并聯電阻范例6篇

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并聯電阻

并聯電阻范文1

1.使學生知道幾個電阻并聯后的總電阻比其中任何一個電阻的阻值都小。

2.復習鞏固并聯電路電流、電壓的特點。

3.會利用并聯電路的特點,解答和計算簡單的電路問題。

(二)教具

每組配備干電池二節,電壓表、電流表、滑動變阻器和開關各一只,定值電阻2只(5歐和10歐各一只),導線若干條。

(三)教學過程

1.復習

問:請你說出串聯電路電流、電壓和電阻的特點。(答略)

問:請解答課本本章習題中的第1題。

答:從課本第七章第一節末所列的數據表可以知道,在長短、粗細相等條件下,鎳鉻合金線的電阻比銅導線的電阻大;根據串聯電路的特點可知,通過銅導線和鎳鉻合金中的電流一樣大;根據歐姆定律得U=IR,可得出鎳鉻合金導線兩端的電壓大于銅導線兩端的電壓。

問:請解本章習題中的第6題。(請一名學生板演,其他學生自做,然后教師講評。在講評中要引導學生在審題的基礎上畫好電路圖,按規范化要求求解。)

2.引入新課

(1)請學生閱讀本節課文前問號中所提出的問題,由此提出本節學習的內容。

板書:〈第五節電阻的并聯〉

(2)問:并聯電路中電流的特點是什么?舉例說明。

學生回答,教師小結。

板書:〈1.并聯電路的總電流等于各支路中電流之和。即:I=I1+I2?!?/p>

(4)問:并聯電路電壓的特點是什么?舉例說明。

學生回答,教師小結。

板書:〈2.并聯電路中各支路兩端的電壓相等?!?/p>

(5)幾個已知阻值的電阻并聯后的總電阻跟各個電阻之間有什么關系呢?這就是本節將學習的知識。

3.進行新課

(1)實驗:

明確如何測R1=5歐和R2=10歐并聯后的總電阻,然后用伏安法測出R1、R2并聯后的總電阻R,并將這個阻值與R1、R2進行比較。

學生實驗,教師指導。實驗完畢,整理好儀器。

報告實驗結果,討論實驗結論:實驗表明,幾個電阻并聯后的總電阻比其中任何一個電阻都小。

板書:〈3.幾個電阻并聯后的總電阻比其中任何一個電阻都小?!?/p>

問:10歐和1歐的兩個電阻并聯的電阻小于多少歐?(答:小于1歐。)

(2)推導并聯電路總電阻跟各并聯電阻的定量關系。(以下內容教師邊講邊板書)

板書:〈設:支路電阻分別是R1、R2;R1、R2并聯的總電阻是R。

根據歐姆定律:I1=U1/R1,I2=U2/R2,I=U/R,

由于:I=I1+I2,

因此:U/R=U1/R1+U2/R2。

又因為并聯電路各支路兩端的電壓相等,即:U=U1=U2,

可得:1/R=1/R1+1/R2。

表明:并聯電路的總電阻的倒數,等于各并聯電阻的倒數之和。〉

練習:計算本節實驗中的兩個電阻(R1=5歐,R2=10歐)并聯后的總電阻。

學生演練,一名學生板演,教師講評,指出理論計算與實驗結果一致。

幾個電阻并聯起來,總電阻比任何一個電阻都小,這是因為把導體并聯起來,相當于增加了導體橫截面積。

(3)練習

例題1:請學生回答本節課文前問號中提出的問題。(回答略)

簡介:當n個相同阻值的電阻并聯時總電阻的計算式:R=R''''/n。例題1中:R′=10千歐,n=2,所以:R=10千歐/2=5千歐。

例題2.在圖8-1所示電路中,電源的電壓是36伏,燈泡L1的電阻是20歐,L2的電阻是60歐,求兩個燈泡同時工作時,電路的總電阻和干路里的電流。(出示投影幻燈片或小黑板)

學生讀題,討論此題解法,教師板書:

認請此題中燈泡L1和L2是并聯的。(解答電路問題,首先要認清電路的連接情況)。在電路圖中標明已知量的符號和數值以及未知量的符號。解題要寫出已知、求、解和答。

(過程略)

問:串聯電路有分壓作用,且U1/U2=R1/R2。在并聯電路中,干路中電流在分流點分成兩部分,電流的分配跟電阻的關系是什么?此題中,L1、L2中電流之比是多少?

