電阻器范文
時(shí)間:2023-04-09 18:38:55
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篇1
【關(guān)鍵詞】線繞電阻器;選用
1 引言
線繞電阻器是電子線路中常用的一種電子元器件,廣泛用于鐵路電氣、礦山機(jī)電、航空航天、工業(yè)自動(dòng)化等各領(lǐng)域,在電路中可作“分壓,限流”,可作電流傳感器,可做負(fù)載,可組成濾波電路等等。其用途較廣,用量較大。在整機(jī)的元器件選型中,線繞電阻器因結(jié)構(gòu)比較簡單,易于被忽視,但作為電子線路的組成部分,對(duì)整機(jī)的安全有效工作和其他電子元器件一樣也起著重要的作用,而且其選用也需考慮諸多因素,因此在整機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)選用適用經(jīng)濟(jì)的線繞電阻器同樣是非常重要的,對(duì)其選用需考慮的因素進(jìn)行分析是十分必要的。
2 線繞電阻器結(jié)構(gòu)及分類
2.1 線繞電阻器結(jié)構(gòu)
線繞電阻器是用合金電阻絲繞在耐高溫的絕緣基體上,表面被覆保護(hù)層構(gòu)成的電阻元件,主要由電阻絲、結(jié)構(gòu)基體、引出線、封裝層四部分組成。電阻絲是形成阻值的部分,材料基本為銅鎳和鎳鉻合金。結(jié)構(gòu)基體是線繞電阻器的結(jié)構(gòu)主體,為電阻合金提供骨架,并散熱,為電阻器提供機(jī)械強(qiáng)度。引出線是線繞電阻器介入電路的連接電極,同時(shí)是某些型號(hào)線繞電阻器的安裝方式。封裝層是電阻器的外表面,為電阻體提供絕緣保護(hù)和散熱,防止氧化和機(jī)械損傷。這種結(jié)構(gòu)使線繞電阻器具有過功率性能優(yōu)良、阻值穩(wěn)定、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)也使它存在較大的電感和電容,高頻性能差的缺點(diǎn)。
2.2 線繞電阻器分類
線繞電阻器根據(jù)分類依據(jù)的不同有多種分類方法,根據(jù)阻值可否調(diào)整分為固定電阻和可調(diào)電阻,根據(jù)被覆保護(hù)層不同分為琺瑯電阻、被漆電阻、水泥電阻和金屬外殼封裝電阻等等。各種線繞電阻器除具有線繞電阻器的共同特性外,它們各自也有著自身的特點(diǎn),例如:水泥電阻阻燃性優(yōu)良,金屬外殼封裝電阻器體積小,負(fù)荷功率大,環(huán)境溫度高等等。
3 線繞電阻器的選用考慮因素分析
3.1 標(biāo)稱阻值
電阻器上所標(biāo)示的名義阻值稱為標(biāo)稱阻值。在電阻器的實(shí)際生產(chǎn)中,一般只會(huì)生產(chǎn)某些系列阻值的電阻器,以便實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。電阻器的阻值系列通常有E12、E24等數(shù)系,只要滿足設(shè)計(jì)要求,應(yīng)該優(yōu)先考慮E12、E24數(shù)系的阻值。
3.2 阻值精度
阻值精度又稱為允許誤差,因?yàn)樯a(chǎn)時(shí)電阻實(shí)際阻值和標(biāo)稱阻值可能會(huì)存在一些偏差,所以允許有一定范圍內(nèi)的誤差,普通線繞電阻器阻值精度一般為±5%,阻值精度小于±1%的線繞電阻器稱為精密線繞電阻器。在選擇精度等級(jí)時(shí)滿足整機(jī)設(shè)計(jì)要求即可,不用過高要求電阻精度,避免增加不必要的成本。
3.3 額定功耗
電阻器的額定功耗是指電阻器在規(guī)定的氣壓和溫度下,長期工作時(shí)所允許消耗的最大功率。這項(xiàng)指標(biāo)的確定主要基于兩個(gè)方面(1)電阻器工作狀態(tài)下的表面溫升;(2)電阻器的工作壽命。一般情況下線繞電阻器在不超過40℃的環(huán)境溫度下可滿負(fù)荷工作,當(dāng)要求線繞電阻器在高于40℃的環(huán)境溫度下工作時(shí),應(yīng)按各種不同型號(hào)線繞電阻器詳細(xì)規(guī)范中負(fù)荷曲線的規(guī)定降功耗使用。為了使線繞電阻器長期有效地工作,通常要降功耗50%以上。負(fù)荷曲線圖例見圖1。
圖1
3.4 電阻器的額定電壓和額定電流
3.4.1 額定電壓
電阻器的最高工作電壓受到兩個(gè)因素的限制(1)電阻體內(nèi)的電流密度 (2)絕緣保護(hù)層的電擊穿的極限。額定電壓是為了不使電流密度過大而造成早期老化,同時(shí)對(duì)于高阻電阻器,由于絕緣能力的限制,保證安全使用的電壓最大值,額定電壓達(dá)到某一個(gè)數(shù)值后,不允許再增加,這個(gè)數(shù)值就是最高工作電壓,它是由于電阻器尺寸,結(jié)構(gòu)的原因,允許加到電阻器上的最大連續(xù)工作電壓。
計(jì)算公式U額=
式中P額 :額定功率;R:電阻阻值
3.4.2 額定電流
在額定功率和額定電壓下,流過電阻器的電流就是電阻器的額定電流。
計(jì)算公式I額=
式中P額 :額定功率;R:電阻阻值
3.5 高頻性能
線繞電阻器的結(jié)構(gòu)決定了它有較大的電感和電容,在高頻條件下,電感和電容的影響應(yīng)當(dāng)加以考慮。在適當(dāng)降低電阻電感量即能滿足線路使用要求時(shí),可選用無感線繞電阻器,該類型電阻在制造中采取了特殊工藝,可在一定程度上降低電感量,但不能完全消除電感。在電阻交流特性對(duì)線路的正常工作影響至關(guān)重要的電路中不宜使用線繞電阻器。
3.5.1電阻器的諧振角頻率ω0
計(jì)算公式ω0=1/
式中L:線繞電阻器分布電感的集合參數(shù); C:線繞電阻器分布電容的集合參數(shù)
當(dāng)使用頻率接近線繞電阻器諧振角頻率ω0時(shí),線繞電阻器的性能已經(jīng)改變很多而不能使用。
3.5.2 時(shí)間常數(shù)τ
時(shí)間常數(shù)τ=
式中L:線繞電阻器分布電感的集合參數(shù); C:線繞電阻器分布電容的集合參數(shù);R: 電阻器阻值
τ>0時(shí);電阻器表現(xiàn)為電感性
τ
τ=0時(shí);電阻器表現(xiàn)為純電阻性
時(shí)間常數(shù)τ在脈沖電路和高頻電路中是很重要的電路參數(shù),在制造電阻器時(shí)希望τ很小,這樣電阻器表現(xiàn)為一個(gè)純電阻。
3.6 溫度系數(shù)α
溫度系數(shù)α=(1/0C)
式中:R:電阻阻值;:電阻阻值相對(duì)溫度變化的變化率
溫度系數(shù)是指溫度每變化10C所引起的電阻值的相對(duì)變化。這個(gè)數(shù)據(jù)用來評(píng)定電阻器的溫度穩(wěn)定性,溫度系數(shù)越小,其穩(wěn)定性越好。電阻器被應(yīng)用到電路中,不可避免地把電能轉(zhuǎn)化為熱能,熱能的釋放導(dǎo)致電阻器的溫升,溫升導(dǎo)致電阻器的性能發(fā)生變化,幾乎對(duì)所有的電阻器都要求阻值隨溫度的依從性小,阻值的熱穩(wěn)定性是電阻器的一個(gè)重要指標(biāo)。在選用精密線繞電阻器時(shí)尤其應(yīng)重視這項(xiàng)電阻器參數(shù),它對(duì)精密線繞電阻器能否穩(wěn)定工作會(huì)產(chǎn)生較大影響。
4 結(jié)束語
根據(jù)使用情況的不同,線繞電阻器在選用時(shí)考慮的因素還有很多,如在高海拔、海上,振動(dòng)等惡劣環(huán)境中的選用問題等等,內(nèi)容很廣,本文無法一一分析, 本文主要對(duì)線繞電阻器性能特點(diǎn)的六個(gè)方面進(jìn)行了簡要的分析,希望能對(duì)設(shè)計(jì)人員在選用線繞電阻器時(shí)有所幫助。
參考文獻(xiàn)
[1]周惠潮.常用電子元件及典型應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社,2005.
