直流電路范文

導語：如何才能寫好一篇直流電路，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

電路的局部變化會對電路的整體產生影響，是高考的熱門題型，學生往往對這類題分析不清，本文筆者來對這個問題的解決進行探討。

一、動態直流電路的常規分析思路

例1.如圖所示，電鍵閉合時，當滑動變阻器滑片P向右移動時，試分析L1、L2的亮度變化情況。

分析與解：

當P向右移動時，流過L1的電流將減小，L1將變暗；同時L1分得的電壓變小，L2兩端電壓增大，故L2變亮；我們注意到總電流減小，而L2變亮，即L2兩端電流增大，可見L3上的電流比L1上的電流減小得還要多，因此L3也要變暗。

點評：

（1）討論燈泡亮度的變化情況，只需判斷其電流或電壓如何變化就可以。

（2）像這樣的電路，由于滑動變阻器電阻的變化而引起整個電路的變化，一般不應通過計算分析，否則會很繁雜。處理的一般原則是：①主干路上的用電器，看它的電流變化；②與變阻器并聯的用電器看它的電壓變化；③與變阻器串聯的電器看它的電流變化。

二、“并同串反”

例2.如圖所示的電路中，R1、R2、R3、和R4皆為定值電阻，R5為可變電阻，電源的電動勢為E，內阻為r，設電流表A的讀數為I，電壓表V的讀數為U，當R5的滑動角點向圖中a端移動時（ ）

A.I變大，U變小

B.I變大，U變大

C.I變小，U變大

D.I變小，U變小

分析與解：

本題中變量是R5，由題意知，R5的等效電阻變小。

簡化電路結構可各知，電壓表V，電流表A均與R5間接并聯，根據“串反并同”的原則，電壓表V，電流表A的讀數均與R5的變化趨勢相同，即兩表示數均減小。

點評：

（1）近幾年高考對電路的分析和計算，考查的重點一般不放在基本概念的理解和辨析方面，而是重在知識的應用方面。本題通過5個電阻與電表的串、并聯構成較復雜的電路，關鍵考查考生簡化電路結構、繪制等效電路圖的能力。然后應用“串反并同”法則，可快捷得到結果。

（2）注意“串反并同”法則的應用條件：單變量電路。

對于多變量引起的電路變化，若各變量對同一對象分別引起的效果相同，則該原則的結果成立；若各變量對同一對象分別引起的效果相反，則“串反并同”法則不適用。

例3. 如圖（1）所示電路中，閉合電鍵S，當滑片P向右移動時，燈泡L1、L2的亮度變化如何？

分析與解：本題中滑動變阻器左右兩部分都接入電路，等效電路如圖（2）所示，變阻器R分解得到兩變量R1、R2，由圖可知：

滑片P向右移R1（），R2（）

對燈泡L1：

對燈泡L2：

由上述分析可知：

對L1，變量R1、R2變化均引起L1變亮，故L1將變亮；

對L2，變量R1、R2變化引起L2的亮度變化不一致，故此法不宜判斷L2的亮度變化。但若把變阻器R與L1的總電阻合成一個變量R合，則由上述結論可知，P右移時，R合減小，L2與R合串聯，由“串反并同”法則可知，L2亮度變大。

三、特殊值法與極限法

即因滑動變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將變阻器的滑動端分別滑至兩個極端去討論。

例4. 在圖所示的四個電路中，當分別閉合開關S，移動滑動變阻器角頭從左端至右端時，能使其中一個燈由暗變亮同時，另一個燈由亮變暗，則符合要求的電路是（ ）

A圖：對燈L1，可由“串反并同”法則判斷其變亮；而對L2由于兩個變量引起它亮度變化不一致，故“串反并同”不適用。現取特殊值法：取L1、L2的阻值均為10Ω，變阻器總阻值也為10Ω，電源電動勢為6V；然后取極限值：取滑片P置于最左端和最右端時分別兩燈實際工作時的電壓即可判斷兩燈均變亮。

B圖：對L1，可由“串反并同”法則判斷其變亮；對L2，采用合成變量法，再根據“串反并同”法則可判斷其變亮。

C圖：采用極限值法。滑片P置于最左端時，L1被短路，不發光，而L2兩端電壓最大，亮度最大；滑片P置于最右端時，L1兩端電壓最大，亮度最大，而L2被短路，不發光。由此分析可知，該電路符合題目要求。

D圖：燈L1一直被短路，不發光，不合要求。

綜上分析有：符合要求的電路是（C）。

小試身手：

1.如圖所示的電路中，電源的電動勢為E，內阻為r。當可變電阻的滑片P向b點移動時，電壓表V1的讀數U1與電壓表V2的讀數U2的變化情況是：（ ）

A.U1變大，U2變小

B.U1變大，U2變大

篇2

【關鍵詞】Matlab；電路分析；直流電路

1.概述

《電路分析》這門課程幾乎是所有高等院校電子、通信、自動化等專業的專業基礎課，一般是在大一的時候進行學習，為之后學習專業課奠定基礎。由于它是學生進入大學首先接觸到專業課之一，因此學生對這門課程的掌握程度不僅影響后續課程的學習，也直接關系到學生對所學的專業是否產生興趣。

2.直流電路分析的一般方法

直流電路分析屬于《電路分析》課程中的一個重要部分，也是學生掌握的一個重難點內容。通常可以采用支路電流法、節點電壓法、網孔電流法來進行分析。但是在求解的過程中會大量地應用到代數方程組和矩陣運算，而學生掌握的高數知識還不足以解決這一問題，因此這些繁瑣的數學工作一方面極大的降低了學生學習的興趣，影響學生的自信心，另外一方面，學生花費大量的精力在數值求解工作上，導致課程的理論、原理和方法難以突出，不符合素質教育的宗旨。

因此在實際教學過程中，老師往往重點給學生講解如何分析電路，怎樣列方程，而對于方程的求解一般是一筆帶過。這種教學方法使學生所學的知識局限于紙上談兵，從素質教育方面來說，沒有引導學生積極探索解決問題的方法，而是逃避問題，不能培養學生今后解決實際問題的能力。

3. Matlab在直流電路分析中的應用

3.1 Matlab軟件

在比較復雜、方程數目較多的直流電路中，如果使用手工進行求解會顯得十分繁瑣，而用C、FORTRAN語言進行建模與仿真，不僅需要花費大量時間生成矩陣，而且還需要編寫復雜的程序生成可進行分析的圖像，這樣就會造成仿真程序冗長、可讀性差，還需要花費較長的時間進行調試。Matlab軟件的出現解決了以上問題，同時Matlab 提供的Simulink工具可直接建立電路模擬模型，隨意改變模擬參數，并且立即可得到修改后的模擬結果， 進一步省去了編程的步驟。

3.2 Matlab分析直流電路的主要方法

3.2.1 工具箱

Matlab擁有一系列具有不同功能的工具箱，可以直接通過使用這些工具箱進行電路、電力系統、自動控制等方面的建模與仿真，因此很多學者也研究討論了用這些工具箱來對直流電路進行求解。

如圖1所示的電路，用網孔電流法分析求解電流I1 和I2。在圖1中，首先建立網孔電流方程，然后在S IMULINK建立其數學模型如圖2所示，當給定數據后即可進行仿真。這種在SIMULINK建立電路的數學模型很方便，仿真更容易，其結果可直接在/示波器上讀取。另外，同一電路可很方便地采用多種方法進行分析。