答:(略)

板書:〈在并聯電路中,電流的分配跟電阻成反比,即:I1/I2=R2/R1。〉

4.小結

并聯電跟中電流、電壓、電阻的特點。

幾個電阻并聯起來,總電阻比任何一個電阻都小。

5.布置作業

課本本節末練習1、2;本章末習題9、10。

參看課本本章的"學到了什么?,根據知識結構圖寫出方框內的知識內容。

(四)說明

并聯電阻范文2

(國網上海市北供電公司,上海200072)

摘要:介紹了供電系統中電容器保護裝置的典型配置,通過對比說明了兩種不平衡保護的優缺點。

關鍵詞 :供電系統;并聯電容器組;不平衡保護

0引言

隨著電網的蓬勃發展,社會對電力能源的逐步依賴給供電系統帶來了新的考驗,而傳統較小容量的變壓器已不能滿足日益增長的負荷需求,因此新建變電站的主變容量較以往有所增大,變壓器的擴容也使得其對電網的無功補償有了新的要求。

1電容器保護概述

1.1電容器保護原理

電容器是一種重要的無功補償設備,作用在于減少電網中輸送的無功功率,有效降低有功電量的損失,達到改善電壓質量的目的,在電力系統中被廣泛采用。目前供電系統中普遍安裝了高壓并聯電容器組,通過電壓無功控制系統(VQC)或定時投切輸送容性無功功率,以補償用電設備的感性無功功率,從而提高功率因數,達到節約電能和降低線損的目的。

但同時,作為電力設備,電容器發生故障時危害也是不容忽視的,如滲漏油、外殼變形膨脹等,都會影響系統的正常運行,當某電容器發生內部元件或外殼絕緣擊穿時,會使其他正常運行的電容器對該故障電容器釋放非常大的能量,可能造成電容器爆炸乃至引起火災。除此之外,電容器自身制造工藝不良、日常運行電壓過高、諧波分量大、發生操作過電壓等也會導致電容器爆炸。因此,為其量身定做合理的保護裝置,可以有效避免電網由于電容器損壞而發生重大事故。

1.2電容器保護種類

按照電容器發生故障的原因,電容器保護可分為兩大類:一種是異常運行狀況,如過電壓、低電壓運行對電容器本身的安全運行造成危害,針對該類故障,配備了過電壓保護(以往常用放電PT二次相電壓,現常用系統母線電壓為采樣值)和低壓保護;另一種則是電容器裝置自身的內部故障,包括并聯電容器組與斷路器之間的短路故障,由此裝設了相過流保護、零序電流保護以及不平衡電流(電壓)保護。在這里,我們著重討論供電系統中并聯電容器組的不平衡電流(電壓)保護。

2并聯電容器組中性點不平衡保護的應用現狀

現上海地區的供電系統中,35kV降壓變電站中電容器裝置普遍的配置是:(相/零序)過電流保護、中性橫差(即不平衡電流)保護、過電壓(放電PT)保護;而新建的110kV降壓變電站中,電容器裝置的保護配置則為:(相/零序)過電流保護、零序電壓(即不平衡電壓)保護、過電壓(母線PT線電壓)保護。有明顯區別的是過去廣泛使用的是不平衡電流保護,而現今新的保護配置采用的是不平衡電壓保護,針對這一變化,我們從保護的原理出發作深入研究。

2.1不平衡電流保護原理

為防止電容器爆炸,電容器組的接線方式通常采用星形接線,因為當電容器組發生電容器擊穿短路時,由于故障電流受到了非故障相容抗的限制,使得來自系統的工頻電流大大減少,只有來自同相健全電容器的涌放電流,并無其他兩相的,因此很少會發生油箱爆炸事故。

當電容器組中電容器臺數較多時,可將其分為兩組,連接成兩組星形接線,在兩組星形的中性點連線上裝設橫差保護(即中性點不平衡電流保護)。在系統正常運行時,電路中電容器的三相容抗對稱,兩個星形的中性點電位相等,且沒有電流通過。而當電路中任一相的電容器發生擊穿故障時,兩個星形中性點將會流過不平衡電流,達到整定值后,通過中性橫差保護出口切除電容器斷路器。在以往的大多數35kV降壓變電站中,電容器保護裝置都采用了這一保護方式。

2.2不平衡電壓保護原理

通常在每一相電容器組的兩端會裝設放電PT的線圈,這樣既能正確反映電容器兩端的端電壓以及內部故障后產生的不平衡電壓,在電容器組與母線斷開時放電PT又能作為一條通路將電容器中的剩余電荷盡快釋放掉,從而保護人身和設備的安全。

