交流電壓精選(九篇)

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第1篇：交流電壓范文

一、對過電壓的了解

一般針對電壓在使用過程中要求交流接觸器裝置結構必須要緊湊，使用方便快捷，動態靜態街頭的磁吹裝置要求必須良好，滅弧效果好，最好要達到零飛弧，溫升小。技術的發展是沒有止境的，隨著智能化開關、光電式電流電壓互感器、一次運行設備在線狀態檢測、電壓運行操作培訓仿真等技術日趨成熟，以及計算機高速網絡在實時系統中的開發應用。超過接觸器允許的動、熱穩定電流，當使用接觸器斷開短路電流時，還應校驗接觸器的分斷能力。

二、過電壓抑制的配置

2.1　自身抑制

在電氣裝置全部由壓地下系統而不含架空線供電的情況下，依據表1—2所規定的設備耐沖擊電壓值便足夠了，而不需要附加的大氣過電壓保護。在電氣裝置由壓架空線供電或含有壓架空線供電的情況下，且外界環境影響為AQl（雷暴日數＜25日／年）時，不需要附加的大氣過電壓保護。

2.2　保護抑制

電氣裝置是由含有架空線的電路或是由架空線供電，而且在當地雷電活動符合外界環境影響保護條件下AQ2（雷暴日數＞25日／年）時，應該裝設大氣過電壓保護。同時保護裝置的包會水平不應該電于出Ⅱ類過電壓水平。

三、對過電壓保護的有效設計

電壓用接觸器根據電壓使用情況及電壓類別可分別選用AC-2～4，對于啟動電流在6倍額定電流，分斷電流為額定電流下可選用AC-3，如風機水泵等，可采用查表法及選用曲線法，根據樣本及手冊選用，不用再計算。圍繞線式電壓接通電流及分段電流都是在2.5倍額定電流左右，一般啟動時轉子中在串入電阻一般以啟動限制電流為住，增加啟動轉矩，使用類別AC-2，通常可以選用轉動式接觸器。當電壓處于點動時，需要反向運轉及時制動時，通常使用接通電流為Ie，使用類別為AC-4，它比AC-3嚴酷的多。可根據多數適用類型AC-4下列出電流大小計算電壓的功率。因此選擇接觸器時要考慮分、合堵轉電流，電流、電壓等電氣量，實現了一、二次系統在電氣上的有效隔離，增大了電氣量的動態測量范圍并提高了測量精度，從而為實現常規元件裝置冗余向信息冗余的轉變。

四、對抑制裝置的分析

4.1　限制元件的選擇

元件接通時元件產生瞬態充電過程，出現很大的合閘涌流，同時伴隨著電氣的電流頻率振蕩，由于電流是有電網電壓、電路中的電抗決定和元件的容量有關，即此饋電元件和連接導火索有關系，因此在觸頭閉合過程中可能會燒蝕嚴重，按照應當計算出的元件電路中最大電流穩態和電流系統中實際接通時可能會產生的涌流指進行最大值的選擇，這樣才能保證安全的措施和正確的操作使用。因此在選用交流接觸器時候，普通型交流接觸器要考慮普通元件組的涌流倍數、元件、電網容量、開關設備的阻抗及并聯元件組放電狀態、回路、合閘相角等，一般必須達到50到100額定的電流，到計算是

【摘要】進入21世紀，隨著市場經濟科學技術、電子技術電速發展，現代科學技術和電子技術，在人們日常生活中運用越來越廣泛，電氣裝置過電壓保護設計成為電力系統必不可少的能源。我國正在積極發展結構參數電運行可靠性，裝置過電壓保護設計壓交流輸電線路，它擔負著輸送和分配電能的任務，是聯絡各發電廠和變電站使之并列運用，因此本文介紹電氣裝置過電壓交流輸電線路的檢測和運行維護等情況，分析當不利條件導致線路故障時就會影響整個的安全運行，提出相應的防治措施、線路檢測，確保電氣裝置過電壓線路安全運行。

【關鍵詞】電氣裝置；電壓保護設計；限制措施

【中圖分類號】TM866

【文獻標識碼】A

【文章編號】1672—5158（2012）10-0210-01比較煩瑣。選用時參見樣本，而且還要考慮無功補償裝置標準中的規定。元件投入瞬間產生的涌流峰值應限制在元件組額定電流的20倍以下（JB7113—1993壓并聯元件裝置規定）；還應考慮最大穩態電流下元件運行，元件在運行時候諧波電壓加上電達1.1倍額定工作的工頻過電壓，會產生比較的電流。元件組電路中的設備期間應該在額定正弦電壓和額定頻率所產生的均方根值不能超過1.3倍額定電流量連續運行，由于實際元件的電容值可能達到額定電容值1.1倍，故此電流可達1.43倍額定電流，因此選擇接觸器的額定發熱電流應不小于此最大穩態電流。

4.2　對元件的設計安裝

針對當接通壓元件負載時，元件可能會因為二次檢測的電極短路而出現的短路情況，會造成短時的陡峭大電流，電流的額定度可達到15～20倍，其電流與元件的繞組布置及鐵心特性有關。當電焊機頻繁產生突發性的強電流，會導致元件的初級測的開關承受巨大的電力和應力，因此必須按照元件的額定功率對電極短路時一次側的短路電流及焊接頻率來選擇接觸器，即接通電流大于二次側短路時一次側電流。交流接觸器的斷開與吸合時振動比較大，在安裝過程中盡量不要和振動要求比較嚴格的電氣設備安裝在一起或者一個柜子里，否則要采用防震措施，在一般安裝過程中盡量要安裝在柜子下部。在安裝交流接觸器的時候必須要符合產品的要求，而安裝尺寸應該必須符合電氣接線規程、安全距離，進而為檢查和維修方便。

4.3　合理性考察

提電防范電壓線路處部破壞，一方面需要政府執法部門的密切配合，加大電力設施保護工作力度，需要當地政府執法部門的密切配合，注重防范，遏制外力破壞案件的發生和發展，依法保護電力設施的安全；另一方面，加強宣傳力度，向沿線居民宣傳電壓輸電線路的危害與保護工作，使農民自覺維護電力線路器材。要保證現場單元在現場條件下安全穩定的運行，除對現場單元本身提出要求外，設計上還應考慮對現場溫度、濕度、電磁感應、雷電流、開關開合時振動影響（如接點抖動，連接松動等）采取相應的措施。同時，加強輸電線路日常維護工作，線路巡查員在巡視電壓輸電線路時仔細觀察電力線路可能存在的問題，加強雷雨、大風、大霧、臺風、覆冰等惡劣天氣前后的輸電線路巡視檢查；進行維護和檢修。

五、總結

隨著社會經濟的發展，電氣裝置電壓輸線路建設規模的擴大，強化電壓電線路設計運行維護管理。電壓輸電線路是一項任務繁重的工作，面對的范圍廣泛，情況也比較復雜。隨著力市場的進一步完善，智能電網建設的不斷深入，提電電壓輸電線路運行管理水平，以免電壓輸電線路造成不必要的損失。

參考文獻

[1]張健康，索南加樂，楊黎明，粟小華，焦在濱.交直流混聯電網過電壓保護應用分析[J].電力系統自動化.2011（12）78—81

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第2篇：交流電壓范文

關鍵詞：換流變壓器；閥側出線裝置；交流電場；絕緣裕度

1 引言

目前我國已累計建成“兩交四直”六條特高壓工程，未來十年甚至更長一段時間，特高壓是我國電網發展的常態。在特高壓直流輸電線路中，換流變壓器是直流變電站的重大設備之一，而出線裝置的絕緣可靠性研究是換流變壓器核心技術環節。為了掌握換流變壓器核心技術，山東電力設備有限公司在多年的變壓器絕緣技術研究基礎上，利用電磁場仿真分析軟件，進行了換流變壓器閥側出線裝置交流電場計算。