3.2.2用M文件分析直流電路

用工具箱進行直流電路的求解比較簡單易學，但是這些工具箱全部由M文件組成，如果僅僅會使用工具箱，就會無法真正全面地應用Matlab。當需要實現某個特殊功能，而此時Matlab工具箱中不存在此功能或者丟失相應文件時，就會阻礙問題的解決。因此，本文主要圍繞用Matlab中的M文件對直流電路進行分析和求解。

在用M文件分析直流電路時，首先建立矩陣方程，然后建立一個M文件以備編寫程序，然后設置好初始值，然后將已列舉的矩陣方程寫入程序中，最后采用相應的數值方法對方程組進行求解。對于直流電路中建立的線性矩陣方程組，通常使用Matlab軟件中的左除法即可求解方程組。下面以圖1電路為例說明用Matlab分析直流電路的步驟。設圖1中US=20V，IS=10A，R1=3Ω，R2=6Ω，R3=8Ω。求支路電流I1和電阻R2兩端的電壓U。

解題步驟如下：

1）列些矩陣方程

先確定電路為直流電路，建立數學模型，也就是寫出描繪電路狀態變化的方程組，然后求解方程組，得出所求的電壓和電流。根據圖1采用回路電流法，可以列出方程組如下所示

2）建立M文件進行求解

篇3

1.學習直流穩壓電源、滑線變阻器的使用方法。

2.學習直流電壓表、電流表、數字電壓表、數字萬用表等測量儀表的使用方法。

3.學習測量有源二端網絡的開路電壓和等效電阻的幾種方法。

4.通過實驗加深對疊加原理和戴維南定理的理解。

二、實驗原理

1.滑線變阻器的使用 滑線變阻器是一種常用的電工設備，如圖2-1所示。它可作為可變電阻，用以調節電路中的電流，使負載得到大小合適的電流；它也可作為電位器使用，改變電路的端電壓，使負載得到所需要的電壓，如圖2-2所示。在實驗室它也常被作為一個可變的負載電阻使用。它的額定值有最大電阻R 和額定電流I 。在各種使用場合，不論滑動觸頭處于任何位置，流過它的電流均不允許超過額定電流IN，否則將會燒壞滑線變阻器。

2.疊加原理疊加原理是分析線性電路時非常有用的網絡定理，它反映了線性電路的一個重要規律。實驗時要深入理解其意義、適用范圍，要能靈活應用疊加原理分析復雜電路，而對于定理的證明則不必過分注意。我們可通過實驗方法來驗證該定理并加深對它的理解。

疊加原理的內容是：在含有多個獨立電源的線性電路中，任意支路的電流或電壓等于各個獨立電源分別單獨激勵時在該支路所產生的電流或電壓的代數和。例如圖2-3所示的線性電路中，流過ab支路的電流I 即是當開關S 合向左側，開關S 斷開，電源U 單獨激勵時，在ab支路產生的電流I 和當開關S 合向右側；開關S 合向右側，電源I 單獨激勵時，在ab支路產生的電流I 的代數和。

圖2-3中電流I 和圖2-4中電流I′ 、I″ 的參考方向一致，在疊加時I′ 和I″ 都取正號，即I =I′ +I″ 。如果I 的參考方向與圖2-4中所選擇的相反，則I =I′ -I″ 。還應注意疊加時I′ 和I″ 前的正、負號是根據它們與I 的參考方向是否一致確定的，與I′ 和I″ 具體數值正負是兩回事，不能相混。

電路中某一獨立電源單獨激勵時，其余不激勵的理想電壓源用短路線來代替，不激勵的理想電流源將其開路。例如圖2-3所示電路中理想電壓源U 不激勵時，開關S 應合向右側的短路線處，理想電流源I 不激勵時，通過開關S 將其開路。電路中含有多個電源時，與上述處理方法相同。

含有受控電源的電路應用疊加原理時，在各獨立電源單獨激勵的過程中，一定要保留所有的受控電源。這是因為受控電源與反映非電能轉換為電能的獨立電源不同，它是反映同一電路中兩條支路電量關系的電路模型。

3.戴維南定理戴維南定理和疊加原理一樣也是分析線性電路經常用的一個網絡定理，特別是當只要求分析計算電路中某條支路或某一部分電路時，利用戴維南定理可簡化分析計算的復雜性，戴維南定理尤其是分析電力電路的有力工具。

戴維南定理的內容是：任何一個線性有源二端網絡（或稱單口網絡），對外電路來說，可以用一個等值電壓源來代替。該等值電壓源的源電壓E 等于有源二端網絡的開路電壓U ，其內阻R 等于網絡中所獨立電源不激勵時的入端電阻。例如圖2-3所示電路，如果將ab支路抽出，剩余部分便是一個有源二端網絡。該有源二端網絡對電阻R 來說，可以用一個等值電壓源來代替，如圖2-5所示。

如果已知有源二端網絡的結構和參數，可以通過理論計算確定該有源二端網絡的等值電壓源的源電壓E 和內阻R 。計算有源二端網絡的開路電壓時，當然仍可利用疊加原理、節點電壓法等電路的分析計算方法。求電阻R 時，電路中所有獨立電源不激勵其處理方法仍然是理想電壓源用短路線代替，理想電流源用開路代替。

確定一個有源二端網絡的戴維南等效電路的關鍵是要求出其開路電壓U 和入端電阻R ，下面介紹用實驗方法測量U 和R 的一些方法。

（1）開路電壓的測量

方法一直接測量法。當有源二端網絡的等效電阻R 遠小于電壓表的內阻R 時，可直接用電壓表測量有源二端網絡開路電壓U 。一般電壓表的內阻并不很大，最好選用數字電壓表，數字電壓表的突出特點就是靈敏度高，輸入電阻大，有的高達數百兆歐，對被測電路影響很小，從工程角度來說，用其所測得的電壓即是有源二端網絡的開路電壓。

方法二補償法測開路電壓。測量電路如圖2-6所示。其中E為高精度標準電源，R 、R 為標準分壓電阻箱，P為高靈敏度檢流計。

調節電阻箱分壓比U 隨之改變，當U =U 時，流過檢流計的電流為零，則U =U =U = E=KE。式中K= 為電阻箱的分壓比，可直接讀出。

由于此種測量方法在電路平衡時I =0，不能消耗能量，所以補償測量精度要比直接測量法精度高。

（2）等效電阻的的測量

方法一用數字萬用表的電阻檔直接測量。測量時首先讓有源二端網絡中的所有獨立電源不激勵，即理想電壓源用短路線代替，理想電流源用開路代替。例如測量圖2-3所示電路抽取后R 所剩有源二端網絡的等效電阻時，開關S 應合向右側，使U 用短路線代替，開關S 斷開，使I 開路，變為一個無源二端網絡，用萬用表電阻檔直接測量a、b間的電阻值即可。

