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电流和电路范文1
本节教材是在学生初步了解了电路概念以及认识了串联和并联电路特点的基础上进行教学的.本节是一节典型的实验探究课.教材的编写突出了学生的探究学习过程，整节课科学探究的技能要求比较明显，在教学中占有相当分量.本节的内容具有很强的基础性，无论从知识内容上还是从技能训练上都是电学基础，因此整节课应创造条件让学生人人都能动手操作，在亲自的动手操作中掌握电流表的使用，并且真正经历探究的过程.
【学生现状分析】
学生对本节内容有一定的感性基础，生活中常常会听到“电流”这个词，但又认识得不够明确，不具体.对于串联电路和并联电路中的电流特点容易受灯泡亮度的影响.
【总体设计思路】
本节课中电流的的概念不准备深入讲解只需要学生了解电流有强弱之分.所以通过让学生观察灯泡亮度的变化、录音机音量的变化、风扇转动的变化，知道电流是有强弱的.关于电流表的读数和使用，主要采用学生自学、动手实践、总结的方式进行教学.在进行是串、并联电路中的电流特点的这部分的教学时，通过给学生创设问题的情景，充分调动学生的积极性，让学生亲自经历提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证的全过程，让学生成为串、并联电路中电流的规律的“发现者”.根据实验现象“灯泡发光亮度不一样”，提出问题，并做出合理的猜想.小组讨论、交流实验方案，不断完善实验计划.得到最终的实验方案后，学生合作完成实验、收集数据.最后根据全班不同小组的实验数据中总结出串、并联电路电流的特点.
【教学目标】
1.知识与技能
（1）通过探究实验，得出串、并联电路中电流的规律，学习科学探究的方法；
（2）在实验过程中，训练学生连接电路、正确使用电流表的基本技能.
2.过程与方法
（1）经历探究串联和并联电路电流特点的实验操作过程，培养学生拟定简单的科学探究计划与实验方案的能力和初步的信息处理能力.
（2）经历学习电流表使用说明书的过程，提高学生自学的能力.
3.情感与价值观
通过观察、实验及探究性学习活动，培养实事求是、尊重自然规律的科学态度，认识交流与合作的重要性，并感受成功的喜悦.
【教学重点与难点】
本节的主要物理知识蕴含于探究活动中，学生探究能力的增长、电流规律的得出及掌握电流表的使用都与探究过程密不可分，因此本节课的重点是会正确使用电流表和理解串、并联电路中的电流关系.串、并联电路的电流特点的实验探究是本节教学的难点.
【教学用具】
电池组、两个小灯泡、开关、电流表、导线若干.（说明：有的小组的两个灯泡规格相同，有的小组的两个灯泡规格不相同）
【教学过程】
一、电流
教师：上节课同学们学习了串联和并联电路，请你们来判断一下这里的台灯、录音机、风扇是以什么方式连入电路的？
（给学生展示台灯、录音机、风扇）
学生：并联.
教师：判断的理由是什么呢？
学生：它们可以各自独立工作，互不影响.台灯不工作，录音机、风扇可以照常工作.
教师：很好.那台灯、录音机、风扇可以工作，能说明什么？
学生：说明有电流通过.
教师：电流看不见、摸不着，我们就可以通过台灯、录音机、风扇的工作来感知电流的存在.
教师操作：调节台灯的调光旋钮，灯变亮；调节录音机的音量旋钮，声音变大；调节风扇的转速旋钮，风扇转快.
教师：灯变亮、声音变大、风扇转快，这些现象说明了什么？
学生：通过它们的电流变大了.
教师：很好.电流也是有强弱、大小之分的.物理学上就是用电流这个物理量来表示电流的强弱的.
教师：请大家自学课本53-54页，完成学案相关内容.
学生自学课本.
电流的符号：
电流的单位：国际单位，其他单位.
单位换算：1 A=mA，1 mA=μA.
学生：电流的符号是I.
学生：单位是安培，还有毫安、微安.
教师：咱们再了解一下常用家用电器的电流值.
教师借助多媒体展示学生熟悉的家用电器的电流值：液晶显示电子计算器约130 μA、30 W普通照明日光灯约130 mA、47 cm彩色电视机约200 mA、70 W家用电风扇约320 mA、家用电冰箱1.1～1.7 A、500 W家用电熨斗约2.3 A.
彩色电视机的电流约多少安呢？
学生：0.2 A.
（设计意图：让学生对电流的大小由感性的认识并熟悉电流的常用单位.）
二、电流表
教师：虽然我们可以通过同一灯泡的亮度、录音机音量的大小、风扇转动的快慢等一些直观现象粗略判断电流的大小，但要想准确知道电路中电流的大小，还是要使用专门的测量仪器的――电流表.（教师向学生展示电流表）
教师：你会使用电流表吗？请你阅读电流表的使用说明书，然后用电流表测量一下通过小灯泡的电流的大小（电路如图1所示）.
学生自学电流表使用的说明书，两人一小组进行实验.
教师进行巡视，及时发现学生在使用电流表的过程中存在的问题.
教师：大家在用电流表测量小灯泡电流的过程中遇到过什么问题吗？
学生：我们连好电路，闭合开关后发现指针往零刻线左边偏转了.
教师：谁能帮这个小组的同学解决一下这个问题啊？
学生：他们小组没有让电流从正接线柱流入，负接线柱流出，电流表正负极接反了.
教师：非常好，大家在连接电流表时一定要“正进负出”，如果接反了，就会出现指针反向偏转的现象.
学生：我们小组的电流表一开始指针就没指在零刻线上，这怎么办啊？
教师：遇到这种情况，在使用电流表前就需要先校零.
