導語：如何才能寫好一篇交變電流，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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A. 最大值仍為[Um]，而頻率大于[f]

B. 最大值仍為[Um]，而頻率小于[f]

C. 最 大值大于[Um]，而頻率仍為[f]

D. 最大值小于[Um]，而頻率仍為[f]

2. 圖2甲、乙分別表示兩種電壓的波形，其中圖甲表示電壓按正弦規(guī)律變化. 下列說法正確的是（ ）

A. 圖甲表示交變電流，圖乙表示直流電

B. 兩種電壓的有效值相等

C. 圖甲所示電壓的瞬時值表達式為[U=][311sin100πt V]

D. 圖甲所示電壓經(jīng)匝數(shù)比為[10∶1]的變壓器變壓后，頻率變?yōu)樵瓉淼腫110]

3. 圖3表示正弦脈沖波和方波的交變電流與時間的變化關(guān)系. 若使這兩種電流分別通過兩個完全相同的電阻，則經(jīng)過1min的時間，兩電阻消耗的電功之比[W甲∶W乙]為（ ）

A. [1∶2] B. [1∶2]

C. [1∶3] D. [1∶6]

4. 我國南方遭遇特大雪災時，輸電線表面結(jié)冰嚴重，導致線斷塔倒. 某學校實驗興趣小組設(shè)計了利用輸電導線自身電阻發(fā)熱除冰的救災方案，處理后的電路原理如圖4，輸電線路終端降壓變壓器用模擬負載[R0]代替，[RL]為輸電線電阻，并將電阻[RL]放入冰雪中，在變壓器原線圈兩端加上交變電流后即出現(xiàn)冰雪融化的現(xiàn)象. 為了研究最好除冰方案，下列模擬實驗除給定操作外，其他條件不變，不考慮其可行性，你認為其中最合理的是 （ ）

A. 將調(diào)壓變壓器滑動觸頭[P]向上移動一些

B. 將調(diào)壓變壓器滑動觸頭[P]向下移動一些，同時延長通電時間

C. 通過計算，選擇適當輸出電壓，并閉合[S]將模擬負載[R0]短時短路

D. 通過計算，選擇適當輸出電壓，并將模擬負載[R0]的阻值增大一些

5. 正弦式電流經(jīng)過匝數(shù)比為[n1n2=101]的變壓器與電阻[R]、交流電壓表V、交流電流表A按圖5甲方式連接，[R=]10Ω. 圖5乙是[R]兩端電壓[U]隨時間變化的圖象，[Um=102V]，則下列說法正確的是（ ）

A. 通過[R]的電流[iR]隨時間[t]變化的規(guī)律是[iR=2cos100πt A]

B. 電流表A的讀數(shù)為0.1A

C. 電流表A的讀數(shù)為[210A]

D. 電壓表的讀數(shù)為[Um=102V]

6. 如圖6，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為[1∶5]，原線圈兩端的交變電壓為[u=202sin100πt V]. 氖泡在兩端電壓達到100V時開始發(fā)光. 則（ ）

A. 開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為100Hz

B. 開關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為100V

C. 開關(guān)斷開后，電壓表的示數(shù)變大

D. 開關(guān)斷開后，變壓器的輸出功率不變

7. 圖7是霓虹燈的供電電路，電路中的變壓器可視為理想變壓器. 已知變壓器原線圈與副線圈的匝數(shù)比[n1n2=120]，加在原線圈上的電壓為[u1=]311sin100[πt]V，霓虹燈正常工作的電阻[R=]440kΩ，[I1、I2]表示原、副線圈中的電流. 下列判斷正確的是（ ）

A. 副線圈兩端電壓6220V，電流14.1mA

B. 副線圈兩端電壓4400V，電流10.0mA

C. [I1

D. [I1>I2]

8. 理想變壓器原線圈中輸入電壓[U1=]3300V，副線圈兩端電壓[U2]為220V，輸出端連有完全相同的兩個燈泡[L1]和[L2]，如圖8，繞過鐵芯的導線所接的電壓表V的示數(shù)[U=2V]. 求：

圖8

（1）原線圈[n1]的匝數(shù)；

（2）當開關(guān)[S]斷開時，電流表[A2] 的示數(shù)[I2]=5A. 則電流表[A1] 的示數(shù)[I1]為多少；

（3）當開關(guān)[S]閉合時，電流表[A`] 的示數(shù)[I1′]是多少.

9. 如圖9甲，一固定的矩形導體線圈水平放置，線圈的兩端接一只小燈泡，在線圈所在空間內(nèi)存在著與線圈平面垂直的均勻分布的磁場. 已知線圈的匝數(shù)[n=]100匝，電阻[r=]1.0Ω，所圍成矩形的面積[S=]0.040m2，小燈泡的電阻[R=]9.0Ω，磁場的磁感應(yīng)強度按如圖9乙的規(guī)律變化，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為[e=nBmS2πTcos（2πTt）]，其中[Bm]為磁感應(yīng)強度的最大值，[T]為磁場變化的周期. 不計燈絲電阻隨溫度的變化，求：

圖9

（1）線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值；

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1.恒定電流的動態(tài)分析

動態(tài)分析也就是通過滑動變阻器的滑片滑動來改變電阻，或者是光敏電阻、熱敏電阻的電阻隨亮度和溫度的變化。這類題要是從改變的電阻入手，往往分析不出它自身的電流電壓的變化，所以要從不變的電阻來分析變化的電阻的電流以及電壓。

例1．如圖所示，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，不計電壓表和電流表內(nèi)阻對電路的影響，當電鍵閉合后，兩小燈泡均能發(fā)光．在將滑動變阻器的觸片逐漸向右滑動的過程中，下列說法正確的是