篇2
厚膜和薄膜技術(shù)的最近發(fā)展可以在給定的芯片尺寸上實(shí)現(xiàn)更高的額定功率。眾所周知,與厚膜電阻元件相比,薄膜電阻元件具有眾多性能優(yōu)勢,而厚膜電阻器唯一的明顯優(yōu)勢就是成本。
借助最新的材料和工藝進(jìn)步,這種明顯的成本差別可被顯著降低,這很可能會(huì)對(duì)片狀電阻器市場產(chǎn)生重大影響。目前,一種合理的預(yù)期是,容差1%、電阻溫度系數(shù)(TCR)為±100×10-6/℃的商品薄膜片狀電阻器的價(jià)位將與同等精度的厚膜電阻器的價(jià)位大致相同。
在硫含量較高的環(huán)境,例如汽車裝備、工業(yè)設(shè)備和重型農(nóng)用和建筑設(shè)備中,由于硫化銀的形成,常見的厚膜片狀電阻器會(huì)出現(xiàn)阻值偏移問題。硫滲過電鍍層和屏蔽層,與銀接觸形成硫化銀(如圖1所示)。
硫化銀是不導(dǎo)電的,而持續(xù)暴露在硫環(huán)境中將意味著更多硫化銀的形成,直到所有的銀都完全轉(zhuǎn)化成硫化銀。導(dǎo)電層將因此被中斷,而該元件將變成開路。對(duì)任何汽車或工業(yè)設(shè)備制造商而言,這是一種特別令人沮喪的現(xiàn)象,因?yàn)樗且环N在制造時(shí)完全無法檢測的潛在故障。有些汽車和工業(yè)設(shè)備制造商已經(jīng)通過密封電子設(shè)備,成功地阻止了硫化銀的形成,但要將該方法應(yīng)用于所有情況并不可行,而且這并不是一種能確保防止硫污染的可靠方法。
厚膜和薄膜
厚膜電阻器的內(nèi)部端接通常都不同程度地采用了鍍銀/鈀工藝。這些相對(duì)廉價(jià)的端接材料具有更高的銀含量,但通常正是內(nèi)部端接中的銀容易受到硫的污染。
盡管有可能找到銀含量更低的厚膜材料,但至今為止,這些備選材料都需要更高的成本,因此批量生產(chǎn)似乎不太可能。另一方面,薄膜片狀電阻器使用濺射的、以鎳鉻鐵合金為主要材質(zhì)的內(nèi)部端接。不含銀且通常也不包含任何其他貴金屬。這意味著鎳鉻鐵合金薄膜材料的價(jià)位比那些金、鈀或鉑含量更高的厚膜材料更為穩(wěn)定。
只有內(nèi)部端接不包含銀或銅質(zhì)材料的片狀電阻器,或者那些內(nèi)部端接由硫無法滲透的中間層加以保護(hù)的片狀電阻器,才能夠完全不受硫污染的影響。市場上存在具有競爭力的基于厚膜的解決方案,它們有一定防硫效果,但仍不能完全避免硫污染――時(shí)間一長,它們最終也會(huì)失效,變成開路。
同樣,我們知道,浸鍍的保護(hù)性鈍化層的不重合也可能會(huì)使得硫污染的影響更為嚴(yán)重。在這種情況下,降低浸渡工藝的速度可以將這種效應(yīng)降至最低,但這樣做也會(huì)增加制造成本并降低制造產(chǎn)能。因?yàn)楸∧?nèi)部端接不受硫污染的影響,所以這一工藝的精度并不重要。
很明顯,就其內(nèi)部端接而言,薄膜電阻器技術(shù)可以更好地抵抗硫污染。除此之外,采用薄膜技術(shù)的電阻器也具有整體穩(wěn)定性、更低的噪聲以及更低的寄生電容和電感(取決于電阻值)。圖2展示了常見的薄膜電阻器,它比厚膜片狀電阻器有顯著的改善,特別是它的電阻值較大。
在過去,這種電噪聲更低的改進(jìn)措施只有在高端音頻應(yīng)用中才能體現(xiàn)其重要性。但是,厚膜電阻器難以滿足目前最新的高速通信設(shè)備,例如路由器、網(wǎng)橋和DsL調(diào)制解調(diào)器等對(duì)噪聲的要求。許多因素導(dǎo)致厚膜電阻器的噪聲更大,薄膜和厚膜技術(shù)最顯著的一個(gè)差異體現(xiàn)在激光修整特性上。一旦燒制成功,厚膜材料的性狀實(shí)際上與玻璃類似。因此,隨著材料的冷卻。激光修整會(huì)在修整區(qū)域周圍形成許多細(xì)小的微裂痕。這些微裂痕是寄生電容和錯(cuò)誤電流路徑的一種來源,所有這些都會(huì)固有地導(dǎo)致對(duì)高速通信信號(hào)的處理性能的下降。
為了降低激光修整對(duì)厚膜元件的影響,制造商通常會(huì)增加一層絕緣玻璃來穩(wěn)定激光修整。這一層包含微量的鉛,而且人們深知它對(duì)于保持厚膜電阻器長期可靠性的重要性,鑒于其重要性,這種絕緣玻璃層目前屬于RoHs標(biāo)準(zhǔn)的豁免項(xiàng)目。
但是,這種豁免今后是會(huì)繼續(xù)存在,抑或業(yè)界會(huì)要求使用一種不含鉛的激光修整穩(wěn)定的備選方法,前景尚不明朗。薄膜技術(shù)可以提供一種“更為綠色”或更為環(huán)保的電阻器,因?yàn)樗恍枰褂脦缀跛泻衲ば酒紩?huì)用到的含鉛玻璃。
發(fā)展
篇3
要:基于電阻分壓器的電子式電壓互感器的原理、結(jié)構(gòu)和輸出信號(hào)等與傳統(tǒng)的電壓互感器有很大不同,其性能主要受電阻特性和雜散電容的影響。本文從等效電路的角度分析了電阻特性和雜散電容對(duì)電子式電壓互感器測量準(zhǔn)確度的影響;利用Ansoft 軟件包建立分壓器的有限元模型對(duì)雜散電容進(jìn)行了計(jì)算分析,并根據(jù)雜散電容分布對(duì)屏蔽罩進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在理論分析基礎(chǔ)上,研制了一臺(tái)電阻分壓式的10KV電子式電壓互感器,并進(jìn)行了準(zhǔn)確度測試。
關(guān)鍵詞:電阻分壓器;電子式電壓互感器;雜散電容
中圖分類號(hào):TM934.16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
1概述
為了能夠使電能正常的使用,不影響電網(wǎng)供電的穩(wěn)定安全帶的工作,所以需要用電壓互感器來對(duì)其進(jìn)行保護(hù),無論是測量的準(zhǔn)度還是自身使用的可靠方面都能夠成為保護(hù)電能的重要組成并且對(duì)于電力的及時(shí)供應(yīng)起到了一定的作用。最多使用在電力系統(tǒng)的電業(yè)互感器是電磁式,它的優(yōu)點(diǎn)是能夠測量到相對(duì)更大的范圍,測量的結(jié)果準(zhǔn)確度可以符合電能保護(hù)的需要,對(duì)于該種電壓互感器生產(chǎn)技術(shù)比較成熟,自身性能很好,以及規(guī)范化的校驗(yàn)。因?yàn)槭艿搅藗鞲袡C(jī)理的約束使其也存在著諸多不便,首先體積龐大不易隨時(shí)移動(dòng),其次動(dòng)態(tài)范圍小,最后容易因磁力震動(dòng)導(dǎo)致短路現(xiàn)象的出現(xiàn)。之后出現(xiàn)的微電子技術(shù)雖然在一定程度上克服了電磁式裝置的缺點(diǎn),卻不能夠與電力的自動(dòng)化相匹配。相繼出現(xiàn)的集中形式都不同程度上存在著工作缺陷,最終出現(xiàn)了電阻式,它體積小重量輕可進(jìn)行移動(dòng)、但依然存在著影響因素不能使結(jié)果更精準(zhǔn)。本文將著重分析其影響因素并對(duì)此進(jìn)行解決分析。
2 原理及結(jié)構(gòu)
