并联范文10篇

时间:2023-03-21 09:26:59

并联范文篇1

1.使学生知道几个电阻并联后的总电阻比其中任何一个电阻的阻值都小。

2.复习巩固并联电路电流、电压的特点。

3.会利用并联电路的特点,解答和计算简单的电路问题。

(二)教具

每组配备干电池二节,电压表、电流表、滑动变阻器和开关各一只,定值电阻2只(5欧和10欧各一只),导线若干条。

(三)教学过程

1.复习

问:请你说出串联电路电流、电压和电阻的特点。(答略)

问:请解答课本本章习题中的第1题。

答:从课本第七章第一节末所列的数据表可以知道,在长短、粗细相等条件下,镍铬合金线的电阻比铜导线的电阻大;根据串联电路的特点可知,通过铜导线和镍铬合金中的电流一样大;根据欧姆定律得U=IR,可得出镍铬合金导线两端的电压大于铜导线两端的电压。

问:请解本章习题中的第6题。(请一名学生板演,其他学生自做,然后教师讲评。在讲评中要引导学生在审题的基础上画好电路图,按规范化要求求解。)

2.引入新课

(1)请学生阅读本节课文前问号中所提出的问题,由此提出本节学习的内容。

板书:〈第五节电阻的并联〉

(2)问:并联电路中电流的特点是什么?举例说明。

学生回答,教师小结。

板书:〈1.并联电路的总电流等于各支路中电流之和。即:I=I1+I2。〉

(4)问:并联电路电压的特点是什么?举例说明。

学生回答,教师小结。

板书:〈2.并联电路中各支路两端的电压相等。〉

(5)几个已知阻值的电阻并联后的总电阻跟各个电阻之间有什么关系呢?这就是本节将学习的知识。

3.进行新课

(1)实验:

明确如何测R1=5欧和R2=10欧并联后的总电阻,然后用伏安法测出R1、R2并联后的总电阻R,并将这个阻值与R1、R2进行比较。

学生实验,教师指导。实验完毕,整理好仪器。

报告实验结果,讨论实验结论:实验表明,几个电阻并联后的总电阻比其中任何一个电阻都小。

板书:〈3.几个电阻并联后的总电阻比其中任何一个电阻都小。〉

问:10欧和1欧的两个电阻并联的电阻小于多少欧?(答:小于1欧。)

(2)推导并联电路总电阻跟各并联电阻的定量关系。(以下内容教师边讲边板书)

板书:〈设:支路电阻分别是R1、R2;R1、R2并联的总电阻是R。

根据欧姆定律:I1=U1/R1,I2=U2/R2,I=U/R,

由于:I=I1+I2,

因此:U/R=U1/R1+U2/R2。

又因为并联电路各支路两端的电压相等,即:U=U1=U2,

可得:1/R=1/R1+1/R2。

表明:并联电路的总电阻的倒数,等于各并联电阻的倒数之和。〉

练习:计算本节实验中的两个电阻(R1=5欧,R2=10欧)并联后的总电阻。

学生演练,一名学生板演,教师讲评,指出理论计算与实验结果一致。

几个电阻并联起来,总电阻比任何一个电阻都小,这是因为把导体并联起来,相当于增加了导体横截面积。

(3)练习

例题1:请学生回答本节课文前问号中提出的问题。(回答略)

简介:当n个相同阻值的电阻并联时总电阻的计算式:R=R''''/n。例题1中:R′=10千欧,n=2,所以:R=10千欧/2=5千欧。

例题2.在图8-1所示电路中,电源的电压是36伏,灯泡L1的电阻是20欧,L2的电阻是60欧,求两个灯泡同时工作时,电路的总电阻和干路里的电流。(出示投影幻灯片或小黑板)

学生读题,讨论此题解法,教师板书:

认请此题中灯泡L1和L2是并联的。(解答电路问题,首先要认清电路的连接情况)。在电路图中标明已知量的符号和数值以及未知量的符号。解题要写出已知、求、解和答。

(过程略)

问:串联电路有分压作用,且U1/U2=R1/R2。在并联电路中,干路中电流在分流点分成两部分,电流的分配跟电阻的关系是什么?此题中,L1、L2中电流之比是多少?

答:(略)

板书:〈在并联电路中,电流的分配跟电阻成反比,即:I1/I2=R2/R1。〉

4.小结

并联电跟中电流、电压、电阻的特点。

几个电阻并联起来,总电阻比任何一个电阻都小。

5.布置作业

课本本节末练习1、2;本章末习题9、10。

参看课本本章的"学到了什么?,根据知识结构图写出方框内的知识内容。

(四)说明

并联范文篇2

1引言

随着滤波器的应用,数字滤波已经成为了广泛使用的滤波方式。在实际的储存过程与运算过程中,量化误差不可避免。本文基于数字滤波器的极点零点的分析,研究了不同结构与阶数的数字滤波器的有限字长的效应影响。

2.滤波器的设计分析

滤波器的分类从单位脉冲相应长度上可以分为FIR滤波器和IIR滤波器.IIR滤波器能够以较低的阶数达到预期的效果,但它为递归结构,在定点DSP上实现时受计算精度的影响,可能出现振荡;而FIR滤波器是非递归结构,总是稳定的,且具有严格的线性相移。

3数字滤波器的结构设计分析

3.1级联型

级联型将系统函数H(z)因式分解为较低的二阶节的乘积.级联型结构的灵敏度特性优于直接型和正准型结构。每一级分子的系数确定一对零点,分母的系数确定一对极点,因为子网络的零极点也即整体网络的零极点,所以整个系统的零极点都可以准确的由每一级的系数来调整和控制。

3.2直接型

直接型按给出的差分方程直接实现。系数对滤波器的性能控制作用不明显。极点对系数的变化过于灵敏,易出现不稳定或较大误差。运算的累积误差较大

3.3并联型

并联型将系统函数H(z)因式分解为双二阶之和,并联网络能独立的调整系统的极点位置,但不能控制零点。并联结构的灵敏度由于直接型和正准型,运算累积误差比级连型小。

4数字滤波器的性能指标

数字滤波器的性能指标,滤波器的时频特性、频域特性,零点特性,极点特性,滤波器的单位冲激响应以及稳定性等都可判定。

4.1有限长字效应对零点极点的影响:

误差大,系统的零点极点就变化大,系统稳定性的变化就会很灵敏。所以,零点,极点图变化能反映误差的大小:滤波器的系统函数H(Z)的零极点决定了系统的频率响应特性,零极点的位置的精度决定了滤波器等精度。系数量化误差导致零极点偏移其应有的位置,从而影响滤波器的精度,甚至导致滤波器不稳定。

4.2滤波器阶数在量化中的影响:

滤波器阶数越高,系统越不稳定:滤波器结构的角度分析,高阶直接型结构的极点多而密集,低阶直接型结构的极点少而稀疏,因而前者的极点位置偏移量对系数量化误差更为敏感。

以下是椭圆型滤波器在阶数为5和20不同的位数为6的系数量化后的频谱特性:

图4-1为5阶椭圆滤波器量化前后的频谱特性

图4-2为5阶椭圆滤波器量化前后零极点特性

以上为5阶的滤波器,可以看出极点的在量化前后的变化幅度不是很大,系统的破坏性轻微,所以稳定性变化不是很明显。

图4-3为20阶椭圆滤波器量化前后的频谱特性

图4-420阶椭圆滤波器量化前后零极点特性

从图4-3和图4-4中看出,20阶的椭圆滤波器滤波前后的变化,可以看出极点的在量化前后的变化幅度很大,系统的破坏性严重,所以稳定性也有了很大的不同。

从以上的分析,我们可以得到滤波器阶数在量化效应中对滤波器的性能的影响很大,设计滤波器过程中,使我们不容忽略的因素。

4.3滤波器结构对误差的影响

滤波器结构的角度分析,高阶直接型结构的极点多而密集,低阶直接型结构的极点少而稀疏,因而前者的极点位置偏移量对系数量化误差更为敏感。因此,可进一步得出结论:由于级联型结构和并联型结构是由一阶或二阶滤波器级联或并联而成,因此他们的极点位置偏移量对系数量化误差要小得多。同时,对于极点灵敏度要求极高的场合,可以采用双精度系数以便有效的达到精度要求。

以下是针对一个滤波器验证各个结构的影响:直接型系数为a=[0.04];b=[1,-1.7,0.72]的低通滤波器在不同的结构中的量化后的零点,极点的变化,观察其稳定性能。直接型最差,级联型次之,并联型最优。

