)生提出的問題給以肯定，這些問題提得很好，請(qǐng)學(xué)生在課下繼續(xù)交流探討，在以后的學(xué)習(xí)中我們會(huì)繼續(xù)探究這些問題。

點(diǎn)評(píng)：

本節(jié)課是一節(jié)典型的探究實(shí)驗(yàn)課，目的是要學(xué)生體驗(yàn)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法，通過自主地探究實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論。

篇3

【關(guān)鍵詞】RLC串聯(lián)電路；暫態(tài)特性；振蕩周期；附加電容

無論是在《電磁學(xué)》還是在《電工學(xué)》中，RLC串聯(lián)電路暫態(tài)特性實(shí)驗(yàn)都是典型實(shí)驗(yàn)，他對(duì)學(xué)生提高動(dòng)手能力、觀察能力，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)和熟練掌握RLC串聯(lián)電路暫態(tài)特性，起到很好的直觀作用。

在理論學(xué)習(xí)中，我們知道：RLC 串聯(lián)電路暫態(tài)特性有三種情況，即阻尼振蕩狀態(tài)，臨界阻尼狀態(tài)和過阻尼狀態(tài)。這三種阻尼狀態(tài)對(duì)于不同的電阻R，放電時(shí)放電電容C兩端的電壓隨時(shí)間t 變化的波形如圖（一）所示。

圖（一）

在理論學(xué)習(xí)時(shí)我們知道，在阻尼振蕩狀態(tài)中，振蕩周期

（1）

當(dāng)R24L/C時(shí)，隨時(shí)間t變化的波形為Ⅲ狀態(tài)，稱為過阻尼狀態(tài)。如果R2

（2）

在現(xiàn)實(shí)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中用公式（2）計(jì)算的周期理論值和在示波器中觀測(cè)到的周期實(shí)驗(yàn)值相比較誤差較大.為什么產(chǎn)生這種情況？ 我們通過實(shí)驗(yàn)來討論這個(gè)問題。

用示波器觀察RLC串聯(lián)電路電容C上電壓暫態(tài)過程的線路如圖（二） 所示。

圖（二）

實(shí)驗(yàn)儀器： 示波器（ SR8） ， 方波發(fā)生器（M F- 5A 型） ， 標(biāo)準(zhǔn)電感（ L= 50mH ） ， 電阻箱ZX38A/ 11 型） ， 可變電容箱（ RX7 型） 。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 當(dāng)電阻R一定（ 如R=100Ω ） ， 電容C一定（ 如C = 0.002μF） 時(shí)， 測(cè)阻尼振蕩周期， 并與理論值比較。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： 阻尼振蕩周期從示波器上測(cè)得的值為：

T實(shí)驗(yàn)=（0.1ms/div ×2.00div/3≈0.0667ms

計(jì)算阻尼振蕩周期的理論值：

當(dāng)R= 100Ω R2= （ 100Ω）2= 104Ω2

4L/C=（4×50×10-3）/（002×10-6）= 108H/F.符合 R2

T理≈ = 2×3.14 = 0.0628×10- 3（ s）= 0.0628（ ms）

相對(duì)誤差

δ=（T實(shí)驗(yàn)- T理論）/T理論=（0.0667-0.0628）/0.0628×100%≈6%

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明： 實(shí)驗(yàn)值與理論值相差較大， 不能較好吻合。

分析討論： 振蕩周期的實(shí)驗(yàn)值與理論值之所以有較大的相對(duì)誤差， 關(guān)鍵在于理論值是根據(jù)T =計(jì)算出來的，電容值的大小C與可變電容的示值C0的大小不一樣， 即C= C0+ C′，

C′暫且稱為附加電容， 即電容器示值為0時(shí)電路的電容（包括接觸電容和漏電電容）， 由于公式中代入的實(shí)際上是C0 而不是C， 所以T理論與T實(shí)驗(yàn)相差較大。

解決方法：通過實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)出附加電容C′的大小， 用圖1 所示電路進(jìn)行測(cè)量， 方法是調(diào)節(jié)可調(diào)電容器， 使其示值為0， 用示波器測(cè)出此時(shí)的阻尼振蕩周期（用示波器測(cè)得）：

T實(shí)驗(yàn) =（50μs/div×3.80div/8= 23.75×10- 6s

因?yàn)榇藭r(shí)滿足R2

將T = 23.75×10- 6s 、L= 50mH 代入公式得：T= 23.75×10- 6= 2×3.14

則C′= 2.86×10- 10F= 2.86×10- 4μF

也就是說當(dāng)可變電容器示值為0時(shí)， 電路的附加電容為

C′= 2.86×10- 10F= 2.86×10- 4μF， 那么， 當(dāng)電容器的示值為C0= 0.002×10- 6F 時(shí)， 電路的總電容為：

C= C0+ C′= 0.002×10- 6F+ 2.86×10-10μF

= 20×10- 10F+2.86×10- 10F= 22.86×10- 10F

所以振蕩周期在考慮了電容器的附加電容后應(yīng)為：

T ≈= 2×3.14 ≈6.71×10- 5（ s） = 0.0671（ ms）

這時(shí)測(cè)量的相對(duì)誤差

δ=|（0.0667- 0.06710/0.0671| =0.006=0.6%

結(jié)論： 在考慮了可變電容器的附加電容后， 振動(dòng)周期的實(shí)驗(yàn)值與理論值相差甚少， 所以在試驗(yàn)時(shí)要考慮到附加電容問題， 并用實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行修正，即應(yīng)先測(cè)得電路中的附加電容值后，再把實(shí)驗(yàn)值與理論值相比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)于理論值符合的很好。在測(cè)量臨界電阻的值時(shí)， 有同樣的問題存在， 可以用同樣的方法進(jìn)行修正。

參考文獻(xiàn)：

[1]普通物理實(shí)驗(yàn)，張力，云南大學(xué)出版社，2009.

篇4

低壓電源線上的瞬變電壓幅值有時(shí)能達(dá)到標(biāo)稱電壓的許多倍。這種情況常常要求對(duì)設(shè)備保護(hù)防止有人使用不適當(dāng)?shù)墓β孰娖?。防止敏感電路過電壓的常用方法是增加并聯(lián)嵌位電路。保險(xiǎn)絲或其他限流器件處于這些嵌位電路的高能吸收能力之前。其他情況由于難以安裝或更換保險(xiǎn)絲、工作環(huán)境不可接近或者需要不間斷工作而要求使用高壓串聯(lián)保護(hù)電路（而不是并聯(lián)嵌位電路）。圖1所示串聯(lián)保護(hù)電路使用一個(gè)串聯(lián)的高壓N溝道MOSFET電源開關(guān)Q1和一個(gè)快速過電壓探測(cè)器來關(guān)閉電源開關(guān)。電源開關(guān)和串聯(lián)電源整流器D1能防止負(fù)載上出現(xiàn)高達(dá)±500V瞬變高壓和連續(xù)過電壓。