10kV電子式電壓互感器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。互感器主要由電阻分壓器、傳輸系統(tǒng)和信號(hào)處理單元組成。電阻分壓器由高壓臂電阻R1、低壓臂電阻R2 和過電壓保護(hù)的氣體放電管S 構(gòu)成,低壓臂電阻R2 的下端與帶螺紋的接地嵌件連接,從而通過接地嵌件實(shí)現(xiàn)可靠接地。電阻分壓器作為傳感器頭,主要將一次母線電壓成比例轉(zhuǎn)換為小電壓信號(hào)輸出;傳輸單元由雙層屏蔽絞線和連接端子構(gòu)成,主要將分壓器輸出信號(hào)傳遞到信號(hào)處理單元,同時(shí)實(shí)現(xiàn)外界電磁干擾屏蔽功能;信號(hào)處理單元主要由電壓跟隨、相位補(bǔ)償和比例調(diào)節(jié)電路組成,實(shí)現(xiàn)電壓互感器的阻抗變換、相位補(bǔ)償和幅值調(diào)節(jié)功能,使得互感器輸出信號(hào)滿足IEC6004-7 的準(zhǔn)確度要求。
3 傳感器誤差分析
3.1 電阻特性影響
由圖1可知,理想電阻分壓器的二次輸出電壓為
U2=■U1(1)
式中 U1-一次母線電壓;U2-電阻分壓器低壓臂輸出電壓
電阻分壓器的分壓比為
k=1+■(2)
分壓器電阻在外加電壓增加到一定值后,電阻的阻值隨電壓的增加而減小,從而影響分壓比的穩(wěn)定性。電阻隨外施電壓的變化阻值發(fā)生改變的非線性程度用電壓系數(shù)αV 表征
aV=■(3)
式中R,R0-外施電壓為U和U0時(shí)電阻的阻值由于電阻分壓式互感器在運(yùn)行時(shí),電壓主要降落在高壓臂電阻R1上,考慮電阻電壓系數(shù)影響時(shí)分壓器的分壓比為
k=1+|■(4)
電壓互感器在受到系統(tǒng)運(yùn)行過程中因斷路的電壓諧振電壓以及雷擊等電壓而強(qiáng)大沖擊,從而影響其使用的穩(wěn)定性,過壓會(huì)超過高壓臂的系數(shù)的波動(dòng)范圍。基于這種情況,在使用時(shí)可以將打壓系數(shù)大的電阻器更換為電壓系數(shù)小的電阻器,并且電阻分壓器自身的穩(wěn)定性能一定要符合要求。同時(shí),分壓器的電阻還會(huì)因?yàn)橥饨绲淖匀粶囟鹊淖兓S之變化,也不利于互感器正常的工作。溫度對(duì)分壓器影響可表示為
?墜k=1+■(5)
式中 α T1,α T2-高低壓臂電阻的溫度系數(shù)從式(5)可知,傳感器的分壓在分壓器高低壓臂溫度值相同的情況下是不會(huì)變化的,而這僅僅在公式理論中成立,到現(xiàn)實(shí)的工作中,很難使得二者的數(shù)據(jù)完全吻合,所以為了避免此類事情發(fā)生,雖然不能保持一致,但可以為分壓器高低壓臂選擇小溫度系數(shù)的電阻器已達(dá)到相對(duì)比較穩(wěn)定的效果。
通過以上分析我們可以得出以下結(jié)論,首先在使用電子是電壓互感器時(shí),需要注意的因素有阻溫度系數(shù)、電壓系數(shù)、電阻性能穩(wěn)定性和可靠性等,只有使各個(gè)因素滿足具體的實(shí)際情況才能保證測量的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
10kV 和35kV 電壓等級(jí)的電子式電壓互感器主要選用高穩(wěn)定性的厚膜電阻作為分壓器的高低壓臂電阻。根據(jù)IEC 60044.7《電子式電壓互感器》的要求,對(duì)厚膜電阻進(jìn)行了1min 的交流耐壓試驗(yàn)和正負(fù)極性各15 次的標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊試驗(yàn),試驗(yàn)前后阻值的相對(duì)變化小于10.5,滿足測量0.2 級(jí)準(zhǔn)確度要求;考慮到電阻經(jīng)受的電壓沖擊主要來自于中壓系統(tǒng)的開關(guān)操作過電壓,而且開關(guān)柜正常運(yùn)行的時(shí)間為幾十年,電壓沖擊次數(shù)相當(dāng)多,同時(shí)對(duì)厚膜電阻進(jìn)行了沖擊次數(shù)在104~105 量級(jí)的雙極性和單極性沖擊電壓試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明選用高穩(wěn)定性的厚膜電阻,沖擊試驗(yàn)前后阻值相對(duì)變化為10.3,厚膜電阻適合用于電力系統(tǒng)中壓等級(jí)的電壓測量。
3.2 雜散電容影響
在高壓測試中,電阻對(duì)地雜散電容也對(duì)分壓器性能產(chǎn)生很大的影響,圖2 為考慮分壓器本體對(duì)地雜散電容和對(duì)高壓部分的雜散電容時(shí)的等效電路。
從圖中我們可以看出,經(jīng)過對(duì)地雜散電容使原本應(yīng)通過電阻的一部分改為經(jīng)對(duì)地雜散電容而直接分到地,造成分壓器低壓臂運(yùn)行的時(shí)實(shí)際值與理論估算值相差的原因是分流使更多的電壓停留在分壓器的上部,所以如果在使用過程中出現(xiàn)對(duì)地雜散電容那么對(duì)于電壓互感器有很大的影響力,為了保證互感器能夠更精準(zhǔn)在實(shí)際中應(yīng)該盡量減少分壓器對(duì)地雜散電容的出現(xiàn)率。而無法減少數(shù)量的時(shí)候可在分壓器上加入屏蔽系統(tǒng),是電壓不再集中,四散分布開,同時(shí)產(chǎn)生更多的電流來彌補(bǔ)被引入地的電流。需要注意的事,對(duì)地雜散電容不僅僅只停留在表面,還有很多隱藏在運(yùn)行的環(huán)境之中需要引起我們的注意,比如墻壁內(nèi)、金屬板以及很多電壓設(shè)備等都可能存在,如果沒能及時(shí)注意就會(huì)對(duì)最終的測量結(jié)果有影響,如果發(fā)現(xiàn)了這類問題可以通過低壓屏蔽,從而降低對(duì)于互感器的影響。
結(jié)語
本文實(shí)現(xiàn)了一種基于電阻分壓器的電子式電壓互感器,測試結(jié)果表明其準(zhǔn)確度滿足IEC60044-7的0.2 級(jí)要求。對(duì)于電阻特性、互感器雜散電容對(duì)電子式互感器性能的影響,采取了以下措施提高基于電阻分壓器的電子式電壓互感器的測量準(zhǔn)確度:
采用高穩(wěn)定、低電壓系數(shù)和低溫度系數(shù)的厚膜電阻器作為分壓器的高低壓臂,從而減少?zèng)_擊電壓和環(huán)境溫度對(duì)EVT 的性能影響。
在電阻分壓器的高壓部分安裝屏蔽罩,可以補(bǔ)償傳感器對(duì)地雜散電容的分流,減小對(duì)地雜散電容對(duì)電子式電壓互感器準(zhǔn)確度的影響。
在電阻分壓器的低壓部分裝設(shè)屏蔽罩,可以有效控制傳感器的對(duì)地雜散電容,減少互感器運(yùn)行環(huán)境不同對(duì)其性能的影響。
參考文獻(xiàn)
[1]方春恩,李 偉,任 曉,王 軍,張彼德.基于電阻分壓器的10kV電子式電壓互感器的研制[J]. 西華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010(02).