方法二 加壓求流法。讓有源二端網絡中所有獨立電源不激勵，在a、b端施加一已知直流電壓U，測量流入二端網絡的電流I，如圖2-9所示，那么等效電阻為R = 。

實際電壓源和電流源都是具有一定內阻的，內阻并不能與電源本身分開，因此讓獨立電源不激勵的同時，電源的內阻也被丟掉了，這樣將影響測量的精度。因此以上兩種方法僅適用于電壓源很小和電流源內阻很大的場合。

三、任務

1.疊加原理實驗

（1）根據圖2-3的原理電路接好試驗電路。測量當U =18V和I =90mA，兩電源共同激勵時a、b支路的電流I 。利用開關S 和S 控制作用，測量U 和I 分別單獨激勵時a、b支路的電流I′ 和I″ 。

（2）將U 調節為6V，電源I 大小不變而方向反接，重復上述實驗步驟及測試內容，測量時注意電流表正負端的聯接。

2.戴維南定理實驗

實驗原理電路如圖2-3所示。圖中U =18V，I =90mA，開關S 合向左側，S 合向右側，使U 和I 同時激勵。

（1）測量ab支路的電流I ，然后斷開ab支路，去掉R ，將剩余的部分電路作為待測量及變換的有源二端網絡。

（2）用數字電壓表或數字萬用表的電壓檔直接測量上述有源二端網絡的開路電壓U ，再根據圖2-7所示的補償法測開路電壓的電路，聯接好測量電路，重新測量該有源二端網絡開路電壓。

篇4

關鍵詞： 江蘇省普通高校單獨招生考試 高等職業技術學校 《電工基礎》 交、直流電路“圖” 學習和解題作用

近年來，江蘇省普通高校單獨招生考試的競爭力越來越強了，那么，如何才能讓高等職業技術學校的學生在單獨招生考試取得更好的成績？下面我就《電工基礎》交、直流電路中的“圖”的學習和解題作用，借助近年來單獨招生考試試題來分析。

一、“圖”在復雜直流電路分析、解題中的作用

在復雜直流電路學習過程中，圖無時無刻不伴隨左右，有時一個圖就是一道大題，而且圖在分析、解題過程中起著十分重要的作用。下面從四個方面談談圖在復雜直流電路分析、解題中的作用。

1.圖本身就是一道大題。

從近幾年的單招高考試卷來分析，很多時候一個圖形配一些簡單的說明，就能成為一道大題目，且題目簡潔、明了。

例1：如圖所示，求各支路電流。

此題就是一道典型的由圖來出題的問題，題目簡潔、清楚，利于學生掌握。

2.利用圖來介紹、分析、學習和掌握知識。

一些定理的學習，很多時候借助于圖來講解、分析，便于學生學習、掌握。如（《電工基礎》§3.4戴維寧定理）戴維寧定理的學習，就是從圖入手的。其解題步驟：

第一步，將電路分為待求支路和有源二端網絡；（圖1）

第二步，求出有源二端網絡的開路電壓；（圖2）

第三步，作出無源二端網絡，并求出等效電阻；（圖3）

第四步，作來戴維寧等效電路，并求出電流。（圖4）

戴維寧定理的每一個步驟都有一個圖，在解題過程中，畫圖可以讓復雜問題簡單化，更容易掌握所學內容，而且不容易出錯，也便于復查，以防粗心失分。

3.利用圖形的變換解題。

在復雜直流電路中，解題方法之一：兩種電源模型等效變換，就是完全利用（電壓源與電流源）圖形的變換來解題的，沒有詳細文字解題的過程，全是圖形。把復雜直流電路圖逐步逐步地變成簡單的電路圖，最終得出結果。

例2（江蘇省2008年普通高校單獨招生統一試卷，機電專業綜合理論，52題）：如圖所示電路，試用電源等效變換法，求E2的功率。

此題就是一個利用電路的圖不斷變換來解決問題的典型問題。同時，此題本身也是一個由圖出題的題目。

4.圖可以分解成幾個圖的和。

在直流電路的解題方法中，疊加定理是一個比較典型的運用圖形分解來解決復雜直流路的問題。

例3（《電工基礎》§3.3疊加定理）：

此例中，將復雜直流電路圖1分解成了簡單直流電路圖2和簡單直流電路圖3，充分運用電路圖，讓學生容易掌握疊加定理的應用。在解題過程中，圖是關鍵，有了圖，問題就簡單多了；如果離開了圖，憑空想象，不易懂，也容易出錯。

二、“圖”在正弦交流電路分析、解題中的作用

在交流電路中，圖有波形圖、相量圖等。

1.波形圖在正弦交流電路分析中的作用。

波形圖通過適當計算能描述出正弦交流電的解析式和三要素，比較同頻交流電的相位關系，等等。

例4（江蘇省2005年普通高校單獨招生統一試卷，電子電工專業綜合理論，47題）：如圖所示為兩個工頻電流i、i的波形，若I=2A，I=3A，問i、i用解析式各應如何表示？

i=2sin（314t+60）A i=3sin（314t+120）A

此題是一道從波形圖中提取信息的題目，圖中包含大量交流電流的信息。

2.相量圖在正弦交流電路分析中的作用。

正弦交流電的學習是一個比較復雜的問題，很多時候無從下手或走遠路。但如果借助于相量圖，則問題會變得非清析和簡單。

例5（江蘇省2004年普通高校單獨招生統一試卷，機電專業綜合理論，54題）：圖中，I=10A，I=14.14A，U=200V，R=5Ω，R=X，試求：I、X、R和X。

則：電路諧振

U＝U-IR=150V

X=U/I=15Ω

/Z/=U/I=15/2Ω

/Z/=

R=X=7.5Ω

縱觀此題，題目簡潔，已知條件少，而且侍求量較多。乍一看，無從下手，但借助于相量圖，此題從相量法計算轉變為普通的計算，更容易解決問題，得出結果。

例6（江蘇省2004年普通高校單獨招生統一試卷，電子電工專業綜合理論，1.4題）：在圖所示的交流電路中，和的讀數分別為10A與100V，則與的讀數分別為：

則：（＝10A，＝141V）

這是一道選擇題，如果運用相量法進行計算，計算量絕對大于一道計算題，非常費時，得不償失；但借助于相量圖，此題就變得非常的簡單，而且省時，也不易出錯。

二、體會

綜上所述，“圖”在交、直流電路的學習和解題過程中的作用非常明顯。因此，我們在交、直流電路的學習和解題過程中要做到以下幾點。

1.在學習過程中，要勤畫圖。只有養成良好的勤作圖的習慣，在解題過程才能熟練地作出正確、有用的圖。

2.作圖必須使用鉛筆、直尺和橡皮。一般情況下，作圖不可能一步倒位，要經過不斷地修改、改進、完善作圖，才能得到有益于學習和解題的圖。

3.在作圖過程中，要盡量作出標準的圖，尤其在題目較復雜時，此時標準的圖可以給我們帶來一些意想不到的信息，讓解題過程柳暗花明。

4.在作圖過程中，附上簡要的說明，可以讓閱卷老師更加清楚你的想法、解題方法和解題步驟。同時也便于自己檢查，以防粗心出錯。

5.由圖出題的題目，語言簡潔，相應的提供的信息也就少，這時要把相關已知條件在圖中標明，便于發現出更多的信息。

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關鍵詞：實驗 實訓 要求 培養

直流電阻電路故障的檢查是電工基礎教材（全國中等職業技術學校電工類專業通用教材第四版）第二章中安排的實驗與實訓中的一個教學內容。其實驗目的是：運用第一章學習的測電位、測電壓和測電阻等方法檢查與判斷直流電阻電路的故障。每組實驗所需的實驗設備有：直流穩壓電源1個、直流電壓表（0―15―30V）1只、萬用表1只、電阻元件6個、導線若干、開關一個（另加上）。