2 絕緣水平和試驗電壓

閥側出線裝置的主要作用是保護閥側繞組引線與閥側套管連接處絕緣的可靠性和閥側套管與升高座之間絕緣的穩定性，所以在閥側出線裝置的絕緣結構設計時，不僅要考慮換流變壓器的絕緣水平和試驗電壓，而且還要考慮閥側套管出廠試驗電壓，并具有足夠的安全裕度。本文中在閥側出線裝置仿真分析時，電場強度值是基于閥側套管的出廠試驗電壓計算所得。根據國家標準和已建變電站中換流變壓器技術協議要求，確定±400kV換流變壓器套管絕緣水平和試驗電壓主要參數見表1：

3 閥側出線裝置絕緣結構介紹

目前特高壓直流輸電工程中換流變壓器閥側電壓等級主要由200kV、400kV、600kV、800kV組成，在以后的規劃中，換流變壓器閥側電壓等級可能設計為275kV、550kV、825kV，1100kV。閥側出線裝置需要根據目前的HSP套管和ABB套管兩種結構來進行針對性的設計，從而保證引線與套管的絕緣和套管與升高座之間的絕緣的可靠性。在現有的技術基礎上，閥側出線裝置主要設計出兩種比較典型的結構，其結構示意圖如圖1和圖2所示：

本文中暫將圖1結構定義為A型，將圖2結構定義為B型。由于換流變壓器閥側繞組在試驗時，既有交流耐壓試驗，還有直流耐壓和直流極性反轉試驗，所以閥側出線裝置結構相對于網側出線裝置要復雜得多。從圖1可以看出，A型結構的閥側出線裝置主要是由紙筒和撐條組成的多層紙板油隙結構，以及在引線均壓球處的紙漿成型件。從圖2可以看出，B型結構的閥側出線裝置主要是由紙筒和瓦楞紙板組成的多層紙板油隙結構，以及在引線均壓球處的紙漿成型件。同時，從圖1和圖2可以看出，閥側出線裝置相對于交流變壓器中使用的出線裝置油隙分割較小，紙板層數較多。

4 出線裝置電場仿真計算及裕度分析

本文主要通過建立閥側出線裝置二維簡化模型，利用MainIsulation仿真分析軟件，計算了閥側出線裝置的交流電場，對比分析了A型和B型出線裝置的電場強度，并根據已有的文獻和設計制造經驗，對比分析兩種結構出線裝置的絕緣裕度。在電場計算時，為了簡化計算過程，復合工程實際需要，根據國內外參考文獻實際設計經驗，進行了試驗電壓的等效折算，雷電全波沖擊試驗電壓折算到1min短時感應試驗電壓約為546kV，雷電截波沖擊試驗電壓折算到1min短時感應試驗電壓約為485kV，操作波沖擊試驗電壓分別折算到1min短時感應試驗電壓約為620kV，交流長時外施試驗電壓折算到1min短時感應試驗電壓約為660kV。根據以上折算結果，這里以交流長時外施試驗電壓進行交流電場分析。

4.1 閥側出線裝置的交流電場計算及裕度分析

依據前面對各個試驗電壓的折算結果在計算時采用了交流長時外施試驗電壓折算值660kV。使用MainIsulation仿真分析軟件計算后，A型結構交流電場計算結果見圖3，B型結構交流電場計算結果見圖4，電場強度及絕緣裕度對比見表2。

A型結構分析后電場強度云圖及裕度分布如下圖所示，出線裝置側上端圓環處最大場強值為6.033kV/mm，出線裝置側最小裕度1.96，筒壁側最小裕度1.31。

B型結構分析后電場強度云圖及裕度分布如圖4所示，出線裝置側上端圓環處最大場強值為5.207kV/mm，出線裝置側最小裕度1.05，筒壁側最小裕度1.75。

各條電力線裕度的計算主要參考魏德曼公司的經典油隙許用值。從計算結果來看，A型筒壁側的絕緣裕度最小，B型套管側的絕緣裕度最小，依據已投運產品的設計裕度經驗值來看此絕緣裕度完全滿足絕緣要求。

5 結論

第3篇：交流電壓范文

關鍵詞：交流調壓；電網電壓；諧波

目前，我國某些地區電網電壓波動范圍比較大，導致電網供電質量差。電網供電質量差對敏感性負載的影響很大，有可能導致系統有效數據丟失、通信中斷和生產周期加長等嚴重后果。因此，調節電網電壓使得用電設備處于理想運行狀態，滿足用電負載某些特殊要求，從而獲得最大的技術經濟效益是非常重要的。調節電網電壓的電路，有相控式交流調壓和開關型交流調壓。相控式交流調壓，當控制角增大時，功率因數減小，電流中諧波的幅值增大。開關型交流調壓，輸出電壓和電流的諧波含量較高，需要較大容量的濾波環節，輸入功率因數較低。下面分析單片機控制的交流斬波調壓電路，以便與同仁共享。電路如圖1所示。

1電路組成及作用

濾波元件：L1C1L2C2濾除輸入電流、輸出電壓中的諧波分量。開關器件晶閘管：VD1VD2通過控制電路的控制，實現比輸入電源高得多的周期性頻率的導通和關斷。交流電源：AC負載：R單片機為核心的控制電路：（圖2）繼電器輸出的觸發電路，配合電流、電壓過零點檢測電路，在單片機的控制下產生PWM脈寬調制信號觸發晶閘管開關。同步電源經過一個比較器LM339轉換成同相的方波送入控制芯片進行過零檢測，并以此產生的信號作為觸發脈沖電路的同步信號。控制芯片產生的觸發脈沖通過光耦隔離、放大，由繼電器輸出加到晶閘管的門極(G)和陰極(K)。電壓給定信號Uref與電壓反饋信號Uf由Dspic30f6014a自帶的12位A／D進行模數轉換，單片機根據給定信號的大小(開環工作模式)或PID的輸出量(恒流、恒壓、恒功率工作模式)通過計算得到SCR的導通角來實現對主電路的調壓。

2電路原理

開關器件晶閘管：VD1VD2的導通和截止，有單片機輸出到觸發極上的PWM信號決定。單片機作為控制核心，根據負載需要的交流電壓值，計算出PWM占空比，產生PWM波形，通過驅動電路控制開關功率管的導通和截止，輸出需要的交流電壓，使其穩定工作在該工作點上。當負載發生變化或者其他干擾使輸出電壓發生變化時，該系統偏離原來的穩定工作點，此時，單片機計算實際輸出電壓與設定電壓的偏差，然后根據PI控制算法進行偏差控制，適當的調整占空比的大小，修改PWM波形，使輸出穩定在新的工作點上。通過數字控制技術，可以運用當今一些先進且成熟的控制策略從而實現良好的靜、動態性能，具有精度高、開發周期短、良好的人機界面、并能實現通訊等許多優點，對于提高產品的性能，降低成本具有重大意義。

3電路優點

不易受電網電壓影響，觸發脈沖的對稱較好，使輸出負載電壓正、負面積對稱，無直流分量，且實時檢測電路工作電壓、電流值。開關頻率足夠高時，只要引入極小尺寸的輸入、輸出濾波器，就可以將輸入電流、輸出電壓中的諧波幾乎完全濾除。電源側的功率因數總和負載側相同。該觸發器控制精度優于1℃，變壓器次端電壓變化率優于0．1V。根據按鍵設置，可工作在電流負反饋或電壓負反饋方式下，具有完善的保護功能，可時時顯示負載的工作電壓、電流、故障狀態等。提高了電路的性能，同時可用于其他需要交流調壓、調功的場合，具有很好的性能。總之，單片機控制的交流調壓技術作為一種高性能交流調壓技術，符合電力電子技術高頻化、高效化以及低污染的發展趨勢，并將逐步取代晶閘管相控交流調壓，新器件的發展將加速這一進程，其豐富的控制種類，多樣的電子開關組合，為不同使用要求提供了高性價比產品，是一種經濟型交流調壓技術，具有很好的發展前景。

參考文獻

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[4]丁艷華.三相電流型PWM整流器及其控制策略研究[D].南京：江蘇大學，2010.

[5]卞萍萍.基于變頻電源的PWM整流器研究[D].南京：江蘇大學，2009.