圖 1，這一電路可防止與右邊兩個(gè)端子連接的負(fù)載不會(huì)出現(xiàn)與左邊兩個(gè)端子連接的電源瞬變過電壓和瞬變高電壓。

在這種用12V標(biāo)稱電壓電源線提供1A負(fù)載電流的電路中，一個(gè)高端開關(guān)驅(qū)動(dòng)器IC1對(duì)完全接通的電源開關(guān)提供偏置。你可以通過改變D1和Q1來提高最大負(fù)載電流。為了預(yù)防出現(xiàn)很低的電源電壓， IC1內(nèi)含一個(gè)在電源電壓高于10V時(shí)才能工作的欠壓鎖定電路。為防止出現(xiàn)過壓，該電路使用一個(gè)由3只晶體管組成的、無偏置電流的、50納秒過電壓探測(cè)器，該探測(cè)器在當(dāng)輸入電壓達(dá)到20V左右時(shí)起觸發(fā)作用。此時(shí)，Q4將電源電壓的柵極快速對(duì)地短路，強(qiáng)行關(guān)閉電源。升高的過電壓首先使齊納二極管D2導(dǎo)通，D2將IC兩端的電壓嵌位在18V左右以保護(hù)IC。齊納電流流過2.2kΩ電阻器，產(chǎn)生一個(gè)使Q2導(dǎo)通的偏置電壓。Q2導(dǎo)通引發(fā)一系列快速的動(dòng)作：Q3導(dǎo)通，導(dǎo)致Q4導(dǎo)通，又導(dǎo)致Q1柵極電容快速放電而使Q1截止。

圖 2，加到圖1所示電路的VIN上的150V瞬變電壓對(duì)VOUT幾乎沒有影響。

你可以這樣來驗(yàn)證該電路的性能：該電路在12V電源電壓下輸出1A電流時(shí)，在電源電壓上加一個(gè)150V瞬變電壓（圖2）。瞬變電壓電源的內(nèi)部阻抗為1Ω，所加電壓的上升時(shí)間為1ms。該電路在正常工作時(shí)吸收20mA電流，其中3mA被過電壓鎖定、電壓探測(cè)分配器所吸收，17mA被IC1所吸收。如果你的設(shè)計(jì)需要在高溫條件下工作，則請(qǐng)注意IC1的柵極電流輸出是相對(duì)受限制的。你在進(jìn)行高溫設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，需要密切關(guān)注其他電路元件產(chǎn)生的漏電流。

篇5

關(guān)鍵詞: 串并聯(lián)電路 八功率 內(nèi)在關(guān)系

一、“八功率”問題的前提條件

兩個(gè)純電阻的阻值分別為R和R,當(dāng)它們分別單獨(dú)使用、并聯(lián)使用或串聯(lián)使用時(shí)均使用電壓不變的同一電源。

設(shè)R單獨(dú)接在電壓為U的電源上時(shí)(如圖1所示)消耗的電功率為P;R單獨(dú)接在電壓為U的電源上時(shí)(如圖2所示)消耗的電功率為P;R、R并聯(lián)接在電壓為U的電源上時(shí)(如圖3所示)消耗的總功率為P,R消耗的電功率為P,R消耗的電功率為P;R、R串聯(lián)接在電壓為U的電源上時(shí)(如圖4所示)消耗的總功率為P,R消耗的電功率為P′,R消耗的電功率為P′。

由于R、R分別單獨(dú)使用(如圖1和圖2所示)和它們并聯(lián)使用(如圖3所示)時(shí),R或R的兩端電壓均等于總電壓U,根據(jù)P=U/R,因此R(或R)單獨(dú)使用時(shí)消耗的電功率與它們并聯(lián)使用時(shí)R(或R)消耗的電功率一定相等。所以,用相同的符號(hào)P(或P)表示。

二、“八功率”間的內(nèi)在關(guān)系及其證明

公式一:P=P+P

證明:如圖3所示,P+P=UI+UI=U(I+I)=UI=P。

公式二:P=P′+P′

證明:如圖4所示,P′+P′=UI′+UI′=(U+U) I′=UI′=P。

公式三:=+

證明:因?yàn)?P=U/R(如圖4所示),P=U/R(如圖1和圖3所示),P=U/R(如圖2和圖3所示),

所以:+=+===。

公式四:P=P P′或P=P P′

證明:因?yàn)?P=UI′(如圖4所示),P=U/R(如圖1和圖3所示),P′=I′ R(如圖4所示),

所以:PP′=×I′R=UI′=P。

三、典型例題分析

下面以常見的五種不同情況作典型分析。

例題1:兩個(gè)燈泡L、L分別標(biāo)有“220V 60W”和“220V 40W”字樣。它們并聯(lián)在220V的電源上消耗的總功率是?搖?搖?搖瓦;它們串聯(lián)在220V的電源上消耗的實(shí)際功率分別是?搖?搖?搖瓦和?搖?搖?搖瓦,兩燈消耗的總功率是?搖?搖?搖瓦。

解析:因?yàn)閮蔁舻念~定電壓都是220伏、額定功率分別是60瓦和40瓦。所以兩燈分別單獨(dú)接在220伏的電源上時(shí),實(shí)際功率分別是60瓦和40瓦,即P=60瓦,P=40瓦。先根據(jù)公式一,兩燈并聯(lián)在220伏的電源上消耗的總功率P=P+P=100瓦;然后根據(jù)公式三1/P=1/P+1/P得:兩燈串聯(lián)在220伏的電源上消耗的總功率P===24瓦;再根據(jù)公式四P=PP′得:兩燈串聯(lián)在220伏的電源上時(shí),L消耗的實(shí)際功率P′=P/P=(24瓦)/60瓦=9.6瓦;最后根據(jù)公式二,兩燈串聯(lián)在220伏的電源上時(shí),L消耗的實(shí)際功率P′=P-P′=24瓦-9.6瓦=14.4瓦。

常規(guī)解法:(當(dāng)兩燈串聯(lián)在220伏的電源上時(shí))

(1)R=U/P=(220伏)/60瓦=(2420/3)歐

(2)R=U/P=(220伏)/40瓦=1210歐

(3)R=R+R=(2420/3)歐+1210歐=(6050/3)歐

(4)I′===安

(5)P′=I′R=(安)×歐=9.6瓦

(6)P′=I′R=(安)×1210歐=14.4瓦

(7)P=UI′=220伏×(6/55)安=24瓦。

例題2:目前仍有一些農(nóng)村簡(jiǎn)易劇場(chǎng)用變阻器作為舞臺(tái)調(diào)光器,電路如圖5所示,造成了電能的浪費(fèi)。L是“220V,900W”的燈泡,移動(dòng)滑片P,使舞臺(tái)燈光變暗,當(dāng)燈炮實(shí)際功率為400W時(shí),變阻器消耗的電功率為?搖?搖瓦。(不考慮溫度對(duì)燈絲電阻的影響)(2000年河北中考試題)

解析:當(dāng)滑片P滑至a時(shí),燈泡單獨(dú)接在220V的電源上且能正常工作,所以P=900瓦;當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí),燈L與變阻器R串聯(lián),燈泡實(shí)際功率為400瓦,即P′=400瓦,求變阻器消耗的電功率P′。先根據(jù)公式四,P=PP′=900瓦×400瓦,則燈泡與變阻器串聯(lián)時(shí)的總功率P=600瓦;再根據(jù)公式二,變阻器消耗的電功率P′=P-P′=600瓦-400瓦=200瓦。