4.3.1直接型量化影响

无论是直接I型还是II型对系数的的精度的要求都是很严格的,在极点零点的观点看,系统零点组中一个系数的变化将会影响各个零点的分布。当阶数增高时,这种影响将会更大。所以,通常很少采用直接型的形式来实现高阶的系统,而是采用一系列不同形式的组合的低阶的系统来实现。

幅频和零点极点的变化:

图4-5直接型滤波器量化前后零极点特性

可以4-5滤波器量化前后的零点极点特性中看出量化后零点,极点的变化浮动很大。

4.3.2级联型量化影响

级联的结构的级联次序是可以互换的,同时,零点、极点的搭配也是任意的,所以级联的结构不是唯一的。也就是说,级练的结构有不同的排列方案。不同的排列方案,产生的误差也是不同的,所以有一个最优化的问题。

图4-6级联型滤波器量化前后零极点特性

观察图4-6级联型滤波器量化前后的零点极点特性中看出量化后零点,极点的变化浮动不大。

4.3.3并联型量化影响:

对于并联结构,可以控制其极点,但是不同控制其零点。对于运算误差,对与并联的运算误差,并联的各个基本节点不相互影响,并联的误差不会作为如级联的那样又作为后级的输入,应此,并联结构的误差比级联型结构的运算误差要小一些。总之,除了在对零点的精度要求高时,用级联结构,其它的用并联结构。

图4-7并联型滤波器量化前后零极点特性

可以图4-7并联型滤波器量化前后的零点极点特性中看出量化后零点,极点的变化浮动很小。

5结果与结论

通过以上仿真,得出下表:

结构零点

变化极点

变化反馈的程度系统量化后稳定性

直接型灵敏度快灵敏度快多,环路多量化后变化大

级联型灵敏度比较快灵敏度比较快中,环路较多量化后变化比较大

并联型灵敏度比较慢灵敏度比较慢少,环路少量化后变化小

表5-1不同的滤波器结构对量化后对性能影响

通过以上的效应分析,直接型的缺点为极点对系数的变化过于灵敏,易出现不稳定或较大误差,运算的累积误差较大;级联型结构的灵敏度特性优于直接型结构,由子网络组成,整个系统的零极点都可以由每一级的系数来调整和控制;并联结构的灵敏度优于以上两种结构,运算累积误差比级连型小。结构反聩越严重,系统对量化效应就越灵敏,在滤波器的结构设计中要尽量少反馈的影响,从而减少有限字长带来的负面影响。

参考文献

[1]吴镇扬.数字信号处理.高等教育出版社.2004.9

[2]胡广书.数字信号处理——理论、算法与实现.清华出版社.1997

[3]邹锟,袁俊泉等.NATLAB6.x信号处理.清华大学出版社.2002

并联范文篇3

关键词:雷电防护氧化锌阀片并联使用测试研究

一、前言

大气中的雷电现象会给人类的生存和社会活动带来危害,对它的防护问题一直是人们关心的问题。随着社会经济和科学技术的发展,微电子设备的广泛应用,我们不仅耀注意预防对影响建筑物或其他物体的直击雷灾害,而且对雷击电磁脉冲(LEMP)的防护更给足够地重视[1][2][3],目前国内外在实施雷电防护过程中对于LEMP的防护,通常是采用电涌保护器(SPD)(SURGEPROTECTIVEDEVICES)限制瞬态过电压和引导泄放电涌电流来实现[4][5][6],现在一般在SPD中使用的主要器件为:金属氧化锌(MOV)阀片、放电间隙、气体或固体放电管、滤波线圈、瞬变二极管(SIDACTOR)等,而使用在低压线路(220V~/380V~)中的SPD、绝大多数是使用MOV阀片。在低压电路中为了达到25~50ns高速响应时间,国际上MOV阀片的直径一般控制在14~20mm左右,最大通流容量一般在60~70KA,电流波形为8/20μs。美国在UL1449第二版《瞬时电压浪涌保护器标准》TVSS(TRANSIENTVOLTAGESURGESUPPRESION)中建议[7],采用多片MOV阀片并联使用,以达到更大的通流容量。由于目前在国内外多片MOV阀片并联技术的测试试验和分析研究工作还不多,所以对这一技术在雷电防护中使用也存在不同看法。本文针对上述问题,试图通过在美国JOSLYN公司实验室的测试试验,以及对样本和数据的分析,对多片MOV阀片并联技术的使用给出了肯定的答复。

二、MOV阀片的主要性能

MOV阀片的主要成分为氧化锌(ZnO),并渗有少量的其它氧化物,外层由两层铅和一层塑料涂层组成[8],在低压电源系统中,一般采用圆形的直径为14mm和20mm的MOV阀片。在直流电压为3KV下,电容量分别为5600PF和22000PF,标称通流容量分别为4KA和6.5KA,电流波形为8/20μs。MOV阀片两端电压低于压敏电压时,呈高阻抗状态。当电压高于压敏电压时,由于阀片内的齐纳效应和雪崩效应,迅速呈低阻抗。电压低于压敏电压又回到高阻抗状态。MOV阀片的好坏主要决定以下一些参数。

1、压敏电压

当温度为20℃,一般认为在MOV阀片上有1mA电流流过的时候,相应加在该阀片上的电压叫做压敏电压。应按如下公式计算:

Vn≥(VNII×√2/0.7)1.2

式中:VN――MOV阀片压敏电压值

VNH――电源额定电压值(有效值)

压敏电压冲击前后的变化率应小于±10%

2、漏电流

MOV阀片在标称持续工作电压下流过阀片的电流称为漏电流。按国家标准应小于30μA。冲击前后的变化率应小于200%。

3、残压及残压比

在规定波形、标称放电电流冲击氧化锌阀片,阀片两端测到的电压峰值,称为残压。

残压与压敏电压的比值,称为残压比。

一般情况下残压比应≤3。

三、MOV阀片的并联使用

在保证高速响应的前提下,要提高TVSS或SPD的通流容量,一般采取多片并联使用。欧洲及国内一些专家认为多片MOV阀片并联使用,由于阀片性能不一致,可能产生雷电能量分配不均匀,造成MOV阀片的温度升高,性能下降,导致热崩溃,或提早老化、失效,因此不主张采取多片氧化锌阀片并联使用。但目前国际上使用在低压电源配电系统上的单片MOV阀片的最大通流容量只能达到60-70KA(8/20μs)满足不了实际工程的需要,所以对于MOV阀片并联使用的研究具有十分重要的意义。

四、在美国JOSLYN实验室测试数据分析

美国JOSLYN公司是雷电浪涌防护的专业公司,从1950年就开始专门研究雷电和瞬间过电压保护。JOSLYN公司从1979年以来一直生产并行MOV的TVSS、产品遍布世界130多个国家的通信、电力、交通、航空、金融、计算机网络等。美国总统座机空军一号就采用了该公司的产品。

作者与美国JOSLYN公司实验室的HansSteinhaff博士进行了以下的测试。

(一)测试仪器

1、Keytek587型8/20μs波形标准冲击试验仪。

2、KeytekS1/S3、S4/S5/S6及S7的浪涌网络单元。

3、Peason301x型电子宽带电流变换器。

4、7A26双踪放大器。

5、Tekronix7835存储式示波器。

(二)样本的抽取

本次试验一共抽取三组样本,A组是随机从一批产品中抽取50片MOV阀片;B组从一批阀片中选取1mA压敏电压最高和最低的MOV阀片各25片;C组是从一批MOV阀片产品中抽出压敏电压最高的25片,从另一批产品中抽出压敏电压最低的25片样品。所有的MOV阀片在同一等级通流容量下冲击两次,表1显示了通过每组MOV阀片受冲击后电流的平均值及占总电流的百分比。表中A1、A2是从A组中选出每两片MOV阀片配为一对(共25对),并联后经同一电流冲击两次测得得平均数值。B1、B2是从B组中选出压敏电压最高和最低得MOV阀片各片配为一对(共25对),并联后经同一电流冲击两次测得平均数值。C1、C2是从C组中选出压敏电压最高和最低的MOV阀片各片配为一对(共25对),并联后经同一电流冲击两次测得的平均数值。

表1每组MOV阀片电流平均值(A)及百分比

冲击电流(A)A组电流百分比%B组电流百分比%C组电流百分比%

A1A2A1A2B1B2B1B2C1C2C1C2

12571665248114228416120168812

500250245514937013074263901008020

750380375505053022570305601807624

3000150014905050175012005941180012006040

10000475047505050525042005644540040005743

表2显示了MOV阀片冲击前后,1mA压敏电压变化情况,并且给出了冲击前后正负极1mA压敏电压的变化。

表2冲击前后正负极压敏电压平均值(V)