實驗的內容要求有三項：一是用直流電壓表檢查電阻串聯電路；二是用直流電壓表檢查電阻混聯電路；三是按要求用萬能表分別測量總電阻和各段電阻。

直流電阻電路故障的檢查實驗，所使用的實驗器材、實驗過程中所需構建的電路結構、實驗原理以及實驗過程中的實際操作都不算復雜。但是筆者認為，指導學生在這個實驗過程中，嚴格按照操作規程，細致認真地做好實驗很有必要。這是學生進入技校學習電工基礎課程親自動手去操作實驗的第一次實驗，對培養學生務實地操作演練、認真觀察分析、推敲問題、得出實驗結論的嚴謹態度很重要。同時這個實驗也是一個很重要的基礎實驗，體現在以下幾個方面。

一、培養學生親自動手的能力和讓學生體驗成就感

這個實驗是學生學習了電路的串聯、并聯的內容知識以及萬用電表的使用后，親自動手連接電路，使用儀器、儀表進行測試操作。筆者在教學過程中，在原實驗要求的基礎上多加了一個開關。學生要將實驗中三項內容的實驗電路連接好，是學生將學到的理論知識轉化到實際操作的體現。在此過程中，教師要多巡查，如發現有學生未能按實驗要求接好電路，要提醒學生，不要直接指出，應留給學生思考的空間，發展學生的能力。不要小看這一點，筆者見過很多高中畢業的學生回到家中甚至不會安裝一支光管，也不會使用萬用表。學生從簡單的基礎實驗過程中，可以體會到實驗成功的喜悅。教師可以從實驗成功的體會中培養學生敢于動手、學會自己動手以及愛動手的習慣和自信心。

二、培養學生嚴謹的實驗態度

無論是做什么實驗，都有需要注意的問題。這是學生第一次使用儀表對實際電路進行測量。教師要先指出實驗中所需要注意的問題，讓學生在實驗過程別留意。比如連接電路時要注意接觸點的接觸情況，使用直流電壓表測電位、電壓時要注意量程與正負極，使用萬用電表測量時要回想一下需要注意的問題等。實驗操作的指引中沒有提出這些問題，為了學生的實驗操作能順利完成，教師要事先將這些指出。這樣對培養學生在實驗操作過程中的良好習慣形成有好處。

不管實驗過程是簡單的還是復雜的，都應該要求學生嚴格按實驗操作步驟去操作，每一個細節都要以認真的態度去對待，在每個環節中要認真對待需要注意的問題。就算要多用一些時間，也要按實驗要求完整地完成操作，同時也使學生明白，如果在實驗過程中堅持認真的態度，自己是有能力做好實驗的。此過程可以增強學生對實驗操作的自信心和興趣，培養學生嚴謹的實驗態度。

三、培養學生的觀察能力和分析能力

任何一個實驗，不是只機械式地按實驗步驟操作一遍就完成，更重要的是細心地觀察每個環節發生的現象和問題。有些實驗是通過觀察在實驗過程中所發生的變化或一些特殊的現象，有些實驗是通過測量記錄表現某種特征的數據，根據數據的變化情況，分析實驗發生的現象與問題的原因。

在直流電阻電路故障的檢查的實驗中，用直流電壓表檢查電阻串聯電路和用直流電壓表檢查電阻混聯電路時，在電路狀態為正常、斷開故障和短路故障中對參考點測電位值與分段電壓等的操作過程中，可以通過觀察記錄的數據與對應電路狀態正常、斷開故障、短路故障的數據變化，學會對相應電路故障問題的分析。

第三項實驗操作的要點是用萬用表分別測量總電阻和分段電阻，對應的電路狀態有：正常狀態、短路狀態和某處短路狀態。在這一步中，主要是檢查對萬用表的使用以及判斷故障現象的方法。在做這個實驗的過程中，也可以加入用萬用表測電路的電壓和電流。通過測量記錄的數據，分析對應具體電路的狀態，掌握不同電路狀態下，相應電路及分段電路電阻阻值的測量。這個實驗的三個步驟的操作，是一個電工工作者經常用來判斷電路的狀態的方法，所以筆者在教學過程中很重視這個實驗的教學。

四、讓學生明確實驗的目的，提高學生實驗操作能力

無論干什么事情，如果明確了目標和方向，那么完成任務的勝算就會更大。做實驗也是一樣，學生明確了實驗的目的，就能更好地端正自己的實驗態度，提高對實驗的興趣和熱情，才會更認真地對待實驗，才能更有效地訓練自己的實操能力。可以先用一定的時間，讓學生了解實驗的內容，了解實驗的目的和相關的操作要求，聯系學習的相關知識內容；讓學生知道實驗中操作要求和相關數據體現的結果，以及對實驗要求分析的內容是什么等。這樣學生在實驗的訓練過程中就不會馬虎對待了。比如在本實驗中，用直流電壓表檢查串聯電路的測量操作中，讓學生明白，這樣的測量操作，是讓我們學會掌握串聯電路處于正常狀態、斷路狀態或是短路狀態的判別方法；要讓學生明白，用直流電壓表檢查電阻混聯電路的測量操作，是讓我們學會檢查混聯電路故障的主要方法；用萬用表分別測量電路總電阻和各段電路的電阻的測量操作，是要求學生一定要掌握檢查電路故障的方法。學生明白了這些要求，在實驗中就能認真操作，每個環節、每個數據的測量都會很細心，因為他們知道了這是培養自己今后工作的能力，所以才會在實驗的操作訓練中對自己提出更高的要求，而不是教師強迫的要求。只有這樣才能提高學生實驗操作的實效性。

五、實驗操作與實際情況的聯想與思考

通過本次實驗的操作訓練，應讓學生聯想一下，回到家里，自己是否可以安裝一盞電燈、一支光管或安裝一臺吊扇等；或者是家里的電燈、光管都不亮了，自己應該怎樣做？學生如果在實驗后能這樣思考一下，或者在實際中真正體驗一下，會有很好的效果，因為現實的情況與實驗中設定的情況是有差別的。只有通過實際的操作訓練，才能消除學生在實際情況中不敢動手的懼怕心理，同時也能引發學生對實際遇到問題的思考。只有對問題進行思考，才可能想到解決問題的方法，才能不斷提高自我工作能力。

篇6

關鍵詞 交流電源；直流電源；斷路器跳合閘

中圖分類號TM561 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）52-0027-02

目前，電廠和變電站大多采用直流電源對繼電器保護和斷路器的回路控制進行供電，因為直流電路具有數量多、分布廣等特點。電廠和變電站在工作運行時，常常會出現建筑施工或設備改造和工作同時進行的情況，一旦工作出現失誤，交流電源很有可能串入直流電源回路，導致斷路器跳合閘的現象產生。考慮到直流電路有分布電容的存在，可能會有交流電源通過分布電容開啟繼電器的現象出現，這樣會使得多臺電路器都出現跳閘或者合閘，造成很嚴重的影響。本文列舉了一些地方電廠斷路器跳合閘的情況，并對跳合閘的原因進行了一些分析，提出了一些相關的建議。