学生：我们小组闭合开关后，指针偏转角度非常小？
教师：偏转角度过小是什么原因造成的呢？
学生：他们小组肯定是用0～3 A的量程了，量程选大了.
教师：这就提醒大家，使用电流表时，一定要选择合适的量程.
教师：电流表是比较精密的测量仪器，同学们在使用的过程中要按照使用说明书来进行操作.
（设计意图：电流表使用的教学设计成让学生先自学，然后亲自使用电流表的方式，更符合学生的生活经验，学生在不断地摸索、尝试中掌握了电流表的使用方法.纠错的过程可以使学生对电流表的使用有更加深刻的认识.）
三、探究串、并联电路电流的特点
1.情景设置、激智启疑
学生活动：动动手，看谁的小灯最先亮.
教师：接下来同学们一起动动手让你们桌上的两盏小灯亮起来.这一大组的同学是串联组，那边一大组的就是并联组，咱们比比看，串联组中谁的两盏小灯最先亮，并联组中又是谁的两盏小灯最先亮.
学生两人一组利用器材连接电路.请小灯最先亮的小组展示.
学生：我们连接的是串联电路.（操作：闭合开关，两盏灯都亮了.两盏灯炮一样亮.）
学生：我们连接的是并联电路.（操作：闭合开关，两盏灯都亮了，两盏灯炮一样亮.）
教师：大家看，这组连接的串联电路中的两个灯泡亮度是一样的，而这组连接的并联电路中的两个灯泡亮度也是一样的.其它小组的两盏灯的发光情况也都是这样的吗？
学生：我们小组不是.我们的是串联电路，一个灯很亮，一个不太亮.（展示）
学生：我们连的是并联电路，两个灯的亮度也不一样.
教师：不管是一样亮还是不一样亮，只要灯发光了就都说明有电流通过了.那你有没有想过串联电路和并联电路中的电流会有什么样的特点呢？下面请同学们进行有依据的大胆猜想.先小组讨论有怎样的猜想.
2.开放思想、大胆猜想
学生小组讨论，发表自己的猜想.
教师：哪个小组能和大家分享一下你们的猜想啊？对了，还要说出你们猜想的依据啊.
学生：我们小组觉得串联电路电流处处相等.因为我们的串联电路中灯泡一样亮.
教师：嗯，串联的灯泡一样亮猜想电流相等.还有其它的想法吗？
学生：我们的猜想是串联电路电流从负极往正极越来越小.我们这样想的依据是靠近负极的灯泡比较亮.
学生：我们的猜想和刚才小组正好相反，靠近正极的灯泡比较亮，所以我们认为串联电路中电流从正极出发越来越小.
教师：这两个小组也是根据自己小组灯泡的发光情况做出了相应的猜想.
学生：我们觉得串联电路中电流从正极出发越来越小，因为我们感觉电流经过用电器后会消耗一些电流.
教师：并联电路呢？
学生：我们觉得并联电路两条支路的电流相等，因为两条支路上的灯泡亮度一样亮.
教师：那并联电路干路和各支路电流会有什么关系呢？
学生：我们猜并联电路干路上的电流等于两支路电流和.就像河流分流，支流的水加起来就是干流的量.
（教学说明：科学是从想象开始的，想象是科学的准备阶段，没有想象就没有创造意向，便不能进行创造；只有想象和大胆的猜想才能产生假说；同时想象和猜想又能激励创造.可见，猜想与假设在科学探究中是极其重要的.在这个环节中，教师要不断鼓励学生进行合理、大胆的猜想.）
3.设计方案、合作交流
教师：大家的猜想很多，但哪种猜想是正确的呢？我们要用实验进行验证.请同学们根据自己小组的猜想，画出实验所需的电路图，选择所需器材，设计实验过程.
学生分小组讨论.
教师：哪个小组来展示探究串联电路电流特点的设计方案啊？
学生投影电路图简单说出设计方案：把电流表分别串联接入图2电路中的A、B、C点，测量出A、B、C点的电流值进行比较，看猜想是否正确.
教师：好，那再请并联组的同学展示一下并联电路电流特点的设计方案.
学生投影电路图简单说出设计方案：用电流表分别测量出图3中A、B、C三点的电流值，比较图3中B、C两点的电流值，看看支路电流有什么特点；比较三点电流，看干路和支路电流的特点.
教师：两组的设计方案都展示完了，还有没有需要改进完善的地方呢？请大家各抒己见，发表一下自己的看法.
学生：我认为在刚才两个小组的设计中，他们各自只做了一组实验，根据这一组数据就得结论的话，还不够充分，偶然性太大了.
教师：说的很好，针对这个问题大家还有没有很好的解决方案呢？
学生：可以更换电池，通过改变电源来得到多组数据.
学生：还可以更换两个不同型号的灯泡重复他们刚才的实验.
教师：想法都很好，这样就可以得到多组数据，得到的结论也就更具有普遍性了.在课堂上，由于不同小组用的灯泡规格不同，我们采用小组交流的方法，来更快的得到结论.
（教学说明：在这个环节中，学生是当之无愧的主角.在生生互动的过程中，不断完善实验的方案.）
4.进行实验、收集数据
教师：实验方案有了，下面就请同学们按照自己设计的方案进行实验，一定要如实地记录实验数据.
学生进行实验.教师提醒学生实验时要注意正确使用电流表，把实验结果如实地记录下来，填写在表1的实验记录中，并把实验中遇到的问题也记下来.教师巡视指导.
表1实验次数A点的电流IAB点的电流IBC点的电流IC5.分析数据、得出结论
教师：由于时间关系，咱们的实验先进行到这里.请同学关闭电源.很多组同学的实验都完成得很好，完成串联电流特点的小组能过来展示一下你们的实验数据吗？
学生投影数据说明结论：串联电路中电流处处相等.