样品冲击前冲击后

正负正负

A1238239240243

A2237238239242

B1225224224224

B2251251251255

C1227227226229

C2254254248257

(三)数据分析

从表1不难看出,A组同一批发货样品中抽出的MOV阀片,即使没有经过严格筛选、配对,不管在小电流还是大电流冲击情况下,并联两片MOV阀片上吸收的能量基本平衡,但在B组同一批产品中,抽出MOV阀片压敏电压最高和最低配对。在小电流(125-750A)冲击下,两片并联MOV阀片上吸收的能量是不平衡的,最大误差在84%和16%。在大电流(3000~10000A)冲击下,两片并联MOV阀片吸收的能量基本平衡,最大误差在59%和41%。C组为不同批次中抽取的最高和最低压敏电压MOV阀片配对,在小电流(125~750A)冲击下,两片并联MOV阀片上吸收能量更不平衡,最大误差在88%和12%,比B组还要大,但在大电流(3000~10000A)冲击下,两片并联MOV阀片上电流也还基本平衡。

五、JOSLYN实验室做的其它辅助测试

(一)、近来JOSLYN公司从一批产品中任意抽取6各使用3片20mmMOV阀片并联的TVSS,冲击电流为1500A,波形为8/20μs,经过10000次冲击试验(记录了2500次的测试),其中5各TVSS经过10000次冲击后,1mA下的压敏电压变化率≤±10%,另一个在8500次冲击测试后,1mA下压敏电压变化率>10%。

(二)、另一个测试将4片MOV阀片并联,不用刻意去匹配,冲击电流为10000A,波形8/20μs,一共冲击220次,然后分别在测试前、中、后4片并联MOV阀片的1mA压敏电压变化率为+7.3~7.5%,每一片MOV阀片的1mA压敏电压变化率为+5.3~6.7%。

(三)、另一个制造商生产的TVSS,也使用上述同样的方法测试,在220次冲击后,总的1mA压敏电压变化率为12.4~20.9%,在10000A冲击电流下,40~60次冲击后,1mA压敏电压产生了大于10%的变化。

六、结论

(一)、由于MOV阀片性能不一致,特别是1mA下压敏电压不一致,会造成在小电流(125~750A)冲击下多片MOV阀片并联时,每个阀片吸收雷电能量不一致。

(二)、在大电流(3000~10000A)冲击下,即使MOV阀片性能不太一致,多片并联使用时每片MOV阀片吸收雷电能量基本一致。

(三)、因此,只要对MOV阀片略加挑选配对,且利用保险丝阻抗帮助平衡电流,多片MOV阀片是可以并联使用的,不会因吸收能量不一致而产生热崩溃或提早老化。

参考文献:

⑴R.H.Golde《Lightning》1997

⑵苏邦礼等《雷电避雷工程》1998

⑶GB50057-1994《建筑物防雷设计规范》(2000年版)

⑷IEC61643-11998《连接至低配电系统电涌保护器》第一部分性能要求和试验方法

⑸IEC61643-2/Ed1.02000《连接电信网络及信号网络的电涌保护器》第一部分性能要求和试验方法

⑹IEEE《低压防浪涌装置性能》

并联范文篇4

关键词:水泵最小二乘法拟合曲线串联并联

1引言

在设计计算中,尤其在使用计算机编制程序选择水泵时,要求有水泵的特性曲线的数学公式作为基础资料。考虑实际工程的精度要求,本文采用最小二乘法确定单台水泵的拟合曲线,通过计算机程序对数据进行处理,建立了五种类型的水泵特性曲线公式的数据库。并对水泵的串、并联及调速的联合运行情况给出了水泵组的特性曲线通用公式。

2单台水泵特性曲线的拟合原理

用最小二乘法原理,根据水泵特性曲线形状,考虑用多项式作为拟合基函数,选择基函数的前三项、、。形成水泵特性曲线的拟合公式(1)。不同型号的水泵对应着不同的公式系数a、b、c。通过不同型号水泵特性曲线的样本,对每一台水泵在流量—扬程和流量—效率曲线上查得12组数据,代入公式(2)、(3)、(4)得出该型号单台水泵的流量—扬程和流量—效率曲线的数学公式。拟合曲线公式和公式系数的计算公式如下:

(1)

(2)

(3)

(4)

本文在此基础上建立了部分水泵特性曲线的数据库。对于多级泵,建立的水泵特性曲线数据库为该型号水泵的级数为一级时的曲线,同时给出最低级数和最高级数。在选水泵时本文按同型号水泵串联的方式处理水泵的级数及公式系数。为便于后续对水泵组工作情况的分析,不同型号单台水泵的流量—扬程和流量—效率曲线拟合系数分别设定为A0、A1、A2、B0、B1、B2,拟合公式分别为:

H=A0+A1×G+A2×G2(5)η=B0+B1×G+B2×G2(6)

式中:

H——水泵扬程

η——水泵效率

G——水泵流量

由于篇幅所限,现仅列出部分数据如表所示:

水泵型号

额定转速

流量扬程系数A0

流量扬程系数A1

流量扬程系数A2

ISR50-32-125

2900

21.7667

1.57542

-0.582978

ISR50-32-125

1450

4.9528

0.96535

-0.539651

14Sh-6

1470

132.08847

0.09601

-0.00034429

14Sh-9

1470

88.90096

0.02387

-0.00019932

D6-25(多级泵)

2950

25.36922

0.89792

-0.66107458

流量效率系数B0

流量效率系数B1

流量效率系数B2

最低级数

最高级数

1.38953

32.9142

-4.46052

1

1

4.78232

48.4926

-11.3437

1

1

4.82404

0.39593

-0.00556

1

1

-11.01316

0.53633

-0.00078

1

1

-0.9028862

41.5298

-8.7872

3

12

3水泵联合运行工作方式的分析

在实际工作中,有时需要将水泵并联或串联在管路系统中联合运行。目的在于增加系统中的流量或提高压头。在需要大幅度改变流量的系统中,增开或停开部分并联水泵可以调节流量;在扩建工程中要求增加流量时,采用加装水泵与原有水泵并联工作的方案,有可能比用一台大型水泵替换原水泵更为经济合理。

3.1水泵并联运行

当需要增加系统中的流量时,可采用并联方式运行。这时可以认为水泵入口与出口是处在相同的压头下运行的。而且在总管中的输出流量则为各个水泵流量之和。按此原理可以绘制出各个水泵并联运行的性能曲线(G—H曲线)。

3.2水泵串联运行

当管路系统的性能曲线较陡,单机不能提供所需的扬程时,就应当按串联方式联合运行。这时第一台水泵的出口与第二台水泵的吸入口相连接,串联运行的特点是通过两台泵的流量相等而扬程或压头等于两台水泵的扬程或压头之和。在此原理上,通过进一步推导,得出多台水泵串联运行的通用公式。

4水泵组拟合曲线公式的推导

4.1同型号水泵组特性曲线的拟合

前面已经建立了不同型号单台水泵的拟合曲线公式,在上述水泵串并联原理的基础上,通过进一步推导,得出实际应用中方便实用的通用公式如下。

对多台同型号水泵串联时有下述公式:

H=a0+a1×G+a2×G2(7)

式中:

a0=nA0

a1=nA1

a2=nA2

n—同型号水泵串联的数量

对多台同型号水泵并联时有下述公式:

H=a0+a1×G+a2×G2(8)

式中:

a0=A0

a1=A1/n

a2=A2/n2

n—同型号水泵组并联的数量

4.2不同型号水泵组拟合公式的探讨

由于不同型号水泵组串并联难以推导出统一的公式,本文考虑用分段函数表示的方法来表示水泵组的流量—扬程曲线。基于水泵串、并联的基本原理,对于串联水泵组直接将水泵的特性曲线叠加,通过编制程序表示出水泵组的特性曲线。如图1所示:

对并联水泵组采用分段函数表示的方法,在计算机程序中调用不同型号单台水泵特性曲线的数据库,通过判断各台水泵扬程的极值,进行分段表示,将水泵特性曲线表示出来。如图2所示:

5调速运行水泵组的拟合公式

管网的参数由于各种因素,是时刻在变动的,当水泵所连接的管网的流量和压力变化时,为保证管网的参数要求,可改变水泵出口阀门开度来达到要求。但是这样做浪费了大量的电能,不经济。目前国内外管网中都在大量采用变频技术,通过采集管网的参数信号,对水泵的转速进行控制,使水泵运行工况适应管网参数的要求。在经济分析中这种方案占有明显的优势。在水泵组并联运行公式的基础上,推导出水泵组并联调速时的公式:

(9)

式中:

n0—同型号水泵的额定转速

ni—同型号水泵调速时的转速

a0=A0

a1=A1/n

a2=A2/n2

n—同型号水泵并联的数量

6结语

在目前广泛应用计算机的情况下,有必要通过计算程序实现对各专业工程的计算和分析。计算机计算和分析的专业知识的基础是要有数学模型。通过对单台水泵和水泵组拟合公式的整理,推导出通用公式。通过此公式建立了比较完善的水泵特性曲线数据库,在水泵各种运行方式的数学模型的基础上编制了相应的计算机程序,通过实际工程中的应用取得了理想的效果。这些数学模型是设计、运行管理的基础和前提。

参考文献

[1]周谟仁.流体力学泵与风机(第二版).中国建筑工业出版社,1993

[2]王昭俊.采暖循环水泵的性能回归曲线方程研究.哈尔滨建筑大学学报,2000

[3]王瑛.变频调速在循环水泵上的应用.冶金动力,2001

[4]刘军.循环水泵调速运行的经济分析.技术交流,TH311

并联范文篇5

随着电力电子技术的发展,各种电子装置对电源功率的要求越来越高,对电流的要求也越来越大,但受构成电源模块的半导体功率器件,磁性材料等自身性能的影响,单个开关电源模块的输出参数(如电压、电流、功率)往往不能满足要求。若采用多个电源模块并联供电,如图1所示,就不但可以提供所需电流,而且还可以形成N+m冗余结构,提高了系统的稳定性,可谓一举两得。

但是,在电源模块并联运行时,由于各个模块参数的分散性,使其输出的电流不可能完全一样,导致有些模块负荷过重,有些模块过轻。这将使系统的稳定性降低,会给我们的生产和生活带来严重的后果,而且电源模块自身的寿命也会大大缩短。国外有资料表明,电子元器件在工作环境温度超过50℃时的寿命是在常温(25℃)时的1/6。因此,使各并联电源模块的输出电流平均分配,是提高并联电源系统稳定性的一个必须解决的问题。

本文从均流电路的拓扑结构出发,介绍几种传统的并联均流方案,对于其他均流方案(比如按热应力自动均流法),暂不做讨论。对于文中提到的每一种均流方法,都做了详细的介绍,并结合简单电路图,讲述其工作原理及优缺点[1][2][3][4]。在文章的最后部分,对并联均流的发展做了简单的展望。

2N+m冗余结构的好处

采用N+m冗余结构运行,可以提高系统稳定性。

N+m冗余结构,是指N+m个电源模块一起给系统供电。这里N表示正常工作时电源模块的个数,m表示冗余模块个数。m值越大,系统工作可靠性越高,但是系统成本也会相应增加。

在正常的工作情况下,由N个模块供电。当其中某个或者某些模块发生故障时,它们就退出供电,而由m个模块中的一个或全部顶替,从而保证整个系统工作的持续性及稳定性。

以某个输出电流为100A的系统为例来说明冗余结构运行的好处,这里只讨论1+1,2+1,3+1三种工作方式,如图2所示。各电源模块的工作情况由Kn的闭合情况决定。

如果采用1+1冗余结构,即采用两个输出电流为100A的电源模块并联供电。正常情况下只有一个模块工作,当它发生故障,退出工作时,另一个模块开始工作,系?仍然能正常运行。

如果采用2+1冗余结构,即采用3个输出电流为50A的电源模块并联供电。正常情况下只有两个模块工作,当其中之一发生故障,退出工作时,另一个模块开始工作,系统仍然能正常运行。

如果采用3+1冗余结构,即采用4个输出电流为33A的电源模块并联供电,正常情况下只有3个模块工作,当其中之一发生故障,退出工作时,另一个模块开始工作,系统仍然能正常运行。

比较上面三种工作方式,采用2+1这种方式最好,这是因为,1+1方式中有一半的功率被闲置,而3+1方式中使用元器件太多,成本过高,经济性不好。

3几种传统的并联均流方案

3.1下垂法

下垂法全称外特性下垂法,也叫做斜率控制法。在并联电源模块系统中,各个电源模块是独立工作的。每个模块根据其外特性以及电压参数值来确定输出电流。在下垂法中,主要是利用电流反馈信号来调节各模块的输出阻抗,也就是调节Vo=f(Io)的斜率,从而调节输出电流。其工作原理图如图3所示。

Ri为任一并联模块输出电流Io的采样电阻,经电流放大产生电流反馈电压信号Vi,Vf为输出电压反馈,Vr为Vi与Vf的和,Vg为控制基准电压(5V),Ve为误差电压。当某一模块输出电流Io偏大时,电压与电流反馈合成信号Vr=Vi+Vf增大,与Vg进行比较后,使Ve减小,Ve反馈回电源模块的控制部分,使该模块的输出电压Vo下降,则Io减小,即Vo=f(Io)外特性下调。每个模块各自调整自己的输出电流,就可以实现各模块的并联均流。

这种方法的优点是简单,不需要外加专门的均流装置,属于开环控制。缺点是调整精度不高,每个模块必须进行个别调整,如果并联的模块功率不同的话,容易出现模块间电流不平衡的现象。

3.2主从电源法

主从电源法是将并联的多个电源模块中的一个作为主模块,其他模块跟随主模块工作。具体工作过程是:主模块的工作电流与输出反馈信号进行比较,将差值信号反馈回各电源模块(包括主模块和从模块)的控制电路,从而调节各模块的输出电流大小。

如图4所示,设模块1为主模块,其输出电流的采样电压为V1,其他模块输出电流的采样电压为Vn。当某一模块输出电流偏大时,相应的Vn增大,与V1比较,得到的Ven减小,反馈给该模块的控制电路中,减小其输出电流,从而实现均流。

主从模块法的优点是不须外加专门的控制电路。其缺点是,各个模块间需要有通信联系,连线比较复杂;其最大缺点是,一旦主模块出现故障,则整个电源系统将崩溃,所以,不能用于冗余结构中。

3.3自动均流法和最大电流法

自动均流法也叫单线法,其工作原理是,将各电源模块都通过一个电流传感器及一个采样电阻接到一条均流母线上。

如图5所示,当输出达到均流时,输出电流I1为零。反之,则电阻R上由于有电流I1流过,在其两端产生一个电压Uab,这个电压经过放大器A输出电压Uc,它与基准电压Ur比较后的ΔU,反馈回电源模块的控制部分,从而调节输出电流,最终实现均流。

自动均流法的优点是,电路简单,容易实现。缺点是,如果有一个模块与均流总线短路,则系统就无法均流,而且单个模块限流也可能引起系统不稳定。

若将图5中的电阻用一个二极管代替,二极管正端接a,负端接b。这样,N个并联的电源模块中,只有输出电流最大的那个模块的电流才能使与它连接的二极管导通,从而均流总线电压就等于该模块的输出电压,其他模块则以均流总线上的电压为基准,来调节各自的输出电流,从而实现均流。

如果单纯以二极管来代替采样电阻,则由于二极管本身有正向压降存在,所以,主模块的均流精度会降低,而从模块不受影响。这里可以用图6所示的缓冲器来代替,从而提高均流精度。

采用这种均流方式,参与均流的N个电源模块,以输出电流最大的为基准,这个最大电流模块是随机的,这种均流方法也叫做“民主均流法”。由于最大均流单元工作于主控状态,别的单元工作于被控状态,所以,也把这种方法叫做“自动主从均流法”。

美国Unitrode公司开发的UC3907系列集成均流控制芯片就是采用这种工作方式。

UC3907芯片使多个并联在一起的电源模块分别承担总负载电流的一部分,并且所承担的负载电流大小相等。通过监测每个模块的电流,电流均衡母线确定哪个并联模块的输出电流最高,并把它定为主模块,再根据主模块的电流调节其他模块的输出电流,从而实现均流。

3.4外部控制器法

外部控制器法就是在各并联电源模块之外,加一个专门进行并联均流控制的外部模块,如图7所示。

每个模块的输出电流采样,转化为电压信号,与给定的电压Vcc进行比较,所得差值输入到各电源模块的控制部分,这样就可以实现各模块输出电流的并联均流。

这种工作方式,需要外加专门控制器,加大了投资,而且控制器与个电源模块要进行多路连接,连线较复杂,但是均流效果非常好,各模块输出电流基本相等。

4电源并联均流技术发展的现状及未来展望

并联范文篇6

关键词:并联;冗余;均流

1概述

随着电力电子技术的发展,各种电子装置对电源功率的要求越来越高,对电流的要求也越来越大,但受构成电源模块的半导体功率器件,磁性材料等自身性能的影响,单个开关电源模块的输出参数(如电压、电流、功率)往往不能满足要求。若采用多个电源模块并联供电,如图1所示,就不但可以提供所需电流,而且还可以形成N+m冗余结构,提高了系统的稳定性,可谓一举两得。