第4篇：交流電壓范文

關鍵詞:穩壓電源; 交流穩壓電源; 脈沖寬度調制器; 高頻電子變壓器

中圖分類號:TP368.1 文獻標識碼:B

文章編號:1004-373X(2010)10-0204-03

Design of Switch-Mode AC Stabilized Voltage Supply

XU Jin-xing, XU Chang-hua

(Research & Development Center of Electronic Products Equipment Manufacture of Jiangsu Province, Huaian 223003, China)

Abstract:An advanced design of AC stabilized voltage power supply is expounded in this paper. The pulse width modulator (PWM), high-speed electronic switches, high-frequency electronic transformer, and LC filters was adopted to realize the design. In comparison with AC stabilized voltage supply of the traditional thyristor angle modulation mode, this scheme is ofhigher efficiency, smaller size, smaller nonlinear distortion and it is an entirely new design of AC stabilized voltage supply.

Keywords:stabilized voltage supply; AC stabilized voltage supply; PWM; high-frequency electrosic transformer

目前,空間技術、計算機、通信、雷達及家電中的電源逐漸被開關電源所取代。現在一般應用的串聯調整穩壓電源是連續控制的線性穩壓電源。這種傳統的串聯穩壓器、調整管總是工作在放大區,流過的電流是連續的,這種穩壓器的缺點是承受過載和短路的能力差,效率低,一般只有35%~60%。由于調整管要損耗較大的功率,所以需要采用大功率調整管,并裝有體積很大的散熱器[1]。而開關電源的調整管工作在開關狀態,功率損耗小,效率可達70%~95%,穩壓器的體積小,重量輕,調整管的功率損耗較小,散熱器也隨之減小[2]。此外,開關頻率工作在幾十kHz,可用數值較小的濾波電感、電容元件,故可以大大提高允許的環境溫度。

1 電路組成及工作原理

開關式交流穩壓電源電路框圖如圖1所示。工作原理描述:由三角波發生電路產生150 kHz的三角波,由低頻正弦波產生電路產生50 Hz的正弦波。兩個信號分別同時送到比較器的同相和反相輸入端,在比較器的輸出端將產生矩形波。該矩形波的頻率與150 kHz的三角波相同,該矩形波的脈沖寬度受50 Hz正弦波實時幅度的調制后,隨50 Hz正弦波實時幅度而變化,即已調制矩形波。將其送到高速電子開關中一個輸入端,并經過一級反向器反向,送到高速電子開關的另外一個輸入端。

圖1 開關式交流穩壓電源電路拓撲圖

市電整流濾波獲得的2倍于輸入交流電壓(典型值約為311 V)的直流高電壓送到高速電子開關的電源輸入端。高速電子開關的兩個輸出端由兩個反向的輸入矩形波驅動,從約311 V直流電源取得能量后,分別經過一級短時間常數的LC濾波電路連接到高頻開關變壓器的初級。該LC 濾波電路的作用是使進入高頻開關變壓器初級的矩形波脈沖拐角趨于圓滑,以降低其高頻諧波。高頻開關變壓器的初、次級還起到對市電隔離的作用,高頻開關變壓器的次級獲得交變、拐角圓滑的矩形波電壓,經過多級長時間常數的LC濾波電路,將150 kHz高頻信號濾除,還原出50 Hz正弦波的調制信號,送到負載用于對負載供電[3]。

電壓和電流取樣電路從負載上獲取電壓和電流信號,分別送兩路A/D 轉換器轉換,變成離散的數字信號。一方面用于通過微處理器處理后進行實時顯示;另一方面用于通過微處理器處理后送D/A 轉換器變換為模擬量,經過光電隔離驅動電路來控制正弦波發生器的幅值,又經過比較器、反向器、高速電子開關、LC 濾波、高頻開關變壓器、多級LC 濾波等電路,用于控制負載上電壓或電流的穩定。電壓互感器的作用是從市電中獲得低諧波失真的標準正弦波,經由正弦波產生電路控制其幅值;鍵盤用于輸入準備向負載提供的電壓或電流值。

2 電路設計分析

2.1 可控正弦波產生電路

可控正弦波產生電路的電路圖如圖2所示[2]。

正弦波的來源采用直接從市電的220 V/50 Hz的正弦波,利用電壓互感器變換成較低電壓的50Hz 正弦波(例如5 V)。該正弦波的諧波失真度取決于市電的諧波失真度和互感器的參數,其輸出幅度由D/A 轉換器控制光電耦合器驅動電路實現,D/A轉換器輸出信號控制光電耦合器導通程度,與分壓電阻分壓后產生交流和直流疊加的電壓,經電容隔離直流分量,僅保留交流分量送運算放大器進行若干倍的放大,產生隨D/A信號幅度大小而控制的純凈交流信號量。

圖2 可控正弦波產生電路

D/A控制信號產生的原則是:根據輸出到負載上的電壓或電流配合市電的電壓幅度大小進行綜合運算,由微處理器向D/A 轉換器提供通過綜合運算的數字量,使得提供給負載的輸出電壓(或電流)趨于穩定。

2.2 脈沖寬度調制器

PWM產生電路由正弦波產生電路、三角波產生電路和比較器三個部分組成。三角波加到比較器的反向輸入端,正弦波加到比較器的同向輸入端,比較器輸出端產生受正弦波瞬時幅度而變化的脈沖寬度調制波[4-5]。

圖3是電壓型PWM比較器的工作波形,輸入三角波接在比較器的反向輸入端,可控正弦波信號送至比較器的同相輸入端,經放大后輸出PWM信號。

圖3 PWM工作波形圖

2.3 高速電子開關

高速電子開關電路用于實現將PWM波功率放大,配合高頻電子變壓器和濾波電路,可實現對輸入信號為受某信號參數調制的矩形波,輸出信號為還原出該參數的解調電路[6]。其典型電路圖如圖4所示,是PWM經反相器出來的波形。整個電路由4個場效應管構成的橋式開關電路、高頻開關變壓器、多組LC 濾波電路(圖中只畫出一組L3,C3)組成。

圖4 高速電子開關電路

高頻開關變壓器Tr還兼起市電隔離的作用。電路中,L1,C1 和L2,C2 組成濾波電路,用以使輸入到高頻開關變壓器初級的矩形波拐角變成“緩變”形狀,以使流經變壓器的諧波分量減小,降低干擾。

經過高頻開關變壓器次級感應到的電壓通過L3,C3(實際為多級LC,如三級)的進一步濾波可以將PWM的高頻矩形波濾除,在負載上得到被還原的原調制波的正弦波形,如圖5所示。

圖5 還原出來的波形

圖5中還原出來的調制波實際上是有一定程度的鋸齒波成分,如果用數字存儲示波器存儲波形,然后局部放大觀測可發現,如圖5中顯示了局部放大后的鋸齒形狀,其鋸齒程度反映了信號的失真度,與多級LC濾波器的性能參數有關。

2.4 微處理器

微處理器部分用于實現系統裝置的智能化,微處理器部分包括微處理器芯片、鍵盤、LCD 顯示器、A/D 和D/A 轉換器,且適合于控制的微處理器芯片往往采用單片機,而單片機基本上都包含有I/O 接口電路、ROM,RAM、定時器和中斷系統,因此這些部件基本上都不需要擴展。

軟件部分的設計包括A/D轉換器、D/A轉換器、LCD顯示器、鍵盤系統等功能的子程序,還包含系統監控程序和各種中斷服務程序等[7],其系統監控程序流程圖如圖6所示。

圖6 系統監控程序流程圖

3 結 語

在此介紹的開關式交流穩壓電源是一種較為先進的交流電源設計方案。隨著時代的快速發展,開關電源的集成化與小型化正在變為現實,目前正在研制開發開關與控制電路集成于同一芯片的集成模塊。然而,把功率開關與控制電路,包括反饋電路都集成于同一芯片上,必須解決電氣隔離與熱絕緣的問題,這將是今后的一大研究課題。

參考文獻

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[5]李琪.PWM全橋軟開關直流變換器的研究[D].杭州:浙江大學,2006.