篇4
關(guān)鍵詞:MOV壓敏電阻;電氣參數(shù);劣化
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.171
0 引言
MOV壓敏電阻遭受電涌電流沖擊后,其性能會(huì)逐漸劣化直至最后失效,在失效前甚至失效后其外觀可能沒有顯著變化,因而很難從外觀判斷MOV壓敏電阻的性能情況。MOV壓敏電阻電氣參數(shù)的變化與其性能劣化和失效間應(yīng)有某種聯(lián)系,如果能找出這個(gè)關(guān)系,尤其找出能進(jìn)行工程測量的電氣參數(shù)的變化與MOV壓敏電阻性能劣化和失效的關(guān)系,這對(duì)于SPD的日常維護(hù)管理來說具有重要意義[1-4]。
1 MOV壓敏電阻的電氣參數(shù)
壓敏電壓U1mA和泄漏電流Iie是MOV最主要的兩個(gè)靜態(tài)參數(shù),當(dāng)外部環(huán)境因素或者外施電壓的作用而出現(xiàn)老化劣化時(shí),MOV本身的靜態(tài)參數(shù)也將隨之出現(xiàn)變化,通過變化值的大小可以判斷MOV的好壞程度[5]。
1.1 壓敏電壓U1mA
所謂壓敏電壓,即擊穿電壓或閾值電壓,指在規(guī)定電流下的電壓值,大多數(shù)情況下用1mA直流電流通入壓敏電阻器時(shí)測得的電壓值,MOV壓敏電阻的電壓值選擇是至關(guān)重要的,它關(guān)系到保護(hù)效果與使用壽命,可以通過壓敏電壓和最大持續(xù)工作電壓有對(duì)應(yīng)表進(jìn)行查詢,《建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范》GB/T21431-2015對(duì)壓敏電壓的合格判定有具體要求[6]。
1.2 泄漏電流Iie
泄漏電流Iie,即除放電間隙外,SPD在并聯(lián)接入線路后所通過的微安級(jí)電流,在測試中常用0.75倍的直流參考電壓進(jìn)行,是MOV壓敏電阻劣化程度的重要參數(shù)指標(biāo),《建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范》GB/T21431-2015對(duì)泄漏電流的合格判定有具體要求[6]。
2 沖擊試驗(yàn)
2.1 試驗(yàn)方案
選擇5個(gè)品牌共9個(gè)MOV壓敏電阻模塊,其中In為20kA的MOV模塊 5個(gè),In為40kA的MOV模塊 4個(gè),所有MOV模塊的參數(shù)均符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。利用實(shí)驗(yàn)室的沖擊設(shè)備對(duì)9組MOV模塊進(jìn)行沖擊試驗(yàn),施加1.2/50μs沖擊電壓和8/20μs沖擊電流,記錄殘壓Ures,5次沖擊為1組,冷卻后測量壓敏電壓U1mA和泄漏電流Iie。
2.2 試驗(yàn)結(jié)果
2.2.1 耐沖擊情況
按照試驗(yàn)方案對(duì)9個(gè)MOV模塊共進(jìn)行了308次沖擊,全部MOV模塊沖擊到損壞或者脫扣。不同MOV模塊對(duì)沖擊的耐受能力差異很大,2個(gè)模塊沖擊了4次Imax才脫扣,而另2個(gè)模塊則未沖擊完In就已損壞。
2.2.2 殘壓Ures與沖擊的關(guān)系
(1)MOV模塊的殘壓大小與沖擊電流大小呈正相關(guān),MOV模塊損壞或脫扣前殘壓沒有異常。
(2)當(dāng)沖擊電流為In時(shí),2個(gè)模塊的殘壓大于標(biāo)稱的電壓保護(hù)水平,7個(gè)模塊的殘壓小于或接近標(biāo)稱的電壓保護(hù)水平。
2.2.3 壓敏電壓U1mA與沖擊的關(guān)系
測量數(shù)據(jù)表明,MOV壓敏電壓與極性有關(guān),沖擊前正負(fù)極性的壓敏電壓基本相當(dāng);正沖擊后正極性的壓敏電壓比負(fù)極性大,負(fù)沖擊后正極性的壓敏電壓比負(fù)極性小,但總體相差不是很大。為了便于比較,將正負(fù)極性的平均值作為此時(shí)的壓敏電壓值。
不同MOV模塊的壓敏電壓與沖擊的關(guān)系差異很大(圖1、圖2),但MOV模塊的壓敏電壓總體隨著沖擊次數(shù)的增加而呈先上升后下降的趨勢,其中上升的幅度較小 而下降的幅度較大。其中3個(gè)模塊的壓敏電壓穩(wěn)定性較好,直至模塊失效前其壓敏電壓變化率不超過4%,2個(gè)模塊的壓敏電壓變化率未超過10%,1個(gè)模塊的壓敏電壓下降了12%,1個(gè)模塊的壓敏電壓甚至下降了25%;2個(gè)模塊在損壞前其壓敏電壓顯著增加,1個(gè)模塊從640V升到大于1400V,另1個(gè)模塊從600V左右升到1200V左右。
2.2.4 泄漏電流Iie與沖擊的關(guān)系
(1)泄漏電流隨著沖擊總體呈變大趨勢,損壞前與沖擊前的泄漏電流之比,最大的為276倍,最小的為5.58倍。但有2個(gè)模塊前面隨著沖擊泄漏電流增大,在損壞前突然變小,1個(gè)模塊從8.5μA左右降到4μA左右,下一次沖擊即損壞;另1個(gè)模塊4從30μA左右降到5μA左右,隨后經(jīng)過5個(gè)In沖擊后損壞。
(2)全部模塊經(jīng)過2組預(yù)沖擊后,泄漏電流就已經(jīng)超過沖擊前的2倍了。
(3)MOV模塊泄漏電流與其溫度呈顯著正相關(guān)關(guān)系。經(jīng)過多次沖擊后,MOV模塊的溫度上升,冷卻3分鐘測量的泄漏電流值是冷卻10分鐘測量值的1.5-2.5倍。
3 結(jié)論
通過實(shí)驗(yàn)室沖擊試驗(yàn),未發(fā)現(xiàn)MOV模塊的殘壓、壓敏電壓和泄漏電流的變化與其性能劣化或者失效的明確關(guān)系,得出以下結(jié)論:
(1)MOV模塊的殘壓大小與沖擊電流大小呈正相關(guān),MOV模塊性能劣化時(shí)殘壓沒有明顯變化。
(2)MOV模塊的壓敏電壓總體隨著沖擊次數(shù)的增加而呈先上升后下降的趨勢,MOV模塊損壞前壓敏電壓不一定有異常現(xiàn)象,然而如果壓敏電壓異常升高,則說明MOV模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生較大變化,MOV模塊的性能已經(jīng)不可靠,可能在下一次沖擊時(shí)就會(huì)損壞[7-9]。因此,若發(fā)現(xiàn)壓敏電壓異常升高時(shí),應(yīng)及時(shí)更換MOV模塊。
(3)MOV模塊的溫度對(duì)泄漏電流的影響很大[7-9],呈正相關(guān)。泄漏電流過大會(huì)引起MOV模塊溫度升高,加速M(fèi)OV模塊老化,為了提高可靠性,應(yīng)及時(shí)更換泄漏電流較大且持續(xù)增大的MOV模塊。
(4)同一品牌MOV模塊的性能有一致性,如某一品牌耐的受沖擊能力強(qiáng)或者泄漏電流偏大;不同品牌MOV模塊參數(shù)穩(wěn)定性相差很大。
(5)由于沖擊電流為In時(shí),殘壓可能大于標(biāo)稱電壓保護(hù)水平Up,因此選擇SPD電壓保護(hù)水平Up時(shí)應(yīng)預(yù)有充足余量,并考慮接地線電壓和耦合電壓的影響,盡可能縮短接地線的長度,SPD靠近設(shè)備處安裝。
(6)《建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范》GB/T21431-2015關(guān)于壓敏電壓和泄漏電流合格判定的標(biāo)準(zhǔn)十分嚴(yán)苛,尤其對(duì)泄漏電流的要求,大部分MOV模塊受沖擊后不能滿足要求。
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篇5
在直流電路中,電容相當(dāng)于開路,電阻很小;在交流當(dāng)中,由于電容的沖放電作用,這時(shí)電容就在電路中表現(xiàn)為開路,電阻也小。
電容器,通常簡稱其容納電荷的本領(lǐng)為電容,用字母C表示。
定義1:電容器,是一種容納電荷的器件。電容器是電子設(shè)備中大量使用的電子元件之一,廣泛應(yīng)用于電路中的隔直通交,耦合,旁路,濾波,調(diào)諧回路, 能量轉(zhuǎn)換,控制等方面。
篇6
關(guān)鍵詞:小電流;接地故障;接地信號(hào)源
中圖分類號(hào):TM473 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
目前配電網(wǎng)多采用小電流接地系統(tǒng),這類系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí),因故障電流較小,故障特征復(fù)雜,使得故障點(diǎn)的查找非常困難。目前小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的定位,主要通過裝在變電站內(nèi)的信號(hào)源檢測到故障信息后,對(duì)故障相施加特定信號(hào),通過檢測此特定信號(hào)來實(shí)現(xiàn)故障定位,此方法得到了較廣泛應(yīng)用,因此接地信號(hào)源的穩(wěn)定性及對(duì)電網(wǎng)的影響成為十分關(guān)心的問題。
1信號(hào)源工作原理
基于小電流接地故障信號(hào)注入診斷法接地信號(hào)源結(jié)合小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的特點(diǎn),通過檢測注入的信號(hào)的特征來實(shí)現(xiàn)故障選線和故障點(diǎn)定位的。當(dāng)線路上任何一點(diǎn)發(fā)生單相接地故障時(shí),裝在變電站內(nèi)的接地信號(hào)源檢測到故障信息后,首先判斷出故障相,然后對(duì)故障相施加特定信號(hào),安裝在架空線路上的探頭檢測流過本線路的特定信號(hào),若滿足故障特征則探頭起動(dòng),給出紅色顯示,同時(shí)發(fā)出一無線編碼信息。在電纜線路,安裝的特殊零序CT可以檢測到這個(gè)特別的信號(hào)電流,驅(qū)動(dòng)面板型故障指示器顯示,同時(shí)驅(qū)動(dòng)電子開關(guān)動(dòng)作。
2信號(hào)源構(gòu)成
接地信號(hào)源系統(tǒng)由兩部分組成:電阻柜和PT柜。
(1)電阻柜:主要包括電流互感器、斷路器(或負(fù)荷開關(guān))、電阻器、熔斷器、柜體、控制單元及相關(guān)附件。
(2)PT柜:電阻柜安裝在變電站外部,無法獲得變電站內(nèi)的供電電源,因此其電源需額外設(shè)置。PT柜作為電阻柜的輔助設(shè)備,為電阻柜提供工作電源及測量用電壓信號(hào)。
3信號(hào)源啟動(dòng)判斷
信號(hào)源裝置啟動(dòng)方式采用母線零序電壓作為主判據(jù),各特征量選取為如下:
(1)主判據(jù):此判據(jù)基于母線零序電壓幅值分量,設(shè)為:U0> Uk。其中U0為當(dāng)前母線零序電壓幅值,UK為整定值。
(2)輔助判據(jù):此判據(jù)基于相電壓幅值分量,設(shè)為:K= Umin/Umax。其中Umin =Min(Ua, Ub, Uc) ,為故障相電壓;Umax =Max(Ua, Ub, Uc),為非故障相最大電壓。根據(jù)《中國南方電網(wǎng)城市配電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則》,10kV配電網(wǎng)母線允許電壓偏差為0~+7%,K應(yīng)小于10/10.7=0.93。
PT斷線可能會(huì)導(dǎo)致裝置誤判為故障情況,因此增加PT斷線判斷,判斷斷線后需閉鎖啟動(dòng)判據(jù)。三相斷線或失壓不會(huì)滿足啟動(dòng)判據(jù)的條件,所以可以不判。
4信號(hào)源啟動(dòng)流程
接地信號(hào)源裝置利用零序PT獲得變電站10kV母線零序電壓,并將其作為信號(hào)源裝置啟動(dòng)主判據(jù),戶外信號(hào)源裝置控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)的采樣結(jié)果,檢測到零序電壓的變化,依據(jù)啟動(dòng)判據(jù)判斷單相接地故障發(fā)生,經(jīng)延時(shí)后投入電阻器,電阻器投入保持一段時(shí)間,保持時(shí)間計(jì)時(shí)結(jié)束后切除電阻器,經(jīng)延時(shí)后第二次投入電阻器,再經(jīng)過保持時(shí)間后再次切除電阻器,完成整個(gè)的電阻器投切操作。整個(gè)操作過程從判定故障發(fā)生到操作完畢歷時(shí)一個(gè)周期,如下圖4-1.