（）

A．小燈泡L1、L2均變暗

B．小燈泡L1變亮，小燈泡L2變暗

C．電流表A的讀數(shù)變小，電壓表V的讀數(shù)變大

D．電流表A的讀數(shù)變大，電壓表V的讀數(shù)變小

解：當滑動變阻器的滑片P向右移動時，電阻變大，總電阻也變大，由閉合電路的歐姆定律可知，回路中電流I減小，所以電流表A的讀數(shù)變小，燈泡L2變暗。因為內(nèi)電阻不變，所以先分析電源內(nèi)電壓U內(nèi)=Ir減小，路端電壓U=E-U內(nèi)增大，電壓表V的讀數(shù)變大。再分析L2電阻不變，所以UL 2=IRL 2變小，所以滑動變阻器兩端電壓U滑=U-UL 2升高，燈泡L1變亮。

故BC項正確。

2.交流電的動態(tài)分析

其實交流電的動態(tài)分析相對同等難度的直流電來說某些方面還要比較簡單一些，因為高中接觸的變壓器都是理想變壓器，不考慮自身的電能的消耗，所以相當于沒有內(nèi)電阻。也是同樣的思路從不變的電阻入手。

例2．如圖，理想變壓器原線圈接正弦交流電，副線圈與理想電壓表、理想電流表、熱敏電阻Rt（阻值隨溫度的升高而減?。┘岸ㄖ惦娮鑂1組成閉合電路．則以下判斷正確的是（）

A．變壓器原線圈中交流電壓u的表達式u＝36 sin100πt（V）

B．Rt處溫度升高時，Rt消耗的功率變大

C．Rt處溫度升高時，變壓器的輸入功率變大

D．Rt處溫度升高時，電壓表和電流表的示數(shù)均變大

解：當溫度升高時，Rt電阻減小，總電阻減小，總電流增大，所以電流表的示數(shù)增大。副線圈的電壓不變，因為電阻R1電阻不變，所以R1的分壓UR 1=IR1變大，則電壓表的示數(shù)減小。這個題還涉及到輸入功率隨輸出功率的變化，以及交流電的瞬時表達式。

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一、采用同步對比實驗進行演示電感和電容對交變電流的影響

對于“電感對交變電流的影響”演示實驗，筆者將原實驗優(yōu)化設(shè)計成圖2所示電路，不僅操作方便而且增加了實驗對比度。器材如下：A和B為2個完全相同的小燈泡(2.5V，3.8W)，R為滑動變阻器(最大值50Ω)，S為雙刀雙擲開關(guān)，L為學生用原副線圈，用學生電源供電。實驗過程：先接直流6V擋，調(diào)節(jié)滑動變阻器R使B和A燈泡亮度相同。然后改接為交流6V擋，對比A和B燈泡的亮度，會發(fā)現(xiàn)A燈比B燈暗。以上現(xiàn)象可說明線圈L對交流電除電阻阻礙外，又產(chǎn)生新的阻礙電流因素感抗。

將實驗裝置中的線圈換成電容器，且將滑動變阻器接入電路的阻值放置為最小，便可用來對比演示“電容對交變電流的影響”，效果亦同樣十分明顯。使用該實驗裝置還可以進一步演示感抗與自感系數(shù)的關(guān)系、容抗與電容量的關(guān)系，具體方法和過程在這里不再贅述。

二、用信號發(fā)生器作為電源演示交流電頻率對感抗和容抗的影響

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交流電轉(zhuǎn)換成直流電通過整流器實現(xiàn)，直流電轉(zhuǎn)變成交流電通過逆變器完成。

整流原理：半導體PN結(jié)在正向偏置時電流很大，反向偏置時電流很小。整流二極管就是利用PN結(jié)的這種單向?qū)щ娞匦詫⒔涣麟娏髯優(yōu)橹绷鞯囊环NPN結(jié)二極管。通常把電流容量在1安以下的器件稱為整流二極管，1安以上的稱為整流器。常用的半導體整流器有硅整流器和硒整流器，產(chǎn)品規(guī)格很多，電壓從幾十伏到幾千伏，電流從幾安到幾千安。整流器廣泛用于各種形式的整流電源中。

逆變原理：將電網(wǎng)的交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的12V直流輸出，而逆變器是將Adapter輸出的12V直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l的高壓交流電；兩個部分同樣都采用了用得比較多的脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)。其核心部分都是一個PWM集成控制器，Adapter用的是UC3842，逆變器則采用TL5001芯片。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

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論文關(guān)鍵詞：變頻電源,變壓整流器,變壓器設(shè)計

0引言

變頻發(fā)電系統(tǒng)具有簡單可靠的特點，在新一代飛機上得到了廣泛的應(yīng)用，如B787，A380，C919飛機均采用了變頻發(fā)電系統(tǒng)。

飛機變壓整流器將主交流電源轉(zhuǎn)換成28V直流電源給直流用電設(shè)備供電。

1變壓整流器工作原理

本方案設(shè)計的12脈沖變壓整流器由一個變壓器，兩組三相整流橋等組成，其電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。它利用一個三相變壓器，其原邊繞組采用星形連接，副邊兩繞組分別采用星形和三角形聯(lián)接后分別接到兩個整流橋，兩組橋輸出端經(jīng)平衡電抗器并聯(lián)，引出電抗器的中心抽頭作為直流輸出的正端，整流橋的負端直接相聯(lián)后作為輸出負端接至直流負載。

4.3仿真結(jié)論

經(jīng)過仿真可知，設(shè)計的變壓整流器可滿足相關(guān)技術(shù)指標的要求，本設(shè)計方案可行。

5結(jié)論

本文以變頻交流發(fā)電系統(tǒng)為基礎(chǔ)，設(shè)計了一款變壓整流器，并進行了仿真驗證，仿真結(jié)果表明，設(shè)計的變壓整流器性能良好。驗證了設(shè)計的合理性，為對飛機變壓整流器的進一步研究奠定了基礎(chǔ)。

【參考文獻】

[1]嚴仰光.航空航天器供電系統(tǒng)[M].北京：航空工業(yè)出版社.

[2]李傳琦，盛義發(fā).電子電力技術(shù)計算機仿真實驗[M].北京：電子工業(yè)出版社.