第5篇：交流電壓范文

[關鍵詞]輔助變壓器；局部放電；試驗

中圖分類號：u264.55 文獻標識碼：a 文章編號：1009-914x（2013）16-0007-02

1 概述

我國hxd1交流傳動電力機車輔助變流系統中安裝了2臺輔助變壓器，該變壓器連接在機車輔助逆變器和輔助設備電源之間，為機車輔助設備提供80～440v/10～60hz三相交流電源。機車輔助變壓器為nomex紙絕緣非包封真空壓力浸漆干式變壓器，該變壓器局部放電試驗的實現是我們研究的問題。

2 機車輔助變壓器簡介

hxd1交流傳動電力機車上的輔助設備電源是通過輔助逆變器由中間直流環節提供。輔助逆變器將中間直流環節電壓分別轉換成具有恒頻恒壓和變頻變壓的三相交流電源系統，為機車輔助設備提供電源。機車輔助變壓器連接在輔助逆變器之后，其接線原理圖見圖1，外形結構圖見圖2，基本參數見表1。

3 機車輔助變壓器試驗標準

國家標準《gb/1094.11-2007 電力變壓器 第11部分：干式變壓器》規定，對40.5kv及以下的干式變壓器需進行局部放電測量，且局部放電測量應在um≥3.6kv的繞組上測量。

機車輔助電壓等級較低，繞組最高電壓um﹤1kv，國家及行業標準未規范此類變壓器的局部放電。但在我國交流傳動電力機車技術引進時，技術轉讓方西門子公司，出于對機車特殊運行環境及安全運行的考慮，把局部放電作為考核輔助變壓器絕緣強度的重要指標，并確定局部放電試驗標準如下：

局部放電量：≤50pc

一次線圈對二次線圈及地（含pt100）的放電終止電壓：≥2280v

二次線圈對地（含pt100）的放電終止電壓：≥1000v

4 機車輔助變壓器試驗方法

我公司變壓器產品主要為35kv級及以下油浸式特種變壓器，由于產品不需進行局部放電試驗，前期沒有該試驗的檢測能力。hxd1交流傳動電力機車輔助變壓器的試制，給我們提出了短期內必須具備局部放電試驗能力的要求。

實現變壓器局部放電試驗，必須確定試驗方法并配備必要的試驗設備。

4.1 試驗方法的選擇

變壓器內部絕緣結構中產生局部放電時，會伴隨產生電脈沖、超聲波、電磁輻射、光，并引起局部發熱等現象，由于信號頻譜非常寬，因而相應出現了電脈沖測量、超聲波測量、光測量、紅外線析測和介質損耗析測等方法，但有的因為靈敏度不高而未廣泛應用，目前較多采用的是脈沖電流法。

我公司機車輔助變壓器局部放電測量采用脈沖電流法，脈沖電流法即產生一次局部放電時，試品cx兩端產生一個瞬時電壓變化δu，此時若經過電容ck耦合到一檢測阻抗zd上，回路就會產生一脈沖電流i，將脈沖電流經檢測阻抗產生的脈沖電壓信息，予以檢測、放大和顯示等處理，就可以測定局部放電量。

4.1 試驗設備的選擇

在確定了試驗方法后，依據輔助變壓器電壓等級、控制局放量等要求，配置了sbk-15型試驗變壓器控制臺、ydw15kva油浸式無局放試驗變壓器、jf-8000電容分壓式檢測阻抗）、owf-100-0.001型無暈耦合電容器、zpm-ld2003微機型局部放電檢測儀、50pc脈沖方波校正儀等設備及儀器，即可以實現輔助變壓器局部放電試驗的測量。

5 機車輔助變壓器試驗環境

配備了試驗設備并不意味著具備了試驗能力。變壓器局部放電試驗對試驗環境的要求也比較高，要求背景干擾水平<50%被試品局部放電量。我公司試驗站位于變壓器裝配廠房內，存在著較多的干擾因數，背景干擾問題不解決將無法實施局部放電試驗。

5.1 局部放電試驗時的干擾來源

局部放電試驗時的干擾主要有以下幾種形式：（1）電源網絡的干擾。試驗電源系統內任意一設備發生接觸不良、放電或同一電源的大型設備啟動時，都會形成電源網絡干擾。（2）接地系統的干擾。試驗回路接地不當，高頻信號會經過接地線耦合到試驗回路產生干擾。（3）各類電磁場輻射的干擾。鄰近高壓帶電設備、無線電發射器、可控硅、電刷等試驗回路以外的高頻信號，均會以電磁感應、電磁輻射的形式經雜散電容或電感耦合到試驗回路，形成干擾（4）懸浮電位放電干擾。鄰近試驗回路的不接地金屬物會產生感應懸浮電位放電，也是常見的一種干擾。

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5.2 抑制干擾的措施

全屏蔽試驗室能將試驗所有設備、儀器和被試品均置于屏蔽室內，是抑制各類干擾最有效的措施，但是投資大、周期長、占地面積大。受時間和場地的現制，我公司無法實施該方案。但針對干擾來源逐項采取措施，也能夠實現干擾的有效抑制。

（1）利用電源濾波器抑制電源網絡干擾。

在試驗電源被試品前端設置低通濾波器，可抑制試驗供電網絡中的干擾。低通濾波器的截止頻率應盡可能低，并設計成能抑制來自相線、中線的干擾。通常采用雙π型濾波器，雙π型濾波器接線圖如圖3。針對機車輔助變壓器實際情況，我們定制了一臺雙π型濾波器，解決了電源網絡干擾問題。

（2）建立獨立接地系統抑制接地系統干擾。

抑制試驗回路接地系統的干擾，唯一的措施就是整個試驗回路選擇獨立的接地系統，實施可靠的單點接地。我公司試驗站原接地系統為裝配廠房共用的接地系統，且接地電阻較大，不能滿足要求，必須新建獨立接地系統。

為了避免施工污染廠房內環境、影響產品生產，我們選取試驗站廠房外的綠化帶區域建立獨立接地系統，系統采用鋼質接地網深埋于-6m地下，接地網周邊安裝垂直接地極，利用銅質粗接地線引出。此接地系統為局部放電試驗設備及被試品獨立使用，解決了接地系統干擾問題。

（3）通過避峰作業減少電磁場輻射干擾

我公司試驗區的電磁場輻射主要來源于廠房內天車運行、電焊操作、電鋸操作、發電機組運行等。避開正常的生產作業時間，選擇在午休時間或下午下班后進行局部放電試驗，可以減少電磁輻射干擾的影響。

（4）隔離并清理試驗區減少懸浮電位放電干擾

減少金屬物感應懸浮電位放電干擾最有效的措施是隔離并清理局部放電試驗區。劃出專門的局部放電試驗區，試驗區內不得擺放除被試品以外的產品、工裝、配件等雜物。每次試驗前需清潔場地內金屬及非金屬粉塵，對于被試產品上的pt100溫度傳感器、夾件等金屬部件，均應可靠接地。

6 機車輔助變壓器試驗的實現

在試驗環?a href="baidu.com" target="_blank" class="keylink">陳鬩蟮那疤嵯攏湊誅in vde 0110-20第4.4.1項，利用工頻耐壓方式，對輔助變壓器緩慢施加電壓直至局部放電超過50pc，該外加電壓即為局部放電的起始電壓。將外加電壓進一步增加10%，然后緩慢降低直至局部放電量為50pc以下，此時的外加電壓為局部放電終止電壓。局部放電終止電壓高壓標準值即為合格。

經試驗驗證，我公司局部放電試驗系統完全滿足機車輔助變壓器局部放電試驗的要求。某臺輔助變壓器局部放電測量結果為合格的圖片見圖4、圖5。

7 結束語

快速響應用戶要求，結合企業實際情況，研究交流傳動電力機車輔助變壓器局部放電方法，并采取措施在短期內獲取試驗能力，具有一定的實踐價值。

參考文獻

[1] 保定天威保變電氣股份有限公司.變壓器試驗技術.北京：機械工業出版社，2000.