圖4-1接地信號(hào)源裝置啟動(dòng)過程
通過上述操作,接地信號(hào)源裝置為故障指示器提供特征電流量進(jìn)行故障判定。
5信號(hào)源裝置接地電阻的阻值選取
限制電阻器的阻值因素很多,概括起來基本有如下幾類:
(1)特征量值:電阻器阻值不能太大,以免投入后特征量值太小,容易造成系統(tǒng)選線定位困難;
(2)系統(tǒng)安全:投入電阻后不應(yīng)因電流過大造成繼電保護(hù)設(shè)備動(dòng)作跳閘;如果接地電阻器安裝于開閉所,應(yīng)該防止開閉所周圍接地電壓和跨步電壓過高,危害人身安全(變電站設(shè)計(jì)中通常已考慮大電流工作接地安全,此處無需重復(fù)考慮);
(3)現(xiàn)場條件:包括變電所是否有接地變,是否允許在接地變中性點(diǎn)上安裝接地信號(hào)源裝置,線路上是否裝備具有開短短路電流能力的斷路器等;
(4)成本:接地信號(hào)源的一次設(shè)備均需新裝,應(yīng)充分考慮成本因素。
選取合適的接地形式和電阻器阻值必須充分考慮以上各因素,其中有些還相互制約,必須綜合評(píng)價(jià),謹(jǐn)慎選擇。
在電阻器經(jīng)中性點(diǎn)接地情況下,假設(shè)接地電阻器電阻值為0,通過仿真計(jì)算可以獲得流過接地點(diǎn)和電阻器的最大電流,如圖3-8所示。
圖5-1 中性點(diǎn)投入電阻器后流過的最大電流
由仿真計(jì)算結(jié)果可得以下結(jié)論:
(1)各種電阻器經(jīng)中性點(diǎn)接地方式下,最大故障電流均隨著接地電阻增大減小;
(2)脫諧度增大對(duì)各種電阻器接地方式下最大接地電流的影響均不大。
接地信號(hào)源的電阻配置可根據(jù)《DL/T 621-1997交流電氣裝置的接地》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析,計(jì)算最大接地電流、確定接地電阻值以及校驗(yàn)接觸電壓與跨步電壓。當(dāng)電阻器接于變電站中性點(diǎn)時(shí),變電站接地安全在設(shè)計(jì)時(shí)已考慮在內(nèi),此處無需再考慮接地安全,電阻器應(yīng)該選擇較小阻值,以提高特征量檢驗(yàn)的靈敏度,如果電阻器阻值選擇過大,將影響特征量的識(shí)別。
6、信號(hào)源投入的效果
圖6-1為單相接地故障發(fā)生時(shí),接地信號(hào)源投入及切除后的電流波形圖。
從圖中可以看出,當(dāng)單相接地故障發(fā)生時(shí),零序電流及故障相電流變化不十分明顯,當(dāng)接地信號(hào)源投入電阻器后,零序電流分量和故障相電流量發(fā)生了較為明顯的改變,通過對(duì)電阻器投入時(shí)間進(jìn)行合理設(shè)定,可產(chǎn)生特征鮮明的故障電流特征量,智能故障指示器通過檢測該特征量,可以準(zhǔn)確的判斷出單相接地故障。
7、信號(hào)源投入對(duì)電網(wǎng)的影響
由于信號(hào)源短時(shí)投入,在系統(tǒng)的中性點(diǎn)短時(shí)接入一個(gè)純阻性負(fù)荷破壞了接地時(shí)出現(xiàn)的諧振條件,這樣降低了發(fā)生單相接地時(shí)系統(tǒng)過電壓的幅值和諧振影響,減少了對(duì)信號(hào)源發(fā)出的特殊信號(hào)的干擾,增加了故障指示器在檢測單相接地故障的正確性和選擇性。同時(shí),由于信號(hào)源是純阻性的,它的接入在發(fā)生接地后不但不會(huì)增加接地過電壓值,反而降低了接地時(shí)中性點(diǎn)的電壓值,具體降低值與系統(tǒng)的消弧線圈參數(shù)和配電網(wǎng)參數(shù)有關(guān)。另外由于信號(hào)源是純阻性的,此時(shí)在接地點(diǎn)的有功電流與電源電壓同相,當(dāng)電流過零電弧熄滅后,恢復(fù)電壓與電源電壓相同,此時(shí)恢復(fù)電壓的速度較低,所以由于信號(hào)源的接入還減少了電弧重燃的機(jī)率。
結(jié)語
當(dāng)單相接地故障發(fā)生時(shí),通過利用接地信號(hào)源對(duì)電網(wǎng)注入信號(hào),零序電流分量和故障相電流量發(fā)生了較為明顯的改變,通過對(duì)電阻器投入時(shí)間進(jìn)行合理設(shè)定,可產(chǎn)生特征鮮明的故障電流特征量,智能故障指示器通過檢測該特征量,可以準(zhǔn)確的判斷出單相接地故障。同時(shí)根據(jù)分析,接地信號(hào)源的接入沒有對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生不良影響,相反信號(hào)源的接入降低了接地時(shí)中性點(diǎn)的電壓值,減少了電弧重燃的機(jī)率。
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篇7
電阻的英文名稱為resistance縮寫res,通常用字母R表示。電阻的基本單位是歐姆,用希臘字母“Ω”來表示。電阻的單位歐姆是這樣的定義:導(dǎo)體上加上一伏特電壓時(shí),產(chǎn)生一安培電流所對(duì)應(yīng)的阻值。在電阻體上一般都標(biāo)稱電阻的阻值有的還標(biāo)識(shí)功率。在這里我們對(duì)電阻的功率不做其闡述,電阻其標(biāo)稱有四種表示方法即:直標(biāo)法、文字符號(hào)法、數(shù)碼法和色標(biāo)法。
1)直標(biāo)法
用阿拉伯?dāng)?shù)字和單位符號(hào)在電阻器表面直接標(biāo)出標(biāo)稱阻值和技術(shù)參數(shù),電阻值單位歐姆用“Ω”表示,千歐用“KΩ”表示,兆歐用“MΩ”表示,允許偏差一般直接用百分?jǐn)?shù)或用Ⅰ(±5%);Ⅱ(±10%);Ⅲ(±20%)表示。
2)文字符號(hào)法
用阿拉伯?dāng)?shù)字和文字符號(hào)兩者有規(guī)律的組合來表示標(biāo)稱阻值,其允許偏差用文字符號(hào)表示:B(±0.1%)、C(±0.25%)、D(±0.5%)、F(±1%)、G(±2%)、J(±5%)、K(±10%)、M(±20%)、N(±30%)。符號(hào)前面的數(shù)字表示整數(shù)阻值,后面的數(shù)字表示小數(shù)阻值。
3)數(shù)碼法
用三位阿拉伯?dāng)?shù)字表示,前兩位數(shù)字表示阻值的有效數(shù),第三位數(shù)字表示有效數(shù)后面零的個(gè)數(shù)。當(dāng)阻值小于10歐時(shí),常以×R×表示,將R看作小數(shù)點(diǎn)單位為歐姆。偏差通常采用符號(hào)表示:B(±0.1%)、C(±0.25%)、D(±0.5%)、F(±1%)、G(±2%)、J(±5%)、K(±10%)、M(±20%)、N(±30%)。
4)色標(biāo)法
用顏色來表示電阻的大小的一種方法。對(duì)于小型電阻值常用四環(huán)色環(huán)或五環(huán)色環(huán)表示電阻的大小。
四環(huán)電阻:第一,第二色環(huán)表示阻值有效數(shù)字,第三色環(huán)表示10的冪數(shù),第四色環(huán)為電阻的誤差等級(jí)。五環(huán)電阻:第一,第二,第三環(huán)表示三位數(shù)字,第四環(huán)表示10的冪數(shù),第五環(huán)表示誤差等級(jí)。電阻上的每一個(gè)顏色都代表一個(gè)數(shù)字。
篇8
【關(guān)鍵詞】入門教育興趣和動(dòng)機(jī)基本功教學(xué)趣味電路
學(xué)生剛接觸電子專業(yè)時(shí),大多數(shù)人對(duì)該專業(yè)的學(xué)習(xí)內(nèi)容并不了解,也沒有目標(biāo),再加上基礎(chǔ)不牢,學(xué)習(xí)能力一般,學(xué)習(xí)效果自然不理想。為了提高他們的積極性和學(xué)習(xí)興趣,必須進(jìn)行入門教育。經(jīng)過幾年的電子專業(yè)教學(xué)實(shí)踐,筆者認(rèn)為應(yīng)該從以下方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行入門教育。
一、調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)
調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣和動(dòng)機(jī)是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。“興趣是最好的老師”,學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)是激發(fā)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí),并使學(xué)習(xí)活動(dòng)指向一定學(xué)習(xí)目標(biāo)的內(nèi)部心理狀態(tài)。如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)呢?可把高年級(jí)電子專業(yè)學(xué)生已經(jīng)在萬能板上組裝的防空警報(bào)電路、聲控閃光燈、叮咚門鈴等,印制板上組裝的磁控報(bào)警器、時(shí)鐘等給學(xué)生演示。并告訴他們,組裝這些產(chǎn)品就要學(xué)好電子專業(yè)實(shí)用技能的基本功,包括以下方面:正確使用萬用表測電阻、電壓、電流等;正確認(rèn)讀和檢測電阻器、電位器、電容、電感器、二極管、三極管等元件;學(xué)會(huì)手工焊接技術(shù);學(xué)會(huì)電子電路圖的識(shí)讀方法。
二、對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本功教學(xué)
基本功教學(xué)非常重要,要求學(xué)生人人過關(guān),人人會(huì)做、能做,務(wù)必對(duì)他們嚴(yán)格要求,因?yàn)椤皣?yán)師出高徒”。還要鼓勵(lì)他們,以便激發(fā)潛能。學(xué)生在鼓勵(lì)和嚴(yán)格要求中學(xué)習(xí)肯定有收獲。這種苦樂交織的學(xué)習(xí)過程,能讓學(xué)生享受成功樂趣。那么,如何對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本功教學(xué)呢?