不平衡電壓保護的原理就是當把電壓互感器作為電容器組的放電電阻時,PT的一次線圈與該電容器并聯成為放電線圈,其二次線圈中的一套則接成開口三角接線,在開口處連接一只較低整定值的電壓繼電器。在系統正常運行時,所采得的三相電壓較為平衡,開口處電壓則為0,當某一相電容器發生故障時,三相電壓不平衡,開口處就會出現零序電壓,不平衡電壓保護就是利用這個零序電壓值來啟動繼電器并接通跳閘回路,切除整組電容器,從而起到保護電容器組的目的,因此該保護也被稱為零序電壓保護。目前,在新建的110kV降壓變電站中普遍用不平衡電壓保護來代替不平衡電流保護。

2.3不平衡電流保護與不平衡電壓保護的應用范圍

在2008年國家電網公司修訂的Q/GDW212—2008《電力系統無功補償配置技術原則》中:“7.1.2當35~110kV變電站為電源接入點時,按主變壓器容量的15%~20%配置?!薄?.2110(66)kV變電站的單臺主變壓器容量為40MVA及以上時,每臺主變壓器配置不少于兩組的容性無功補償裝置。”

根據以上規定,本公司所管轄的變電站內電容器組容量的選擇按主變容量的15%來配置。

以富錦站為例,該站為35kV降壓變,三主變四分段接線,兩臺主變均為20MVA,每臺主變帶一個電容器組,則該電容器組的容量應為3000kvar,分為甲組(1800kvar)和乙組(1200kvar),電容器型號均為100kvar的BAM113?100?1W,即甲組有18臺電容器,乙組則有12臺,均采用雙星形接線方式,因此該電容器保護中配置的是中性橫差(即不平衡電流)保護。

另以110kV降壓變羅智站為例,該站為三主變六分段接線模式,每臺主變容量為80MVA,則該主變應配置12000kvar的電容器組,且不少于兩組,若仍使用以往100kvar容量的電容器,需要120臺電容器,占地面積較大,且不夠經濟,因此該站采用了容量334kvar的BAM113?334?1W電容器,分三組,容量分別為3006kvar(9臺電容器)、4008kvar(12臺電容器)、5010kvar(15臺電容器),從每組電容器臺數來看,僅能構成單星形接線,因此無法使用中性橫差保護。而零序電壓(不平衡電壓)保護也能起到保護電容器的目的,在功能上可以取代不平衡電流保護。

2.4并聯電容器組不平衡保護的優缺點

零序電壓保護的優點是靈敏度高、動作可靠性強、占地面積小,且很好地利用了放電PT原本作備用的開口三角繞組,經濟性顯著提高,目前廣泛應用于單星形接線的電容器組中。但是當母線的三相電壓不平衡時,所采樣到的零序電壓如持續超過整定值,則可能造成保護發誤動,且不能指示故障相位。

不平衡電流保護方式較為簡單,當發生系統電壓不平衡或單相接地故障等情況時,都不會引起誤動作。但由于是通過兩個星形中性點之間產生的差流來啟動保護動作,因此不能夠識別故障相且無法檢測到三相平衡故障和兩組對稱的故障。就單個保護而言,不平衡電流保護比零序電壓保護精度更高,但占地面積增大,且需另配置中性橫差CT,與零序電壓保護相較顯得不夠經濟。

因此,選用何種并聯電容器組不平衡保護,需綜合考慮電網對保護靈敏度的要求、實際電容器所允許的接線方式以及經濟性。為揚長避短,變電站內普遍采用不平衡保護與電容器過電流、過電壓保護結合組成的整套保護裝置,以提高動作準確性。

3結語

通過整套電容器組保護裝置的配置,能夠在電容器組發生故障時準確且及時地切除故障,隨著變電站內主變擴容,所需無功補償的容量增大,電容器的配置發生了明顯的變化,其保護的手段也應作出相應的變化調整。經過對比發現,不平衡電壓(零序電壓)保護由于對電容器接線的要求較低,并且能降低新建以及日常維護成本,在今后的使用中更具有優勢。

并聯電阻范文3

關鍵詞:電容器組;故障;保護

電力電容器是一種靜止的無功補償設備。它的主要作用是向電力系統提供無功功率,提高功率因數。采用就地無功補償,可以減少輸電線路輸送電流,起到減少線路能量損耗和壓降,改善電能質量和提高設備利用率的重要作用。對其配置合理完善的二次保護裝置對提高電容器組的運行可靠性起到至關重要的作用。下面主要結合項目中的設計對變電所中電容器組的保護配置進行分析和總結:

      1、并聯電容器組可能出現下列故障及異常運行方式:

      a.電容器組和斷路器之間連接線短路

      b.電容器內部故障(單只開路或短路)及其引出線短路

      c.電容器組中,某些故障電容器切除后所引起剩余電容器的過載或(和)過電壓

      d.電容器組的單相接地故障

      e.電容器組過電壓

      f.所聯接的母線失壓

電容器在變電所各種設備中屬于可靠性比較薄弱的電器,它比同級電壓的其他設備的絕緣較為薄弱,內部故障機會較多,運行條件比較嚴峻,除了遭受外部過電壓和短路故障等一般因素影響外,還存在操作頻繁,合閘涌流,高次諧波等特殊問題。因此電力電容器的保護問題比較復雜。