第6篇：交流電壓范文

關鍵詞：直流穩壓電源，現代信息技術，教學設計。

中圖分類號：TM44-4 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.07.061

本文著錄格式：[1]鄧果.基于現代信息技術的直流穩壓電源教學設計[J].軟件，2313，34（7）：161-162

0 引言

直流穩壓電源是模擬電子技術的重點部分，包含整流電路、濾波電路和穩壓電路，僅僅講解電路工作原理，學生難以理解和掌握[1-2]。為此，借助現代信息技術，通過信息化資源如多媒體課件、動畫、視頻等進行引導，借助multisim軟件進行仿真，整個教學過程突出以“學生為主體，教師為主導”的教學形式，體現“做中教，做中學”，取得了較好的教學效果[3]。

1 教學目標

根據人才培養方案和新教育理念的要求，從知識、技能和素養三個方面，確定教學目標為：

1.1知識目標

①理解直流穩壓電源的工作原理；②會合理選擇元器件，繪制電路圖。

1.2技能目標

①掌握基于multisim的仿真方法；②掌握自主探究的學習方法。

1.3職業素養

①培養學生養成良好的職業習慣；②提高團隊合作、交流協作的能力。

2 教學資源和教學方法

借助世界大學城平臺，將教師的教學課件、多媒體動畫、Multisim仿真軟件、教案、項目任務書等都整合到教師個人空間，構建開發式的教學平臺，使學生能在線預習和復習。在教學中，采用項目教學法，將教學項目貫穿整個教學過程，通過原理分析、仿真實訓，激發學生學習的興趣，培養和提高學生學習電子技術理論和時間操作技能[4]。

3 教學設計

本次教學設計以“直流穩壓電源”任務為驅動，通過構建網絡教學平臺，采用multisim軟件進行仿真實訓，以學生自主學習為主，實現做中教，做中學。引導學生自主學習，把教學課件、表格化教案、教學視頻、教學大綱、習題庫、實訓指導書和教材整合到世界大學城教學平臺，利用網絡實現師生互動和在線測試。以項目教學理念為指導，把三課時的教學活動設計為六個教學環節。

首先，創設情境，本環節用時10分鐘。為了激發學生學習興趣，為學生創設幾個直流穩壓電源的應用情景，例如展示手機充電器情境動畫，通過提出問題“手機充電器是如何把220v的市電轉換成電子電路所需的直流電呢？”從而進入該項目內容。

接下來下達任務書，用時5分鐘。通過世界大學城空間給學生分發任務書，并提供豐富的教學資源，讓學生通過閱讀任務書，了解項目內容。

然后進入原理分析階段，用時40分鐘。由于這部分內容概念抽象、難分析、難演示，將其設置為教學重點。為了提高教學效果，采用教師講解和學生分組討論相結合的教學方式。首先教師講解電路構成及原理分析方法。為提高學生的學習興趣，制作了相應的演示動畫，該動畫形象地為學生展示了電路中元器件實物圖和符號、各部分的工作原理，比如橋式整流部分，當輸入正弦波的正半周波形時，二極管D1和D3導通，當輸入負半周波形時，二極管D2和D4導通，從而實現全波整流，把正弦交流電轉換成脈動直流電。以及測試過程，把原理圖繪制好之后，首先用示波器查看經過變壓器的電壓波形，然后給電路添加濾波電容和整流二極管，再查看波形。為了讓學生更好的理解濾波原理，制作了電容濾波過程的演示動畫。然后引導學生分組討論，實現師生互動，生生互動。從而突出教學重點。

讓學生理解電路工作原理之后，引導學生進入multisim軟件仿真環境，提供學生一人一機的實訓條件。Multisim軟件是IIT公司推出的能提供全面集成化的設計環境，完成從原理圖設計輸入、電路仿真分析、電路功能測試的一款電路分析軟件。當改變電路連接成原件參數時，可以通過Multisim界面觀察到各種變化對電路性能的影響。

首先根據原理圖選擇元器件，適當布局之后開始接線，為了提高學生的接線速度，提供了multisim軟件的操作演示視頻，繪制好原理圖后，接入雙路示波器， A通道接輸入端，B通道分別接入整流端、濾波端、穩壓端，點擊仿真按鈕進行仿真，適當調節示波器參數，查看輸入、輸出波形，還可以通過調節元件參數，得到不同幅值的電壓。整個教學過程教師巡回指導，適時給予幫助，注重培養學生自主探究、網絡檢索能力。

此外設計一個拓展應用環節，用時10分鐘。以樓宇對講系統電源的應用作為提高拓展任務，培養學生的實踐應用能力。

最后是任務評價，本環節用時10分鐘。首先學生在線做10個選擇題，檢驗對理論知識的掌握程度。整個任務考核由仿真實訓，在線測試和課堂表現三部分組成，結合主觀和客觀成果，綜合評價。評價結果不合格的同學可繼續學習完成任務。

4 教學反思

本次教學設計由直流穩壓電源的原理及應用這一項目為導向，分成六個環節組織教學。利用網絡教學平臺、仿真實訓軟件和在線測試平臺，把枯燥的電子技術理論學習變成生動的仿真實驗，將抽象的理論知識形象化，實現學生的自主學習、仿真實訓和交流協作。豐富了交流手段，拓展了教學空間。但也感覺到，在信息化教學的實施過程中存在一定的程度，將學生分組學習中，學生的團隊協作有待加強，在今后的教學中，要繼續加強網絡教學平臺和虛擬實驗室的建設，注重培養學生的職業素養，提高學生的自學能力和創新能力。

參考文獻

[1]李紅妹.“教學做”一體化的直流穩壓電源教學研究[J].職業教育研究，2012（8）：87-88

[2]黃華飛，王紅梅.Multisim9在直流穩壓電源教學中的應用[J].廣西輕工業，2008，（6）：75-76

第7篇：交流電壓范文

知識目標

1．通過實驗使學生知道“電阻一定時，電流跟電壓成正比，電壓一定時，電流跟電阻成反比”.

2．使學生初步熟悉如何用電流表測同一只電阻的電流及其兩端電壓，會用與待測電阻串聯的滑動變阻器調節待測電阻兩端的電壓.

能力目標

1．使學生初步領會用控制變量法研究物理規律的思路.

2．進一步培養學生電路連接和有關電路的電學實驗操作能力及根據實驗結果分析、概括實驗結論的能力.

情感目標

1．培養學生學習物理的興趣和愿望.

2．培養學生實事求是的科學態度和刻苦鉆研的精神.

教學建議

教材分析

在前三章的學習中已經把電路中的三個基本物理量電流、電壓、電阻分別進行了學習，而本節是一節建立電流、電壓、電阻三者關系的課.采用控制變量法通過實驗得出當電阻不變時電流與電壓的關系，當電壓不變時電流與電阻的關系.使學生初步建立了電流、電壓、電阻的聯系.

教法建議

正確地進行數據分析得出電流與電壓和電阻的關系是重點，而做好實驗是難點也是關鍵，在學習過程中應根據實驗目的和研究方法認真完成實驗，在分析數據時，如分析電流與電壓的正比關系時，應先算出、，再算出、；分析電流與電阻成反比關系時，應先算出，，再算出、，在語言文字的表達上只能說成“當電阻一定時，電流與電壓成正比”而不能說成“當電阻一定時，電壓與電流成正比”同樣地“當電壓一定時，電流與電阻成反比”不能說成“電阻與電流成反比”．這是因為這樣才能正確地反映出：電壓是形成電流的原因；電阻是導體本身的屬性與電壓、電流無關．在教學中，要培養學生的邏輯思維能力．