常規(guī)解法:

(1)R=U/P=(220伏)/900瓦=(484/9)歐;

(2)U=P′R=400瓦×(484/9)歐,U=(440/3)伏;

(3)U=U-U=220伏-(440/3)伏=(220/3)伏;

(4)I′===安;

(5)P′=UI′=(220/3)伏×(30/11)安=200瓦。

由以上兩題不難看到常規(guī)解法不僅解題步驟多,而且數(shù)據(jù)運(yùn)算繁瑣,因此劣于上述“用兩個(gè)電功率直接求第三個(gè)電功率”的簡(jiǎn)便算法。

例題3:一盞電燈直接接到電壓不變的電源兩極上恰好正常發(fā)光。如果將這個(gè)電源連上長導(dǎo)線后,再接這盞燈使用,電燈的實(shí)際電功率為81瓦,長導(dǎo)線上損失的電功率為9瓦。求電燈的額定功率是多少瓦?

解析:由題意可知:電燈R與長導(dǎo)線R串聯(lián),電燈R的實(shí)際電功率P′=81瓦,長導(dǎo)線R上損失的電功率P′=9瓦。因?yàn)殡姛糁苯咏拥诫娫瓷蠒r(shí)正常發(fā)光,因此求電燈的額定功率,本質(zhì)上就是求此時(shí)的實(shí)際功率P。先根據(jù)公式二,它們串聯(lián)時(shí)的總功率P=P′+P′=81瓦+9瓦=90瓦;再根據(jù)公式四,電燈的額定功率P=P/P′=(90瓦)/81瓦=100瓦。

例題4:如圖6所示為電烙鐵保護(hù)盒的電路圖,已知電烙鐵的額定功率為36瓦。當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),燈泡L不亮,電烙鐵R正常工作。有時(shí)為了避免電烙鐵發(fā)熱過甚,斷開S,電燈L亮,使電烙鐵在小于額定電壓下工作,只起保溫作用,若此時(shí)燈泡發(fā)光時(shí)的實(shí)際功率為8瓦,求電烙鐵的實(shí)際功率為多少瓦?(假設(shè)燈泡發(fā)光時(shí)的電阻小于電烙鐵的電阻)

解析:當(dāng)S閉合時(shí),電烙鐵R直接接在電源上正常工作,所以電烙鐵的實(shí)際功率P=P=36瓦;當(dāng)S斷開時(shí),電烙鐵R與燈泡L串聯(lián),燈泡的實(shí)際功率為8瓦,即P′=8瓦,求此時(shí)電烙鐵的實(shí)際功率P′。先根據(jù)公式二,電烙鐵R與燈泡L串聯(lián)時(shí)的總功率P=P′+P′=P′+8瓦………①; 再根據(jù)公式四,P=PP′=36瓦×P′………②,①代入②得:(P′+8瓦)=36瓦×P′,解得:電烙鐵的實(shí)際功率P′=4瓦(不合題意,舍去)或P′=16瓦。

例題5:在電源電壓不變的某一電路中,接入一個(gè)可調(diào)溫的電熱器,電熱器內(nèi)部有兩根阻值不相等的電熱絲;當(dāng)兩根電熱絲串聯(lián)使用時(shí),電熱器消耗的電功率為220瓦;當(dāng)只使用其中一根阻值較大的電熱絲時(shí),電熱器消耗的電功率為275瓦;則下列關(guān)于電熱器消耗電功率的說法正確的有(?搖?搖)

A.當(dāng)兩根電熱絲串聯(lián)使用時(shí),阻值較小的電熱絲消耗的電功率為44瓦

B.當(dāng)兩根電熱絲并聯(lián)使用時(shí),阻值較大的電熱絲消耗的電功率為176瓦

C.當(dāng)兩根電熱絲并聯(lián)使用時(shí),電熱器消耗的電功率為1375瓦

D.當(dāng)單獨(dú)使用阻值較小的電熱絲時(shí),電熱器消耗的電功率為1100瓦

篇6

【關(guān)鍵詞】大功率IGBT 串聯(lián) 并聯(lián)

近年來，IGBT在電路中的應(yīng)用越來越廣，同時(shí)，諸如軌道交通等行業(yè)對(duì)兆瓦級(jí)大功率變流器的需求也增加，也就更需要大功率的IGBT。直接選用大功率等級(jí)的IGBT雖然滿足要求，但會(huì)增加成本和驅(qū)動(dòng)電路的復(fù)雜性，因此驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單而市場(chǎng)貨源充足的串聯(lián)或并聯(lián)較小功率等級(jí)的IGBT的方法就受到了人們的青睞，有關(guān)人員對(duì)此實(shí)行了研究。

1 IGBT簡(jiǎn)介

傳統(tǒng)的高壓直流輸電是以晶閘管作為換流閥，用相控?fù)Q流器（PCC）技術(shù)為核心。但是，晶閘管具有單向?qū)щ娦?，?dǎo)致PCC技術(shù)只能控制閥的開通，只有通過交流母線電壓過零，把閥電流減小到閥的維持電流以下，才能實(shí)現(xiàn)閥的自然關(guān)斷。IGBT就是在這種情況下發(fā)展而來的。

IGBT的全稱是Insulated Gate Bipolar Transistor，即絕緣柵雙極型晶體管。與傳統(tǒng)晶閘管器件相比，它的開關(guān)損耗和驅(qū)動(dòng)功率都比較小、通態(tài)壓降也明顯降低，但開關(guān)速度和輸入阻抗則比較高，因此在高壓固態(tài)開關(guān)、柔性直流輸電等需要大功率的設(shè)備和場(chǎng)合更為適用。但這些大功率的設(shè)備同時(shí)也需要較高的電壓，通常能達(dá)到數(shù)十甚至數(shù)百千伏，然而目前單個(gè)IGBT最高只能達(dá)到6.5千伏電壓，因此急需提升容量的方法。研究人員要兼顧經(jīng)濟(jì)性和器件的可靠性，因此就需要對(duì)多只IGBT采取串聯(lián)或并聯(lián)的措施，以實(shí)現(xiàn)大功率的需要。

2 對(duì)大功率IGBT串聯(lián)的研究

2.1 大功率IGBT串聯(lián)及動(dòng)態(tài)不均壓原因的簡(jiǎn)述

對(duì)IGBT器件直接串聯(lián)是實(shí)現(xiàn)大功率IGBT的一種方式，這種串聯(lián)的電路依據(jù)的理論就是在觸發(fā)IGBT的時(shí)間和器件參數(shù)相同時(shí)，可以根據(jù)其耐壓值，串聯(lián)任意數(shù)量的器件。它的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制而不必使用太多器件，因此深受歡迎。但是在使用時(shí)，這種器件的開關(guān)速度快，實(shí)際運(yùn)行時(shí)一般僅需數(shù)十乃至數(shù)納秒，也就意味著這種串聯(lián)電路要求極高的單個(gè)器件均衡性。