      2. 電容器組應配置的通用保護裝置:

對于電壓在1千伏及以上的高壓電容器組,總容量不大于100千乏時,可以用跌開式熔斷器保護和控制;100—300千乏時應采用帶熔絲的負荷開關保護和控制:大于300千乏時,  則應采用油開關并加裝相間電流保護等使之動作于跳閘。電容器組采用熔斷器保護時,其熔絲的額定電流不應超過電容器組額定電流的l.5倍。在裝用電壓為1000伏以下的低壓電容器組時,應采用帶有電流脫扣的自動開關控制和保護。

(1)對于單臺電容器,最簡單、有效的保護方式是采用熔斷器,其熔絲的額定電流可取電容器額定電流的1.5-1.2倍。這種保護簡單、價廉、靈敏度高、選擇性強,能迅速隔離故障電容器,保證其他完好的電容器繼續運行。保護熔絲還有明顯的標志,動作以后很容易發現,運行人員根據標志便可容易地查出故障的電容器,以便更換。但由于熔斷器抗電容充電涌流的能力不佳,不適應自動化要求等原因,對于多臺串并聯的電容器組保護必須采用更加完善的繼電保護方式。

(2)對于電容器組和斷路器之間連接線短路故障,電容器組的過電流和內部連接線的短路,應設置過電流保護。為避免合閘涌流引起保護的誤動作,過電流保護應有一定的時限,一般將時限整定到0.5s以上就可躲過涌流的影響。

(3)電抗器限流保護:與電容器串聯的電抗器,具有限制短路電流、防止電容器合閘時充電涌流及放電電流過大損壞電容器。除此之外,電抗器還能限制對高次諧波的放大作用,防止高次諧波對電容器的損壞。

(4)電容器組的過壓和低壓保護:電容器組的電壓保護是利用母線電壓互感器TV測量和保護電容器。電容器電壓保護主要用于防止系統穩態過電壓和低電壓,過電壓保護的整定值一般取電容器額定電壓的1.1倍。目前國內外多使用氧化鋅避雷器(MOA)對并聯補償電容器進行操作過電壓保護。

(5)電容器組的過負荷:電容器過負荷的原因,一是運行電壓高于電容器的額定電壓,另一種情況是諧波引起的過電流。在電力系統中,并聯電容器常常受到諧波的影響, 特殊情況,還可能在某些高次諧波產生諧振現象,產生很大的諧振電流。諧波電流將使電容器過負荷、過熱、振動和發出異音,使串聯電抗器過熱,產生異音和燒損。諧波對電網的運行是有害的,首先應該對產生諧波的各種來源進行限制,使電網運行電壓接近正弦波形,否則應裝設過負荷保護。

此外,并聯電容器組是否要裝設單相接地保護,應根據電容器組所在電網的接地方式及電容器裝置的絕緣情況來確定。

      3.電容器組內部故障的專用保護?

      電容器組是由許多單臺電容器串聯組成,個別電容器故障由其他相應的熔斷器切除,對整個電容器組無多大影響。但是當電容器組中多臺電容器故障被熔斷器切除后,就可能使繼續運行的剩余電容器嚴重過載或過電壓,因此必須考慮專用的保護措施。電容器發生故障以后將引起電容器組內部相應兩部分之間的電容不平衡,利用這個特性可以構成各種保護方式。其基本原理是利用電容器組內部某兩部分之間的電容量之差形成的電流差或電壓差構成的保護,故稱為不平衡保護,又可分為不平衡電流和不平衡電壓兩種類型。

高壓電容器組的接線方式,宜采用單星形接線或雙星形接線。低壓電容器或電容器組,可采用三角形接線或中性點不接地的星形接線方式。不同的接線形式采用不同的專用保護:

(1)單星形接線的電容器組,可采用開口三角電壓保護:將放電器的一次側與單星形接線的每相電容器并聯放電器的二次線圈接成開口三角形,電壓互感器的一次繞組兼作電容器放電線圈,可防止母線失壓后再次送電時因剩余電荷造成的電容器過電壓。正常運行時,中性點無位移,開口三角形兩端無電壓。當任一臺電容器有故障,中性點產生位移,開口三角形兩端出現零序電壓,達到整定時保護動作。這種保護方式的優點是不受系統接地故障和系統電壓不平衡的影響也不受三次諧波的影響靈敏度高安裝簡單是國內中小容量電容器組常用的一種保護方式。