教學設計方案

引入新課

前面我們學習了電流的概念，電流不但有方向，還有強弱，即大小．那么導體中通過的電流大小與什么有關？由什么決定？今天我們就來討論這個問題．

問題1電流產生的原因是什么？（電壓是產生電流的原因．）

老師進一步引導，這就是說，只有導體兩端存在電壓，導體中才會產生電流．沒有電壓導體中不會產生電流．

同學們從這一點可以猜想電流大小可能跟什么有關？

導體中電流大小與導體兩端的電壓大小可能有關，電壓大，電流可能大．

問題2什么叫電阻？（電阻是導體對電流的阻礙作用大小．）

教師進一步啟發學生猜想，電阻大時，對電流的阻礙作用大，電流就不容易流過，對電流會產生影響，同學們從這一點可以猜想，電流大小還可能跟什么有關？

電流大小還可能跟電阻有關．

以上我們的這些猜想對不對？只有靠實驗來驗證．下面我們就用實驗的方法探索電流跟電壓、電阻的關系．

這節課的教學目標是

（1）通過實驗使學生知道電阻一定時，導體中電流限電壓的定量關系，電壓一定時，

導體中的電流跟電壓的定量關系；電壓一定時，導體中的電流跟電阻關系．

（2）使學生初步熟悉如何用電流表、電壓表測同一只電阻的電流及其兩端電壓，會用與待測電阻串聯的滑動變阻器調節待測電阻兩端的電壓．

（3）使學生初步體會多變量問題的研究方法．

（4）進一步培養學生電路連接和有關電路的電學實驗操作能力及根據實驗結果分析、概括實驗結論的能力．

電流與電壓、電阻的關系實驗

實驗一

（1）對照電路圖說明原理和實驗目的．

（2）邊示范連接電路邊介紹器材及其作用，說明操作中的注意事項．

（3）強調學生要觀察的現象：先后兩次實驗電流表示數及小燈泡亮度的差別．（4）學生分組實驗后，表述觀察到的現象，分析原因，概括小結．

現象用兩節干電池時燈泡亮，電流表示數較大，分析要點

①用兩節干電池比一節干電池加在燈泡兩端的電壓大．

②兩次所用燈泡不變，其實質是保持電阻不變．

③燈泡亮時，電流表示數大，即通過燈泡電流大．

小結電阻一定時，導體兩端的電壓大，通過其電流也大．

這個實驗說明我們原來的猜想“電壓大，電流也大”是正確的．

實驗二

（1）觀察實驗電路，說明原理和實驗目的．

（2）提示學生應注意觀察．先后兩次實驗電流表示數和小燈泡亮度的差別．

（3）學生實驗后表述觀察到的現象，分析原因，概括總結．

現象6．3V燈泡較暗，電流表示數較小．

分析要點：

①6．3V燈泡的電阻比3.8V燈泡的電阻大．

②同一電池（電壓不變）

③6．3V燈暗電阻大電流小．

小結電壓一定時，導體的電阻大，通過其電流小．

這個實驗說明我們原來的猜想“電壓一定時，導體的電流和它的電阻有關，電阻大，電流小”是正確的．

總結通過導體的電流大小與導體兩端的電壓和導體的電阻這兩個因素有關．

我們對于一個物理現象的研究，不應滿足于“變大、變小”這種初步認識，還需要進一步探索研究，就是說要知道電流與電壓、電阻的定量關系．從上面實驗可知：電流受電壓、電阻兩個因素的影響，如果電壓、電阻同時變化，它們各自對電流的影響有互相加強或減弱的可能；也有互相抵消的可能，使我們無法判斷電流與電壓、電阻之間到底有什么關系．

如何設計實驗呢？其實，一個量受幾個因素影響的問題，前面的學習已經遇到過了，大家回憶一下研究電阻的方法，導體的電阻與哪些因素有關？我們是怎樣研究電阻與材料、長度、橫截面積關系的呢？

同種材料、同長度的兩條導線電阻與粗細有關，同材料、同粗細的兩條導線與長度有關，同長度、同粗細的兩條導線電阻與材料有關．

這種同材料、同長度、同粗細的實質就是有意將這些量固定，每次只研究電阻與其中一個量的關系．

與這種作業類似，我們如何來研究電流限電壓、電阻的關系呢？

應該“固定電阻”單獨研究電流與電壓的關系或“固定電壓”單獨研究電流與電阻的關系．明確告訴學生這種把一個多因素的問題轉變成多個單因素問題的研究方法是物理研究中極為有用的方法，下面我們遵循這個思路進行實驗探索

1．電流跟電壓的關系

（1）讓學生分別畫出用電流表測電流、用電壓表測電壓的單個電路圖，然后合并，并根據實驗需要連入滑動變阻器，完成完整的電路圖（再說明每個元件的作用）

（2）學生動手實驗前由教師示范，邊演示邊講解注意事項

①按電路圖連接電路，先連接主干路，后連接支路．

②電路連接時，開關應斷開．

③滑動變阻器的電阻應調到最大位置．

④電路連接檢查無誤后，閉合開關．

（3）教師示范后，學生實驗前，對學生提出具體要求

①使用10的定值電阻，認清元件．

②調節滑動變阻器，使定值電阻R兩端的電壓成整數倍（如1V、2V、3V）．

③出示記錄表格，明確實驗后找學生填表．

（4）學生開始進行實驗，教師巡回指導，幫助學生糾正錯誤，排除故障．

（5）實驗完畢后，找兩組學生代表匯報實驗數據填入表內．

U（伏）

1

2

3

I（A）

第1組

第2組

引導學生觀察表中數據，找出數據變化規律，讓學生總結電流與電壓關系及其成立條件，最后找學生口頭表述．

結論在電阻一定時，導體中的電流跟電壓成正比．

最后教師強調

（1）實驗條件——電阻一定

（2）要求學生記住并準確表述正確結論．

（3）U和I的含義U是R兩端電壓，I是通過R的電流．

2．電流與電阻的關系

研究方法和電路圖同上

換用不同阻值的定值電阻，調節滑動變組器，使電壓表讀數保持不變，將電阻值例應的電流值填入下表．

（找兩組學生代表上黑板填實驗數據）

VR（）51015

I（A）第一組

第二組

引導學生觀察表中數據，找出數據變化規律，讓學生總結電流與電阻關系

電壓一定時，導體中的電流跟電阻成反比．

教師強調

（1）實驗條件電壓一定

（2）要求學生記住結論．

（3）I、R的含義：I是通過R的電流，R是導體本身的電阻．

學生歸納實驗結論

電阻一定時，導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比；電壓一定時，導體中的電流跟導體的電阻成反比．

總結

1．電流跟電壓的關系——電阻一定時，電流與電壓成正比．

2．電流與電阻的關系——電壓一定時，電流與電阻成反比．

板書設計

第八章歐姆定律

1．電流跟電壓電阻的關系

一、電流跟電壓、電阻的定性關系

物理規律的研究途徑

1．猜想

2．實驗驗證

二、電阻一定，電流跟電壓的關系

1．實驗條件電阻一定

2．實驗電路圖

3．實驗數據表

U（伏）

1

2

3

I（A）

第1組

第2組

4．實驗結論電阻一定時，通過導體的電流跟導體兩端的電壓成正比.

三、電壓一定，電流跟電阻的關系

1．實驗條件電壓一定

2．實驗電路圖（同上）

3．實驗數據表

V

R（）

5

10

15

I（A）

第一組

第8篇：交流電壓范文

【關鍵詞】電阻;電感;電容;交流電路;矢量分析

1.引言

基本電路及其應用是一門比較抽象的工程學科，其概念和計算的掌握具有相當的難度。課程習題雖然千變萬化，但是對于實際電路的應用缺乏系統的歸納和總結。因此，在學生的學習中往往出現概念與實際相互脫離的現象，造成解題的困難。針對這個問題，教師不僅要引導學生多做、多練，同時還必須授之以解題技巧，教會學生一系列分析問題、解決問題的方法，總結各種交流復雜電路的基本特點和解題方法。

2.交流電路

和直流電路不同，在交流電路中，電源電動勢、電流和電壓的大小和方向都是周期性變化的。其中最常見的，也是應用最為廣泛的是正弦交流電。以電流為例，電流強度隨時間變化的關系可用正弦函數（或余弦函數）來表示，通常表示為，其中是電流的幅度值，是交流電的角頻率，是初始接入相位。

電阻R、電感L和電容C是交流電路的三個基本元件，當它們接到交流角頻率為的交流電路時，純電阻、純電感、純電容元件對交流電的阻抗分別為R、L和1/C。事實上，交流電路大多是電阻、電感和電容按一定方式組成的復雜電路。由于交流電壓、電流之間存在一定的相位差，這使得整個電路的阻抗、電壓、電流的計算就比較復雜。然而，借助于復數運算或矢量圖法可以簡化這種計算，特別是矢量圖解法更具有簡明、直觀的特點。