教师：你们小组的两个灯泡亮度是什么样的？
学生：一样亮.
教师：串联组中，两个灯泡亮度不一样的小组得到的结论是什么样的？
学生：电流也是相等的.
教师：看来不管两个灯泡的亮度是否相同，在串联电路中电流是处处相等的.
教师：我们再来看看完成并联电路电流特点的小组谁能展示一下？
学生投影数据说明结论：并联电路中干路电流等于各支路电流之和.我们小组的两个灯泡亮度不相同.
教师：并联组中，两个灯泡亮度一样的小组得到什么样的结论？
学生：和他们小组一样，也是并联电路中干路电流等于各支路电流之和.
教师：在并联电路中，干路电流等于各支路电流之和.也与灯泡的亮度无关.
（设计意图：在向全班展示实验数据时，教师一定要多收集几组数据.这样不同的小组灯泡不一样、电源不一样，不仅实验的准确性提高了、而且得出的结论更具普遍性.另一方面也更加强调了小组间交流协作的重要性和必要性.）
教师：这节课我们通过亲自动手学会了电流表的使用，通过亲自猜想、实验设计、动手操作得到了串联和并联电路中电流的特点，收获颇丰.下节课我们将运用串并联电路电流的特点来解决一些电路中的问题，期待同学们有更精彩的表现.
电流和电路范文2
“物理课程标准”在科学探究能力目标中明确要求学生,会阅读简单仪器的说明书,能按书面说明操作,会使用简单的仪器。电流表和电压表是初中生学习物理必须会使用的简单测量仪表。课程标准的具体要求是:会使用电流表和电压表。这个要求,我的理解应该有两层意思,一是要学生能正确使用电流表和电压表进行测量和读数;二是能使用电流表和电压表探究电路。
我在教学过程中,针对学生能正确使用电压表测量和读数这一目标,按照电流表的教学,指导学生认真阅读电压表说明书,通过比较、分析总结出电压表和电流表在使用规则上的异同,并在此基础上引导学生把双量程电流表使用的相关技能迁移到双量程电压表的使用上来,再提醒学生注意电流表是串联在电路中,而电压表必须并联在待测电路的两端。多数学生都能按这样的要求联结电路,进行实验操作,达到课程目标的要求。但对于用电压表探究电路这一教学目标,学生认识总是模棱两可,由其在课后的练习中,常常出现用电压表检测电路时,学生不知道电路故障与电压表是什么关系,造成判断混乱,错误层出不穷。这样的问题在教学过程中,因为课时和学生知识的限制,纠正的困难也较大。那么进入复习后,让学生用电压表探究电路,即为学生进一步学习奠定好知识基础,也要让学生走入社会后在日常生活中使用各种家用电器有一定的启示,提高学生的综合素质,发展学生的探究精神和实践能力都有作用。
用电流表和电压表检测电路,即是初中物理学科的知识,也是学生动手操作能力的具体运用。如下图是某实验小组测小灯泡电功率的电路图,该小组按图连接好电路后,闭合开关,电流表有示数,但小灯泡不发光,电压表也无示数。这是学生分组实验中常出现的一种故障,该电路电流表有示数,说明电路是通路;电压表无示数,表明电压表所测的小灯泡有故障。是什么故障呢?电路故障,无非就是断路和短路两种,电流表有示数,表明不可能是断路,只有小灯泡短路这种情况了。这样讲后,看是问题解决了,可实际还存在许多学生不清楚的问题。如就在该电路中,当学生排除了短路故障后,发现电压表有示数了,而电流表又无示数,小灯泡仍然不发光。这时再给学生讲,电流表无电流,说明电路是断路,电压表有示数,表明故障还是出在了电压表所测的小灯泡上,这时的故障就不是短路,而是断路了。细心的学生还会发现,这时电压表的示数几乎等于电源的电压,滑动变阻器与小灯泡串联,滑动变阻器怎么没有分压呢?要让学生理解电压表检测电路,可从以下的几个电路图来说明。
如图1电压表直接与电源的正、负极相接,测量的是电源电压。
如图2电压表与小灯泡两端相接,即是测量小灯L两端的电压,又是测量的电源电压。实际上也可以看成电压表直接与电源的正、负极相接。
如图3电压表只是测量小灯泡L1两端的电压。因为电压表与L1两端相接,L2起了分压作用。
U1=U总-U2。
若将图3中的L1改为开关S1,电路如图4所示。当开关S1闭合时,电压表无示数,因为:S1无电阻即:R1=0
由:U1=I总×R1=I总×0=0伏。
所以电压表无示数。
当开关S1断开时,电路是断路,电路中没有电流,灯泡L2相当导线不分压,相当于把电源正、负极与电压表正、负极直接相连接,类似于图1的电路。所以电压表测量的是电源电压。也可以这样理解:电路是断路,I总=0,则U2=0伏,U1=U总-U2=U总-0=U总。
在教学过程中,结合电路图再连接实物,一边演示,一边讲述学生就比较容易理解了。
最后再给学生布置巩固练习:如下图电路中A、B、C、D为四个接线柱,闭合开关后,灯不亮,已确定是灯泡存在故障,在不充许拆开电路的情况下,请用一个电压表或一个电流表对故障进行判断。要求写出选用电表、判断方法、现象和结论。
参考文献:
电流和电路范文3
关键词 交流电源；直流电源；断路器跳合闸
中图分类号TM561 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）52-0027-02
目前，电厂和变电站大多采用直流电源对继电器保护和断路器的回路控制进行供电，因为直流电路具有数量多、分布广等特点。电厂和变电站在工作运行时，常常会出现建筑施工或设备改造和工作同时进行的情况，一旦工作出现失误，交流电源很有可能串入直流电源回路，导致断路器跳合闸的现象产生。考虑到直流电路有分布电容的存在，可能会有交流电源通过分布电容开启继电器的现象出现，这样会使得多台电路器都出现跳闸或者合闸，造成很严重的影响。本文列举了一些地方电厂断路器跳合闸的情况，并对跳合闸的原因进行了一些分析，提出了一些相关的建议。