然而，IGBT的個(gè)體之間在結(jié)構(gòu)上和觸發(fā)上都存在一定差異，盡管差異不大，但在整個(gè)IGBT組合開關(guān)的一瞬間，IGBT本身的反并聯(lián)二極管被強(qiáng)制關(guān)斷，由于它們的反向恢復(fù)電荷并不相同，導(dǎo)致速度差異，結(jié)果就引起動(dòng)態(tài)電壓不均衡的問題。

2.2 實(shí)行均壓的方法

常見的動(dòng)態(tài)均壓技術(shù)有兩種：柵極側(cè)主動(dòng)均壓和負(fù)載側(cè)被動(dòng)均壓。前者需要使用阻容二極管有源均壓法和脈沖變壓器耦合均壓法，后者則是利用一個(gè)緩沖吸收電路或箝位電路。

為了測(cè)試不同方法的效果，需要對(duì)兩種方式進(jìn)行仿真試驗(yàn)。電壓不均衡是因?yàn)檠舆t時(shí)間的差異，而當(dāng)差異在300ns以下，電壓不均的問題就不會(huì)很明顯。因此，實(shí)驗(yàn)設(shè)定的延遲時(shí)間為500ns。

研究人員先根據(jù)不同的方法設(shè)計(jì)出合適的電路，給出合適的電壓值或負(fù)載值，然后繪制相應(yīng)的IGBT開通和關(guān)斷波形圖，比較采取均壓措施前后的變化。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，負(fù)載側(cè)被動(dòng)均壓結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且能有效減少電壓的不平衡，但在IGBT特性區(qū)別較大時(shí)，電路上的損耗會(huì)增加，而且影響IGBT開關(guān)的速度，更適合功率相對(duì)較小的情況。脈沖變壓器耦合法同樣效果明顯，而且對(duì)電路損耗、開關(guān)速度的影響都不大，但在變壓器參數(shù)的設(shè)計(jì)和選擇上要格外注意，否則效果會(huì)不理想。阻容二極管有源均壓法的優(yōu)勢(shì)則是穩(wěn)定電壓的用時(shí)短，可以保證系統(tǒng)的工作效率，并能用于多模塊IGBT的串聯(lián)使用。

3 對(duì)大功率IGBT電路并聯(lián)的研究

3.1 常用的并聯(lián)方式

為了以經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)IGBT更高等級(jí)的功率，對(duì)IGBT采取直接并聯(lián)的技術(shù)也是一種方法。常見的并聯(lián)方式有功率模塊級(jí)并聯(lián)、驅(qū)動(dòng)級(jí)并聯(lián)和器件級(jí)并聯(lián)。功率模塊級(jí)并聯(lián)是指并聯(lián)相同功能和功率的模塊，優(yōu)勢(shì)是開發(fā)周期短、容易實(shí)現(xiàn)同一變流器不同功率等級(jí)的系列化擴(kuò)展需求、可靠性高；但器件工作時(shí)的均流性和同步保護(hù)性都較差。驅(qū)動(dòng)級(jí)并聯(lián)中的各IGBT器件都有獨(dú)立驅(qū)動(dòng)器，可以試驗(yàn)同步運(yùn)行。由于不存在環(huán)流問題，其均流效果較好，但器件的故障保護(hù)不同步，且較多的驅(qū)動(dòng)器意味著更高的成本。器件級(jí)并聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)1個(gè)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)多個(gè)器件，在小功率IGBT中應(yīng)用普遍，但在大功率的IGBT中，由于共射環(huán)流、主電路平衡和器件差別的影響，技術(shù)上難度較大；不過，它可以確保驅(qū)動(dòng)信號(hào)及故障保護(hù)的一致性，有利于減少故障、降低成本。

3.2 并聯(lián)電路的問題及研究

在IGBT并聯(lián)電路中，由于器件參數(shù)不一致、電路布局不對(duì)稱和設(shè)計(jì)不合理等原因，往往會(huì)引起通過IGBT器件的電流分配不均勻，而均流狀況不佳會(huì)造成不理想的輸出效果甚至器件和裝置的損壞。因此，有關(guān)人員進(jìn)行了仿真試驗(yàn)，以便研究不均流現(xiàn)象。

研究人員采取了電壓型全橋逆變電路的主電路設(shè)計(jì)，4個(gè)電臂均由2個(gè)并聯(lián)的三菱CM200DY-12E型號(hào)IGBT模塊組成。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，飽和導(dǎo)通壓降和集電極、發(fā)射極引線的等值電阻都會(huì)引起靜態(tài)不均流。第一種情況下，制造IGBT的工藝缺陷導(dǎo)致飽和導(dǎo)通壓降不一致，壓降較小的器件中，通過的電流更大。第二種情況里，引線長度有偏差時(shí)會(huì)導(dǎo)致兩極的等值電感和電阻的不同。盡管電阻的差異微小，但會(huì)對(duì)靜態(tài)電流產(chǎn)生較大影響，進(jìn)而導(dǎo)致不均流。

當(dāng)并聯(lián)的IGBT開通和關(guān)閉時(shí)間不一致時(shí)，就會(huì)引起動(dòng)態(tài)不均流。導(dǎo)致這種差異的因素有驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)、柵極電阻、門檻電壓和密勒電容等。例如，電路設(shè)計(jì)時(shí)，進(jìn)行共用驅(qū)動(dòng)器和獨(dú)立驅(qū)動(dòng)器的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)前者在延遲上沒有差異，更容易實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均流。電容值越大，延遲時(shí)間就越長，越會(huì)影響電路的關(guān)斷。

此外，設(shè)計(jì)電路時(shí)，要注意合理的布局。首先，盡可能選用參數(shù)完全一致/匹配的器件；其次，IGBT會(huì)受到溫度影響，因此要保證把IGBT安裝在同一個(gè)散熱板上，實(shí)現(xiàn)對(duì)稱散熱。

4 結(jié)束語

在大功率的IGBT電路使用范圍愈發(fā)廣泛的過程中，不同電路設(shè)計(jì)各有優(yōu)勢(shì)，但缺陷也逐漸暴露。因此，目前重點(diǎn)研究了串、并聯(lián)中的缺點(diǎn)，以盡可能減小乃至消除它們的影響，促進(jìn)大功率IGBT驅(qū)動(dòng)電路的普及。

參考文獻(xiàn)

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篇7

亞洲2號(hào)衛(wèi)星參數(shù)（以濟(jì)南為例）：

轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬：36MHz

工作頻段：上行5845－6425 MHz 、下行 3625－4200MHz

軌道位置：100.5°E

上/下行極化方式：線性雙極化

飽和功率通量密度SFD：－89.3dBW/m2

衛(wèi)星6A轉(zhuǎn)發(fā)器有效全向輻射功率EIRPs：40.6dBW

衛(wèi)星接收天線增益與噪聲溫度比G/T：－1.2dBW/K

濟(jì)南地理位置：經(jīng)度117°，緯度36.65°(ψ=36.65)，與衛(wèi)星的經(jīng)度差：Δλ=117―100.5=16.5°。根據(jù)計(jì)算天線EL(仰角)為44.0°， AZ(方位角)為206.4°，衛(wèi)星到地球站距離d為37498 Km。

上行系統(tǒng)鏈路計(jì)算

地球站使用9米發(fā)射天線，增益為53.1dB@6.2GHz。饋線系統(tǒng)損耗約為1dB，固態(tài)功率放大器輸出飽和功率為23dBW。對(duì)于QPSK調(diào)制信號(hào)，為防止頻譜包絡(luò)旁瓣再增長，至少需要回退1-2dB。即使按回退2dB計(jì)算，其上行EIRP可達(dá)74.1dBW。

1、租用轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬

一路視頻： 5Mbps

立體聲電視伴音： 0.256Mbps

六套立體聲廣播：6×0.256= 1.536Mbps；

圖文信息： 0.3552Mbps；

低速數(shù)據(jù)：0.0384 Mbps；

高速數(shù)據(jù)：2.048Mbps；

總信息速率: 5 + 0.256 +1.536+ 0.3552+0.0384+2.048=9.2336Mbps.