3.矢量分析法的原則

在交流電路中，純電阻電路電壓與電流是同相位的;而純電感電路電流滯后電壓90度;純電容電路電流則超前電壓90度;電感性電路電壓超前電流（0～90）度;電容性電路電壓滯后電流（0～90）度，具體表示如圖1所示。矢量分析法就是用線段的長度表示交流量的有效值，用線段的方向表示交流量的初相位。如果交流電量是給定的三角函數，則轉換成矢量分析法的具體步驟是這樣的：第一步，選擇一個水平參考正方向;第二步，判斷正弦量的初相位，如果初相位是正（大于零）的角度，那么在水平參考正方向的起始端逆時針旋轉初相位那么大的一個角度;反之，如果初相位是負（小于零）的角度，那么在水平參考正方向的起始端順時針旋轉初相位那么大的一個角度。第三步，在畫好的矢量上標出正弦量的有效值。如果是頻率相同的正弦交流量，那么所有的量就可以畫在同一個矢量圖中。

圖1 基本電路矢量圖

4.電阻、電感和電容組合電路分析

電阻、電感和電容串聯后接在交流電路上，如圖2（a）所示，電路總電壓為U，總電流為I。矢量圖的畫法：以電路總電流為參考矢量（串聯電路中的電流相等且同向，故以此為參考比較方便易懂）畫出參考矢量I，電阻兩端電壓與參考矢量同向，電感兩端電壓比電流相位超前90度，則在參考矢量的基礎上逆時針旋轉90度作出電感電壓矢量;同理，電容兩端電壓比電流相位滯后90度，則沿參考矢量方向順時針旋轉90度，作出電容電壓矢量，如圖2（b）所示。

圖2 純串聯電路

其中，矢量，那么合成總電壓U幅值為：

相位為：。當，矢量落在區域①;當，矢量落在區域②;當，矢量落在區域③，分別表示在圖2（b）中。

電阻、電感和電容并聯后接在交流電路上，如圖3（a）所示，電路總電壓為U，總電流為I。矢量圖的畫法：以電路總電壓為參考矢量（并聯電路中的電壓相等且同向，故以此為參考比較方便易懂）作出參考矢量U，經過電阻的電流與參考矢量同向，經過電感的電流比電壓相位滯后90度，則在參考矢量的基礎上順時針旋轉90度作出電感電流矢量，同理，經過電容的電流比電壓相位超前90度，則沿參考矢量方向逆時針旋轉90度，作出電容電流矢量，如圖3（b）所示。

圖3 純并聯電路

圖4 混聯電路1

其中，矢量，那么合成總電流I幅值為：，相位為：。當，矢量落在區域①;當，矢量落在區域②;當，矢量落在區域③，分別表示在圖3（b）中。

當電阻與電感串聯再與電容并聯時，如圖4（a）所示，設電路總電壓為U，總電流為I。矢量圖畫法為：選擇總電壓為參考矢量，電容電壓與其同向，電流超前90度;由于電阻和電感串聯，流經二者的電流整體表現為滯后電壓矢量（0～90）度的一個角度，如圖4（b）所示。

此時假設的垂直分量為，水平分量為，，合成總電流為：，合成電流相位為：。當，矢量落在區域①;當，矢量落在區域②;當，矢量落在區域③，分別表示在圖4（b）中。

當電容與電感串聯再與電阻并聯時，如圖5（a）所示，設電路總電壓為U，總電流為I。矢量圖畫法為：選擇總電壓為參考矢量，電阻電壓與其同向，電流也與其同向;由于電容和電感串聯，流經二者的電流整體表現為與電壓方向（-90～90）度的一個角度，如圖5（b）所示。

圖5 混聯電路2

此時，假設流經電感和電容支路的電流為，合成總電流滿足平行四邊形法則，如圖5（b）所示。如果的相位屬于（0～90）度則合成電流矢量落在區域①;當的相位為0度時，矢量落在區域②;當的相位屬于（-90～0）度，矢量落在區域③，分別表示在圖5（b）中。

當電容與電阻串聯再與電感并聯時，如圖6（a）所示，設電路總電壓為U，總電流為I。矢量圖畫法為：選擇總電壓為參考矢量，電感電壓與其同向，電流滯后90度;由于電阻和電容串聯，流經二者的電流整體表現為超前電壓方向（0～90）度的一個角度，如圖6（b）所示。

圖6 混聯電路3

此時假設矢量的垂直分量為，水平分量為，，合成總電流為：，合成電流相位為：。當，矢量落在區域③;當，矢量落在區域②;當，矢量落在區域①，分別表示在圖6（b）中。

當電容與電感并聯再與電阻串聯時，如圖7（a）所示，設電路總電壓為U，總電流為I，此時電感電壓和電容電壓相等。矢量圖畫法為：選擇電感電壓為參考矢量，電容電壓與其同向，電流各自滯后和超前90度，如圖7（b）所示。同理根據平行四邊形法則可以得到總電壓U和總電流I=IR的矢量，如圖7（b）所示。當IC=IL時，I=IR=0，總電壓矢量U=UL=UC。

圖7 混聯電路4

當電容與電阻并聯再與電感串聯時，如圖8（a）所示，設電路總電壓為U，總電流為I，此時電阻電壓和電容電壓相等。矢量圖畫法為：選擇電阻電壓為參考矢量，電阻電流與其同向，電容電壓與其同向、電流超前90度，電感電壓超前電流IL（即總電流I）90度，如圖8（b）所示。根據平行四邊形法則，合成的總電壓為矢量U。

圖8 混聯電路5

當電感與電阻并聯再與電容串聯時，如圖9（a）所示，設電路總電壓為U，總電流為I，此時電阻電壓和電感電壓相等。矢量圖畫法為：選擇電阻電壓為參考矢量，電感電壓與其同向、電流滯后90度，從而求得電容電流（即總電流I），電容電壓滯后電流90度，如圖9（b）所示。根據平行四邊形法則，總電壓為矢量U。

圖9 混聯電路6

上述各個電路的矢量圖中，如總電壓和總電流同相位，則電路是阻性的;如總電壓超前總電流，則電路是感性的;如總電壓滯后總電流，則電路是容性的。

5.總結

交流電路與生產實踐和日常生活密切相關。在交流電路中，如何讓學生盡快掌握交流電路的概念和計算，從理論教學到實踐教學都十分重要。在交流電路的教學中，體會到一些可以提高學生學習交流電路的方法和技巧。對初涉交流電路的學生來說，與直流電路相比，交流電路更為復雜。直流電路中的歐姆定律、基爾霍夫定律，電功率等概念都可以用到交流電路中，不同的是直流電路中的物理量電流、電壓都是直流的量，計算較為簡單，然而交流電路的電流、電壓隨時間作周期性變化，計算較復雜。解決交流電路問題，要以數學、物理為基礎，如何使學生盡快從已掌握的直流電路的分析法，過渡到交流電路，在教學中我采取這樣的做法：用矢量圖分析交流電路，這比用復數運算更為有效。而本文利用交流電路矢量分析方法對所有的電阻、電感、電容三種基本元器件的組合電路進行全面矢量圖分析，對于學生更全面地掌握復雜交流電路的學習具有很好的幫助。

參考文獻

[1]周元興.電工與電子技術基礎（第三版）[M].北京：機械工業出版社，2010.