(2)雙星形接線電容器組,可采用不平衡電流或電壓保護方式:將一組電容器分成容量相等的兩個星形電容器組(特殊情況兩個星形電容器組的容量也可不相等),在兩個中性點間裝設小變比的電流互感器,即構成雙星形中性點不平衡電流保護接線。其缺點是要將兩個星形的電容器組調平衡較麻煩,且在同相兩支路的電容器發生相同故障時,中性點間的不平衡電流為零或很小保護不動作。雙Y形接線的電容器采用不平衡電壓保護時,可用TV改換TA。即將TV一次繞組串在中性線中,當某電容器組發生多臺電容器故障時,故障電容器組所在星形的中性點電位發生偏移,從而產生不平衡電壓。

      (3)電容器組為三角形接線時,通常用于較小容量的電容器組,其保護采用零序電流保護(見圖1)。

      (4)每相能接成四個橋臂的單星形電容器組,可采用橋式差電流保護(見圖2):當電容器組每相的串聯段數為雙數并可分成兩個支路時,在其中部橋接一臺電流互感器,即構成橋式差電流保護 接線。正常運行時四個橋臂容抗平衡,因此橋差接線的M和N之間無電流流過。當四個橋臂中有一個電容器組存在多個電容器損壞時,橋臂之間因不平衡,在差接線MN中就流過不平衡差流。由于保護是分相設置的,根據動作指示可以及時判斷出故障相別,這種保護的缺點是當橋的兩臂電容器發生相同故障時,保護將拒動

   

      (5)串聯段數為二段及以上的單星形電容器組,可采用電壓差動保護(見圖3):電容器組每相由兩個電壓相等的串聯段組成(特殊情況兩個串聯段的電壓可以不相等),放電器的兩個一次線圈電壓相等(放電器的端電壓應與電容器的兩段電壓相配合可以不相等)并與電容器的兩段分別并聯連接,放電器的兩個二次線圈按差電壓接線即反極性相串聯構成了電壓差動保護。這種保護方式不受系統接地故障或電壓不平衡的影響,動作也較靈敏,根據斷電器的動作指示可以判斷出故障相別。缺點是使用的設備比較復雜,特殊情況還要加電壓放大回路。當同相兩個串聯段中的電容器發生相同故障時保護拒動。

為了減少電容器損壞,防止電容器事故擴大,并聯電容器裝置必須有完善和周密的保護裝置,正確選擇配備合適的保護方式有利于在事故發生時迅速有效的切除故障,找出故障產生的原因,以保障變電所乃至電網的安全穩定運行。                                         

并聯電阻范文4

一、串、并聯電路中的電流特點

1.探究串聯電路中的電流

把用電器逐個順次連接起來組成的電路叫串聯電路.它的基本特征是整個電路只有一條回路,沒有“分支點”.電流的方向是,電流從電源的正極流出,通過用電器流回電源的負極.那么在串聯電路中各處的電流大小有怎樣的關系呢?請同學們猜想:

(1)串聯電路中電流通過用電器后可能越來越??;

(2)串聯電路中電流通過用電器后可能越來越大;

(3)串聯電路中電流大小通過用電器后可能不變.

如何設計和進行實驗驗證呢?

(1)按圖1所示的電路圖連接好電路.若測A處電流就把該處接線斷開,把電流表串聯接入A處,選擇合適的量程,使電流從“+”接線柱流入,從“-”接線柱流出.閉合開關S,測出A處的電流為IA.然后用同樣的方法測出B、C處的電流分別為IB、IC,并把測得的數據記錄在表一中.

表一

(2)換上不同規格的小燈泡或改變電源電壓,至少測量3組數據.若實驗次數太少,得出的結論具有偶然性.

根據測得的多組實驗數據分析,即可得出串聯電路中的電流特點:串聯電路中電流處處相等.表達式為:IA=IB=IC(或I1=I2,I1、I2分別表示為通過燈泡L1、L2的電流).

2.探究并聯電路中的電流

把用電器并列地連接在電路的兩點間所組成的電路叫并聯電路.它的基本特征是由兩條及以上支路組成,有“分支點”.每條支路都和干路形成回路,有幾條支路,就有幾條回路.那么在并聯電路中各處的電流大小又有怎樣的關系呢?請同學們再猜想:

(1)干路上的電流與各支路上的電流可能相等;

(2)干路上的電流可能等于各支路上的電流之和.

如何設計和進行實驗驗證呢?

(1)按圖2所示電路連接好電路.在電路中的A、B、C處先后串聯接入電流表,選擇合適的量程,測出各處的電流大小分別為IA、IB、IC,并把測得的數據記錄在表格中(設計實驗記錄表格同表一,略).