1 断路器跳合闸故障现象
1.1 陕西电厂35 kV断路器跳闸故障
故障现象：断路器跳闸，具体故障为：合闸接触器线圈烧坏，故障结果：输出断路器跳闸、合闸电磁铁和合闸机构损坏。
相关检查：该装置带有10 kV真空断路器电磁接触器线圈，合闸时输出0.4 A的电流，同时还有35 kV SF6断路器弹簧储能机构，合闸时线圈输出2.2 A的电流。合闸线圈以及接触器线圈将会长时间的带有0.4A~2.2 A的电流，他们长时间的带电，很容易被烧坏。
1.2 长沙电厂开关跳合闸故障
故障现象：启备变断路器开关跳开，1号机的断路器开关合上，没有搜索到保护信号。
设备故障前运行方式：1号机断路器开关处于开启状态，一号线和二号线断路器开关、母联电路器开关以及其启备变短路器开关都处于闭合状态。
相关检查：使用直流电源系统对1号机断路器和启备变断路器进行回路电流的保护控制。而一号线和二号线断路器使用220 kV升压站直流电源系统进行回流电源的保护控制工作。经过调查发现，事故发生时，空预器正在进行工作，它的工作主要是将空预器的控制回路从220V的交流电源变成直流电源。经过初步认定发现，这次的事故是由于空预器工作时把交流电源串入直流电源回路引起的。
因为启备变断路器开关已经合上，所以只需要针对1号机断路器进行研究实验。从安全角度考虑，应该单独使用一组蓄电池给一号机电路器进行供电。在试验时，应将交流电源的火线经过调压器输出接到断路器操作箱的负极，零线要接地，可以发现1号机断路器操作箱上的继电器和电压切换箱上的继电器开始活动。另外，还可以不经过调压器，将交流电源的火线直接接到一号机电路器操作箱上的直流电源负极处，发现开关由原来的分开变成闭合，再次重复试验，发现断路器跳闸。
1.3 湘潭电厂500kV断路器跳闸故障
故障现象：3台电路器同时跳闸，开关站全部失压，3号主变和3号机组厂用电，4号主变失电。
故障前运行方式：3号机未开机，4号机未投产，1号线和2号线负荷较小，机组部分按照常用负荷运行。故障产生之后，没有任何保护动作信号，断路器的保护记录中有断路器多次启动和复归的记录，断路器操作箱上第1、2两组跳闸红色信号灯都是亮着的。总体来说，故障时的电流和电压没有明显的异常。值得注意的是，工作人员说曾经听到3个断路器操作箱中继电器发出较高频率的异常响声。
相关检查：3个断路器同时跳闸，和正常的保护工作有偏离，严格的来讲，没有哪个保护工作能做到同时切断三个断路器，而从实际情况来看，机器并没有保护动作的信号。人们对回路进行了具体的相关检查，发现有一处出现了接线错误，也就是这一处错误，导致了主厂房中直流电源中串入了交流电源，出现了断路器跳闸现象。
2 断路器跳合闸原因分析
我们对交流电源串入直流电源回路导致断路器跳闸的现象进行分析发现，通常情况下，合闸回路一般容易产生合闸线圈和合闸接触器线圈的烧坏等故障，严重时，会产生合闸电磁铁机构损坏以及输出断路器跳闸的现象。出现这些故障的原因主要有：断路器的电流传输不够灵活；电池电量不够；断路器中的储能弹簧没能完成储能的工作；合闸保险没有合上，或出现接触不良和熔断的现象；合闸电磁铁和接触器的故障；断路器自身其他部件的故障等。
3 对电路器跳合闸现象的建议
交流电源串入直流电源回路，会引起继电器的抖动，造成跳闸或合闸等较为严重的后果。我们必须采取适当的措施，来避免这些事故的发生。
3.1 采用大功率继电器
根据国家对电网公司实行的一些政策，我们要对一些重要的电路应采取使用大功率，能够强电启动的继电器。这里所说的继电器，要求达到高于5W的动作功率，同时还要求有不小于10ms的动作时间。根据国家对电网公司制定的新的标准化设计规范，我们可以在电流回路中安装大功率的重动继电器，或者可以利用相关软件对电路进行有效地安全防护。根据国家推行的对变压器的保护措施可以看出，要求电压器的动作速度不得小于10ms，这样对变压器有良好的保护作用。
从这些政策可以看出，它们都是以避免交流电源传入直流电源回路为目的的，将这些政策落实到实际装置的运行上，能够很好的防止断路器的跳合闸现象。
3.2 直流系统可以分段运行
为了尽可能的阻止交流电源串入直流电源回路中，避免一些装置的异常工作行为，以及减少事故的发生，我们应该采用直流蓄电池组，并对负荷进行合理的分配，是各组承担的负荷达到平衡。每个发电厂或电力公司的直流系统要做到独立，对于多组直流系统要进行分段运行的方式。
3.3 采取安全措施
各发电厂或电力公司在对自身电力设备进行安装或检修工作的时候，必须主动地采用一些安全措施，有效地进行安全保护，从而避免直流电源回路中交流电源的串入现象。
3.4 使用录波装置
我们还应该鼓励使用录波装置，把直流电源的电压导入录波装置，再有交流电源的时候启动该装置，并在发现交流电源串入直流电源回路时，及时的发出警报，使其能够很快的被处理，同时它也有利于事故后的分析工作的进行。
4 结论
电厂和变电站在工作时，往往会遇到交流电源串入直流电源回路，导致断路器跳合闸的现象发生。我们应该及时的分析故障，并对其才去适当的措施，以减少事故的发生。
参考文献
[1]赵永生，庄洪波.交流电源串入直流电源回路导致断路器跳合闸原因分析[J].湖南电力，2010(1).