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關(guān)鍵詞：變頻電機設(shè)計交流調(diào)速系統(tǒng)變頻器諧波

一、變頻器運行時對變頻電機工作的影響

在變頻電機調(diào)速控制系統(tǒng)中，采用電力電子變壓變頻器作為供電電源，供電系統(tǒng)中電壓除基波外不可避免含有高次諧波分量，對外表現(xiàn)為非正弦性，諧波對電機的影響主要體現(xiàn)在磁路中的諧波磁勢和電路中的諧波電流上，不同振幅和頻率的電流和磁通諧波將引起電動機定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅(鋁)耗、鐵耗及附加損耗的增加，最為顯著的是轉(zhuǎn)子銅(鋁)耗。這些損耗都會使電動機效率和功率因數(shù)降低。同時，這些損耗絕大部分轉(zhuǎn)變成熱能，引起電機附加發(fā)熱，導致變頻電機溫升的增加。如將普通三相異步電動機運行于變頻器輸出的非正弦電源條件下，其溫升一般要增加10%～20%。同時這些諧波磁動勢與轉(zhuǎn)子諧波電流合成又產(chǎn)生恒定的諧波電磁轉(zhuǎn)矩和振動的諧波電磁轉(zhuǎn)矩，恒定諧波電磁轉(zhuǎn)矩的影響可以忽略，振動諧波電磁轉(zhuǎn)矩會使電動機發(fā)出的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生脈動，從而造成電機轉(zhuǎn)速(主要是低速時)的振蕩，甚至引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。諧波電流還增加了電機峰值電流，在一定的換流能力下，諧波電流降低了逆變器的負載能力。對于變頻電機，如何在設(shè)計過程中采取合理措施避免或減小應(yīng)用變頻器所帶來的影響，以求得系統(tǒng)最佳經(jīng)濟技術(shù)效果，是本文討論的重點。

二、變頻電機設(shè)計特點

對于變頻電機，其設(shè)計必須與逆變器、機械傳動裝置相匹配共同滿足傳動系統(tǒng)的機械特性，如何從調(diào)速系統(tǒng)的總體性能指標出發(fā)，求得電機與逆變器的最佳配合，是變頻電機設(shè)計的特點。設(shè)計理論依據(jù)交流電機設(shè)計理論，供電電源的非正弦以及全調(diào)速頻域內(nèi)達到滿意的綜合品質(zhì)因數(shù)是變頻電機設(shè)計中需要著重注意的兩個問題，設(shè)計中參數(shù)的選取應(yīng)做特別的考慮。與傳統(tǒng)異步電機相比，一般變頻電機設(shè)計有如下一些特點：

1.用于變頻調(diào)速的異步電動機要求其工作頻率在一定范圍內(nèi)可調(diào)，所以設(shè)計電機時不能僅僅考慮某單一頻率下的運行特性，而要求電機在較寬的頻率范圍內(nèi)工作時均有較好的運行性能。如目前大多調(diào)速異步電動機的工作頻率在5Hz~100Hz內(nèi)可調(diào)，設(shè)計時要全面考慮。

2.變頻電機在低速時降低供電頻率，可以把最大轉(zhuǎn)矩調(diào)到起動點，獲得很好的起動特性，因而在設(shè)計變頻電機時不需要對起動性能作特別的考慮，轉(zhuǎn)子槽不必設(shè)計為深槽，從而可以重點進行其它方面的優(yōu)化設(shè)計。

3.變頻電機通過調(diào)節(jié)電壓和頻率，在每一個運行點都可以有多種運行方式，對應(yīng)多種不同的轉(zhuǎn)差頻率，因而總能找到最佳的轉(zhuǎn)差頻率，使電機的效率或功率因數(shù)在很寬的調(diào)速范圍內(nèi)都很高。因而，變頻電機的功率因數(shù)和效率可以設(shè)計得更高，功率密度得以進一步提高?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)表明：在額定工作點，逆變器供電下的異步電機效率比普通電機高2%~3%，功率因數(shù)高10%~20%。

4.變頻電機采用變頻裝置供電，輸入電流中含有較多的高次諧波，產(chǎn)生電機局部放電和空間電荷，增大了介質(zhì)損耗發(fā)熱和電磁振動力，加速了絕緣材料的老化，所以應(yīng)加強電機絕緣和提高整體機械強度，變頻電機的絕緣強度一般要達到F級以上。

5.變頻供電時產(chǎn)生的軸電壓和軸電流會使電機軸承失效，縮短軸承使用壽命，必須在設(shè)計上要加以考慮。對較小的軸電流，可以適當增大電機氣隙和選用專用脂；另外，增加軸承的電氣絕緣或者將電機軸通過電刷接地，可以有效解決軸承損壞問題；對過高軸電壓，應(yīng)設(shè)法隔斷軸電流的回路，如采用陶瓷滾子軸承或?qū)崿F(xiàn)軸承室絕緣。同時，在逆變器輸出端增加濾波環(huán)節(jié)，降低脈沖電壓dU/dt也是一種有效的方法。

三、電磁設(shè)計

在普通異步電動機設(shè)計基礎(chǔ)之上，為進一步提高變頻調(diào)速電機的性能，對變頻調(diào)速異步電動機的設(shè)計參數(shù)也要進行更加細致的考慮。滿足高性能要求時的變頻電機設(shè)計參數(shù)的變化與設(shè)計目標之間的關(guān)系。在設(shè)計參數(shù)和性能要求之間還必須折衷選擇。電磁設(shè)計時不能僅限于計算某一個工作狀態(tài)，電磁參數(shù)的選取應(yīng)使每個頻率點的轉(zhuǎn)矩參數(shù)滿足額定參數(shù)要求，最大發(fā)熱因數(shù)滿足溫升限值，最高磁參數(shù)滿足材料性能要求，最高頻率點滿足轉(zhuǎn)矩倍數(shù)要求，額定點效率、功率因數(shù)滿足額定要求。由于諧波磁勢是由諧波電流產(chǎn)生的，為減小變頻器輸出諧波對異步電動機工作的影響，總之是限制諧波電流在一定范圍內(nèi)。