取開銷為信息率的2%， 則數(shù)據(jù)率為：9.2336×(1 + 0.02 ) = 9.418Mbps

傳輸速率Rb：取FEC = 3/4，RS糾錯(cuò)編碼為(204，188)，則：

Rb=9.418×4/3×204/188= 13.626 Mbps

字符率 (QPSK調(diào)制) : 13.626÷2 = 6.813Mbaud

占用帶寬(滾降系數(shù)為0.4)： 6.813×1.4=9.538 MHz

加保護(hù)帶后租用帶寬：9.538+0.16=9.7 MHz

2、轉(zhuǎn)發(fā)器推至飽和所需的固態(tài)功放輸出功率

上行鏈路損耗Lu為199.52dB ，考慮到0.5dB的大氣吸收，可取200dB。

下行鏈路損耗Ld=195.53dB，考慮到0.5dB的大氣吸收，可取196.0dB。

由于租用的帶寬為9.7MHz，則分配到一個(gè)SCPC載波的EIRP值為：

40.6-10lg（36/9.7）=34.9dBw。

考慮到在多載波情況下保持良好的線性，轉(zhuǎn)發(fā)器的功率還應(yīng)回退4dB左右，從而一個(gè)SCPC載波的EIRP值為：

EIRPS9.7 =34.9―4=30.9dBw。

衛(wèi)星公司提供的衛(wèi)星飽和通量密度為φ=-89.3 dBw /m2，則由φ=EIRPES-10lg(4πd2)可求出：

EIRPES=φ+101g(4πd2)=-89.3+162.48=73.18dBw

轉(zhuǎn)發(fā)器輸入功率回退：IPBO為6 dB

轉(zhuǎn)發(fā)器輸出功率回退：OPBO為3 dB

本載波所需上行功率：

EIRPE = EIRPES －IPBO -10lg(36/9.7)= 73.18－6-5.9= 61.28dBw

天線發(fā)射端口功率P= EIRPE - G = 61.28 - 53.1 =8.18dBw

考慮到功放到天線的饋線損耗約為2dB，因此固態(tài)功放的輸出功率應(yīng)為10.18 dBw，即10.42w。

下行系統(tǒng)鏈路計(jì)算

天線和接收系統(tǒng)的噪聲溫度估算為80K。

Z為波茲曼常數(shù)1.38×10-23焦耳/K

1、2.4米接收天線：

天線直徑D = 2.4m

G2.4= 10lg[ (πD / λ)2•η]

= 10lg[ ( 2.4π/0.075 ) 2•0.65]

= 38 dB

(G/T)2.4 = 38- 10lg80

=19dB/K

(Eb/N0)2.4= EIRPS9.7-Ld+(G/T)2.4-10lgZ -10lg Rb=30.9-196+19-(-228.6)－71.3=11.2dB (門限5.5dB)

2、2米接收天線：

天線直徑D = 2m

G2= 10 lg[ (πD / λ)2 •η]

= 10lg[ ( 2π/0.075) 2 •0.65]

= 36.6 dB

(G/T)2 = 36.6-10lg80

=17.6 dB /K

(Eb/N0)2= 30.9-196+17.6-(-228.6)－71.3=9.8dB(門限5.5dB)

3、1.5米接收天線：

天線直徑D =1.5m

G1.5= 10 lg[ (πD / λ)2 •η]

= 10lg[ (1.5π/0.075) 2 •0.65]

= 34.1 dB

(G/T)1.5 = 34.1-10lg80

=15.1 dB /K

(Eb/N0)1.5= 30.9-196+15.1- (-228.6)－71.3= 7.3dB(門限5.5dB)

篇8

關(guān)鍵詞：串聯(lián)電抗器 限制 短路電流 維護(hù)

中圖分類號(hào)：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）12（a）-0096-02隨著南方電網(wǎng)網(wǎng)架的迅猛發(fā)展，用電需求的持續(xù)增長，一些發(fā)達(dá)地區(qū)的電力負(fù)荷日趨增大，而且電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展也越來越復(fù)雜，線路距離短時(shí)，其短路電流水平超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)越來越突出，給電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行帶來極大風(fēng)險(xiǎn)，而加裝限流電抗器來降低電網(wǎng)短路電流水平的方式則成為了最有效、最便捷、最經(jīng)濟(jì)的解決該問題的方式。500 kV縱江―寶安線路只有17.444 kM，線路長度短，需要加裝串聯(lián)電抗器工程12臺(tái)500 kV限流電抗器，電流4000 A，電抗21Ω，容量336 Mvar。是目前世界上運(yùn)行容量最大、電壓等級(jí)最高的干式空心交流電抗器設(shè)備。這樣可以保障廣東東南片區(qū)電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行，增強(qiáng)系統(tǒng)抵御運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的能力，降低電網(wǎng)短時(shí)電流水平。

1 短路電流超標(biāo)原因及限制措施

500 kV電網(wǎng)等值零序阻抗大于正序阻抗是500 kV母線的三相短路電流大于單相短路電流的原因。從理論上分析，影響因素為：（1）系統(tǒng)主要500 kV電源點(diǎn)離負(fù)荷中心變電站距離較遠(yuǎn)，因此近似認(rèn)為500 kV電網(wǎng)正序組抗與負(fù)序組抗相等，三相與單相短路電流大小主要取決于正序與零序阻抗的大小；（2）系統(tǒng)500 kV線路平均長度較短，并聯(lián)條數(shù)多，主變壓器零序阻抗遠(yuǎn)大于線路零序阻抗，因此500 kV電網(wǎng)短路電流大小主要取決于500 kV線路；（3）線路零序阻抗均大于其正序阻抗，一般取正序阻抗的3倍，因此，從500 kV母線往外看，其500 kV電網(wǎng)的正序等值阻抗小于零序等值阻抗。

限制短路電流的措施有：發(fā)展高一級(jí)電網(wǎng)，低壓電網(wǎng)分片或?qū)⒛妇€分列、分段運(yùn)行，甚至將電網(wǎng)解列；采用高阻抗變壓器； 更換斷路器，對(duì)現(xiàn)有變電站增容改造；采用串聯(lián)電抗器。根據(jù)華東電網(wǎng)的實(shí)際情況和各種措施的費(fèi)用及效果，在電網(wǎng)的合適地點(diǎn)安裝串聯(lián)電抗器是較為現(xiàn)實(shí)的措施。限制短路電流的益處是多方面的。