1 斷路器跳合閘故障現象

1.1 陜西電廠35 kV斷路器跳閘故障

故障現象：斷路器跳閘，具體故障為：合閘接觸器線圈燒壞，故障結果：輸出斷路器跳閘、合閘電磁鐵和合閘機構損壞。

相關檢查：該裝置帶有10 kV真空斷路器電磁接觸器線圈，合閘時輸出0.4 A的電流，同時還有35 kV SF6斷路器彈簧儲能機構，合閘時線圈輸出2.2 A的電流。合閘線圈以及接觸器線圈將會長時間的帶有0.4A~2.2 A的電流，他們長時間的帶電，很容易被燒壞。

1.2 長沙電廠開關跳合閘故障

故障現象：啟備變斷路器開關跳開，1號機的斷路器開關合上，沒有搜索到保護信號。

設備故障前運行方式：1號機斷路器開關處于開啟狀態，一號線和二號線斷路器開關、母聯電路器開關以及其啟備變短路器開關都處于閉合狀態。

相關檢查：使用直流電源系統對1號機斷路器和啟備變斷路器進行回路電流的保護控制。而一號線和二號線斷路器使用220 kV升壓站直流電源系統進行回流電源的保護控制工作。經過調查發現，事故發生時，空預器正在進行工作，它的工作主要是將空預器的控制回路從220V的交流電源變成直流電源。經過初步認定發現，這次的事故是由于空預器工作時把交流電源串入直流電源回路引起的。

因為啟備變斷路器開關已經合上，所以只需要針對1號機斷路器進行研究實驗。從安全角度考慮，應該單獨使用一組蓄電池給一號機電路器進行供電。在試驗時，應將交流電源的火線經過調壓器輸出接到斷路器操作箱的負極，零線要接地，可以發現1號機斷路器操作箱上的繼電器和電壓切換箱上的繼電器開始活動。另外，還可以不經過調壓器，將交流電源的火線直接接到一號機電路器操作箱上的直流電源負極處，發現開關由原來的分開變成閉合，再次重復試驗，發現斷路器跳閘。

1.3 湘潭電廠500kV斷路器跳閘故障

故障現象：3臺電路器同時跳閘，開關站全部失壓，3號主變和3號機組廠用電，4號主變失電。

故障前運行方式：3號機未開機，4號機未投產，1號線和2號線負荷較小，機組部分按照常用負荷運行。故障產生之后，沒有任何保護動作信號，斷路器的保護記錄中有斷路器多次啟動和復歸的記錄，斷路器操作箱上第1、2兩組跳閘紅色信號燈都是亮著的。總體來說，故障時的電流和電壓沒有明顯的異常。值得注意的是，工作人員說曾經聽到3個斷路器操作箱中繼電器發出較高頻率的異常響聲。

相關檢查：3個斷路器同時跳閘，和正常的保護工作有偏離，嚴格的來講，沒有哪個保護工作能做到同時切斷三個斷路器，而從實際情況來看，機器并沒有保護動作的信號。人們對回路進行了具體的相關檢查，發現有一處出現了接線錯誤，也就是這一處錯誤，導致了主廠房中直流電源中串入了交流電源，出現了斷路器跳閘現象。

2 斷路器跳合閘原因分析

我們對交流電源串入直流電源回路導致斷路器跳閘的現象進行分析發現，通常情況下，合閘回路一般容易產生合閘線圈和合閘接觸器線圈的燒壞等故障，嚴重時，會產生合閘電磁鐵機構損壞以及輸出斷路器跳閘的現象。出現這些故障的原因主要有：斷路器的電流傳輸不夠靈活；電池電量不夠；斷路器中的儲能彈簧沒能完成儲能的工作；合閘保險沒有合上，或出現接觸不良和熔斷的現象；合閘電磁鐵和接觸器的故障；斷路器自身其他部件的故障等。

3 對電路器跳合閘現象的建議

交流電源串入直流電源回路，會引起繼電器的抖動，造成跳閘或合閘等較為嚴重的后果。我們必須采取適當的措施，來避免這些事故的發生。

3.1 采用大功率繼電器

根據國家對電網公司實行的一些政策，我們要對一些重要的電路應采取使用大功率，能夠強電啟動的繼電器。這里所說的繼電器，要求達到高于5W的動作功率，同時還要求有不小于10ms的動作時間。根據國家對電網公司制定的新的標準化設計規范，我們可以在電流回路中安裝大功率的重動繼電器，或者可以利用相關軟件對電路進行有效地安全防護。根據國家推行的對變壓器的保護措施可以看出，要求電壓器的動作速度不得小于10ms，這樣對變壓器有良好的保護作用。

從這些政策可以看出，它們都是以避免交流電源傳入直流電源回路為目的的，將這些政策落實到實際裝置的運行上，能夠很好的防止斷路器的跳合閘現象。

3.2 直流系統可以分段運行

為了盡可能的阻止交流電源串入直流電源回路中，避免一些裝置的異常工作行為，以及減少事故的發生，我們應該采用直流蓄電池組，并對負荷進行合理的分配，是各組承擔的負荷達到平衡。每個發電廠或電力公司的直流系統要做到獨立，對于多組直流系統要進行分段運行的方式。

3.3 采取安全措施

各發電廠或電力公司在對自身電力設備進行安裝或檢修工作的時候，必須主動地采用一些安全措施，有效地進行安全保護，從而避免直流電源回路中交流電源的串入現象。

3.4 使用錄波裝置

我們還應該鼓勵使用錄波裝置，把直流電源的電壓導入錄波裝置，再有交流電源的時候啟動該裝置，并在發現交流電源串入直流電源回路時，及時的發出警報，使其能夠很快的被處理，同時它也有利于事故后的分析工作的進行。

4 結論

電廠和變電站在工作時，往往會遇到交流電源串入直流電源回路，導致斷路器跳合閘的現象發生。我們應該及時的分析故障，并對其才去適當的措施，以減少事故的發生。

參考文獻

[1]趙永生，莊洪波.交流電源串入直流電源回路導致斷路器跳合閘原因分析[J].湖南電力，2010(1).