(2)換上不同規格的小燈泡或改變電源電壓,再測量幾組數據.

根據測得的多組實驗數據分析,即可得出并聯電路中的電流特點:干路中的電流等于各支路中的電流之和.表達式為:IA

=IB+IC(或I=I1+I2).

二、串、并聯電路中的電壓特點

1.探究串聯電路中的電壓

串聯電路兩端的總電壓和各用電器兩端的電壓之間有什么關系呢?我們把電壓類比為水壓(水位差),猜想:串聯電路兩端的總電壓可能等于各用電器兩端的電壓之和.

如何設計和進行實驗驗證呢?

(1)按圖3所示的電路圖連接好電路.先將電壓表并聯在L1的兩端(即連接在A、B兩點間),選擇合適的量程,注意電壓表“+”“-”接線柱接法正確.閉合開關S,測出L1兩端的電壓為U1.然后用同樣的方法測出L2兩端的電壓為U2和A、C兩點間的電壓為U,并將測得的數據記錄在表二中.

表二

(2)換上不同規格的燈泡或改變電源電壓,再測幾組數據.

分析測得的實驗數據,即可得出串聯電路中的電壓特點:串聯電路兩端的總電壓等于各用電器兩端的電壓之和.表達式為:U=U1+U2.

2.探究并聯電路中的電壓

在并聯電路中,各支路兩端的電壓跟總電壓之間有什么關系呢?猜想:并聯電路兩端的總電壓可能跟各支路兩端的電壓相等.

如何設計和進行實驗驗證呢?

(1)按圖4所示的電路圖連接好電路.先將電壓表并聯在L1的兩端,測出L1兩端的電壓U1.然后用同樣的方法測出L2兩端的電壓U2和A、B兩點間的電壓U,并將測得的數據記錄在表格中(設計實驗記錄表格基本同表二,略).

(2)換上不同規格的燈泡或改變電源電壓,再測幾組數據.

分析測得的實驗數據,即可得出并聯電路中的電壓特點:并聯電路兩端的總電壓和各支路兩端的電壓相等.表達式為:U=U1=U2.

三、串聯分壓與并聯分流特點

1.串聯電路的分壓作用

如圖5所示,電阻R1和R2串聯,設電路中的電流為I,R1兩端的電壓為U1,R2兩端的電壓為U2,串聯電路兩端的總電壓為U.

因為串聯電路中電流處處相等,故通過R1和R2的電流相同,都為I.由歐姆定律得I=■=■,故■=■,這個公式稱為分壓公式.即在串聯電路中,各個電阻分配的電壓跟它們的阻值成正比.此規律也可以通過實驗探究獲得.

例1 一只小燈泡的額定電壓為8V,正常發光時的電阻為20Ω,現將該小燈泡接在12V的電源上,為使其正常發光,應

聯一個 Ω的電阻.

分析 小燈泡的額定電壓為8V,而電源電壓為12V,高于小燈泡正常工作時的電壓,故不能直接接到電源上.我們應該想到串聯電路具有分壓作用,用一個電阻和小燈泡串聯,分擔多余的電壓,就可以保證小燈泡正常工作.串聯一個阻值多大的電阻呢?直接利用分壓公式進行計算,也可以利用歐姆定律和串聯電路電流電壓特點進行計算.

解答 方法一:應串聯一個電阻R,它應分擔的電壓為UR=U-UL=12V-8V=4V,

利用分壓公式,得:■=■,

故R=■RL=■×20Ω=10Ω.

方法二:小燈泡的額定電壓UL=8V,串聯電阻分擔的電壓為UR=U-UL=12V-8V=4V,小燈泡正常發光時的電流是I=■=■

=0.4A,而串聯電路中通過每個用電器的電流相等,故應串聯一個阻值為R=■=■=10Ω的電阻.

2.并聯電路的分流作用

如圖6所示,電阻R1和R2并聯在電壓為U的電路中,設通過R1支路的電流為I1,通過R2支路的電流為I2.

因為并聯電路中總電壓和各支路兩端的電壓相等,故U=U1=U2.由歐姆定律得I1R1=I2R2,故■=■,這個公式稱為分流公式.即并聯電路支路中的電流跟它們的阻值成反比.此規律同樣可以通過實驗探究獲得.

例2 一只量程為500mA的電流表表頭,它的內阻只有0.2Ω,若要把它的量程擴大為3A,該怎樣做?

分析 電流表表頭的量程和內阻一般都很小,直接使用只能測量較小的電流.若要測量較大的電流,必須將表頭和一個電阻并聯.我們知道,并聯電路有分流作用,通過與一個電阻并聯,可以分走多余的電流,從而確保電流表表頭的安全.我們使用的雙量程電流表,就是將同一個表頭和不同的電阻并聯,從而擴大為不同的量程.