（1）直接減輕斷路器的開斷負(fù)擔(dān)，有助于減少維修并延長壽命；

（2）限制流過重要電氣設(shè)備的短路電流，避免設(shè)備損壞；

（3）減少線路電壓損耗和發(fā)電機(jī)失步概率；

（4）減少故障時(shí)超高壓輸電網(wǎng)附近的電磁污染。

現(xiàn)在500 kV縱江―寶安線路采用加裝串聯(lián)電抗器這種技術(shù)措施，可以有效地抑制系統(tǒng)的短路電流。目前500 kV大限流電抗器運(yùn)行情況良好。

2 限流電抗器結(jié)構(gòu)介紹

500 kV母線串聯(lián)限流電抗器，額定電感2x33.4 mH，額定電流4000 A，因?yàn)槿萘肯喈?dāng)大，所以造成電抗器本體尺寸比常規(guī)電抗器尺寸要大出很多。為了盡最大可能減小設(shè)備的尺寸和重量，降低運(yùn)輸難度，因此設(shè)計(jì)為兩臺(tái)串聯(lián)使用，電抗器采用耐熱性能高的絕緣材料，以提高設(shè)備可靠性及熱備用。干式空心電抗器在運(yùn)行中，不可避免的在其附近產(chǎn)生漏磁場(chǎng)。尤其是大容量的電抗器，在其附近會(huì)產(chǎn)生很大的漏磁場(chǎng)，使得電抗器附近的金屬物感應(yīng)出較大的渦流損耗，尤其對(duì)鐵磁物質(zhì)，其感應(yīng)的渦流損耗造成的溫度，常常達(dá)到不能允許的程度。因此，在設(shè)計(jì)大容量干式空心電抗器時(shí)，禁忌使用鐵磁物質(zhì)作為電抗器的任何部件。對(duì)于電抗器支撐部位，必須選用與磁力線垂直的大截面時(shí)，一般選用無磁鋼材料，這樣，不僅何以保證電抗器的整體機(jī)械強(qiáng)度，還可以大大降低由交變磁場(chǎng)產(chǎn)生的渦流損耗。由于系統(tǒng)電壓較高，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)電抗器運(yùn)行于戶外時(shí)，為提高電抗器本體絕緣性能，保證線圈使用壽命，減少局布放電發(fā)生，需要加裝防雨裝置。

3 維護(hù)注意事項(xiàng)

3.1 正常巡視（不停電）的項(xiàng)目和要求

巡視一般要求：

（1）對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行目測(cè)，檢查產(chǎn)品是否完整，重點(diǎn)檢查均壓件有無明顯松脫或掉落）。

（2）檢查線圈表面油漆有無脫落，有無變色、起泡、掉漆，設(shè)備表面應(yīng)清潔，標(biāo)志清晰、完善。

（3）檢查絕緣子表面有無顏色異常焦黑、裂紋、閃絡(luò)。

（4）查看鋼構(gòu)件和底架生銹腐蝕情況，各法蘭處緊固螺絲緊固情況。

（5）檢查設(shè)備上是否有異物。

（6）查看是否從電抗器內(nèi)部發(fā)出異常的聲響，電抗器噪音A計(jì)權(quán)聲壓值應(yīng)小于62.4 dB（A）。查看電抗器內(nèi)部是否有燒焦的氣味或痕跡。

（7）引線接觸良好，接頭無過熱，各連接引線無發(fā)熱、變色。各個(gè)部位溫升的限值如表1，表1為電抗器運(yùn)行在額定電流下的溫升限值，實(shí)際溫升應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。

（8）在外的接線端子應(yīng)無過熱情況。每月對(duì)外露導(dǎo)電接觸面進(jìn)行一次紅外測(cè)溫。

（9）接地可靠，周邊金屬物無異常發(fā)熱現(xiàn)象。

（10）場(chǎng)地清潔無雜物，無雜草。

3.2 停電維護(hù)及試驗(yàn)項(xiàng)目與周期

見表2。

3.3 發(fā)生線路短路故障時(shí)注意事項(xiàng)

每次發(fā)生短路故障后，電抗器受到短路電流的作用，要檢查電抗器是否有位移，支撐絕緣子是否松動(dòng)扭傷，檢查絕緣瓷頂部和底部金屬澆注部位有無松脫或開裂，引線有無彎曲，絕緣子底座的接地線應(yīng)完整，絕緣支柱有無破碎，有無放電聲及燒焦氣味。

4 結(jié)語

串聯(lián)電抗器投運(yùn)至今，已經(jīng)安全穩(wěn)定運(yùn)行了一年左右。在500 kV縱江―寶安線路加裝電抗，可將該線路短路電流控制在50 kA以下，對(duì)降低500 kV縱江站短路電流也有比較明顯的效果，以此增加廣東電網(wǎng)運(yùn)行方式的靈活性，同時(shí)也為今后串聯(lián)電抗器在廣東電網(wǎng)的推廣應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

篇9

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)圖論；節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；穩(wěn)壓電路；串聯(lián)反饋

中圖分類號(hào)：TM13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004373X(2008)0516504

Research on Analysis of Transistor Constant-voltage Circuit Based on Feedback in Series

LI Rong,WANG Xiaohong

(Shaanxi Polytechnic Institute,Xianyang,712000,China)

Abstract：In this paper,based on the view point of network graph theory,we build the mathematics model of linear network which contains controlled devices.Then,the explicit function descriptive relationships of the electric parameter which belong to the whole network are given out.Using the parameter separating out method,we resolve the problems of the electronic circuit model.As a result,we make the network analysis systematically and build the foundation for the computer analyzing and designing.According to the characteristics of electronic circuits,a node-matrix analytical method is used to deduce the analytic equations.These equations are used to computing the constant-voltage coefficient,the output resistance of the constant-voltage source.Furthermore,we analyze the performance alternation of the constant-voltage source caused by the changes of circuits′ parameters and structure qualitatively and quantitatively.