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關鍵詞 交流異步電機；變級制動；電磁制動；整流電路

中圖分類號：TM343 文獻標識碼：A 文章編號：1671—7597（2013）032-023-02

異步電動機的制動方法主要有兩大類，即電氣制動和機械制動。電氣制動是使電動機產生一個與原來轉子轉動方向相反的制動轉矩而迫使其迅速停止，常用的有反饋制動，反接制動、能耗制動等。機械制動是采用機械制動裝置來強迫電動機迅速停止，一般采用直流電磁制動。本文主要討論的是電磁制動。

電磁制動屬于失電制動，也被稱為安全制動，目前應用廣泛。常用的電磁制動采用不變直流電源有其弊端，現分析如下：

1）為使制動器能連續工作，設計時就要減小電流，主要是控制銜鐵和電磁鐵間的工作間隙。因為電流和工作間隙的平方成正比， 所以工作間隙選的很小， 大約為1 mm左右， 較小的工作間隙給制造、調試帶來困難， 工作間隙稍有磨損其間隙變化率就很大， 所以需要經常調整工作間隙。

2）在保持吸合狀態的工作時段，電流沒有減下來，為了避免勵磁線圈發熱，只能是多用些銅材和鋼材，既浪費材料又浪費電能，更重要的是，制動器的工作電流大，儲存了較多的電磁能，斷電后銜鐵不能快速脫開制動，制動時間幾乎不合格。

為了克服上述不足，減少電路電流，降低儲存的磁場能，使制動器斷電后能快速脫開制動， 節約電能和降低勵磁線圈溫升，本文設計了一種變級制動控制電路，使直流電磁制動器在不同的工作時段采用不同的制動電流，以滿足電機啟停頻繁、迅速制動的要求。

1 直流電磁制動機構

直流電磁制動系統，其結構如圖1所示。

在旋轉軸系上裝有制動盤，在機殼上裝有只可以軸向滑動，但不能轉動的摩擦盤和通電線圈。制動時，在線圈中通以一定的電流，電磁鐵產生足夠的電磁力，該電磁力使摩擦盤向下運動，與制動盤摩擦，產生所需的制動效果。起動運行時，回復電磁鐵先通電，電磁力使摩擦盤向上運動，摩擦盤與制動盤脫離，并使回復電磁鐵處于氣隙最小的位置。該動作完成后，軸系才可以加速旋轉。回復電磁鐵的運動部分與摩擦盤剛性連接。采用兩個電磁鐵后，該部分的動作實現了完全電控，避免了采用機械彈簧支撐時存在的適配問題，該制動過程由電磁線圈控制，線圈中有電流通過時，通過電磁鐵吸合機械制動機構，通過抱緊電機軸產生較大阻力矩來實現制動。

2 變級控制電路

由于制動系統開始制動時所受阻力矩較大，因此要求線圈中有較大電流通過。一段時間后，電機轉矩減小，制動機構所需的制動阻力矩也相應減小，以減少機械磨損和能量消耗，因此電路線圈中只需很小的維持，這些通過相應的控制電路來實現。

本文擬設計為橋式全波/半波可轉換整流電路，電磁制動器啟動瞬間，電路為全波整流電路，負載線圈兩端電壓較高，從而流過線圈電流較大，制動器輸出阻力矩也較大。5 s后，由延時電路控制繼電器線圈得電，從而繼電器開關動作，電路切換為半波整流電路。此時負載線圈兩端電壓為啟動瞬間的一半左右，線圈中電流與制動器輸出阻力矩也為啟動瞬間的一半左右。

2.1 整流電路

目前常用的整流電路主要分為單（三）相半波可控整流電路，單（三）相橋式全控整流電路， 單（三）相全波可控整流電路和單（三）相橋式半波整流電路。

在理想狀況下，根據功率等效的原理，經過積分計算后，全波整流得到的有效電壓值與電源電壓有效值相同，半波整流得到的有有效電壓值為電源有效電壓值的一半。

本次電機及制動系統均接入380 V單相工業電源，因此本次控制電路根據單相整流相關理論進行設計。電源波形為正弦波。

380 V單相電源經全波整流后，結合相關整流電路，電磁制動器可得到380 V左右啟動電壓；380 V單相電源經半波整流后，電磁制動器可得到全波整流一半左右制動電壓。

此在開始制動時候采用橋式全波整流，整流后波形如圖4所示。圖2中，虛線部分為全波整流后波形，實線部分為全波整流前波形。

圖2 全波整流后波形圖

5 s后，要求電路線圈中電流為開始制動時電路線圈中的一半，此時可將電路切換成橋式半波整流電路，這個過程由計時器延時實現，5 s后繼電器開關動作，電路變為橋式半波整流電路。橋式半波整流電路原理圖如圖3所示。整流后波形如圖4所示。

線圈電流為全波整流時線圈電流的一半，制動器輸出制動轉矩減小。必須注意的是，開合直流線圈時產生的過電壓也容易擊穿整流元器件和勵磁線圈。所以，電路必須按照安全要求設計附加的過電壓保護與防擊穿保護等設置，以確保電路的性能。

2.2 延時電路

本文采用CD4541B可編程計時器實現5s的計時，CD4541B由一個16階二進制計數器，一個振蕩器，它由外部R-C部分（2個電阻器和一個電容器），一個自動上電重置電路和輸出控制邏輯控制。正邊沿時鐘跳躍時計數器計數，并且計數器可以通過MASTER RESET輸入重新設置。

根據計算，選定RTC的值為21.4 kΩ，CTC的值為0.1μf，則RS的值為RS=2RTC=42.8 kΩ。此時f = 1/（2.3RTCCTC）=203 Hz，計數周期T=1/f=0.00492 s，根據頻率選擇表當A=0，B=1時，計數為1024，此時延時為0.00492s*1024=5.06 s。符合5 s的延時要求。

延時電路如圖5所示。

控制電路接通電源后，由于二極管D3的半波整流作用，晶閘管g端電壓不低于a端電壓，芯片CD4541B輸出低電平，k中無電流通過，因此晶閘管不導通，此時繼電器中線圈無電流通過，CD4541B芯片得電并開始計數，5 s后，輸出高電平，k中有電流通過，晶閘管導通，繼電器線圈中有電流通過，繼電器開關動作。電路中，D1對電路起保護作用，電路電源斷開瞬間，繼電器線圈中感應電壓很大，此時通過繼電器線圈與D1組成的回路釋放線圈中的電磁能，對整個電路起保護作用。

2.3 主控制電路

主控制電路的作用是進行橋式全波/半波整流切換，通過繼電器開關控制，根據前面提到橋式全波與半波整流電路的相關特點，主電路設計如圖6所示。

端口1與斷口2接入交流電源，CJ為繼電器常閉開關，L為制動器負載線圈。接通電源時，電路為橋式全波整流電路，制動器線圈兩端得到有效值約為380 V的直流電壓，5s后，繼電器開關CJ斷開，電路轉換為橋式半波整流電路，制動器線圈兩端得到有效值減半的直流半波電壓，相應地，其線圈中電流減半。

圖6 控制電路主電路

電路中，R與RV為壓敏電阻，壓敏電阻是一種新型的過電壓保護元件，又稱VYJ浪涌吸收器，其系列型號為MY31。它是由氧化鋅、氧化鉛等燒結制成的非線性電阻元件，具有正反向相同的很陡的伏安特性。正常工作時漏電流極小（μA級），故損耗小，遇到浪涌電壓時反應很快，可通過數千安培的放電電流IY。因此抑制過電壓的能力極強。在本電路中利用壓敏電阻這種特性對電路起保護作用，防止制動器線圈在得電或失電瞬間產生很大過電壓損壞電路。

2.4 控制電路全圖

完整的控制電路如圖7所示，根據設計的制動控制電路，制動器的工作過程如下：電路接通電源后，由于芯片CD4541B輸出低電平，可控硅晶閘管管腳k中無電流通過，晶閘管不通，繼電器線圈中無電流通過，繼電器開關不動作，保持閉合狀態。主電路為橋式全波整流電路，而此時延時電路開始計數，5 s后，芯片CD4541B輸出高電平，可控硅晶閘管管腳k中有電流通過，晶閘管導通，繼電器線圈得電，從而繼電器開關動作，主電路轉換為橋式半波整流電路。此時制動器線圈兩端電壓為制動器啟動電壓的一半，繼電器線圈電流及輸出阻力矩均減半。

3 總結

本文結合實際生產中的要求設計了一種異步電機變級制動控制電路，通過相應的整流電路來實現制動過程的控制，啟動瞬間制動電壓接近380 V，一段時間（5 s）后，制動電壓降為原來一半左右，此時線圈中電流約為啟動時線圈電流的一半。5 s延時通過相應的延時電路來實現。電路并無復雜的反饋環節，滿足電機啟停頻繁、迅速制動的要求。

參考文獻

[1]鄧星鐘.機電傳動控制[M].湖北：華中科技大學出版社，2000.