四、絕緣設(shè)計

電機運行于逆變電源供電環(huán)境，其絕緣系統(tǒng)比正弦電壓和電流供電時承受更高的介電強度。與正弦電壓相比，變頻電機繞組線圈上的電應(yīng)力有兩個不同點：一是電壓在線圈上分布不均勻，在電機定子繞組的首端幾匝上承擔了約80%過電壓幅值，繞組首匝處承受的匝間電壓超過平均匝間電壓10倍以上。這是變頻電機通常發(fā)生繞組局部絕緣擊穿，特別是繞組首匝附近的匝間絕緣擊穿的原因。二是電壓(形狀、極性、電壓幅值)在匝間絕緣上的性質(zhì)有很大的差異，因此產(chǎn)生了過早的老化或破壞。變頻電機絕緣損壞是局部放電、介質(zhì)損耗發(fā)熱、空間電荷感應(yīng)、電磁激振和機械振動等多種因素共同作用的結(jié)果。變頻電機從絕緣方面看應(yīng)具有以下幾個特點：(1)良好的耐沖擊電壓性能；(2)良好的耐局部放電性能；(3)良好的耐熱、

耐老化性能。

五、結(jié)構(gòu)設(shè)計

在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，主要也是考慮非正弦電源特性對變頻電機的絕緣結(jié)構(gòu)、振動、噪聲冷卻方式等方面的影響，一般應(yīng)注意以下問題：

1.普通電機采用變頻器供電時，會使由電磁、機械、通風等因素所引起的振動和噪聲變得更加復雜。在設(shè)計時要充分考慮電動機構(gòu)件及整體的剛度，盡力提高其固有頻率，以避開與各次力波產(chǎn)生共振現(xiàn)象。

2.電機冷卻方式：變頻電機一般采用強迫通風冷卻，即主電機散熱風扇采用獨立的電機驅(qū)動，使其在低速時保持足夠的散熱風量。

3.對恒功率變頻電機，當轉(zhuǎn)速超過3000r/min時，應(yīng)采用耐高溫的特殊脂，以補償軸承的溫度升高。

4.變頻電機承受較大的沖擊和脈振，電機在組裝后軸承要留有一定軸向竄動量和徑向間隙，即選用較大游隙的軸承。

5.對于最大轉(zhuǎn)速較高的變頻電機，可在端環(huán)外側(cè)增加非磁性護環(huán)，以增加強度和剛度。

6.為配合變頻調(diào)速系統(tǒng)進行轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制和提高控制精度，在電機內(nèi)部應(yīng)考慮裝設(shè)非接觸式轉(zhuǎn)速檢測器，一般選用增量型光電編碼器。

7.調(diào)速系統(tǒng)對傳動裝置加速度有較高要求時，電機的轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)較小，應(yīng)設(shè)計成長徑比較大的結(jié)構(gòu)。

六、結(jié)論

與普通異步電動機不同，變頻調(diào)速異步電動機采用變頻器供電，其運行性能與電機本體和調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計都密切相關(guān)。這一方面使變頻調(diào)速電機的設(shè)計要同時兼顧電機本體和調(diào)速系統(tǒng)；另一方面也使得變頻調(diào)速異步電動機的設(shè)計變得靈活，但同時也增加了高性能變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計的復雜程度。只有結(jié)合變頻器和一定的控制策略，從整體上進行電機的設(shè)計和優(yōu)化，才能獲得最理想的運行性能。

參考文獻：

[1]ANDRZEJM.TRZYNADLOWSKI著，李鶴軒，李揚譯.異步電動機的控制.北京：機械工業(yè)出版社，2003.

[2]陳伯時，陳敏遜.交流調(diào)速系統(tǒng)(第2版).北京：機械工業(yè)出版社，2005.

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關(guān)鍵詞 交流異步電機；變級制動；電磁制動；整流電路

中圖分類號：TM343 文獻標識碼：A 文章編號：1671—7597（2013）032-023-02

異步電動機的制動方法主要有兩大類，即電氣制動和機械制動。電氣制動是使電動機產(chǎn)生一個與原來轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反的制動轉(zhuǎn)矩而迫使其迅速停止，常用的有反饋制動，反接制動、能耗制動等。機械制動是采用機械制動裝置來強迫電動機迅速停止，一般采用直流電磁制動。本文主要討論的是電磁制動。

電磁制動屬于失電制動，也被稱為安全制動，目前應(yīng)用廣泛。常用的電磁制動采用不變直流電源有其弊端，現(xiàn)分析如下：

1）為使制動器能連續(xù)工作，設(shè)計時就要減小電流，主要是控制銜鐵和電磁鐵間的工作間隙。因為電流和工作間隙的平方成正比， 所以工作間隙選的很小， 大約為1 mm左右， 較小的工作間隙給制造、調(diào)試帶來困難， 工作間隙稍有磨損其間隙變化率就很大， 所以需要經(jīng)常調(diào)整工作間隙。

2）在保持吸合狀態(tài)的工作時段，電流沒有減下來，為了避免勵磁線圈發(fā)熱，只能是多用些銅材和鋼材，既浪費材料又浪費電能，更重要的是，制動器的工作電流大，儲存了較多的電磁能，斷電后銜鐵不能快速脫開制動，制動時間幾乎不合格。

為了克服上述不足，減少電路電流，降低儲存的磁場能，使制動器斷電后能快速脫開制動， 節(jié)約電能和降低勵磁線圈溫升，本文設(shè)計了一種變級制動控制電路，使直流電磁制動器在不同的工作時段采用不同的制動電流，以滿足電機啟停頻繁、迅速制動的要求。

1 直流電磁制動機構(gòu)