电流和电路范文4
关键词：交流负载线； 放大电路； 图解法； 耦合方式
中图分类号：TN710-34文献标识码：A
文章编号：1004-373X(2011)01-0189-02
Characteristics About AC Load Line of Amplifying Circuit in Three Kinds of Coupled Ways
MU Ren
(College of Physics and Electronic Information, Inner Mongolia National University, Tongliao 028043, China)
Abstract： On analyzing alternating load line of common emitter amplifying circuit in three ways such as resistor-capacitor coupling, transformer coupling and direct coupling, the same form of amplifying circuit's alternating load line and the common form of common emitter amplifying circuit's alternating load line are studied. The similarities and differences of the amplifying circuit's alternating load line, and the relation between the equations of alternating load line and direct load line are explored in these three kinds of coupled ways.
Keywords： alternating load line; amplifying circuit; graphical method; coupling ways
0 引 言
图解法在用于放大电路分析时，由于其形象直观而常用于放大电路静态工作点及波形失真问题的分析。其中，交流负载线则用于估算最大不失真输出电压。但是，目前高等院校电子线路教材［1-3］并没有给出交流负载线方程的形式及其推导过程，只给出交流负载线的斜率和画法。因此，在一些文献中采用戴维南定理或叠加定理等方法推导和讨论了共射极阻容耦合放大电路或直接耦合放大电路的交流负载线方程［4-7］，但是对变压器耦合放大电路并未作推导和讨论。
本文对反映放大电路输出特性的阻容耦合、变压器耦合以及直接耦合方式下共发射极接法放大电路的交流负载线进行了分析和研究，给出了这三种耦合方式下共发射极放大电路交流负载线的特性，并对变压器耦合放大电路的交流负载线方程进行了推导。
1 交流负载线及其方程形式
放大电路在交流信号源和直流信号电源共同作用时,晶体管管压降Δuce 和集电极电流Δic 通过交流等效负载R′L
所表现出的关系Δic=f(Δuce) 描述了交流信号输入后动态工作点移动的轨迹，这一直线我们将其称之为交流负载线。
由文献［8］知，阻容耦合、变压器耦合及直接耦合方式共射极放大电路的交流通路输出端均为如图1所示的形式。其输出端交流电压、电流关系为:
uce=-icR′L
(1)
对阻容耦合及直接耦合而言，Ъ电极负载是Rc和RL的并联值,即R′L=Rc∥RL。对变压器耦合而言，集电极负载是R′L=n2RL，n为变压器变比。
将交流量、直流量和总的瞬时量之间的关系Δic=Ic+ic,Δuce=Uce+uce代入式(1)得：
Δic=－1R′LΔuce+Ic+UceR′L
(2)
式(2)代表了通过Q点［9］，斜率为В1/R′L的直线，即为放大电路交流负载线方程。该方程在纵轴上的截距为Ic+Uce/R′L，在横轴上的截距为Uce+IcR′L。若设V′=Uce+IcR′L,则其在纵轴和横轴上的截距也可分别表示为V′/R′L及V′,д庥胫绷鞲涸叵咴谧葜岷秃嶂嵘系慕鼐啾硐中问酵耆相同［10］。
图1 三种耦合方式下放大电路
交流通路输出部分
2 三种耦合方式下交流负载线的特点
2.1 阻容耦合放大电路
阻容耦和共射极放大电路及交流通路的输出部分如图2(a),图2(b)所示，其直流负载线方程为：
Uce=Vcc－IcRc
(3)
其输出端交流电压、电流关系如式(1)所示。整理式(3)和式(1)得交流负载线方程，如式(2)所示。
由式(3)和式(2)可画出直流负载线和交流负载线,如图2(b)所示。从图中可看出，直接耦合放大电路的直流负载线和交流负载线的斜率不同，交流负载线更陡。
图2 阻容耦合放大电路及交流负载线
2.2 直接耦合放大电路
直接耦和共射极放大电路及交流通路的输出部分如图3(a)及图1所示，其直流负载线方程为：
Uce=RcRc+RLVcc－IcR′L=
V′cc-IcR′L
(4)
式中：
V′cc
=RcRc+RLVcc。
其输出端交流电压、电流关系如式(1)所示。
整理式(4)和式(1)得交流负载线方程，如式(2)所示。
由式(4)和式(2)可画出其直流负载线和交流负载线,如图3(b)所示。从图中可看出，直接耦合放大电路的直流负载线和交流负载线重和，斜率相同。
图3 直接耦合放大电路及交流负载线
2.3 变压器耦合放大电路
变压器耦和共射极放大电路及交流通路的输出部分如图4(a)及图1所示。忽略变压器初级线圈内阻,其直流负载线方程为：
Uce=Vcc
(5)
其输出端交流电压、电流关系如式(1)所示。整理式(5)和式(1)得交流负载线方程，如式(2)所示。
由式(5)和式(2)可画出其直流负载线和交流负载线,如图4(b)所示。从图中可看出，变压器耦合放大电路的直流负载线和交流负载线的斜率不同，直流负载线更陡，是一条几乎垂直于横轴的直线。
图4 变压器耦合放大电路及交流负载线
3 结 语
从真正意义上讲,所谓交流负载线方程应为式(1),但该式在Δic-Δuce平面内是一条过原点的直线,不能反映放大电路动态量与静态量相叠加及输入交流信号后动态工作点移动的真正轨迹,所以称式(2)为放大电路的交流负载线方程。不过可将式(2)理解为式(1)原点对应Q点后得到的方程，即式(2)为式(1)与放大电路直流负载线方程相叠加的结果。总之：
(1) 三种耦合方式的放大电路交流负载线方程形式是相同的，斜率均为В1/R′L，方程在纵轴上的截距为Ic+Uce/R′L，在横轴上的截距为Uce+IcR′L，且通过静态工作点。另外，在纵轴和横轴上的截距表现形式与直流负载线相同。
(2) 由于耦合方式及电路形式的不同，三种耦合方式放大电路的交流负载线与其直流负载线斜率相比，表现出了不同的特性，反映出不同的耦合方式对放大电路动态性能的影响。
(3) 三种耦合方式的放大电路交流负载线方程均可由式(1)及其直流负载线方程相叠加而得出，反映了放大电路中瞬时量为交流量与直流量相叠加的特点及交流量是“驮载”在直流量上的特性。
(4) 由静态工作点的高低很容易得知，放大电路是截止失真还是饱和失真，以此可调整静态工作点来消除失真。另外，根据交流负载线方程,比较Uces－Uce和IcR′L,取较小者即为放大电路的最大不失真输出电压幅值。
参 考 文 献
［1］华成英,童诗白.模拟电子技术基础［M］.4版.北京:高等教育出版社,2006.