1.教學(xué)生正確使用萬用表,以MF47型萬用表測電阻器的電阻值為例,按如下方式教學(xué)生。
(1)準(zhǔn)備工作。首先熟悉萬用表刻度盤和面板上每個(gè)地方的功能,如刻度盤中各刻度線的含義、機(jī)械校零、功能轉(zhuǎn)換開關(guān)、歐姆校零、表筆插孔、三極管放大倍數(shù)插孔、2500V插孔、10A插孔的位置及作用,功能轉(zhuǎn)換開關(guān)旋至每個(gè)位置時(shí)的功能。接著把萬用表擺放在水平臺(tái)上,看指針是否指在左邊零刻度線上。若指針沒有指在左邊零刻度線上,則應(yīng)進(jìn)行機(jī)械校零。看表內(nèi)是否有電池,電池是否安裝正確。若電池安裝正確,將紅黑表筆正確插在插孔里,再將功能轉(zhuǎn)換開關(guān)分別旋至電阻檔的100Ω和10K兩檔,碰一下紅黑表筆,看指針是否有偏轉(zhuǎn)。若沒有偏轉(zhuǎn)或偏轉(zhuǎn)不正常,需要檢查萬用表的故障。初學(xué)時(shí),這項(xiàng)檢查暫時(shí)不要學(xué)生完成。隨著學(xué)習(xí)深入,應(yīng)要求學(xué)生學(xué)會(huì)檢查萬用表的故障。若指針偏轉(zhuǎn)正常,說明萬用表可以測電阻。最后,讓學(xué)生了解歐姆刻度線特點(diǎn),認(rèn)讀每根刻度線的讀數(shù)。要弄懂每根刻度線的讀數(shù),就要看歐姆刻度線上每兩個(gè)相鄰數(shù)字間有幾個(gè)刻度間隔,然后從0開始依次讀出每根刻度線讀數(shù)。
(2)選檔定檔。用萬用表電阻檔位測待測電阻時(shí),不能任意選擇檔位,應(yīng)進(jìn)行歐姆調(diào)零后再測量電阻器的阻值。因此,用萬用表測電阻時(shí)要選檔。確認(rèn)檔位后,進(jìn)行歐姆調(diào)零,再去測電阻,這樣可少操作歐姆調(diào)零這一步驟。如何選檔并定檔呢?測量電阻時(shí),任意選一個(gè)檔位,直接把紅、黑表筆接觸到電阻器的兩端,看指針是否在中心刻度線(中心刻度線就是刻度線中間的位置)左右50度范圍內(nèi),即讀數(shù)在5~55之間,則就選取這個(gè)檔位測量該電阻器的阻值。若指針偏向“0”刻度線,則選取小一檔再試,若指針偏向“∞”刻度,則選取大一檔再試,直至讀數(shù)在中心刻度線左右50度范圍之內(nèi),就選定該檔位作為測量該電阻器的阻值。若選取R×1檔,讀數(shù)仍然偏向“0”刻度,或選取R×10K檔,仍然偏向“∞”刻度線,就只有分別選取這兩個(gè)檔位測量該電阻器的阻值。當(dāng)學(xué)生能根據(jù)電阻器的色環(huán)或其他標(biāo)識(shí)讀出電阻值時(shí),可根據(jù)電阻值來選檔,利用電阻值等于讀數(shù)乘以倍數(shù)的原則,使讀數(shù)在5~55范圍之間,以此確認(rèn)倍數(shù)來進(jìn)行選檔。選檔以后,還是要試測一次,看萬用表上的讀數(shù)和自己估測的是否正確。若估測正確,就選取這個(gè)檔位測量該電阻器的阻值;若估測不正確,則按上述方法繼續(xù)選檔。
(3)測量并讀數(shù)。當(dāng)選定某個(gè)檔位測量該電阻器的阻值,同時(shí)進(jìn)行了歐姆調(diào)零,就可以測量電阻器的阻值。如何測?將紅黑表筆分別接觸到待測電阻器的兩根引線上,示數(shù)穩(wěn)定后就可數(shù)。讀數(shù)時(shí),視線要與被讀刻度線垂直。若表盤有平面鏡,要注意三線合一,即視線、刻度線、指針在鏡中的像要三線合一,指針?biāo)甘镜目潭日迷诳潭染€上時(shí)直接讀數(shù)。若在兩刻度線之間,則要根據(jù)刻度線特征(左密右疏)估測讀數(shù),并記錄讀數(shù)。
(4)計(jì)算。利用公式,電阻值等于讀數(shù)乘以檔位,就可算出電阻器的阻值,并記錄下來。
(5)整理器件、打掃清潔。若測量電阻完成時(shí),應(yīng)對(duì)自己所在的工位進(jìn)行整理,打掃清潔,養(yǎng)成好習(xí)慣。萬用表不用時(shí),一定要將表筆拔下,將功能轉(zhuǎn)換開關(guān)撥至OFF檔或交流電壓最高檔位。長期不用還要取出萬用表的電池。
萬用表測電流、電壓,也可采用類似的方法進(jìn)行教學(xué),學(xué)生同樣能學(xué)會(huì)。
2.學(xué)習(xí)認(rèn)讀和檢測元件。應(yīng)學(xué)會(huì)認(rèn)讀和檢測電阻器、電位器、電感器、電容、二極管、三極管這些元件。以電阻器為例,說明如何認(rèn)讀和檢測元件。首先,應(yīng)讓學(xué)生了解電阻器的功能、主要參數(shù)、不同種類的電阻器。其次,掌握電阻器的命名及各部分含義、電阻器阻值的直標(biāo)法和色標(biāo)法,掌握常用電阻器的檢測方法、電阻器的代換原則。至于其它元件應(yīng)了解和掌握的內(nèi)容也類似,對(duì)于二極管和三極管,還應(yīng)掌握用萬用表判斷二極管的P區(qū)和N區(qū),三極管的基極、集電極和發(fā)射極。
3.學(xué)會(huì)手工焊接技術(shù)。
(1)了解電烙鐵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。首先要學(xué)會(huì)拆卸和裝接電烙鐵。拆卸電烙鐵時(shí),先要擰松手柄上的緊固螺釘,旋下手柄后拆下電源線和烙鐵蕊,最后拔下烙鐵頭。安裝的順序與拆卸相反,只是旋緊手柄時(shí),勿使電源線隨手柄一起扭動(dòng),以免將電源線接頭處絞斷造成開路或絞在一起形成短路。還要特別指出的是,在安裝電源線時(shí),接頭處的銅線一定要盡可能短,以免發(fā)生短路事故。安裝結(jié)束后,一定要檢測電烙鐵有無短路與開路,方法是用萬用表測烙鐵電阻,如35W電烙鐵的電阻在1.5K左右,則連接正常。若遠(yuǎn)大于1.5K則會(huì)出現(xiàn)開路,或接觸不良。若只有幾十歐或幾歐,則會(huì)出現(xiàn)短路。若出現(xiàn)開路與短路時(shí),又得重新拆卸和安裝,直到安裝好為止。
(2)對(duì)烙鐵頭進(jìn)行處理。一把新烙鐵不能拿來就用,必須用銼刀或砂紙按自然角度將烙鐵頭表面的鍍鉻層去掉,然后將電烙鐵插上電源、加熱,待溫度適當(dāng)時(shí),給烙鐵頭鍍上一層錫,再拔下電源插頭,讓電烙鐵自然冷卻后才能焊接。
(3)初步學(xué)習(xí)焊接技術(shù)。學(xué)生初學(xué)時(shí),要掌握焊接五步法:①準(zhǔn)備施焊,準(zhǔn)備好被焊器件,將烙鐵頭加熱至工作溫度。②加熱焊件,烙鐵頭接觸被焊器件,包括元器件和焊盤。③送入焊絲,當(dāng)被焊部位升溫至焊接溫度時(shí),送入焊錫絲至焊點(diǎn),熔化并潤濕焊點(diǎn)。④移開焊絲,當(dāng)焊錫絲熔化到一定程度以后,迅速移去焊錫絲。⑤移開烙鐵,移去焊料后,待助焊劑未揮發(fā)前,迅速移去電烙鐵。
(4)教師進(jìn)行示范操作。在焊接板上進(jìn)行焊接練習(xí)時(shí),教師要進(jìn)行示范操作,邊示范邊講解。讓學(xué)生自己在焊接板上進(jìn)行焊接時(shí),要求他們邊焊接,邊默記焊接五步法,一定要做到眼到、手到、心到,專心致志地焊接。掌握這五步后,再讓他們掌握合格焊點(diǎn)的技術(shù)要求及檢測方法。為了學(xué)習(xí)焊接技術(shù),可要求他們焊接各種圖形和漢字,如“北京歡迎你”、“四川加油”、正方體等圖案。
(5)學(xué)會(huì)拆焊技術(shù)。認(rèn)識(shí)拆焊工具、拆焊方法和技術(shù)動(dòng)作要領(lǐng),嚴(yán)格控制加熱時(shí)間與溫度,拆焊時(shí)不要用力過猛,也不要強(qiáng)行拆焊。
4.識(shí)讀電子電路圖。這部分對(duì)初學(xué)者來說,只能大致了解,不需要強(qiáng)加給學(xué)生。但務(wù)必要了解電子電路圖的四方面內(nèi)容:方框圖、電路原理圖、印制電路板圖和接線圖,掌握電路圖識(shí)讀的一般步驟,能根據(jù)電路原理圖連接元器件,能根據(jù)電路原理圖找出印制板上各元件的位置并進(jìn)行焊接,要求學(xué)生養(yǎng)成讀圖的習(xí)慣,循序漸進(jìn),逐漸會(huì)識(shí)讀復(fù)雜電路圖。