直流電磁制動系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在旋轉(zhuǎn)軸系上裝有制動盤，在機殼上裝有只可以軸向滑動，但不能轉(zhuǎn)動的摩擦盤和通電線圈。制動時，在線圈中通以一定的電流，電磁鐵產(chǎn)生足夠的電磁力，該電磁力使摩擦盤向下運動，與制動盤摩擦，產(chǎn)生所需的制動效果。起動運行時，回復電磁鐵先通電，電磁力使摩擦盤向上運動，摩擦盤與制動盤脫離，并使回復電磁鐵處于氣隙最小的位置。該動作完成后，軸系才可以加速旋轉(zhuǎn)。回復電磁鐵的運動部分與摩擦盤剛性連接。采用兩個電磁鐵后，該部分的動作實現(xiàn)了完全電控，避免了采用機械彈簧支撐時存在的適配問題，該制動過程由電磁線圈控制，線圈中有電流通過時，通過電磁鐵吸合機械制動機構(gòu)，通過抱緊電機軸產(chǎn)生較大阻力矩來實現(xiàn)制動。

2 變級控制電路

由于制動系統(tǒng)開始制動時所受阻力矩較大，因此要求線圈中有較大電流通過。一段時間后，電機轉(zhuǎn)矩減小，制動機構(gòu)所需的制動阻力矩也相應(yīng)減小，以減少機械磨損和能量消耗，因此電路線圈中只需很小的維持，這些通過相應(yīng)的控制電路來實現(xiàn)。

本文擬設(shè)計為橋式全波/半波可轉(zhuǎn)換整流電路，電磁制動器啟動瞬間，電路為全波整流電路，負載線圈兩端電壓較高，從而流過線圈電流較大，制動器輸出阻力矩也較大。5 s后，由延時電路控制繼電器線圈得電，從而繼電器開關(guān)動作，電路切換為半波整流電路。此時負載線圈兩端電壓為啟動瞬間的一半左右，線圈中電流與制動器輸出阻力矩也為啟動瞬間的一半左右。

2.1 整流電路

目前常用的整流電路主要分為單（三）相半波可控整流電路，單（三）相橋式全控整流電路， 單（三）相全波可控整流電路和單（三）相橋式半波整流電路。

在理想狀況下，根據(jù)功率等效的原理，經(jīng)過積分計算后，全波整流得到的有效電壓值與電源電壓有效值相同，半波整流得到的有有效電壓值為電源有效電壓值的一半。

本次電機及制動系統(tǒng)均接入380 V單相工業(yè)電源，因此本次控制電路根據(jù)單相整流相關(guān)理論進行設(shè)計。電源波形為正弦波。

380 V單相電源經(jīng)全波整流后，結(jié)合相關(guān)整流電路，電磁制動器可得到380 V左右啟動電壓；380 V單相電源經(jīng)半波整流后，電磁制動器可得到全波整流一半左右制動電壓。

此在開始制動時候采用橋式全波整流，整流后波形如圖4所示。圖2中，虛線部分為全波整流后波形，實線部分為全波整流前波形。

圖2 全波整流后波形圖

5 s后，要求電路線圈中電流為開始制動時電路線圈中的一半，此時可將電路切換成橋式半波整流電路，這個過程由計時器延時實現(xiàn)，5 s后繼電器開關(guān)動作，電路變?yōu)闃蚴桨氩ㄕ麟娐?。橋式半波整流電路原理圖如圖3所示。整流后波形如圖4所示。

線圈電流為全波整流時線圈電流的一半，制動器輸出制動轉(zhuǎn)矩減小。必須注意的是，開合直流線圈時產(chǎn)生的過電壓也容易擊穿整流元器件和勵磁線圈。所以，電路必須按照安全要求設(shè)計附加的過電壓保護與防擊穿保護等設(shè)置，以確保電路的性能。

2.2 延時電路

本文采用CD4541B可編程計時器實現(xiàn)5s的計時，CD4541B由一個16階二進制計數(shù)器，一個振蕩器，它由外部R-C部分（2個電阻器和一個電容器），一個自動上電重置電路和輸出控制邏輯控制。正邊沿時鐘跳躍時計數(shù)器計數(shù)，并且計數(shù)器可以通過MASTER RESET輸入重新設(shè)置。

根據(jù)計算，選定RTC的值為21.4 kΩ，CTC的值為0.1μf，則RS的值為RS=2RTC=42.8 kΩ。此時f = 1/（2.3RTCCTC）=203 Hz，計數(shù)周期T=1/f=0.00492 s，根據(jù)頻率選擇表當A=0，B=1時，計數(shù)為1024，此時延時為0.00492s*1024=5.06 s。符合5 s的延時要求。

延時電路如圖5所示。

控制電路接通電源后，由于二極管D3的半波整流作用，晶閘管g端電壓不低于a端電壓，芯片CD4541B輸出低電平，k中無電流通過，因此晶閘管不導通，此時繼電器中線圈無電流通過，CD4541B芯片得電并開始計數(shù)，5 s后，輸出高電平，k中有電流通過，晶閘管導通，繼電器線圈中有電流通過，繼電器開關(guān)動作。電路中，D1對電路起保護作用，電路電源斷開瞬間，繼電器線圈中感應(yīng)電壓很大，此時通過繼電器線圈與D1組成的回路釋放線圈中的電磁能，對整個電路起保護作用。

2.3 主控制電路

主控制電路的作用是進行橋式全波/半波整流切換，通過繼電器開關(guān)控制，根據(jù)前面提到橋式全波與半波整流電路的相關(guān)特點，主電路設(shè)計如圖6所示。

端口1與斷口2接入交流電源，CJ為繼電器常閉開關(guān)，L為制動器負載線圈。接通電源時，電路為橋式全波整流電路，制動器線圈兩端得到有效值約為380 V的直流電壓，5s后，繼電器開關(guān)CJ斷開，電路轉(zhuǎn)換為橋式半波整流電路，制動器線圈兩端得到有效值減半的直流半波電壓，相應(yīng)地，其線圈中電流減半。