并聯電阻范文5

在混聯電路的學習中,對電路的分析和計算是很重要的一個內容,分析混聯電路時應把電阻的混聯電路分解為若干個串聯和并聯關系的電路,尤其對于初學者,如何弄清楚電路中電阻的連接情況,對電路進行分析和計算是個難點,而畫電路的等效圖,是分析電路的一種有效的方法,本文主要講述對一些不能直觀的看出其連接情況的混聯電路,如何畫出其等效圖,從而能直觀的分析電路的連接情況,并求出其等效電阻。

一、什么是混聯電路

在一個簡單的直流電路中,(負載電阻既不是串聯關系,也不是并聯關系的電路稱為復雜電路),既有電阻的串聯,又有電阻的并聯,這種電路稱為電阻的混聯電路,例如圖1中,4個電阻的連接關系,我們可以很直觀的看出:R2與R3并聯再與R1串,最后和R4并聯。用式子表示為:(R1+R2//R3)//R4。在電工中,通常用“//”符號表示并聯,用“+”表示串聯,用括號表示連接的先后關系。

圖1中4個電阻的連接關系是很直觀的,所以我們能直接看出它們的連接關系。

二、什么是畫等效圖

我們再來看一下圖2,這個電路畫的比較復雜,尤其是對于初學者來講,不易看清電阻的串、并聯關系,那么這5個電阻是怎樣一種連接方式呢?

對于這種不能直接看清電阻串、并聯關系的電路,我們可以把它改畫成如圖1這種能直觀地看出其連接關系的電路圖。改畫出來的電路圖其電阻的連接方式與原圖是相同的,只是畫法不一樣,所以叫畫等效圖。

三、怎樣畫等效圖

1.那么怎樣畫等效圖呢?通常通過下面三個步驟,就能很快地畫出等效圖,我們就以圖2為例。

第一步:標字母。即在每個電阻兩端都標上一個字母。

如圖2所示R1兩端分別有字母A、B;R2兩端分別有字母A、C;R3兩端分別有字母C、D;R4兩端有字母B、D:R5兩端標有字母A、B,這樣第一步就完成了;

第二步:排字母。把所有字母水平排列,接線端的兩個字母排在最兩端(A、B這兩個端子就是接線端)。

第三步:填電阻。把每個電阻都填入到它所對應的兩個字母之間,如圖3所示:R1在字母A、C之間,所以把A、C用導線連起來,并把R1填入到中間,依次類推,把R1-R5五個電阻填進去,這樣整個等效圖就完成了

通過圖3,我們就可以很直觀地看出這五個電阻的連接情況:

[(R3+R4)//R5+R2]//R1,R3與R4串聯,再與R5并聯,后與R2串聯,最后與R1并聯。

2.在第一步標字母時應注意的一點,由于我們通常把導線的電阻看作是零,所以如果電路中兩點直接由導線連接,中間沒有元件時,我們就認為導線上沒有電壓下降,這兩點的電位是相同的,所以可以把這兩點看作一個點,即如果電路中兩點之間是直接由導線連接,中間沒有其它元件,這樣的點在標字母時,要標上同一字母,例如圖4的電路。

通過標字母我們可以看出R1、R2、R3都接在A、B兩點之間,所以這三個電阻是并聯關系。

四、求等效電阻

還是以圖2的電路為例,設R1=R2=R3=R4=R5=1%R,求A、B之間的等效電阻。

并聯電阻范文6

【關鍵詞】OrCAD電路仿真RLC串 并聯電路電路參數

1 引言

伴隨著大規模集成電路以及計算機技術的快速發展,特別是互聯網+提出之后,利用計算機軟件對電子電路進行分析與設計的方法越來越廣泛的應用。目前OrCAD/Pspice電路設計軟件是一個應用廣泛的對電子線路進行分析設計的軟件,它有強大的電路設計與仿真能力的能力,對電子線路進行直流、交流和瞬態分析,以及更為復雜的傅里葉分析、諧波失真分析操作簡單,易于得到仿真結果。本文借助OrCAD/Pspice電路設計軟件,通過分析RLC串、并聯電路的頻率響應對電路的頻率特性的影響,調整RLC電路的元器件參量,進而對電路進行優化。