［2］康华光.电子技术基础:模拟部分［M］.4版.北京:高等教育出版社,1999.
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［9］李祥臣,卢留生.模拟电子技术基础教程［M］.北京:清华大学出版社,2005.
电流和电路范文5
关键词：真空断路器；开合电容；老炼试验
中图分类号：C35 文献标识码： A
引言
从电网运行情况看，因开关重燃故障引发的电容器损坏等事故也时有发生。浙江电网均采用经过老炼试验后的真空断路器，多年来未发生由于真空断路器重燃引起的重大事故。国家电网公司在新的十八项重大反措里明确要求高压大电流的老炼试验，应引起重视。
一、真空灭弧室的老炼机理
所谓老炼，就是通过一定的工艺处理，消除灭弧室内部的毛刺、金属和非金属微粒及各种污秽物，改善触头的表面状况，使真空间隙耐电强度大幅提高；还可改变触头表面的晶格结构，降低冷焊力，增加材料的韧性，使触头材料更不容易产生脱落，大大降低真空灭弧室的重燃率。
真空灭弧室老炼试验包括电流老炼和电压老炼。电流老炼一般是用一百至数百安培的电流，通过真空灭弧室的触头间隙形成均匀的扩散型真空电弧，利用电弧的高温去除电极表面的薄层材料，同时消除电极表面层中的气体、氧化物和杂质，改善触头表面状况。
电压老炼试验是通过施加高电压使真空电极放电，烧去触头表面的毛刺、杂质，提高真空灭弧室的耐压水平，有利于弧后绝缘的迅速恢复。采用实际的电容器回路对真空断路器进行老炼操作，兼有上述2种方法的效应。以数百安培的电流进行电流老炼，同时又以高幅值的恢复电压起到电压老炼的作用，通过老炼初期的击穿放电、合闸时的机械捶击、涌流热效应以及分闸时的电弧烧灼，对触头表面进行处理，能有效提升真空断路器的抗重燃性能。
二、老炼试验的一般方法和要求
真空断路器开合电容电流老炼试验参照GB1984-2003《高压交流断路器》进行，根据试验方式的不同，分三相老炼试验、单相合成老炼试验和单相老炼试验。
1、试验方式
1.1三相老炼试验
采用三相电源回路进行老炼试验与断路器实际运行状况基本一致，因此老炼试验优选采用三相回路，如图1所示，图中：Um为母线对地电压；Uf为试品极间恢复电压；Uc为电容器侧对地电压；Uo为电容器组中性点对地电压；I为回路电流；C为电容器组；TA为电流互感器；FD为放电线圈；SP为试品。
图1典型三相老炼试验接线
1.2单相合成老炼试验
35kV及以上真空断路器一般采用单相合成回路老炼试验，典型接线如图2所示，图中：DL为试验回路断路器；T1为电流回路变压器；T2为电压回路变压器；T3为电压回路调压器；C1，C2为电流回路电容器组；C3，C4为电压回路电容器组；L为调频电抗器；K1为电压回路闸刀；SP1为试品被试相；SP2，SP3为试品非被试相；TA为电流互感器；FYn为母线电压测量分压器；FYf为恢复电压测量分压器；MOA为避雷器；TV为电压互感器。
单相合成回路的特点是用试品的非被试相作为电压隔离开关，实现电压与电流同步；用电容C4、电抗器L组成重击穿放电支路，模拟实际重燃放电，提高老炼效果。采用单相合成回路进行老炼试验，能有效降低投切过电压，减小系统和设备风险。
图2典型单相合成老炼试验接线
1.3单相老炼试验
当不具备三相试验条件时，还可采用单相老炼试验，试验接线如图3所示，图中：Um为母线对地电压；Uf为试品极间恢复电压；Uc为电容器侧对地电压；I为回路电流；SP为试品；C为电容器组；TA为电流互感器；FD为放电线圈。
图3典型单相老炼试验接线
2、试验电流
根据多种大小不同的电流对真空开关进行的老炼和现场跟踪测试，试验电流过小，不足以消除灭弧室内杂质，试验电流太大，则要求系统无功容量也较大，产生的电压波动也大。当老炼试验电流为350～400A时，电弧呈圆锥形，沿电极表面不断移动，电弧弧柱的电流密度约为105～106A/cm2，具有很好的清洗和净化效应，也不会烧蚀电极触头表面。老炼试验电流和时间的推荐值如表1所示。电流持续时间为0.3s较为适宜，2次试验的间隔时间主要考虑断路器的储能、机构动作后的稳定、电弧熄灭后灭弧室内微电物质的稳定等因素，同时要避免间隔时间过长，影响试验效率。
表1老炼试验电流和时间推荐值
3、试验电压
试验电压在试品分闸瞬间测定，其相间电压应不小于系统标称电压，并尽可能靠近试品处。对于三相试验，试验电压用三相试验电压的平均值表示，通过示波器或瞬态记录仪等设备来确定，任何相间的试验电压与平均试验电压的偏差不应超过10%。对于单相老炼试验，于试品处测得的试验电压应不小于1.4倍额定电压/。
4、电容回路