第9篇：交流電壓范文

關鍵詞：變壓；整流濾波；穩壓；

中圖分類號：S611 文獻標識碼： A

1、引言

直流穩壓電源是電子技術常用的設備之一,廣泛的應用于教學、科研等領域。傳統的直流穩壓電源功能簡單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復雜度高。普通直流穩壓電源品種很多, 但均存在以下問題: 當輸出電壓需要精確輸出, 或需要在一個小范圍內改變時(如1. 05～ 1. 07V ) ,困難就較大。二是穩壓方式均是采用串聯型穩壓電路, 對過載進行限流或截流型保護, 電路構成復雜,穩壓精度也不高。

傳統的直流穩壓電源通常采用電位器和波段開關來實現電壓的調節,并由電壓表指示電壓值的大小. 因此,電壓的調整精度不高,讀數欠直觀,電位器也易磨損.而基于單片機控制的直流穩壓電源能較好地解決以上傳統穩壓電源的不足。隨著科學技術的不斷發展,特別是計算機技術的突飛猛進,現代工業應用的工控產品均需要有低紋波、寬調整范圍的高壓電源,特別是在一些高能物理領域,急需電腦或單片機控制的低紋波、寬調整范圍的電源。

從上世紀九十年代末起，隨著對系統更高效率和更低功耗的需求，電信與數據通訊設備的技術更新推動電源行業中直流/直流電源轉換器向更高靈活性和智能化方向發展。在80年代的第一代分布式供電系統開始轉向到20世紀末更為先進的第四代分布式供電結構以及中間母線結構，直流/直流電源行業正面臨著新的挑戰，即如何在現有系統加入嵌入式電源智能系統和數字控制。

在家用電器和其他各類電子設備中，通常都需要電壓穩定的直流電源供電。但在實際生活中，都是由220V 的交流電網供電。這就需要通過變壓、整流、濾波、穩壓電路將交流電轉換成穩定的直流電。濾波器用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般傳統電路由濾波扼流圈和電容器組成，若由晶體管濾波器來替代，則可縮小直流電源的體積，減輕其重量，且晶體管濾波直流電源不需直流穩壓器就能用作家用電器的電源，這既降低了家用電器的成本，又縮小了其體積，使家用電器小型化。

2、方案論證與比較：

方案一: 采用單級開關電源，由220V交流整流后，經開關電源穩壓輸出。但此方案所產生的直流電壓紋波大，在其后的幾級電路中很難加以抑制，很有可能造成設計的失敗與技術參數的超標。

方案二：并聯式穩壓電源，電路簡便易行，所用元器件相對較少，當負載電流恒定時穩定性相對較好，其突出優點就是可承受輸出短路。但是效率低于串聯式穩壓電源，輸出電壓調節范圍較小，尤其是在小電流時調整管需承受很大的電流，損耗過大，因而不能采用。

方案三：串聯式穩壓電源，利用可調的三端式集成穩壓器先提供穩壓電壓和小電流，再通過三極管擴流的方式使之提供大功率。由于集成穩壓器通常內部已有各種保護電路，輔助電路就可以簡化。其次想采用經典的分立式元件形式，因為在理論課及實驗室中看到的大多是這種電源，并且具體電路形式很豐富，可借鑒的結構也較多。

比較以上幾種方案，決定采用方案三，即經典的串聯式穩壓電源，穩扎穩打，力爭做好。

3、硬件電路的組成與設計

直流穩壓電源一般由電源變壓器、整流濾波電路及穩壓電路所組成。

我國電網供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網電壓降低獲得所需要交流電壓。降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。脈動大的直流電壓須經過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。濾波后的直流電壓，再通過穩壓電路穩壓，便可得到基本不受外界影響的穩定直流電壓輸出，供給負載RL。

3.1電源變壓器

電源變壓器的作用是將來自電網的220V交流電壓變換為整流電路所需要的交流電壓。

本設計方案所需要用到的降壓變壓器是將電網交流電壓220V變換成復合需要的交流電壓，此交流電壓經過整流后可獲得后級電路所需要的直流電壓12V。

由于所需的直流電壓比起電網的交流電壓在數值上相差較大，考慮到穩壓部分中的集成穩壓器須在輸入電壓≥10V 時才能使輸出電壓為0.7V～9V。所以，降壓后的電壓設為10V～12V，才能達到要求輸出的電壓為0V～10V，即該部分電路采用變壓器把220V交流市電變為約10V 的低壓交流電，作為電源的輸入電壓。變壓器原輔線圈的匝數比為：

N1/N2 = U1/U2 = 220V/10V≈22/1

電路中的保險絲可起到保護電源的作用，當電流大于0.5A 時，保險絲熔斷，從而防止電源燒壞。電源變壓器的效率為：

其中：是變壓器副邊的功率，是變壓器原邊的功率。

一般小型變壓器的效率如表1所示，因此，當算出了副邊功率后，就可以根據下表算出原邊功率。

表1小型變壓器的效率

3.2整流濾波電路

整流電路將交流電壓變換成脈動的直流電壓。再經濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。

如圖所示，在本設計中采用四個二極管組成橋式整流電路，利用單相橋式整流電路把方向和大小都大小都變化的50Hz的交流電變換為方向不變但大小仍有脈動的直流電。其優點是電壓較高,紋波電壓較小,整流二極管所承受的最大反向交流電流流過,變壓器的利用率高。濾波電路：利用儲能元件-電容C兩端的電壓不能突變的性質,采用RC濾波電路將整流電路輸出的脈動成分大部分濾除,得到比較平滑的直流電。

圖2橋式整流橋電路

直流電壓與交流電壓的有效值間的關系為：

在整流電路中，每只二極管所承受的最大反向電壓為：

流過每只二極管的平均電流為：

其中：R為整流濾波電路的負載電阻，它為電容C提供放電通路，放電時間常數RC應滿足：

其中：T = ms是50Hz交流電壓的周20期。

3.3穩壓電源電路

三端穩壓器各項性能指標的測試

輸入電壓u2受負載和溫度發生變化到影響而發生波動時，濾波電路輸出的直流電壓VI會隨著變化。因此，為了維持輸出電壓VI穩定不變，需要對電壓進行穩壓。穩壓電路的作用是當外界因素（電網電壓、負載、環境溫度）發生變化時，能使輸出直流電壓不受影響，而維持穩定的電壓輸出。穩壓電路一般采用集成穩壓器和一些元件所組成。采用集成穩壓器設計的穩壓電源具有性能穩定、結構簡單等優點。

三端穩壓器的引腳及其應用電路見附錄圖3。

7806為三端式集成穩壓器，這種集成穩壓器的輸出電壓是固定的，在使用中不能進行調整。W78系列三端穩壓器輸出正極性電壓，一般有：5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V，輸出電流最大可達1.5A（加散熱片）。若要求輸出負電壓，可選用W79系列穩壓器。圖3是7806的外型和三個引出端，其中：

1―輸入端（不穩定直流電壓輸入端）；

2―輸出端（穩定直流電壓輸出端）；

3―公共端；

圖3三端式集成穩壓器

它的主要參數有：輸出直流電壓Uo=6±5%；最大輸入電壓Uimax=35V； 電壓最大調整率Su=50mV；靜態工作電流Io=6mA； 最大輸出電流Iomax=1.5A；輸出電壓溫漂ST=0.6mV/oC。

3.4穩壓系數的測量(調節輸出電壓為5V時)

按圖所示連接電路， 在u1=220V時，測出穩壓電源的輸出電壓Vo，應改變電源電壓上升和下降10%，分別測量穩壓電源的輸出電壓VO，RL=100Ω。在實驗室調節交流不太方便時,可采用變壓器的次級變換的方法,如①②腳電壓為18V,測量一次,記下VO1.再更換到③①腳測量一次VO2, 將測量的結果填入表5中。則穩壓系數為：

SV=(ΔVO/VO)/(Δu1/u1)

表2

3.5輸出內阻的測量(調節輸出電壓為5V時)

按圖4所示連接電路，保持穩壓電源的輸入電壓不變 ，在不接負載RL時測出開路電壓Vo1，此時Io1=0，然后接上負載RL，測出輸出電壓Vo2和輸出電流Io2，測量結果填入表3中。則輸出電阻為：

RO=-(VO1-VO2)/(IO1-IO2)=(VO1-VO2)/IO2

表3

3.6紋波電壓的測量(調節輸出電壓為6V時)

用示波器觀察Vo的紋波峰峰值，（此時Y通道輸入信號采用交流耦合AC），測量Vop-p的值（約幾mV）。

4、直流電源系統原理圖