[2]李勇，崔友，陸永平.一種高速電磁制動器制動過程的動態特性分析[J].電氣工程技術報，2007，22（8）.

篇8

關鍵詞：直流斬波電路；升壓式斬波電路；降壓式斬波電路；MATLAB/Simulink

直流斬波電路是將固定直流電壓變換成可變直流電壓的電路，也稱為直流變換技術。廣泛地應用于開關電源及直流電動機驅動中，如不間斷電源（UPS）、無軌電車、地鐵列車、蓄電池供電的機動車輛無級變速，以及20世紀80年代興起的電動汽車控制等。通過設計不同的直流變換電路，可以提供可調的直流電源，進而滿足不同設備的性能需求。

直流斬波電路按變換電路的功能分為：升壓式變換（Boost Converter）、降壓式變換（Buck Converter）、升降壓式變換（Boost-Buck Converter）、Cuk變換（CukConverter）、Sepic變換（Sepic Converter）和Zeta變換（ZetaConverter）。

本文以升壓式變換電路與降壓式變換電路為例，分析其設計原理，推導理論公式，并基于MATLAB/Simulink軟件，搭建了直流斬波升、降壓電路的模型。

1升壓式直流斬波電路分析

1.1工作原理介紹

升壓式直流斬波電路顧名思義即輸出電壓總是高于輸入電壓，其主電路如圖1所示，由可控開關VT、儲能電感L、升壓二極管VD和濾波電容C組成。

升壓式斬波電路的基本工作原理是：當可控開關VT處于通態時，電源E經開關VT向電感L提供能量，二極管VD承受反壓而截止，負載R所消耗的能量由電容c提供，此時負載電壓等于電容電壓。當可控開關VT處于斷態時，二極管VD導通，電源E和電感L疊加共同向電容C充電，并給負載R提供能量。

假設電路輸出端濾波電容C足夠大，以保證輸出電壓恒定，電感L的值也很大，電路數量關系推算如下：設VT通態時間為ton，此階段L上儲存的能量為EI1ton，設VT斷態時間為toff，此階段電感釋放能量為（U0-E）I1toff。在穩態工作時，電感電壓在一個周期（T=ton+toff）中積蓄能量與釋放能量相等，即：

化簡得：

（1-1）

1.2MATLAB/Simulink建模與仿真

為進一步分析升壓式直流斬波電路的實際工作情況，利用MATLAB/Simulink軟件搭建其仿真模型。可控開關VT由全控型器件IGBT組成，利用示波器進行各支路電流、電壓表的波形監測，如圖2所示。

在參數設置時，直流電壓源E為24V，IGBT的通斷由振幅為5，脈沖周期為0.2ms的脈沖來觸發，脈沖寬度設置為80，即一個周期的80%開關VT導通，20%開關VT關斷。根據理論公式（1-1）計算輸出電壓平均值：

對于仿真過程中電壓波動幅值較大，應增加濾波電容或者提高變換效率。

2降壓式直流斬波電路分析

2.1工作原理介紹

降壓式直流斬波電路即對輸入電壓進行降壓變換，其主電路如圖4所示，由可控開關VT、濾波電容C、儲能元件L和續流管VD組成。

降壓斬波電路的基本工作原理是：當可控開關VT處于通態時，VD承受反壓而截止，電源經開關VT給電感L儲存能量，并向負載供電，負載電壓U0=E-UL。當可控開關VT處于斷態時，電感L產生感應電動勢，二極管VD導通續流，負載電壓U0=-UL。

（2-1）

當ton

2.2 MATLAB/Simulink建模與仿真

同1.2，利用MATLAB/Simulink建模搭建其仿真模型，如圖5所示。參數設置時，由于重點觀測降壓過程，將直流電壓源E設置為200V，IGBT的通斷振幅及脈沖周期不變，脈沖寬度設置為50，即一個周期的50%開關VT導通，50%開關VT關斷。根據理論公式（2-1）輸出電壓平均值：

仿真所得的輸出電壓u0波形如D6（a）所示，負載供電電流波形如圖6（b）所示。負載上的電壓u0從零開始迅速上升，最后穩定在100V左右，與理論值一致，實現了降壓目的。其電壓波動幅值較大，將電感從原來的L=0.1H擴大10倍至L=IH，所得到輸出電壓的波動變得平緩，最終穩定在100V，如圖7所示。

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關鍵詞： 半波整流 能耗制動 速度繼電器 過載保護 短路保護

一、題目要求

有一臺生產設備用三相異步電動機拖動。三相異步電動機型號為Yll2M-4，銘牌為4kW、380V11.5A、三角形。根據設計要求電動機進行Y-啟動，并且具有過載保護、短路保護、失壓保護和欠壓保護等功能，試設計出一個具有通電延時Y-啟動運轉帶速度繼電器控制半波整流能耗制動的繼電-接觸式電氣控制線路，并且進行安裝與調試。

二、設計思路及步驟

1.列出元件功能表

根據繼電―接觸式控制線路的設計要求列出功能表，見表1。

2.根據設計要求繪制出電氣原理圖

根據繼電―接觸式控制線路和通電延時Y―啟動帶速度繼電器半波整流能耗制動控制原理要求，繪制出電氣原理圖。設計參考原理圖見圖1。

3.分析說明電氣控制原理

合上QS失壓、欠壓保護中間繼電器KA線圈得電KA常開觸頭閉合向控制電路供電。

按下SB2：

（1）電動機進行星形降壓啟動。

KM1線圈得電KM1常開觸頭閉合自鎖KM1主觸頭閉合將三相交流電源送到電動機定子繞組的始端（即繞組的頭）。

KMY線圈得電KMY主觸頭閉合將電動機定子繞組的末端（即繞組的尾）進行星形連接電動機進行星形降壓啟動速度繼電器常開觸頭KS閉合。

KMY常閉觸頭斷開對KM進行聯鎖。

（2）電動機進行三角形全壓運行（KM1線圈得電、KM線圈得電）。

KT線圈得電延時5sKT延時常閉觸頭斷開KMY線圈失電KMY常閉觸頭恢復閉合KMY主觸頭斷開Y點連接斷開電動機脫離星形運行。

KT延時常開觸頭閉合KM線圈得電KM常開觸頭自鎖KM主觸頭閉合將電動機定子繞組換接成三角形連接方式實現三角形全壓運行。

KM常閉觸頭斷開對KMY進行聯鎖。

（3）電動機停轉能耗制動過程（KMY線圈得電、KM2線圈得電）。

按SB1SB1常閉觸頭斷開KM1、KM線圈失電KM1、KM常開觸頭和常閉觸頭復位電動機斷電。

SB1常開觸頭閉合KM2線圈得電KM2常開觸頭閉合KMY線圈線得電KMY主觸頭將電動機繞組尾端連接成星形為電動機制動做準備。

KM2主觸頭閉合將整流二極管VD輸出直流電壓接入電動機繞組中（V相與W相并聯再與U相串聯）產生靜止磁場，利用靜止磁場與轉子感應電流的相互作用而迫使電動機迅速停止速度繼電器常開觸頭KS斷開KMY線圈失電能耗制動過程結束。