圖6 控制電路主電路

電路中，R與RV為壓敏電阻，壓敏電阻是一種新型的過電壓保護元件，又稱VYJ浪涌吸收器，其系列型號為MY31。它是由氧化鋅、氧化鉛等燒結(jié)制成的非線性電阻元件，具有正反向相同的很陡的伏安特性。正常工作時漏電流極小（μA級），故損耗小，遇到浪涌電壓時反應(yīng)很快，可通過數(shù)千安培的放電電流IY。因此抑制過電壓的能力極強。在本電路中利用壓敏電阻這種特性對電路起保護作用，防止制動器線圈在得電或失電瞬間產(chǎn)生很大過電壓損壞電路。

2.4 控制電路全圖

完整的控制電路如圖7所示，根據(jù)設(shè)計的制動控制電路，制動器的工作過程如下：電路接通電源后，由于芯片CD4541B輸出低電平，可控硅晶閘管管腳k中無電流通過，晶閘管不通，繼電器線圈中無電流通過，繼電器開關(guān)不動作，保持閉合狀態(tài)。主電路為橋式全波整流電路，而此時延時電路開始計數(shù)，5 s后，芯片CD4541B輸出高電平，可控硅晶閘管管腳k中有電流通過，晶閘管導通，繼電器線圈得電，從而繼電器開關(guān)動作，主電路轉(zhuǎn)換為橋式半波整流電路。此時制動器線圈兩端電壓為制動器啟動電壓的一半，繼電器線圈電流及輸出阻力矩均減半。

3 總結(jié)

本文結(jié)合實際生產(chǎn)中的要求設(shè)計了一種異步電機變級制動控制電路，通過相應(yīng)的整流電路來實現(xiàn)制動過程的控制，啟動瞬間制動電壓接近380 V，一段時間（5 s）后，制動電壓降為原來一半左右，此時線圈中電流約為啟動時線圈電流的一半。5 s延時通過相應(yīng)的延時電路來實現(xiàn)。電路并無復雜的反饋環(huán)節(jié)，滿足電機啟停頻繁、迅速制動的要求。

參考文獻

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篇8

關(guān)鍵詞：變頻；變轉(zhuǎn)差率；開環(huán)和閉環(huán)控制

中圖分類號：U264.91+3.4文獻標識碼：A

交流電動機調(diào)速方法近年來得到了廣泛的應(yīng)用，它的慣量小、結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、可在惡劣環(huán)境中使用，并且維護檢修比較方便、容易實現(xiàn)高速化、高壓化以及大容量化，還具有非常明顯的成本優(yōu)勢。交流電動機調(diào)速技術(shù)因其具有優(yōu)質(zhì)、節(jié)電、降耗、增產(chǎn)的特點已經(jīng)逐漸成為我國電氣傳動的中樞。

雖然交流電動機調(diào)速方法在現(xiàn)實使用中具有明顯的優(yōu)勢，但是由于很多企業(yè)和部門對于交流電動機調(diào)速的方法缺乏明確的判斷和認識，對于各種調(diào)速方案的使用條件和優(yōu)缺點認識不夠，在使用過程中出現(xiàn)了一系列的問題，不能使各種調(diào)速方案的作用得到最大化的發(fā)揮。為了避免這些問題的出現(xiàn)和蔓延，也為了進一步提高對于交流電動機調(diào)速方法及其控制方案的理解，本文從交流電動機調(diào)速的基本方法及其裝置入手，對交流電動機的調(diào)速控制方法及其 特點進行了詳細的分析，并研究了各類交流電動機的調(diào)速控制方案的適用場合和條件，為交流電動機調(diào)速方案作用的最大化發(fā)揮提供了參考和指導。

1 交流電動機調(diào)速方法闡述

根據(jù)交流電動機的基本轉(zhuǎn)速公式(下式(1)、(2))可以發(fā)現(xiàn)只要改變轉(zhuǎn)差率S、交流電機供電率F以及極對數(shù)P中的任意一個交流電機的轉(zhuǎn)速就會發(fā)生改變，由此引出了三最基本的調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的方法，即常說的變頻調(diào)速(改變頻率f1)、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速（改變s）、變極調(diào)速（變極對數(shù)p）三種調(diào)速方式。

同步電動機轉(zhuǎn)速公式：N0=60F/P(1)

異步電動機的轉(zhuǎn)速公式：N=N0(1-S)=60F/P(1-S) (2)

式中： P為極對數(shù)；

F為頻率；

S為轉(zhuǎn)差率（0～3%或0～6%）。

由于電機供電率F的改變比轉(zhuǎn)差率S和極對數(shù)P的改變要簡單得多，所以變頻調(diào)速在實際中比另外兩種調(diào)速方式的應(yīng)用要廣泛的多，特別是近年來靜態(tài)電力變頻調(diào)速器的迅速興起和發(fā)展促使了三相交流電動機變頻調(diào)速成為當前電氣調(diào)速的主流。總的來說，交流電動機的調(diào)速方法有不改變同步轉(zhuǎn)速和改變同步轉(zhuǎn)速兩種方式?；诖?，在生產(chǎn)實際中，不改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法有應(yīng)用油膜離合器、液力偶合器、電磁轉(zhuǎn)差離合器等調(diào)速以及繞線式電動機的串級調(diào)速、斬波調(diào)速以及轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。我們還應(yīng)該注意到僅僅改變電動機的頻率不一定能獲得良好的變頻特性，還需要對對電壓做出調(diào)整，以便使磁通保持在一個恒定位置。

2各種調(diào)速方法及其裝置的特征分析

（1）變頻調(diào)速

變頻調(diào)速是一種改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法，它的主要裝置是能夠改變電源頻率的變頻器。一般有兩大類變頻器：交流－交流變頻器以及交流－直流－交流變頻器，而我國使用的是后一種變頻器。它的主要特點如下表1所示：