2 OrCAD/Pspice在RLC電子線路仿真中的優勢作用

因為在RLC電路中有電容元件和電感元件,所以當給定得激勵源的頻率f發生改變時,RLC電路中的感抗和容抗相應的也會發生改變,進而影響電路的工作狀態。嚴重的時候,RLC電路將不能正常工作,并對其他電路模塊造成影響。例如當激勵源的頻率f的改變超過正常工作的范圍時,RLC電路將會偏離其應該正常的工作范圍,從而出現電路失效的狀況,甚至電路被損壞。因此通過對電路的頻率特性進行分析從而保證電路能正常工作就很重要。通過對OrCAD電路進行仿真,觀察仿真圖,對電路中的的重要功能和特性指標進行分析,這樣就能找到合適的L、C的值,進而保證電路能正常工作。

3 RLC串聯電路分析

3.1 RLC串聯電路的交流掃描分析

交流掃描分析的輸出波形圖橫縱軸分別表示的是激勵源的頻率和對應的電流大小。當電阻R=1Ω,感抗L=40mH,容抗C=0.25uF,交流電壓源Ui=1V時,首先通過理論分析,當電路的頻率f=f 0 =1.59 kHz時,RLC電路將會串聯諧振。利用Pspice軟件對電路進行交流分析,L、C值不變,改變電阻值R,得到電路在不同參數下的電流響應曲線。圖1、2分別是RLC串聯電路圖和它在不同的電阻值R下電流隨頻率變化的曲線圖,分析仿真圖可知,當改變電阻的阻值時,RLC電路中的電流I將會發生變化,但諧振頻率f不受影響。通過查閱資料知,RLC串聯電路的品質因數為Q=ωR0L,由公式知,當電阻的阻值越小,質因數Q值越大,通頻帶則變得越窄,電路選擇性越好,抑非能力越強。當RLC電路諧振時電感L和電容C上將會出現超過外加電壓Q倍的高電壓,它會對RLC串聯電路造成嚴重破壞,因此需要避免RLC串聯電路發生諧振。

3.2 RLC串聯電路的瞬態分析

在不同信號的影響下,對RLC串聯電路進行瞬態分析,圖3是RLC串聯電路,R1=2kΩ,L1=40mH ,C1=0.25uF,正弦電壓源的電壓為U=10V,電源頻率f1=1.59kHz。

通過對RLC串聯電路進行瞬態分析,觀察到電阻的電流與電源的電壓相位相同,如圖4所示。圖5為輸出電壓波形,當電路處于諧振狀態,電阻上的電壓等于電源的電壓,而且電容電壓與電感電壓在相同的時刻對應的數值相等、極性相反,說明當RLC電路發生諧振時電容C和電感L沒有從電源獲取能量,而是兩者之間發生了能量的相互傳遞。

4 RLC并聯電路分析

4.1 RLC并聯電路的交流掃描分析

RLC并聯電路如圖6所示,其中電阻R2=20kΩ,感抗L2=140mH,容抗C2=0.25uF,電流源I2=1A。當電路的頻率

f==f 0=1.59kHz時,

U(N1)=1×20×103=20kV ,電路發生并聯諧振。

圖7時RLC并聯電路發生諧振時電阻電流隨頻率變化的曲線,分析仿真圖可以看出,電感的電流和電容的電流在相同時刻數值大小相等,相位相反,兩者的和始終為0,電阻中流過的電流的最大值為I=1A。電流源的電壓的最大值為20kV,如圖8所示。

4.2 RLC并聯電路的參數分析

在其他元件的參數不變,通過改變電路中某個元件值或某個模型參數使得電路的效應發生改變,通過分析比較,選取最優的方案進行電路設計。PSpice有參數分析的功能,通過設置好想要改變的元件值或模型參數,然后進行仿真,就可得到結果然后與原始結果進行分析比較優劣。對RLC并聯電路的電阻值進行參數掃描分析容抗,選定感抗L2=1mH,C2=1000pF,恒流源的輸出電流I2=1mA,對電阻值R2分別為 20kΩ,50kΩ和100kΩ時進行仿真分析,電路圖如圖9所示。

利用OrCAD/Pspice電路設計軟件進行參數掃描分析,當電路的頻f=1.59 kHz時,RLC并聯電路發生并聯諧振,如圖 10所示。從圖10中可看出,RLC并聯電路的電阻值越大,品質因數Q(并聯電路的品質因數 Q =ω0CR)R值越大,通頻帶越窄,電路的選擇性越好。

5 結語

通過OrCAD/Pspice軟件對RLC串、并聯電路的頻率特性的分析可知,針對不僅的信號源,當信號源的內阻很小時選取RLC串聯諧振電路,這是選用的電阻的阻值越小,質因數Q值越大,電路選擇性越好,而當信號源的內阻較大時,選取RLC并聯電路,發生諧振時,選取的電阻阻值值越大,品質因數Q越大,通頻帶越窄,電路的選擇性越好。

參考文獻

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