三、教學(xué)生焊接趣味電路
學(xué)生有了基本技能后,可要求他們?cè)谌f能板上焊接防空警報(bào)電路和叮咚門鈴電路。焊接前,要求他們先識(shí)別檢測元器件,即測電阻器的阻值,用萬用表判斷電容的質(zhì)量,判斷二極管的正負(fù)極,三極管的基極、集電極和發(fā)射極,判斷開關(guān)的質(zhì)量等。檢測完成后,按照電路原理圖把元件焊接在萬能板上,注意對(duì)元件的造型,焊接時(shí)按手工焊接方法進(jìn)行焊接。焊接完成后,教師要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)照電路原理圖檢測元件之間的連接是否正確,最后讓學(xué)生通電、操作,看制作的電路是否成功。若不成功,指導(dǎo)學(xué)生檢查,問題出在什么地方。先檢查電路連接,再檢查焊接質(zhì)量,最后考慮元件的質(zhì)量問題。大部分學(xué)生焊接成功后,要求他們對(duì)電路進(jìn)行測試,主要測三極管三極的電壓、集成塊各引腳的電壓,教師要分析電路工作原理、各元件在電路中的作用,最后也要學(xué)生理解電路的工作原理及各元件的作用。
對(duì)有印制板的小制作,如磁控報(bào)警器、時(shí)鐘等電路也要讓學(xué)生學(xué)會(huì)組裝,這種電路制作步驟與上面電路制作基本一致,但要識(shí)讀印制板就必須仔細(xì)看印制板上元件的位置,印制板上最好空一些元件的圖標(biāo)不印出來,從小制作就讓學(xué)生養(yǎng)成識(shí)讀電路原理圖和印制板的習(xí)慣。在印制板上安裝元件時(shí),先安裝和焊接體積小的元件,再安裝和焊接體積大的元件。焊接完成后仍要檢查電路連接,確認(rèn)無誤再通電、操作,看是否成功。教師應(yīng)對(duì)做成功的學(xué)生進(jìn)行表揚(yáng)和鼓勵(lì),未做成功的則應(yīng)鼓勵(lì)他們查找問題,同時(shí)指導(dǎo)檢查。
當(dāng)學(xué)生將趣味電路焊接成功時(shí),就會(huì)對(duì)電子專業(yè)感興趣,也會(huì)找到學(xué)習(xí)目標(biāo)。此時(shí),學(xué)生已經(jīng)進(jìn)入電子專業(yè)大門,只要認(rèn)真學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課程和實(shí)作技能課程,如電工基礎(chǔ)、電子線路、電視機(jī)原理與維修、電子技能等課程,今后的專業(yè)水平會(huì)更高,學(xué)習(xí)成果會(huì)更突出,還能用電子專業(yè)的知識(shí)來美化世界、美化生活。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:標(biāo)準(zhǔn)電阻;測量;不確定度
1 概述
(1)測量依據(jù):JJG166-1993《直流電阻器》,JJF1059.1-2012 《 測量不確定度評(píng)定與表示》。
(2)環(huán)境條件:溫度(20±1)℃,相對(duì)濕度:(60±15)%RH。
(3)測量標(biāo)準(zhǔn)和被測對(duì)象:標(biāo)準(zhǔn)一等標(biāo)準(zhǔn)電阻[1(076153)、1Ω(626)、104Ω(820563)、104Ω(820544)),被測對(duì)象西北國家計(jì)量測試中心6只電阻[10-2Ω(733679、743116)][1Ω(673、000515)][104Ω(729670、000514)]。
(4)測量方法:按照J(rèn)JG166-1993《直流電阻器》的要求,用一等直流標(biāo)準(zhǔn)電阻器(一套9只)作為標(biāo)準(zhǔn),6622A-XR型直流比較儀電橋(DCC),采用同標(biāo)稱值直接測量法,從而測得(10-3~105)Ω二等直流電阻的實(shí)際值。
(5)評(píng)定結(jié)果的使用
在符合上述條件下得測量結(jié)果,一般可直接使用本不確定度得評(píng)定結(jié)果。
2 測量模型
2.1 測量模型
(1)
式中:R-被測量電阻值;
Rs-標(biāo)準(zhǔn)電阻值;
A-電橋的匝比,A=Wx/Ws,Wx 為被測電阻器線圈繞組,Ws為標(biāo)準(zhǔn)電阻器線圈繞組。
2.2 傳播律公式
針對(duì)上述乘積形式的測量模型,我們有如下的傳播律公式
考慮到實(shí)際測量時(shí)恒溫油槽的溫度不一定正好是20℃,電阻負(fù)載系數(shù)的變化會(huì)引起電阻變化,測量重復(fù)性對(duì)電阻測量的影響,最后的傳播律公式為
(2)
式中:
―負(fù)載系數(shù)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量;
―油槽溫度差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量;
―測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。
3 全部輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定
3.1 標(biāo)準(zhǔn)電阻引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評(píng)定
標(biāo)準(zhǔn)電阻引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量包括兩個(gè)分量,即一等電阻標(biāo)準(zhǔn)器年穩(wěn)定性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量與一等電阻標(biāo)準(zhǔn)器示值不準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。
(1)一等電阻標(biāo)準(zhǔn)器年穩(wěn)定性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量
一等直流標(biāo)準(zhǔn)電阻器的年穩(wěn)定性對(duì)于1Ω為±1×10-6, 104Ω為±3×10-6,其實(shí)際年穩(wěn)定性不會(huì)超過上述值的一半,即區(qū)間的寬度分別為1×10-6與3×10-6,在此期間內(nèi)可認(rèn)為服從均勻分布,包含因子,則對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量分別為
1Ω:
104Ω:
10-2Ω由于是用1Ω的標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行測量的,所以其=0.29×10-6。
(2)一等電阻標(biāo)準(zhǔn)器示值不準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量
根據(jù)上級(jí)單位檢定證書,1Ω電阻標(biāo)準(zhǔn)器的擴(kuò)展不確定度Urel=0.5×10-6,包含因子k=2,104Ω電阻標(biāo)準(zhǔn)器的擴(kuò)展不確定度 Urel=1.5×10-6,包含因子k=2,則有
1Ω:
104Ω:
10-2Ω由于是用1Ω的標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行測量的,所以其=0.25×10-6。
(3)由于以上兩個(gè)分量不相關(guān),故有
1Ω:
104Ω:
10-2Ω:
3.2 由比較儀測量誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定
電橋在測量電阻時(shí),由于匝比A不盡相同,因此電橋的準(zhǔn)確度也不相同,考慮到,可以認(rèn)為其近似服從三角分布,包含因子,廠家提供的技術(shù)指標(biāo)見表1。
則比較儀測量誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的計(jì)算如下:
1Ω:
104Ω:
10-2Ω:
3.3 負(fù)載變化引入的不確定度分量的評(píng)定
當(dāng)一等標(biāo)準(zhǔn)電阻作標(biāo)準(zhǔn)和作被測時(shí),其所通電流是不同的,上級(jí)檢定測量時(shí)對(duì)不同阻值分別為0.05W和0.1W,作為標(biāo)準(zhǔn)器測量二等以下電阻時(shí)為0.3W。由于功率的變化,使電阻自身產(chǎn)生了溫升,因而使阻值發(fā)生了變化。按現(xiàn)在電阻制造水平,電阻的負(fù)載系數(shù)完全可以做到,但對(duì)0.1Ω時(shí),電阻的溫度系數(shù),此項(xiàng)誤差可按照均勻分布考慮,包含因子。
下面把三個(gè)一等標(biāo)準(zhǔn)電阻器分別作被測和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所通的電流、引起的溫升列于表2中。考慮到是在油浴環(huán)境下短時(shí)間測量,大部分一等標(biāo)準(zhǔn)電阻器的超額定功率情況可以忽略,只考慮個(gè)別阻值的負(fù)載變化的情況,我們有:
10-2Ω:
1Ω與104Ω:
3.4 恒溫油槽溫場均勻性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定
根據(jù)對(duì)恒溫油槽的測量結(jié)果,其溫場最大差值為0.002。根據(jù)檢定規(guī)程,二等以上的電阻溫度系數(shù),按照均勻分布考慮,其包含因子,則:
此標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量對(duì)所有阻值均相同。
3.5 測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定
根據(jù)比對(duì)測量得到的數(shù)據(jù),先計(jì)算每組的平均值,然后再按照下式計(jì)算組間平均值:
最后再按照下式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差:
計(jì)算結(jié)果見表3的第三列。
最后的計(jì)算結(jié)果見表3的最后一列。
4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算
由公式2,我們有:
最后的計(jì)算結(jié)果見表4的倒數(shù)第三列。
5 擴(kuò)展不確定度的計(jì)算
取包含因子k=2,得到相對(duì)擴(kuò)展不確定度為
計(jì)算結(jié)果見表4的倒數(shù)第二列。
擴(kuò)展不確定度為:
篇10
關(guān)鍵詞:HXD3C型機(jī)車;高次諧波;列供柜;晶閘管被擊穿;原因分析;對(duì)策
1 概述
HXD3C型機(jī)車設(shè)有DC 600V 供電電路。該電路主要有2個(gè) DC600V 的列供柜LG1、LG2。其輸入電路由機(jī)車變壓器TM1兩個(gè)輔助繞組供電,經(jīng)過整流電路后,為旅客列車提供 DC600V 電源。冬寒酷暑期間機(jī)車列供柜故障率居高不下,旅客反響強(qiáng)烈,其中HXD3C型機(jī)車列供柜發(fā)生多起整流元件---晶閘管被擊穿的故障,故障一旦發(fā)生列供裝置無法維持使用,嚴(yán)重影響對(duì)旅客列車的供電,干擾機(jī)車的正常運(yùn)行。例如:2014年6月間,HXD3C型162機(jī)車和HXD3C型523機(jī)車在運(yùn)行中列供柜均有一組發(fā)生晶閘管被擊穿的故障,在炎炎夏日的南方,致使旅客列車部分車廂溫度過高,造成旅客不滿。針對(duì)列供柜整流元件被擊穿的故障現(xiàn)象,對(duì)故障原因進(jìn)行分析,并提出相應(yīng)的解決辦法,努力提高機(jī)車列供電裝置的可靠性和穩(wěn)定性。
2 列供柜整流元件晶閘管擊穿原因分析
2.1 機(jī)車列供柜主回路簡介
圖1 主回路電路圖
如1圖所示,列供柜主電路中晶閘管采用了過壓和過流保護(hù)裝置。列供柜主電路內(nèi)整流橋的交流側(cè)并聯(lián)了由電阻、電容組成的RC過電壓吸收電路;整流橋內(nèi)各晶閘管兩端并聯(lián)RC電路,用于吸收晶閘管兩側(cè)的過電壓。RC吸收電路也叫RC緩沖電路,它是電阻Rs與電容Cs串聯(lián),并聯(lián)連接在電路中,為了限制電路電壓上升率過大,確保晶閘管安全運(yùn)行。在主電路輸入側(cè)串聯(lián)了一個(gè)快速熔斷器IFU,用于過流短路保護(hù)。
2.2 故障機(jī)車檢查情況 162故障機(jī)車返回后,檢查機(jī)車微機(jī)屏顯示列供1柜故障,打開列供柜高壓柜檢查,發(fā)現(xiàn)晶閘管V21旁并聯(lián)的RC電線路接頭脫焊見圖(a),晶閘管V21外觀有無過熱跡象,使用萬用表設(shè)置到電阻檔測量晶閘管兩側(cè)阻值為無窮大,確定晶閘管已開路;對(duì)機(jī)車列供柜其它部件進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)列供柜主電路交流側(cè)RC過壓吸收電路中的電阻器下部存在大量的石英砂見圖(b),電阻器金屬外殼有過熱融化見圖(c),使用萬用表測量電阻阻值無窮大,確定電阻器燒損已開路。
2.3 晶閘管擊穿故障原因分析結(jié)果 目前大量的交-直-交大功率和諧機(jī)車上線運(yùn)行,同一分相區(qū)多臺(tái)和諧機(jī)車運(yùn)行,部分機(jī)車頻繁進(jìn)行再生反饋電制動(dòng),機(jī)車反饋到電網(wǎng)的電能品質(zhì)較差,諧波含量大。接觸網(wǎng)提供的電源品質(zhì)差,對(duì)列車供電裝置的正常工作形成較大干擾破壞。機(jī)車列供柜內(nèi)主電路中長期存在尖峰過電壓,在持續(xù)時(shí)間長峰值大的電壓作用下,保護(hù)電路中電阻器內(nèi)的石英砂吸收大量熱能過度膨脹后外泄和外殼過熱融化,電阻器實(shí)際功率在持續(xù)下降被擊穿燒損,造成交流側(cè)RC過電壓吸收電路失效。晶閘管兩側(cè)的RC過電壓吸收電線路脫焊,保護(hù)電路失效后使主電路中過電壓持續(xù)施加在晶閘管一側(cè),導(dǎo)致了晶閘管被擊穿。根據(jù)列供柜的故障情況分析,列供電裝置主電路中存在大量的峰值較高的過電壓對(duì)晶閘管產(chǎn)生了很大的危害,列供柜主電路保護(hù)電路失效的情況下,晶閘管被電路中的峰值較高的過電壓擊穿。
3 解決列供柜晶閘管擊穿故障的對(duì)策
通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)列供柜主電路在某些區(qū)間有時(shí)出現(xiàn)持續(xù)10min以上的最大功耗2000W的干擾電能,由于廠家設(shè)計(jì)原因安裝在機(jī)車列供柜RC電阻中的電阻器的標(biāo)稱功率是2×800W,功率偏小,通過向廠家反映,機(jī)車列供柜更換掉功率偏小的電阻器,目前安裝使用的是功率更大的2×1500W的電阻器,以提高過載能力,延長電阻使用壽命,防止過電壓持續(xù)存在時(shí)將吸收電阻燒損,提高主電路整體安全性。2014年6月間通過重點(diǎn)檢查HXD3C型機(jī)車列供柜柜內(nèi)電線路連接狀態(tài)及各RC保護(hù)電路外觀檢查、電阻電容性能特性測量,及時(shí)發(fā)現(xiàn)了很多質(zhì)量隱患,具體故障如表1,經(jīng)過處理保證列供柜內(nèi)各保護(hù)回路狀態(tài)良好。
6月通過列供柜重點(diǎn)檢查發(fā)現(xiàn)的故障統(tǒng)計(jì)如下表:
4 結(jié)論
雖然外部尖峰過電壓不可避免,但通過HXD3C型機(jī)車列供柜晶閘管被擊穿的故障的分析,及時(shí)制定解決對(duì)策,經(jīng)過近1年的實(shí)際使用驗(yàn)證的效果很好,HXD3C型機(jī)車列供柜晶閘管故障得到了有效解決。
參考文獻(xiàn):