电容器回路包括所有必要的测量装置，如分压器等。其电弧最终熄灭后300ms时断路器断口电压的衰减不超过10%，并提供1000ms的恢复电压。电容器组具有放电回路，关合操作之前，在容性回路上无明显的剩余电荷。三相试验的回路中性点应绝缘。GB1984-2003《高压交流断路器》要求恢复电压时间不少于300ms，但根据试验站开合容性电流试验的经验和数据统计分析，断路器在电弧熄灭300ms后发生重燃的次数约占总次数的15%，实测最大重燃时间为2150ms，故将恢复电压时间延长至1000ms。
5、试验次数
老炼试验的连续无重燃次数及试验总次数限值如表2所示。当三相和单相老炼试验连续30次、合成老炼试验连续60次无重燃后，再次发生重燃的几率已远小于0.1%。如果三相和单相老炼试验总次数超过150次，合成老炼试验总次数超过500次后仍有重燃发生，则通过老炼试验的可能性比较小。
表2连续无重燃次数及试验总次数限值
单相合成老炼试验可通过LC支路模拟重击穿放电，提高老炼效果，但总体上由于对重燃的电流进行了限制，对灭弧室的清洗作用比较小，因此无重燃次数比直接试验要求多30次。
三、老炼试验与型式试验的区别
真空断路器开合电容电流的型式试验和老炼试验均依据国标GB1984-2003《高压交流断路器》相关规定进行，两者区别如下：
1、试验目的不同
型式试验用于考核真空断路器性能，对重击穿和NSDD次数有严格限制。老炼试验的目的是改善真空灭弧室性能，对重燃不进行考核，只进行数据统计。但当老炼试验中频繁出现重击穿或NSDD且没有好转趋势，或试验次数达到规定上限，表明该断路器真空灭弧室制造质量较差，或机械特性及参数调整不当，通过试验已无法对其性能进行改善时，可以终止试验。
2、试验对象不同
型式试验针对断路器某个型号规格的样品进行，试验合格后允许批量生产。老炼试验则面向所有用于并联补偿装置的真空断路器，在投运前必须进行试验。
3、试验方法和要求不同
型式试验时为考验触头材料、工艺及机构配合，需要进行背对背电容器组的涌流关合试验。老炼试验一般在单个电容器组下进行，通常不会出现诸如触头熔焊、无法开断等现象。此外，老炼试验对合闸角度、分闸燃弧时间等也没有明确要求。
结束语
综合上述，重燃主要出现在真空断路器灭弧室工作初期，一般在灭弧后几十至几百毫秒内发生，并随着操作次数的增加而急剧减少，最后稳定在基本无击穿工况。根据大量的实践和试验经验，12kV和40.5kV真空断路器的早期重燃率一般约为1.0%和4.0%，通过老炼试验，能够消除真空断路器的早期重燃，有效降低真空断路器实际运行期间的重燃率。
参考文献
[1]王季梅.真空开关技术及应用[M].北京：机械工业出版社，2008.
电流和电路范文6
关键词：直流输电线路 合成电场 控制指标
中图分类号：F407 文献标识码： A
前言
在特高压直流线路设计和运行中，线路电磁环境的问题比较突出。在正常运行时，特高压直流输电线路工作电压高于电晕起始电压，会产生电晕。这样，由电晕引起的离子在电场作用下发生迁移，形成离子流；同时，空间电荷与输电线路共同作用产生合成电场。
一、合成电场和离子流密度的计算方法
电晕产生的离子在电场力的作用下发生迁移，会使直流输电线路周围的空间充满电荷，进而使得空间电场的分布发生很大改变。同时，空间电荷在电场作用下运动形成离子流。空间电荷的存在使得输电线路附近地面合成电场和离子流密度的求解变得非常复杂。由于合成电场计算问题中电位和电荷密度相互耦合，所以在计算中采用迭代法。在计算范围内，对空间各点的电荷密度设定初值，采用有限元法计算出各点的电位和场强，然后利用上流有限元法计算各点的空间电荷密度，再根据新的空间电荷密度分布求各点的电位和场强，直到空间各点电荷密度和场强的计算结果在一定误差范围内同时满足泊松方程和边界条件。
二、以单导线和双极线路为例的算法验证
为验证上述计算方法和软件的正确性和有效性，本文分别对单根光滑导线和双极直流线路进行了计算，并将计算结果与相应的解析解或测量值进行了对比。
1、单根导线
单根光滑导线结构比较单一，试验设置的导线高度1.05 m，半径0.115 cm，电压60 kV。起晕电压为42 kV，计算得出起晕场强为48.6 kV/cm。计算时离子迁移率取1.5×10 m-4/（V ・s）。地面合成电场Eg的计算曲线和3个测量点的值如图1所示。
本文计算的地面合成场强在离导线较近的前两点与测量值基本一致，误差
（1）此点离试验地面的边缘较近，此处场强由于电极的边缘效应会有一定程度的增加；
（2）人工边界的引入会使计算值偏小；
（3）测量误差的影响。
2、双极线路
对于输电线路电磁环境的研究，长期的测量更能反映合成场强的统计数据。本文以晴朗天气下的计算数据与实测数据进行对比。4种线路结构的结果列于表1中，表中场强数据均为线下场强的峰值。
实际运行线路会受到弧垂及微弱风力的影响，尽管如此，算例1和2与平均测量值误差