KM2常閉觸頭斷開對KM1、KM、KT進行聯鎖。

速度繼電器KS的常開觸頭是為了防止電動機在能耗制動時，直流電壓長時間通到電動機繞組中，起保護電動機的作用。

4.繪制出電氣接線圖

根據題目的控制要求和設計的基本思路，繪制出通電延時Y-啟動帶速度繼電器半波整流能耗制動控制電路的接線圖。參考接線圖（如圖2）。

參考文獻：

［1］電力拖動控制線路與技能訓練.中國勞動社會保障出版社，2007.

［2］維修電工.中國勞動出版社，2003.

［3］工廠變配電技術.中國勞動出版社，2001.

［4］電工基本操作技能訓練.高等教育出版社，1999.

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關鍵詞 高壓直流輸電線路 繼電保護技術

中圖分類號：TM773 文獻標識碼：A

1高壓直流輸電線路繼電保護的影響因素

1.1電容電流

高壓直流輸電線路電容大、波阻抗小以及自然功率小的特征，這就給差動保護整定帶來較大的影響，為了保障高壓直流輸電線路運行的安全性與穩定性，必須要對電容電流采取科學合理的補償措施。此外，在分布電容因素的影響下，一旦高壓直流輸電線路運行出現故障，故障距離與繼電器測量阻抗之間的線性關系就會發生改變，成為雙曲正切函數，此時，就不能使用傳統繼電保護措施。

1.2過電壓

高壓直流輸電線路在出現故障之后，電弧熄滅時間會延長，情況嚴重時甚至會發生不消弧的情況，在電路電容因素的影響下，兩端開關不會在同一時間斷開，此時，行波來回折反射就會嚴重影響整個系統的運行。

1.3電磁暫態過程

高壓直流輸電線路長，在操作與發生故障時高頻分量幅值較大，這就給高頻分量的濾除工作帶來較大的困難，這不僅會導致電氣測量結果發生偏差，此時，半波算法在高頻分量的影響下準確性難以保障，此時，電流互感器也會發生飽和現象。

2 高壓直流輸電線路繼電保護設計原則與注意事項分析

2.1 輸電線路的主保護

影響輸電線路主保護的因素是多種多樣的，必須要根據高壓直流電路的實際情況進行選擇，在設計時，需要使用兩臺不同原理的裝置，第一套保護裝置可以使用分相電流差動縱聯保護裝置；第二套保護裝置可以使用相電壓補償縱向保護裝置，兩套裝置分別來使用不同的通道。

2.2輸電線路的后備保護

輸電線路后背保護是主保護的重要補充，在進行設計時，需要控制好線路兩端切除故障差，配置好完整的接地距離保護與相間距離設備，距離保護特征不應該局限在四邊形、圓形與橢圓形幾種，可以將微機保護充分的利用起來，從根本上提升系統運行的安全性。

2.3并聯電抗器保護

高壓直流輸電線路中并聯電抗器出現故障后，線路會發出相應的命令，啟動自動保護裝置，此時，并聯電抗器就可以充分的發揮出其作用，若故障超過了高壓直流輸電線路允許的標準，則需要及時將兩側斷路器斷開。

2.4自動重合閘

高壓直流輸電線路常用的自動重合閘有三相重合閘、單相重合閘與快速重合閘集中模式，具體選擇哪一種模式，還需要根據具體的過電壓水平進行分析，為了防止過電壓操作情況的發生，在非全相情況下過電壓倍數在允許標準范圍時，可以使用單相重合閘，若超過標準范圍，就需要使用三相重合閘。在進行設置時，需要充分考慮到線路兩端的時間間隔與重合順序，將其控制在標準范圍內。

3高壓直流輸電線路常用的繼電保護技術

3.1行波暫態量保護

如果高壓直流輸電線路出現故障，會出現反行波，要保障系統運行的穩定性，就需要做好行波保護工作，這也是高壓直流輸電線路的主保護措施。

就現階段來看，常用的行波保護措施由SIEMENS方案與ABB方案。其中，SIEMENS是基于電壓積分原理的一種保護措施，其保護啟動時間為16～20 s，與ABB方案相比，該種的保護速度相對較慢，但是，抗干擾能力則優于ABB保護方案；ABB行波保護的檢測原理是極波與地模波，能夠檢測到圖變量為10 ms之內的反行波突變量，在必要的情況下，也可以使用用電壓、微分啟動與電流圖變量幾種方式來識別。

以上兩種行波保護能力都較為有限，耐過渡電阻能力不理想，此外，還存在著缺乏整定依據、理論體系不嚴密等缺陷。為了提升行波保護的效果，學界也提出了形態學梯度技術與數學形態學濾波技術，但是，無論是暫態量保護還是行波保護，都存在一些弊端，還需要進行深入的分析。

3.2 微分欠壓保護

微分欠壓保護是一種基于電壓幅值水平與電壓微分數值的保護措施，兼具主保護與后備保護的功能，在現階段下，SIEMENS方案與ABB方案檢測的對象都是輸電線路的電壓水平與電壓微分。其中，后者上升延時為20 ms，在電壓變化率上升沿寬度未達到標準的情況下，就能夠起到后備保護作用，但是其耐過渡電阻能力并不理想。

微分電壓保護動作的可靠性與靈敏度要優于行波保護，但是動作速度則不如行波保護，兩者都存在著靈敏度不理想、整定依據不足、耐過渡電阻能力較差的問題。

3.3低電壓保護

低電壓保護是高壓直流輸電線路的常用后備繼電保護，主要依靠對電壓幅值的檢測來實現保護工作，根據保護對象的不同，低電壓保護包括極控低電壓保護措施與線路低電壓保護措施，其中，前者保護定值低于后者，前者在線路發生故障時會閉鎖故障極，后者在開展保護動作時會啟動線路重啟程序。

低電壓保護的設計簡單，但是缺乏科學、系統的整定依據，難以幫助技術人員判斷故障的具體類型，動作速度較慢。

3.4縱聯電流差動保護

縱聯電流差動保護模式使用雙端電氣量，選擇性較好，但是該種保護模式在故障發生較長的時間后才能夠做出保護措施，因此，只能夠用于高阻故障的診斷與切除中。由于各類因素的影響，現階段使用的差動保護也未聯系到電壓變化過程與電容電流問題，很容易出現誤動，雖然電流差動保護裝置有著動作速度快以及靈敏度高的優勢，但是這種優勢卻未在高壓直流輸電線路中充分的發揮出來，性能還有待提升。

參考文獻