但是,在电源模块并联运行时,由于各个模块参数的分散性,使其输出的电流不可能完全一样,导致有些模块负荷过重,有些模块过轻。这将使系统的稳定性降低,会给我们的生产和生活带来严重的后果,而且电源模块自身的寿命也会大大缩短。国外有资料表明,电子元器件在工作环境温度超过50℃时的寿命是在常温(25℃)时的1/6。因此,使各并联电源模块的输出电流平均分配,是提高并联电源系统稳定性的一个必须解决的问题。

本文从均流电路的拓扑结构出发,介绍几种传统的并联均流方案,对于其他均流方案(比如按热应力自动均流法),暂不做讨论。对于文中提到的每一种均流方法,都做了详细的介绍,并结合简单电路图,讲述其工作原理及优缺点[1][2][3][4]。在文章的最后部分,对并联均流的发展做了简单的展望。

2N+m冗余结构的好处

采用N+m冗余结构运行,可以提高系统稳定性。

N+m冗余结构,是指N+m个电源模块一起给系统供电。这里N表示正常工作时电源模块的个数,m表示冗余模块个数。m值越大,系统工作可靠性越高,但是系统成本也会相应增加。

在正常的工作情况下,由N个模块供电。当其中某个或者某些模块发生故障时,它们就退出供电,而由m个模块中的一个或全部顶替,从而保证整个系统工作的持续性及稳定性。

以某个输出电流为100A的系统为例来说明冗余结构运行的好处,这里只讨论1+1,2+1,3+1三种工作方式,如图2所示。各电源模块的工作情况由Kn的闭合情况决定。

如果采用1+1冗余结构,即采用两个输出电流为100A的电源模块并联供电。正常情况下只有一个模块工作,当它发生故障,退出工作时,另一个模块开始工作,系?仍然能正常运行。

如果采用2+1冗余结构,即采用3个输出电流为50A的电源模块并联供电。正常情况下只有两个模块工作,当其中之一发生故障,退出工作时,另一个模块开始工作,系统仍然能正常运行。

如果采用3+1冗余结构,即采用4个输出电流为33A的电源模块并联供电,正常情况下只有3个模块工作,当其中之一发生故障,退出工作时,另一个模块开始工作,系统仍然能正常运行。

比较上面三种工作方式,采用2+1这种方式最好,这是因为,1+1方式中有一半的功率被闲置,而3+1方式中使用元器件太多,成本过高,经济性不好。

3几种传统的并联均流方案

3.1下垂法

下垂法全称外特性下垂法,也叫做斜率控制法。在并联电源模块系统中,各个电源模块是独立工作的。每个模块根据其外特性以及电压参数值来确定输出电流。在下垂法中,主要是利用电流反馈信号来调节各模块的输出阻抗,也就是调节Vo=f(Io)的斜率,从而调节输出电流。其工作原理图如图3所示。

Ri为任一并联模块输出电流Io的采样电阻,经电流放大产生电流反馈电压信号Vi,Vf为输出电压反馈,Vr为Vi与Vf的和,Vg为控制基准电压(5V),Ve为误差电压。当某一模块输出电流Io偏大时,电压与电流反馈合成信号Vr=Vi+Vf增大,与Vg进行比较后,使Ve减小,Ve反馈回电源模块的控制部分,使该模块的输出电压Vo下降,则Io减小,即Vo=f(Io)外特性下调。每个模块各自调整自己的输出电流,就可以实现各模块的并联均流。

这种方法的优点是简单,不需要外加专门的均流装置,属于开环控制。缺点是调整精度不高,每个模块必须进行个别调整,如果并联的模块功率不同的话,容易出现模块间电流不平衡的现象。

3.2主从电源法

主从电源法是将并联的多个电源模块中的一个作为主模块,其他模块跟随主模块工作。具体工作过程是:主模块的工作电流与输出反馈信号进行比较,将差值信号反馈回各电源模块(包括主模块和从模块)的控制电路,从而调节各模块的输出电流大小。

如图4所示,设模块1为主模块,其输出电流的采样电压为V1,其他模块输出电流的采样电压为Vn。当某一模块输出电流偏大时,相应的Vn增大,与V1比较,得到的Ven减小,反馈给该模块的控制电路中,减小其输出电流,从而实现均流。

主从模块法的优点是不须外加专门的控制电路。其缺点是,各个模块间需要有通信联系,连线比较复杂;其最大缺点是,一旦主模块出现故障,则整个电源系统将崩溃,所以,不能用于冗余结构中。

3.3自动均流法和最大电流法

自动均流法也叫单线法,其工作原理是,将各电源模块都通过一个电流传感器及一个采样电阻接到一条均流母线上。

如图5所示,当输出达到均流时,输出电流I1为零。反之,则电阻R上由于有电流I1流过,在其两端产生一个电压Uab,这个电压经过放大器A输出电压Uc,它与基准电压Ur比较后的ΔU,反馈回电源模块的控制部分,从而调节输出电流,最终实现均流。

自动均流法的优点是,电路简单,容易实现。缺点是,如果有一个模块与均流总线短路,则系统就无法均流,而且单个模块限流也可能引起系统不稳定。

若将图5中的电阻用一个二极管代替,二极管正端接a,负端接b。这样,N个并联的电源模块中,只有输出电流最大的那个模块的电流才能使与它连接的二极管导通,从而均流总线电压就等于该模块的输出电压,其他模块则以均流总线上的电压为基准,来调节各自的输出电流,从而实现均流。

如果单纯以二极管来代替采样电阻,则由于二极管本身有正向压降存在,所以,主模块的均流精度会降低,而从模块不受影响。这里可以用图6所示的缓冲器来代替,从而提高均流精度。

采用这种均流方式,参与均流的N个电源模块,以输出电流最大的为基准,这个最大电流模块是随机的,这种均流方法也叫做“民主均流法”。由于最大均流单元工作于主控状态,别的单元工作于被控状态,所以,也把这种方法叫做“自动主从均流法”。

美国Unitrode公司开发的UC3907系列集成均流控制芯片就是采用这种工作方式。

UC3907芯片使多个并联在一起的电源模块分别承担总负载电流的一部分,并且所承担的负载电流大小相等。通过监测每个模块的电流,电流均衡母线确定哪个并联模块的输出电流最高,并把它定为主模块,再根据主模块的电流调节其他模块的输出电流,从而实现均流。

3.4外部控制器法

外部控制器法就是在各并联电源模块之外,加一个专门进行并联均流控制的外部模块,如图7所示。

每个模块的输出电流采样,转化为电压信号,与给定的电压Vcc进行比较,所得差值输入到各电源模块的控制部分,这样就可以实现各模块输出电流的并联均流。

这种工作方式,需要外加专门控制器,加大了投资,而且控制器与个电源模块要进行多路连接,连线较复杂,但是均流效果非常好,各模块输出电流基本相等。

4电源并联均流技术发展的现状及未来展望

并联范文篇7

关键词:并联机床;精度分析;位姿误差

1并联机床误差基本分类及特点

(1)转换误差。转换误差是并联运动机床所特有的一种误差。它是由于控制系统中的运动学模型与实际机构运动学之间的差别造成的。产生这种误差的原因如下:运动学模型含有某些简化和假设,例如万向铰链的轴线与线性轴线不平坦性之间的差异是忽略不计的;并联机构几何参数数量大,相互之间是非线性耦合。

(2)动平台质量所造成的误差。由于并联运动机床的运动学柔性以及机床刚度在整个工作空间内不是常数,动平台的质量(重力)将导致实际机床结构的静态弹性变形量随机床动平台的位置而变化。

(3)弹性变形。弹性变形是机床构件在受力后的变形量。除上面提到的重力外,切削力和加速运动时的惯性力是并联运动机床变形的主要来源。并联运动机床动态载荷下的精确弹性变形是通过计算方法获得。

(4)振动误差。并联运动机床的动态刚度取决于它的固有频率,最低固有频率将限制机床的动态性能。通过刀头点位置测量和控制来进行补偿。

(5)驱动误差。对于用高速切削的并联机床来说,驱动误差是不可忽视的。在高速运动的情况下,当驱动力变化,或者改变速度方向时,就不可避免的产生驱动误差,使加工工件的表面质量下降,出现波纹。