三、地面合成电场的影响因素分析
以某特高压±800 kV双极线路为例，本文分析了影响地面合成场强和离子流密度的几个主要因素，并总结了其影响规律。该线路采用的导线为6×LGJ630/45，分裂间距为0.45 m，极间距为22 m，高度为18 m。
1、导线高度对电场效应的影响输电线路处于不同高度H 时的地面合成电场分布如图2所示，其中水平位置的星号对应导线正下方的坐标（以下同）。在该算例中，当导线从16 m增高到20 m 时，地面电场效应明显改善，而最大点位置并没有变化。这种成比例的趋势也可以用来预测其它高度时的地面离子流场。按照电力行业标准规定，地面最大合成场强不超过30 kV/m，通过计算该导线的架设高度最低为17.9m。
由图2可以发现，提高导线高度能明显减小地面电场，对一些地面场强要求严格的地方可通过提升高度改善电磁环境。但线路提高1 m就会使工程总造价提升很多，因此对高度的选择应该综合考虑。
2、极间距变化对电场效应的影响
极间距变化时的地面电场强度和离子流密度分布规律如图3所示。可以发现，当极间距D从24 m减小到20m时，极间距对合成电场的影响不是很明显。此时，离子流密度增大，而场强最大值稍有增加，二者曲线均随导线位置内移。这是因为极间距减小时，导线表面放电现象更加严重，两极中间区域充斥的离子更多，离子流密度增大，也使线下场强有增大的趋势。但是，仅靠小距离地缩短极间距来削弱地面电场不是很有效。另外，从图2、3可以看出，地面合成场强的最大值并不在导线正下方，而是向外偏移4～5 m。
3、导线表面状况对电场效应的影响
当导体表面电场强度达到一定数值后，导体开始自持放电，形成电晕。这个数值就是起晕场强。依据假设，导线起晕后，表面场强保持起晕场强不变。因此，起晕场强的高低直接影响着导线的电晕程度。当导线运行电压不变时，地面合成场强和离子流密度会随起晕场强改变而变化。
根据起晕场强的计算公式表明，起晕场强与导线表面状况有关，即与粗糙系数成正比。前面的算例都是按照好天气下的情况对应的起晕场强计算的。但是，线路的实际运行情况非常复杂，运输、线路施工、环境污染等因素会造成导体表面粗糙程度加剧，雾气、雨滴和寒冷的天气条件也会使导线起晕场强不同程度地降低，从而降低粗糙系数。
针对污秽、潮湿和干燥3种导线表面状况，本文分别计算其地面合成电场分布。按经验，好天气时干燥导线对应的粗糙系数为0.47，潮湿甚至更严重污秽情况对应的粗糙系数分别为0.35和0.29。图4给出了地面合成电场分布规律。其中黑色粗点表示的是标称场即未发生电晕时的地面电场分布。可见，发生电晕后，地面最大合成电场将比标称场高出3倍左右。电场强度和离子流密度的最大值随粗糙系数或起晕场强的增加而显著减小。因此，若要控制地面的电场效应，须考虑线路途经区域的气候情况和导线表面的状况，避免在运输或施工过程中导线受损。
4、线路走廊宽度的确定
按规定，线路临近民房时，民房所在处地面合成场强限值为25 kV/m，且80的测量值≤15 kV/m。依此可以确定直流线路的走廊宽度。本文计算中取湿导线，其粗糙系数为m=0.35，地面合成场强和离子流密度分布计算结果如图5所示。这样，若按照l5 kV/m 的限值可以确定线路走廊的宽度如图中虚线所示。
由图5可知，自两极中心向外延伸38.5 m，地面合成场强可降至15 kV/m，此时离子流密度已减小到10 nA/m2以下。所以这种导线架设高度18 m时，走廊宽度为77 m。在我国中东部较发达地区，人口稠密，土地资源十分紧张，输电线路占用土地问题越来越引起人们的关注，线路走廊的最终确定需要无线电干扰、可听噪声、磁场等因素的综合考虑。
5、正负极起晕场强不同的情况
在以上算例中，正负极起晕场强取值相等，这样，地面合成场强曲线是对称的。而实际线路运行时，由于正负极导线电晕放电机理有所不同，负极导线更容易发生电晕。为反映这种情况，本文对正负极取不同起晕场强，Eo十=17.4 kV/cm，E0一=15kV/cm。地面合成电场和离子流密度的计算结果如图6所示。可以看出，由于负极起晕场强降低，引起X轴负半轴场强和离子流密度增大，但对正半轴的数据几乎没有影响。
结束语
本文在验证了上流有限元法求解直流输电线路地面合成电场和离子流密度的有效性之后，分析了±800 kV特高压线路的地面合成电场影响规律，得到了一些有益的结论：
1、提高导线高度能明显减小地面合成电场。
2、仅靠小距离缩短极间距来削弱地面合成电场不是很有效。
3、导线表面的状况对地面合成电场有较大的影响，应避免在运输或施工过程中使导线受损。
4、为了更好地解决实际工程问题，应对正负极性的起晕场强进行合理的考虑。
参考文献
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