表1 變頻調(diào)速的主要特點

（2）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速

轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的原理是轉(zhuǎn)子串電阻加大了電動機的轉(zhuǎn)差率，因而串入的電阻越大就會使轉(zhuǎn)速越低，對設(shè)備的要求比較簡單，但是在使用過程中會產(chǎn)生熱量。它的主要特點如下表2所示：

表2 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的主要特點

（3）定子調(diào)壓調(diào)速

定子電壓的改變會產(chǎn)生一系列機械特性各異的曲線，進而產(chǎn)生不同轉(zhuǎn)速。但是電壓的平方正比于電動機的轉(zhuǎn)矩決定了該方法的調(diào)速范圍不大?；诖耍趯嶋H應(yīng)用中有人提出了轉(zhuǎn)子電阻值大的籠型電動機或者在繞線式電動機上串聯(lián)頻敏電阻能夠擴大其調(diào)速范圍的觀點，并得到了證實。調(diào)壓調(diào)速的核心設(shè)備是一個能使電壓發(fā)生改變的電源，主要有晶閘管調(diào)壓、自耦變壓器、串聯(lián)飽和電抗器等幾種，其中以第一種調(diào)壓方式為最好。它的主要特點如下表3所示：

表3 定子調(diào)壓調(diào)速的主要特點

（4）串級調(diào)速

串級調(diào)速是通過在繞線式電動機轉(zhuǎn)子回路中聯(lián)入可變附加電勢來改變電動機轉(zhuǎn)差的一種調(diào)速方法。在這個過程中可變附加電勢對于轉(zhuǎn)差功率的吸收能力決定了串級調(diào)速的程度，并且根據(jù)吸收方式的不同，串級調(diào)速又可分為晶閘管串級調(diào)速、機械串級調(diào)速以及電機串級調(diào)速三種形式，第一種為最常用的形式。它的主要特點如下表4所示：

表4 串級調(diào)速的主要特點

（5）變極調(diào)速

該種方法主要是針對籠型電動機而言的，它改變的是定子繞組的接線方式，因此設(shè)備要求比較簡單。它的主要特點如下表5所示：

表5 變極調(diào)速的主要特點

參考文獻

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篇9

逆變器是交流微電網(wǎng)的關(guān)鍵電氣裝備，其控制策略與微電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、高效和經(jīng)濟運行密切相關(guān)。本論文主要從交流微電網(wǎng)逆變器存在的技術(shù)問題，針對微電網(wǎng)中單臺逆變器的控制，從頻域的角度，就基波和諧波功率的控制策略進行了分析和述評，并且就多臺逆變器的管理控制進行了交流微電網(wǎng)逆變器控制策略的探析，希望為研究交流微電網(wǎng)逆變器的專家與學者提供理論參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】交流微電網(wǎng) 逆變器 控制策略

微電網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)了再生資源、電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)融合，在提升資源利用效率的同時，帶來較大的經(jīng)濟效益和技術(shù)效果，從而實現(xiàn)能源的節(jié)約管理。微電網(wǎng)技術(shù)分為交流微電網(wǎng)、直流微電網(wǎng)和直交混合微電網(wǎng)，這些不同的分類需要針對實際網(wǎng)路的用電情況進行調(diào)整。在進行交流微電網(wǎng)的管理中，逆變器是關(guān)鍵的組成部分，在整個微電網(wǎng)的管理中占據(jù)重要的份額，需要對逆變器進行管理，提升逆變器的管理技術(shù)和管理方法。

1 交流微電網(wǎng)逆變器存在的技術(shù)問題

交流微電網(wǎng)在管理的過程中可能存在較大的問題，這個是和其系統(tǒng)構(gòu)架分不開的，微電網(wǎng)主要的組成部分是分布式的電源和儲能式的單元，這些單元在運行中都需要逆變器來進行維護，對于逆變器的管理可能存在一定的問題，造成逆變器在管理的過程中，因為線路之間的復雜性，造成逆變器的管理達不到要求，技術(shù)性的難題較多。微電網(wǎng)運行需要滿足相互之間各種模式的轉(zhuǎn)換，并且在并網(wǎng)中進行離網(wǎng)的控制，在這兩種情況下進行網(wǎng)絡(luò)的切換本身技術(shù)難度較高，對于逆變器的要求更加明顯。

從空間方面分析，微電網(wǎng)中的逆變器的數(shù)量較多，這些逆變器在管理的過程中也是需要關(guān)注的問題，相互之間的調(diào)控和管理等問題突出，為了使管理更加協(xié)調(diào)，需要重視對技術(shù)的控制。而且從頻率的角度出發(fā)，需要將逆變器的高速開關(guān)等進行靈活的控制，掌握好相互之間的頻率轉(zhuǎn)換，這些都是需要研究的問題，也是在管理中將要面臨的挑戰(zhàn)。

2 逆變器的控制策略分析

2.1 單臺逆變器基波的控制

如圖1所示，單臺逆變器在電網(wǎng)運行中主要是通過三相兩電平電路對信號進行控制，合理的控制PCC處連的連接和電網(wǎng)的連接，從而實現(xiàn)逆變器和電網(wǎng)的管理，使得電網(wǎng)的控制更加的靈活。但是在進行管理的過程中需要將基波進行控制，合理的控制離網(wǎng)的位置，將離網(wǎng)運行中的不平衡功率進行控制，實現(xiàn)可再生能源逆變器做恒功率運行。

2.2 單臺逆變器諧波控制策略

任何逆變器在管理的過程中都會產(chǎn)生一定的諧波，因此在進行微電網(wǎng)的管理中需要對諧波進行一定的控制，首先在電網(wǎng)中盡量不要增加一些輔助設(shè)備，盡可能的利用并網(wǎng)逆變器的閑置功率容量進行工作，這樣可以改善微電網(wǎng)的電能質(zhì)量。其次需要針對電網(wǎng)電壓進行控制，對電網(wǎng)的電壓和指令電流進行控制，防止因為電網(wǎng)電壓不同步造成的諧波的產(chǎn)生。