(6)热变形。热变形是一种半静态的、变化缓慢的误差来源,与传统机床一样,它对并联运动机床的工作精度带来不良影响。并联运动机床的构件大多中高速下运动,发热量较大,加以结构紧凑,散热条件较差,热变形就成为影响机床工作精度的因素。

2误差模型的建立

2.1并联6-SPS机构及其坐标系

图1是并联6-SPS机构及坐标系示意图,其上、下平台各有6个球铰Ai、Bi(i=1-6),中间用驱动杆相联。动坐标系o''''-x′y′z′位于上平台(活动平台)几何中心,o′点为刀头点所在位置。x′轴垂直A1A6,z′轴垂直上平面向上。固定坐标系o-xyz位于下平台几何中心坐标,x轴垂直B1B6,z轴垂直下平台向上。

设动平台第i个铰点Ai在在动坐标系内坐标为ci,在固定坐标系中的坐标为Pi,R为动坐标系到固定坐标系的方向余弦矩阵,即变换矩阵。P=[xp,yp,zp]T为动坐标系的原点在固定坐标系上的坐标(绝对坐标)。则有:

3计算实例

并联6-SPSStewart机构上、下平台坐标系及结构参数分别如图2所示,设结构参数为:ra=600mm,rb=800mm,αa=π/4,αb=π/6,绕下平台坐标轴z、y、x的顺序转角(旋转方向按右手法则,规定拇指向坐标轴方向)分别为φ=30°,θ=40°,Ψ=40°,给定各结构参数误差如表,,所得主轴端位姿误差如表2。

参考文献

并联范文篇8

(1)转换误差。转换误差是并联运动机床所特有的一种误差。它是由于控制系统中的运动学模型与实际机构运动学之间的差别造成的。产生这种误差的原因如下:运动学模型含有某些简化和假设,例如万向铰链的轴线与线性轴线不平坦性之间的差异是忽略不计的;并联机构几何参数数量大,相互之间是非线性耦合。

(2)动平台质量所造成的误差。由于并联运动机床的运动学柔性以及机床刚度在整个工作空间内不是常数,动平台的质量(重力)将导致实际机床结构的静态弹性变形量随机床动平台的位置而变化。

(3)弹性变形。弹性变形是机床构件在受力后的变形量。除上面提到的重力外,切削力和加速运动时的惯性力是并联运动机床变形的主要来源。并联运动机床动态载荷下的精确弹性变形是通过计算方法获得。

(4)振动误差。并联运动机床的动态刚度取决于它的固有频率,最低固有频率将限制机床的动态性能。通过刀头点位置测量和控制来进行补偿。

(5)驱动误差。对于用高速切削的并联机床来说,驱动误差是不可忽视的。在高速运动的情况下,当驱动力变化,或者改变速度方向时,就不可避免的产生驱动误差,使加工工件的表面质量下降,出现波纹。

(6)热变形。热变形是一种半静态的、变化缓慢的误差来源,与传统机床一样,它对并联运动机床的工作精度带来不良影响。并联运动机床的构件大多中高速下运动,发热量较大,加以结构紧凑,散热条件较差,热变形就成为影响机床工作精度的因素。

2误差模型的建立

2.1并联6-SPS机构及其坐标系

图1是并联6-SPS机构及坐标系示意图,其上、下平台各有6个球铰Ai、Bi(i=1-6),中间用驱动杆相联。动坐标系o''''-x′y′z′位于上平台(活动平台)几何中心,o′点为刀头点所在位置。x′轴垂直A1A6,z′轴垂直上平面向上。固定坐标系o-xyz位于下平台几何中心坐标,x轴垂直B1B6,z轴垂直下平台向上。

设动平台第i个铰点Ai在在动坐标系内坐标为ci,在固定坐标系中的坐标为Pi,R为动坐标系到固定坐标系的方向余弦矩阵,即变换矩阵。P=[xp,yp,zp]T为动坐标系的原点在固定坐标系上的坐标(绝对坐标)。则有:

3计算实例

并联6-SPSStewart机构上、下平台坐标系及结构参数分别如图2所示,设结构参数为:ra=600mm,rb=800mm,αa=π/4,αb=π/6,绕下平台坐标轴z、y、x的顺序转角(旋转方向按右手法则,规定拇指向坐标轴方向)分别为φ=30°,θ=40°,Ψ=40°,给定各结构参数误差如表,,所得主轴端位姿误差如表2。

参考文献

[1]张曙,U•HeiSe1.并联运动机床[M].北京:机械工业出版社,2003.

[2]黄真,方跃法.并联机器人机构学理论及其控制[M].北京:机械工业出版社,1997.

并联范文篇9

表2填0.15安和15欧。根据:在电压不变的情况下,导体中的电流跟导体的电阻成反比。

2.进行新课

(1)欧姆定律

由实验我们已知道了在电阻一定时,导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比,在电压不变的情况下,导体中的电流跟导体的电阻成反比。把以上实验结果综合起来得出结论,即欧姆定律。

板书:〈第二节欧姆定律

1.内容:导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。〉

欧姆定律是德国物理学家欧姆在19世纪初期(1827年)经过大量实验得出的一条关于电路的重要定律。

欧姆定律的公式:如果用U表示加在导体两端的电压,R表示这段导体的电阻,I表示这段导体中的电流,那么,欧姆定律可以写成如下公式:

I=U/R。

公式中I、U、R的单位分别是安、伏和欧。

公式的物理意义:当导体的电阻R一定时,导体两端的电压增加几倍,通过这段导体的电流就增加几倍。这反映导体的电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比例关系(I∝U)。当电压一定时,导体的电阻增加到原来的几倍,则导体中的电流就减小为原来的几分之一。反映了电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比例的关系(I∝U/R)。公式I=U/R完整地表达了欧姆定律的内容。

板书:<2.公式:I=U/R

I-电流(安)U-电压(伏)R-电阻(欧)>

有关欧姆定律的几点说明:

①欧姆定律中的电流、电压和电阻这三个量是对同一段导体而言的。

②对于一段电路,只要知道I、U和R三个物理量中的两个,就可以应用欧姆定律求出另一个。

③使用公式进行计算时,各物理量要用所要求的单位。

(2)应用欧姆定律计算有关电流、电压和电阻的简单问题。

例题1:课本中的例题1。(使用投影片)

学生读题,根据题意教师板演,画好电路图(如课本中的图8-2)。说明某导体两端所加电压的图示法。在图上标明已知量的符号、数值和未知量的符号。

解题过程要求写好已知、求、解和答。解题过程写出根据公式,然后代入数值,要有单位,最后得出结果。

板书:〈例题1:

已知:R=807欧,U=220伏。

求:I。

解:根据欧姆定律

I=U/R=220伏/807欧=0.27安。

答:通过这盏电灯的电流约为0.27安。〉

例题2:课本中例题2。(使用投影片)

板书:〈例题2〉

要求学生在笔记本上按例题1的要求解答。由一位同学到黑板上进行板演。

学生板演完毕,组织全体学生讨论、分析正误。教师小结。

①电路图及解题过程是否符合规范要求。

②答题叙述要完整。本题答:要使小灯泡正常发光,在它两端应加2.8伏的电压。

③解释U=IR的意义:导体两端的电压在数值上等于通过导体的电流跟导体电阻的乘积。不能认为"电压跟电流成正比,跟电阻成反比。"因为这样表述颠倒了因果关系也不符合物理事实。

例题3:课本中的例题3。(使用投影片)

板书:〈例题3〉

解题方法同例题2。学生板演完毕,组织学生讨论、分析正误。教师小结。

①解释R=U/I的物理意义:对同一段导体来说,由于导体的电流跟这段导体两端的电压成正比,所以i的比值是一定的。对于不同的导体,其比值一般不同。U和I的比值反映了导体电阻的大小。导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于材料、长度和横截面积,还跟温度有关。不能认为R=U/I表示导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比。由于电阻是导体本身的一种性质,所以某导体两端的电压是零时,导体中的电流也等于零,而这个导体的电阻值是不变的。

②通过例题3的解答,介绍用伏安法测电阻的原理和方法。

板书:(书写于例题3解后)

〈用电压表和电流表测电阻的方法叫做伏安法。〉

3.小结

(1)简述欧姆定律的内容、公式及公式中各物理量的单位。

什么叫伏安法测电阻?原理是什么?