Keywords：network graph theory;node matrix;constant-voltage circuit;feedback in series

1 串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路的計(jì)算模型

串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路中含有的元器件種類繁多，把他作為我們研究問題的對(duì)象， 使得研究結(jié)果具有普遍性。串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路如圖1所示。圖中，[AKU?]i為電網(wǎng)電壓經(jīng)變壓、整流、濾波后的輸出電壓值；VT1為調(diào)整管，VT2為放大管，VD為穩(wěn)壓管， 內(nèi)阻為r。假設(shè)，VT1的參數(shù)為rbe1,β1；VT2的參數(shù)為rbe2,β2。

根據(jù)電路圖可知電路有5個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)，輸入為節(jié)點(diǎn)1，輸出為節(jié)點(diǎn)5，其余節(jié)點(diǎn)按順序標(biāo)于圖中。

根據(jù)放大電路導(dǎo)納矩陣的建立方法，可以對(duì)此電路建立計(jì)算模型。

(1) 首先去掉晶體管VT1和VT2，寫出剩余部分電路的導(dǎo)納矩陣。

此導(dǎo)納矩陣即是用來描述串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路的數(shù)學(xué)模型。對(duì)于穩(wěn)壓電源而言，我們所關(guān)心的是穩(wěn)壓電源的輸出電壓是否恒定、輸出電阻是否很小、穩(wěn)壓系數(shù)是否很小。有了穩(wěn)壓電源的數(shù)學(xué)模型，下一步的問題就是如何對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解。

2 串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路性能指標(biāo)的求解

2.1 串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路性能指標(biāo)的求解

對(duì)于直流穩(wěn)壓電路來說，可以假設(shè)有兩個(gè)外加恒流源電流，分別記為[AKI?]│1和[AKI?]│n，方向以從外節(jié)點(diǎn)流入為正。這樣整個(gè)電路的方程組包括反映信號(hào)源和負(fù)載的方程各一個(gè)。由于對(duì)外只有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，可以用兩個(gè)方程來描述，再考慮外加恒流源和支路電流關(guān)系的兩個(gè)方程，總共6個(gè)方程來描述。利用直流穩(wěn)壓電源的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，可以得到端口方程：

式中，Δ為穩(wěn)壓電路節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的行列式；Δ11為此導(dǎo)納矩陣中位于第1行第1列的元素所對(duì)應(yīng)的代數(shù)余子式；Δn1為此導(dǎo)納矩陣中位于第n行第1列的元素所對(duì)應(yīng)的代數(shù)余子式；Δ1n為此導(dǎo)納矩陣中位于第1行第n列的元素所對(duì)應(yīng)的代數(shù)余子式；Δnn為此導(dǎo)納矩陣中位于第n行第n列的元素所對(duì)應(yīng)的代數(shù)余子式。

由圖1可知[AKI?]│1=[AKI?]1,[AKI?]│5=[AKI?]5，并代入式(6)，得:

式(11)和式(13)就是描述穩(wěn)壓電路質(zhì)量指標(biāo)的解析式，從而作為求解穩(wěn)壓電源的質(zhì)量指標(biāo)的依據(jù)。對(duì)于直流穩(wěn)壓電源來說，只要建立形如式(3)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，并計(jì)算出他的行列式以及相應(yīng)的代數(shù)余子式Δ,Δ11,Δ15,Δ55,Δ11,55，代入式(11)或式(12)以及式(13)或式(14)，就可以求出穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系數(shù)及輸出電阻。

3 參數(shù)變化和電路結(jié)構(gòu)的改變對(duì)穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)的影響

用以衡量穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓特性的指標(biāo)是質(zhì)量指標(biāo)。在電子線路中常用的質(zhì)量指標(biāo)有穩(wěn)壓系數(shù)輸出電阻和紋波電壓等。對(duì)于穩(wěn)壓電源來說，穩(wěn)壓電源的輸出電壓越穩(wěn)定、輸出電阻越小、穩(wěn)壓系數(shù)越低，穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓效果就越好。通過對(duì)穩(wěn)壓電源的分析，根據(jù)不同的需要可以采用不同的方法來改變相應(yīng)的質(zhì)量指標(biāo)。下面針對(duì)幾種不同的方法給出相應(yīng)性能指標(biāo)的解析式。

3.1 參數(shù)變化對(duì)穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)的影響

造成電路參數(shù)變化的原因大致有兩種:第一種是自然條件發(fā)生變化引起的。常見的有環(huán)境溫度的變化，會(huì)造成晶體管輸入電阻rbe、電流放大系數(shù)β等發(fā)生變化，勢(shì)必會(huì)造成晶體管節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中的元素值發(fā)生變化；第二種是人為因素造成的，比如改變電阻值，更換晶體管等，也會(huì)改變晶體管節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中相應(yīng)的元素值。這兩種情況，僅僅是改變了放大電路導(dǎo)納矩陣中的某些元素的值，并不會(huì)改變放大電路的節(jié)點(diǎn)數(shù)。在分析參數(shù)變化對(duì)穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)的影響時(shí)，可以采用相關(guān)的解析式求得相應(yīng)的數(shù)值和參量變化后性能指標(biāo)的相對(duì)變化率。

在此以更換調(diào)整管為例，說明其對(duì)穩(wěn)壓電源的性能的影響。為了提高穩(wěn)壓電源的輸出電流，我們可以采用大功率的晶體管作為穩(wěn)壓電源的調(diào)整管。此時(shí)電路的節(jié)點(diǎn)數(shù)不發(fā)生變化，放大電路的附加矩陣[WTHX]Y[WTBX]δ就是調(diào)整管的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣[WTHX]Y[WTBX]VT1，既有:

式(15)中的行號(hào)、列號(hào)b,c,e應(yīng)分別與晶體管的基極、集電極和發(fā)射極在穩(wěn)壓電源中的實(shí)際編號(hào)相對(duì)應(yīng)。對(duì)于┩1所示的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源來說，b,c,e分別對(duì)應(yīng)于節(jié)點(diǎn)2、節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)50,在式(15)中，他的二階及二階以上的高階子式的行列式都為零，只有6個(gè)一階子式為非零值，可以找到由[WTHX]Y[WTBX]δ造成的相應(yīng)代數(shù)余子式的增量值：

到第e行上，然后去掉第b行第b列構(gòu)成的累加代數(shù)余子式；Δij,(c+e)(b+e)為在[WTHX]Y[WTBX]矩陣中去掉第i行第j列，把第c行加到第e行上，把第b列加到第e列上，然后去掉第c行第b列構(gòu)成的累加代數(shù)余子式。

有了式(16)，可以得到更換晶體管之后對(duì)穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)造成的影響：

(1) 穩(wěn)壓系數(shù)

3.2 電路結(jié)構(gòu)的改變對(duì)穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)的影響

為了改善電子電路的性能，可能需要添加一條支路，或者把原有的某條支路改變接點(diǎn)的位置，或者插入某個(gè)環(huán)節(jié)，或者將兩個(gè)節(jié)點(diǎn)短路等，這都使得電路結(jié)構(gòu)發(fā)生一定的變化。這種變化不僅改變了導(dǎo)納矩陣中元素的位置，甚至?xí)U(kuò)大或縮小導(dǎo)納矩陣的階數(shù)。為了方便分析問題，假設(shè)放大電路的節(jié)點(diǎn)數(shù)不變，從而研究電路結(jié)構(gòu)發(fā)生某種變化對(duì)穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)產(chǎn)生的影響。

3.2.1 在不同節(jié)點(diǎn)處加接電容對(duì)紋波系數(shù)的影響

對(duì)于圖1所示的串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路，為了減小紋波系數(shù)，常采用對(duì)地跨接一個(gè)大電容的方法來實(shí)現(xiàn)。至于這個(gè)電容的容值有多大，接在哪個(gè)節(jié)點(diǎn)上，我們要經(jīng)過理論計(jì)算和實(shí)際物理實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證并得到確定。下面針對(duì)此電路，求解在不同的節(jié)點(diǎn)處跨接相同電容的情況下的紋波系數(shù)的解析式。

(1) 在i=2,k=0處跨接電容C1，此時(shí)附加矩陣為：

參考文獻(xiàn)

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［2］王增福,李涎,魏永明.新編線性直流穩(wěn)壓電源[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.

［3］康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分[M].4版.北京:高等教育出版社,1999.

［4］童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].2版.北京:高等教育出版社,1988.

［5］沈尚賢.電子技術(shù)導(dǎo)論[M].北京:高等教育出版社,1986.

［6］鄧漢馨,鄭家龍.模擬電子技術(shù)基本教程[M].北京:高等教育出版社,1988.

作者簡(jiǎn)介

李 戎 女，1960年出生，陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，碩士。

篇10

1．鞏固串聯(lián)電路的電流和電壓特點(diǎn).

2．理解串聯(lián)電路的等效電阻和計(jì)算公式.

3．會(huì)用公式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算.

能力目標(biāo)

1．培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理能力和研究問題的方法.

2．培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力.

情感目標(biāo)

激發(fā)學(xué)生興趣及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，加強(qiáng)思想品德教育.

教學(xué)建議

教材分析

本節(jié)從解決兩只5Ω的定值電阻如何得到一個(gè)10Ω的電阻入手引入課題，從實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論.串聯(lián)電路總電阻的計(jì)算公式是本節(jié)的重點(diǎn)，用等效的觀點(diǎn)分析串聯(lián)電路是本書的難點(diǎn)，協(xié)調(diào)好實(shí)驗(yàn)法和理論推導(dǎo)法的關(guān)系是本書教學(xué)的關(guān)鍵．

教法建議

本節(jié)擬采用猜想、實(shí)驗(yàn)和理論證明相結(jié)合的方式進(jìn)行學(xué)習(xí).

實(shí)驗(yàn)法和理論推導(dǎo)法并舉，不僅可以使學(xué)生對(duì)串聯(lián)電路的總電阻的認(rèn)識(shí)更充分一些，而且能使學(xué)生對(duì)歐姆定律和伏安法測(cè)電阻的理解深刻一些．

由于實(shí)驗(yàn)法放在理論推導(dǎo)法之前，因此該實(shí)驗(yàn)就屬于探索性實(shí)驗(yàn)，是伏安法測(cè)電阻的繼續(xù)．對(duì)于理論推導(dǎo)法，應(yīng)先明確兩點(diǎn)：一是串聯(lián)電路電流和電壓的特點(diǎn)．二是對(duì)歐姆定律的應(yīng)用范圍要從一個(gè)導(dǎo)體擴(kuò)展到幾個(gè)導(dǎo)體（或某段電路）計(jì)算串聯(lián)電路的電流、電壓和電阻時(shí)，常出現(xiàn)一個(gè)“總”字，對(duì)“總”字不能單純理解總和，而是“總代替”，即“等效”性，用等效觀點(diǎn)處理問題常使電路變成簡(jiǎn)單電路．

--方案

1．引入課題

復(fù)習(xí)鞏固，要求學(xué)生思考，計(jì)算回答

如圖所示，已知，電流表的示數(shù)為1A，那么

電流表的示數(shù)是多少？

電壓表的示數(shù)是多少？

電壓表的示數(shù)是多少？

電壓表V的示數(shù)是多少？

通過這道題目，使學(xué)生回憶并答出串聯(lián)電路中電流、電壓的關(guān)系

（1）串聯(lián)電路中各處的電流相等．

（2）串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各支路兩端的電壓之和．

在實(shí)際電路中通常有幾個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體組成電路，幾個(gè)導(dǎo)體串聯(lián)以后總電阻是多少？與分電阻有什么關(guān)系？例如在修理某電子儀器時(shí)，需要一個(gè)10的電阻，但不巧手邊沒有這種規(guī)格的電阻，而只有一些5的電阻，那么可不可以把幾個(gè)5的電阻合起來代替10的電阻呢？

電阻的串聯(lián)知識(shí)可以幫助我們解決這個(gè)問題．

2．串聯(lián)電阻實(shí)驗(yàn)

讓學(xué)生確認(rèn)待測(cè)串聯(lián)的三個(gè)電阻的阻值，然后通過實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證．指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)．按圖所示，連接電路，首先將電阻串聯(lián)入電路，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓表的讀數(shù)為一整數(shù)（如3V），電流表的讀數(shù)為0．6A，根據(jù)伏安法測(cè)出.

然后分別用代替，分別測(cè)出．

將與串聯(lián)起來接在電路的a、b兩點(diǎn)之間，提示學(xué)生，把已串聯(lián)的電阻與當(dāng)作一個(gè)整體（一個(gè)電阻）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓示數(shù)為一整數(shù)（如3V）電流表此時(shí)讀數(shù)為0．2A，根據(jù)伏安法測(cè)出總電阻．

引導(dǎo)學(xué)生比較測(cè)量結(jié)果得出總電阻與、的關(guān)系.

再串入電阻，把已串聯(lián)的電阻當(dāng)作一個(gè)整體，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表的示數(shù)為一整數(shù)（如3V）電流表此時(shí)示數(shù)為0．1A，根據(jù)伏安法測(cè)出總電阻．

引導(dǎo)學(xué)生比較測(cè)量結(jié)果，得出總電阻與的關(guān)系：.

3．應(yīng)用歐姆定律推導(dǎo)串聯(lián)電路的總電阻與分電阻的關(guān)系：

作圖并從歐姆定律分別求得

在串聯(lián)電路中

所以

這表明串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)導(dǎo)體的電阻之和．

4．運(yùn)用公式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算

例一把的電阻與的電阻串聯(lián)起來接在6V的電源上，求這串聯(lián)

電路中的電流

讓學(xué)生仔細(xì)讀題，根據(jù)題意畫出電路圖并標(biāo)出已知量的符號(hào)及數(shù)值，未知量的符號(hào)．

引導(dǎo)學(xué)生找出求電路中電流的三種方法

（1）（2）（3）

經(jīng)比較得出第（3）種方法簡(jiǎn)便，找學(xué)生回答出串聯(lián)電路的電阻計(jì)算

解題過程

已知V，求I

解

根據(jù)得

答這個(gè)串聯(lián)電路中的電流為0.3A.

強(qiáng)調(diào)歐姆定律中的I、U、R必須對(duì)應(yīng)同一段電路.

例二有一小燈泡，它正常發(fā)光時(shí)燈絲電阻為8.3，兩端電壓為2.5V.如果我們只有電壓為6V的電源，要使燈泡正常工作，需要串聯(lián)一個(gè)多大的電阻？

讓學(xué)生根據(jù)題意畫出電路圖，并標(biāo)明已知量的符號(hào)及數(shù)值，未知量的符號(hào).

引導(dǎo)學(xué)生分析得出

（1）這盞燈正常工作時(shí)兩端電壓只許是2.5V，而電源電壓是6V，那么串聯(lián)的電阻要分擔(dān)的電壓為

（2）的大小根據(jù)歐姆定律求出

（3）因?yàn)榕c串聯(lián)，通過的電流與通過的電流相等.

（4）通過的電流根據(jù)求出.

解題過程

已知，求

解電阻兩端電壓為

電路中的電流為