3 多臺逆變器的管理控制

微電網(wǎng)的運行是一個整體，在運行的過程中需要控制逆變器的運行，盡量的達到同步，但是逆變器在運行中不能像轉(zhuǎn)子一樣存在慣性，因此需要在其中增加一定的儲能，實現(xiàn)負荷狀態(tài)中的能量平衡，保證逆變器的運作，實現(xiàn)能量的平衡。同時，可以對微電網(wǎng)實行分散式的管理，提升對電網(wǎng)的控制力度，分散式的為電網(wǎng)管理，賦予每個逆變器本地控制的不同功能，單獨的對逆變器進行控制，從而完成對微電網(wǎng)的各種優(yōu)化控制和輔助服務(wù)。

相較于集中式的控制來講，分散式控制最大的優(yōu)勢在于可以保證逆變器獲得更多的信息，對數(shù)據(jù)通訊的要求也更低，系統(tǒng)在開放性方面更強，系統(tǒng)的運行也更加流暢，但是該系統(tǒng)在全局性方面較差，系統(tǒng)的整體決策變的困難，因此需要針對方面的問題及進行完善，將集中式和分散式的逆變器管理系統(tǒng)進行融合，進一步提升微電網(wǎng)的管理質(zhì)量。

3 結(jié)語

綜上所述，微電網(wǎng)的出現(xiàn)，在一定的程度上替代了傳統(tǒng)逆變器的控制方式，但是在使用中需要進一步控制諧波等問題，并根據(jù)不同的需要對逆變器實行集中或者分散式的管理，將微電網(wǎng)的管理與實際進行結(jié)合，從而進一步增加管理的有效性，提升配電網(wǎng)管理的效率。

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作者簡介

鄒存芝（1980-），女，碩士研究生學歷?，F(xiàn)為哈爾濱石油學院信息工程學院講師。研究方向為電機調(diào)速與控制、傳感與檢測技術(shù)。

篇10

南通市2013屆高三第一次調(diào)研中，有一道含二極管的交流電路的選擇題，在答案公布后，教師間出現(xiàn)爭議或疑惑.筆者對此加以歸納、分析，與同行交流.

題目如圖1所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1n2=225，原線圈接u1=2202sin100πt (V)的交變電流，電阻R1=R2=25 Ω，D為理想二極管，則

A.電阻R1兩端的電壓為50 V

B.二極管的反向耐壓值應(yīng)大于502 V

C.原線圈的輸入功率為200 W

D.通過副線圈的電流為3 A

在答案公布后，D選項出現(xiàn)了爭議，有人認為D是錯誤的，典型解答有如下兩種：

【第一種解答】根據(jù)理想變壓器原、副線圈的電壓比等于其匝數(shù)之比，即U1U2=n1n2，可得副線圈兩端電壓的有效值U2=50 V，所以通過R1的電流為2 A，交變電流通過二極管后，由于二極管的單向?qū)щ娦?，使得通過R2的交變電流變?yōu)槿鐖D2所示的圖象.再根據(jù)交變電流有效值的定義可計算R2兩端電壓的有效值，

502R2×T2=U2RT,

所以U=252 V，從而得到IR2=2 A.

故可得通過副線圈的電流為

I2=IR1+IR2=(2+2) A.

【第二種解答】分時段計算：一個周期分兩時間段，假設(shè)前半個周期二極管導通，后半個周期二極管截止.

前半個周期，R1、R2并聯(lián)，總電流即通過副線圈的電流有效值為I1=4 A；后半個周期二極管截止，電路只有R1有電流，所以通過副線圈的電流有效值為I2=2 A.所以通過副線圈的交變電流如圖3所示.

根據(jù)有效值的計算方法有：

I21RT2+I22RT2=I2RT,

得到I=10 A.

分析交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的.讓交流和直流通過相同阻值的電阻，如果它們在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，就把這一直流的數(shù)值叫做這一交流的有效值.第一種解答根據(jù)功率計算通過R2的電流，且通過R2的電流2 A是對的，但認為通過R2的電流加上通過R1的電流就是通過副線圈的電流就錯了.要計算通過副線圈的電流，要把二極管和電阻R2看成一個整體，電路結(jié)構(gòu)不同了，有效值也就不一樣了.第二種解答中，前、后半周期兩種電路的結(jié)構(gòu)不同了，不能用這樣的方法解答了.所以上述兩種結(jié)果是錯的.出現(xiàn)這種錯誤解答的原因是沒有對交變電流的有效值真正理解，即沒有掌握物理本質(zhì)，而是停留在套用公式、掌握題型的層次，這一現(xiàn)象必須引起我們物理教師在教學過程中的高度重視.其實D是正確的.

正確的解法：

方法一從總功率出發(fā).

因為U2=50 V，所以R1的功率

PR1=U22/R1=100 W.

而R2的交變電流變?yōu)槿鐖D2所示的圖象，所以R2只有一半時間在工作，所以R2的功率

PR2=50 W,

因此變壓器的輸出功率

P2=PR1+PR2=150 W.

再根據(jù)P2=U2I2，可得I2=3 A.

方法二我們也可以這樣理解，電阻R2兩端的電壓有效值為25 V，通過R2的電流2 A.若把二極管和電阻R2看成一個整體，而此時它們兩端的電壓的有效值為50 V，所以整體電流有效值為

I′=50 W50 V=1 A,

即有副線圈的電流為I2=2 A+1 A=3 A.

拓展練習如圖4所示的電路中，D為二極管(正向電阻為零，反向電阻為無窮大)，R1=R2=4 Ω，R3=6 Ω，當在AB間加上如圖5所示的交變電壓時，求1 s內(nèi)電阻R2、R3所消耗的電能分別是多少？

提示：由于二極管的單向?qū)щ娦?，將會使R2上的電流為半波電流，故R2上電流的有效值為0.25 A，所以1 s內(nèi)R2所消耗的電能為0.25 J.