(2)讨论:通过课本中本节的"想想议议",使学生知道:

①电流表的电阻很小(有的只有零点几欧),因此实验中绝对不允许直接把电流表按到电源的两极上。否则,通过电流表的电流过大,有烧毁电流表的危险。

②电压表的电阻很大(约几千欧),把电压表直接连在电源的两极上测电压时,由于通过电压表的电流很小,一般不会烧毁电压表。

4.布置作业

课本本节后的练习1、4。

(四)说明:通过例题,要领会培养学生在审题基础上画好电路图,按规范化要求解题。

第四节电阻的串联

(一)教学目的

1.通过实验和推导使学生理解串联电路的等效电阻和计算公式。

2.复习巩固串联电路电流和电压的特点。

3.会利用串联电路特点的知识,解答和计算简单的电路问题。

(二)教具

学生实验:每组配备干电池三节,电流表、电压表、滑动变阻器和开关各一只,定值电阻(2欧、4欧、5欧各一只)三个,导线若干。

(三)教学过程

1.引入新课

(1)阅读本节课文前的问号中提出的问题,由此引出本节学习的内容。

板书:〈第四节电阻的串联〉

(2)问:什么叫串联电路?画出两个定值电阻串联的电路图。(同学回答略,板演电路图参见课本图8-7)

(3)问:串联电路电流的特点是什么?举例说明。

学生回答,教师小结,在板演电路图上标出I1、I2和I。

板书:〈1.串联电路中各处的电流相等。I1=I2=I。〉

(4)问:串联电路的总电压(U)与分电压(U1、U2)的关系是什么?举例说明。

学生回答,教师小结,在板演电路图上标出U1、U2和U。

板书:〈2.串联电路两端的电压等于各部分电路两端电压之和。U=U1+U2。〉

(5)几个已知阻值的电阻串联后,总电阻和各电阻之间有什么关系?这是本节课学习的主要内容。

2.进行新课

(1)实验:测R1和R2(R3)串联的总电阻。

问:实验的方法和原理是什么?

答:用伏安法测电阻。只要用电压表测出R1和R2串联电阻两端的总电压放用电流表测出通过串联电阻的电流,就可以根据欧姆定律逄出R1和R2串联后的总电阻。

要求学生设计一个测两个定值电阻(R1=2欧、R2=4欧)串联总电阻的实验电路。如课本图8-5所示。

进行实验:

①按伏安法测电阻的要求进行实验。

②测出R1(2欧)和R2(4欧)串联后的总电阻R。

③将R1和R3串联,测出串联后的总电阻R′。将实验结果填在课文中的结论处。

讨论实验数据,得出:R=R1+R2,R′=R1+R3。实验表明:串联电路的总电阻,等于各串联电阻之和。

(2)理论推导串联电路总电阻计算公式。

上述实验结论也可以利用欧姆定律和串联电路的特点,从理论上推导得出。

结合R1、R2的串联电路图(课本图8-6)讲解。

板书:〈设:串联电阻的阻值为R1、R2,串联后的总电阻为R。

由于U=U1+U2,

因此IR=I1R1+I2R2,

因为串联电路中各处电流相等,I=I1=I2

所以R=R1+R2。〉

请学生叙述R=R1+R2的物理意义。

解答本节课文前问号中提出的问题。

指出:把几个导体串联起来,相当于增加了导体的长度,所以总电阻比任何一个导体的电阻都大,总电阻也叫串联电路的等效电阻。

板书:〈3.串联电路的总电阻,等于各串联电阻之和。R=R1+R2。〉

口头练习:

①把20欧的电阻R1和15欧的电阻R2串联起来,串联后的总电阻R是多大?(答:35欧)

②两只电阻串联后的总电阻是1千欧,已知其中一只电阻阻值是700欧,另一只电阻是多少欧?(答:300欧。)

(3)练习

例题1:

出示课本中的例题1投影幻灯片(或小黑板)。学生读题并根据题意画出电路图(如课本图8-7)。标出已知量的符号和数值以及未知量的符号。请一名学生板演,教师讲评。

讨论解题思路,鼓励学生积极回答。

小结:注意审题,弄清已知和所求。明确电路特点,利用欧姆定律和串联电路的特点求解。本题R1、R2串联,所以I=I1=I2。因U1、U2不知,故不能求出I1或I2。但串联电路的总电压知道,总电阻R可由R1+R2求出,根据欧姆定律I=U/R可求出电流I。

板书:〈例题1:

已知:U=6伏,R1=5欧,R2=15欧。

求:I。

解:R1和R2串联,

R=R1+R2=5欧+15欧=20欧。

电路中电流:I=U/R=6伏/20欧≈0.3安。

答:这个串联电路中的电流是0.3安。〉

例题2:

出示课本中例题2的投影片,学生读题,画电路图(要求同例题1)。

讨论解题思路,鼓励学生积极参与。

①问:此题中要使小灯泡正常发光,串联一个适当电阻的意义是什么?

答:小灯泡正常发光的电压是2.5伏,如果将其直接连到6伏的电源上,小灯泡中电流过大,灯丝将被烧毁。给小灯泡串联一个适当电阻R2,由于串联电路的总电压等于各部分电路电压之和,即U=U1+U2。串联的电阻R2可分去一部分电压。R2阻值只要选取合适,就可使小灯泡两端的电压为2.5伏,正常发光。

②串联的电阻R2,其阻值如何计算?

教师引导,学生叙述,分步板书(参见课本例题2的解)。

本题另解:

板书:〈R1和R2串联,由于:I1=I2,

所以根据欧姆定律得:U1/R1=U2/R2,

整理为U1/U2=R1/R2。〉

3.小结

串联电路中电流、电压和电阻的特点。

4.布置作业

本节后的练习:1、2、3。

(四)说明

1.本节测串联电路总电阻的实验,由于学生已学习了伏安法测电阻的知识,一般掌握较好,故实验前有关要求的叙述可从简。但在实验中教师要加强巡回指导。

2.从实验测出串联电阻的总电阻和运用欧姆定律推导出的结果一致。在此应强调实践和理论的统一。在推导串联电阻总电阻公式时,应注意培养学生的分析、推理能力。

3.解答简单的串联电路计算问题时要着重在解题思路及良好的解题习惯的培养上下功夫。

第五节电阻的并联

(一)教学目的

1.使学生知道几个电阻并联后的总电阻比其中任何一个电阻的阻值都小。

2.复习巩固并联电路电流、电压的特点。

3.会利用并联电路的特点,解答和计算简单的电路问题。

(二)教具

每组配备干电池二节,电压表、电流表、滑动变阻器和开关各一只,定值电阻2只(5欧和10欧各一只),导线若干条。

(三)教学过程

1.复习

问:请你说出串联电路电流、电压和电阻的特点。(答略)

问:请解答课本本章习题中的第1题。

答:从课本第七章第一节末所列的数据表可以知道,在长短、粗细相等条件下,镍铬合金线的电阻比铜导线的电阻大;根据串联电路的特点可知,通过铜导线和镍铬合金中的电流一样大;根据欧姆定律得U=IR,可得出镍铬合金导线两端的电压大于铜导线两端的电压。

问:请解本章习题中的第6题。(请一名学生板演,其他学生自做,然后教师讲评。在讲评中要引导学生在审题的基础上画好电路图,按规范化要求求解。)

2.引入新课

(1)请学生阅读本节课文前问号中所提出的问题,由此提出本节学习的内容。

板书:〈第五节电阻的并联〉

(2)问:并联电路中电流的特点是什么?举例说明。

学生回答,教师小结。

板书:〈1.并联电路的总电流等于各支路中电流之和。即:I=I1+I2。〉

(4)问:并联电路电压的特点是什么?举例说明。

学生回答,教师小结。

板书:〈2.并联电路中各支路两端的电压相等。〉

(5)几个已知阻值的电阻并联后的总电阻跟各个电阻之间有什么关系呢?这就是本节将学习的知识。

3.进行新课

(1)实验:

明确如何测R1=5欧和R2=10欧并联后的总电阻,然后用伏安法测出R1、R2并联后的总电阻R,并将这个阻值与R1、R2进行比较。

学生实验,教师指导。实验完毕,整理好仪器。

报告实验结果,讨论实验结论:实验表明,几个电阻并联后的总电阻比其中任何一个电阻都小。

板书:〈3.几个电阻并联后的总电阻比其中任何一个电阻都小。〉

问:10欧和1欧的两个电阻并联的电阻小于多少欧?(答:小于1欧。)

(2)推导并联电路总电阻跟各并联电阻的定量关系。(以下内容教师边讲边板书)

板书:〈设:支路电阻分别是R1、R2;R1、R2并联的总电阻是R。

根据欧姆定律:I1=U1/R1,I2=U2/R2,I=U/R,

由于:I=I1+I2,

因此:U/R=U1/R1+U2/R2。

又因为并联电路各支路两端的电压相等,即:U=U1=U2,

可得:1/R=1/R1+1/R2。

表明:并联电路的总电阻的倒数,等于各并联电阻的倒数之和。〉

练习:计算本节实验中的两个电阻(R1=5欧,R2=10欧)并联后的总电阻。

学生演练,一名学生板演,教师讲评,指出理论计算与实验结果一致。

几个电阻并联起来,总电阻比任何一个电阻都小,这是因为把导体并联起来,相当于增加了导体横截面积。

(3)练习

例题1:请学生回答本节课文前问号中提出的问题。(回答略)

简介:当n个相同阻值的电阻并联时总电阻的计算式:R=R''''/n。例题1中:R′=10千欧,n=2,所以:R=10千欧/2=5千欧。

例题2.在图8-1所示电路中,电源的电压是36伏,灯泡L1的电阻是20欧,L2的电阻是60欧,求两个灯泡同时工作时,电路的总电阻和干路里的电流。(出示投影幻灯片或小黑板)

学生读题,讨论此题解法,教师板书:

认请此题中灯泡L1和L2是并联的。(解答电路问题,首先要认清电路的连接情况)。在电路图中标明已知量的符号和数值以及未知量的符号。解题要写出已知、求、解和答。

(过程略)

问:串联电路有分压作用,且U1/U2=R1/R2。在并联电路公务员之家,全国公务员共同天地中,干路中电流在分流点分成两部分,电流的分配跟电阻的关系是什么?此题中,L1、L2中电流之比是多少?

答:(略)

板书:〈在并联电路中,电流的分配跟电阻成反比,即:I1/I2=R2/R1。〉

4.小结

并联电跟中电流、电压、电阻的特点。

几个电阻并联起来,总电阻比任何一个电阻都小。

5.布置作业

课本本节末练习1、2;本章末习题9、10。

参看课本本章的"学到了什么?,根据知识结构图写出方框内的知识内容。

(四)说明

并联范文篇10

关键词:断路器跳跃闭锁分流支路

1跳跃闭锁回路的电路分析

电气跳跃闭锁回路通常是由跳跃闭锁继电器实现的。图1是适用于具有一个跳闸线圈的断路器的跳跃闭锁回路接线图。跳跃闭锁继电器TBJ具有一个电流启动线圈TBJ/I、一个电压保持线圈TBJ/U,2对动合触点TBJ1,TBJ4和2对动断触点TBJ2,TBJ3,TBJ/I接于断路器的跳闸线圈回路,TBJ/U接于断路器的合闸回路,TBJ1作电流自保持用,TBJ2,TBJ3并联后串入合闸回路。

当跳闸继电器TJ动作启动跳闸时,TBJ/I励磁,TBJ动作,TBJ1闭合将跳闸命令保持,直到断路器断开,同时TBJ2,TBJ3断开合闸回路,TBJ4闭合,准备好TBJ的电压自保持回路。若在断路器未断开之

前,即TBJ未返回之前手合继电器触点SHJ或自动重合闸触点ZHJ闭合,则TBJ经已经闭合的TBJ4和SHJ或ZHJ自保持,即TBJ2,TBJ3继续处于断开状态,保证断路器不会合闸,达到跳跃闭锁的目的。

2跳跃闭锁继电器的技术要求

2.1电流启动值

根据电力工业部1984年反事故措施和电力系统二次回路设计规程的规定,跳跃闭锁继电器的电流启动值应与断路器的跳闸电流配合,其电流启动值不得大于断路器跳闸电流的50%,即跳闸时跳闸回路的电流应大于TBJ启动电流的2倍,保证TBJ电流的可靠系数大于2。

2.2电流线圈的电压降

根据上述规定,跳跃闭锁继电器的电流线圈的电压降应小于操作回路额定电压的5%。

2.3电压动作值

按照规程的规定,跳跃闭锁继电器的电压动作值应不大于操作回路额定直流电压的70%,保证操作直流电源电压在规定范围内波动时,TBJ可靠动作;同时TBJ电压动作值应不小于操作回路额定直

流电压的50%,以保证操作直流电源回路接地时,TBJ不误动作。

2.4触点性能

TBJ的触点性能应与继电保护装置中出口中间继电器的触点性能相同,电力行业标准规定[1],继电保护装置中出口中间继电器的触点性能应符合下列要求:返回特性,返回值≥额定值的10%(对于干簧继电器,要求返回值≥额定值的70%);闭合容量,直流回路220V,5A;机械寿命,不带负载时,动作105次;接触电阻,用毫欧计测量时≤0.1Ω;用数字万用表测量时≤0.5Ω;用电流电压法测量时≤0.1Ω。

2.5绝缘性能

a.同一组触点断开时,能承受工频1000V电压,时间1min;

b.无电气联系的各导电部分之间,能承受工频2000V电压,时间1min;

c.所有导电部分对安装架之间,能承受工频2000V电压,时间1min。

3跳跃闭锁继电器启动回路的构成

3.1改变继电器电流线圈的参数

通常选用具有电流型动作线圈的电流型继电器作为跳跃闭锁继电器TBJ,其电流线圈电流动作值按断路器跳闸电流选取,以保证继电器的动作灵敏度。针对这种要求设计的继电器电流动作值规定为标称额定值的30%~50%,只要选取继电器电流与断路器电流一致,就能满足继电器灵敏度的要求。

选用电流型继电器作为跳跃闭锁继电器TBJ的优点是跳跃闭锁回路接线简单,可以通过合闸位置继电器HWJ对TBJ的电流线圈进行监视,在运行过程中,如果TBJ断线,则HWJ会发出异常告警信号,以便及时处理。其缺点是当断路器跳闸电流改变时,必须更换相应电流规格的继电器,比较麻烦。

3.2继电器线圈与并联支路

为减少因断路器参数改变而引起更换跳跃闭锁继电器TBJ参数的工作量,有关技术人员和制造单位一直在寻求一种适用于各种规格断路器的办法,其中,采用电压型继电器在继电器的电压线圈并联分流

支路法正逐步被人们认识。其并联支路可分别由电阻、二极管或稳压管电路构成,下面分别介绍由电压型继电器与电阻、二极管、稳压管并联支路构成的跳跃闭锁继电器电流启动回路(如图2(a)(b)(c)所示)。

3.2.1由继电器电压线圈与电阻并联支路构成

如图2(a),继电器J/I的电流启动值为0.07~0.12A,线圈电阻为10Ω。并联电阻一般分为4组,可用连接片接入一只或数只电阻,调整分流大小,以改变继电器动作值,实现与断路器跳闸电流的匹配。采用这种回路应注意防止电阻断线,宜选用功率为8~10W的金属氧化膜电阻,这种电阻可靠性高。

3.2.2由继电器电压线圈与二极管并联支路构成如图2(b),继电器J/I的电流启动值为0.07~0.12A,线圈电阻为10Ω。并联的4只二极管两两串联后再并联在继电器线圈两端,且将2串的中点连接。这样接线可以保证当其中一只二极管开路时,回路正常工作,提高回路可靠性。同时2个支路可分担较大的电流,防止因电流过大引起二极管损坏。

经测试,按此接线,在通过电流为0.25~10A时,两端的电压为1.2~2.3V,继电器启动线圈中电流为0.12~0.23A,既可满足电压降小于额定电压的5%的要求,又能保证继电器的动作灵敏度要求。

3.2.3由继电器电压线圈与稳压管并联支路构成

如图2(c),继电器J/I的电流启动值为0.07~0.12A,线圈电阻为10Ω。稳压管VS1,VS2额定稳压电压为1.5V,额定电流为5A。2只稳压管并联可以提高回路的可靠性。测试表明该回路能够满足电压降小于额定电压的5%的要求,又能保证继电器的动作灵敏度要求。

上述由继电器线圈与并联支路构成的跳跃闭锁继电器的电流启动回路的不足之处是由于在继电器线圈2端增加了并联支路,无法对继电器的线圈进行监视,若继电器线圈断线将发生不正确动作。

4结论

电气回路构成的断路器跳跃闭锁装置仍被普遍使用。改变继电器电流线圈参数的方式由于接线简单、易于监视,是目前应用的主要方式;而由继电器线圈与并联支路构成跳跃闭锁继电器电流启动回路的方式,因为其易更换参数,也较受制造和运行人员欢迎,但由于电路较为复杂,且无法实现对继电器线圈的监视,故仍需进一步积累经验,谨慎使用。

参考文献: