电路分析原理

2024-11-29

电路分析原理（共12篇）

电路分析原理篇1

1、前言

在数控机床的控制系统中, 为保证数控机床的加工精度要求, 检测装置则是数控机床的重要组成部分。用以准确的测量出当前工作台的位移量或丝杠的转角, 并将测量结果反馈给控制系统。建立完善的闭环数控系统是数控机床保证加工精度的前提。精密的检测装置是数控机床加工精度的重要保证。

2、检测装置的种类

数控检测装置从不同的角度看可分为不同的类型;

(1) 按测量方法分为增量式和绝对式两大类。绝对式是指直接把被侧转角或位移转换成相应的代码, 指示出绝对位置, 没有累积误差, 而且除电源后位置信息不会丢失;增量式检测装置是测出被测转角或位移量的相对值, 通常以滑尺相对定尺的位移量, 且以机床或工件上某一点为参考点, 反映工作台或刀具相对某参考点的增量。

(2) 按检测装置的运动形式分为旋转型和直线型两类。直线型位置检测装置用来测量运动部件的直线位移量;旋转型位置检测装置用来检测回转部件的转角量 (转动位移量) 间接测量其直线位移量。从信号的转换原理可分为光电效应、光栅效应、电磁感应、压电效应、磁阻效应等类型的检测装置。

3、脉冲编码器分类和结构

脉冲编码器是一种旋转式脉冲发生器。它把机械转角变成电脉冲, 是一种常用的角位移传感器。脉冲编码器分光电式、接触式和电磁感应式三种。光电式的精度与可靠性都优于其他两种, 因此数控机床上只使用光电式脉冲编码器。

增量式光电脉冲编码器最初的结构就是一种光电盘。在一个圆盘的圆周上分成相等的透明与不透明部分, 圆盘与工作轴一起旋转。此外还有一个固定不动的扇形薄片与圆盘平行放置, 并制作有辨向狭缝 (或狭缝群) , 当光线通过这两个作相对运动的透光与不透光部分时, 使光电元件接受到的光通量也时明时暗地连续变化 (近似于正弦信号) , 经放大、整形电路的变换后变成脉冲信号。通过计量脉冲的数目和频率即可测出工作轴的转角和转速。

4、光电脉冲编码器电路的工作原理

以CZ6132数控车床主轴电机上所使用的SZLF-102.4BM-C05L光电脉冲编码器为例, 分析电路工作原理。原理图如图1所示。

该脉冲编码器是采用圆光栅的光电脉冲编码器。每转产生1024个脉冲, 光线由光源G发出, 当光线透过圆光栅和指示光栅的线纹后, 在光电元件上形成明暗相间按正弦规律分布的莫尔条纹, 当圆光栅随电机转动时, 莫尔条纹也相应的移动, 则光电元件上的光线强弱发生变化, 光电元件将变化的光信号转换成近似正弦波的电信号。D1、D3为A组, D2、D4为B组, 每组的两个光电元件在莫尔条纹光线上的对应位置相位相差180度, 两组所对应的元件D1与D2 (D3与D4) 在相位上相差90度。两组光电元件产生相位相差90度的正弦波的信号, 两组信号分别加到电压比较器A1、A2。以图中A相为例分析信号传输过程。在正弦波正半周时, A1同相端IC1 (LM339N 9脚) 为高电平, 反相端IC1 (8脚) 为低电平 (电位差只有零点几伏) , 经比较器A1 IC1 (14脚) 输出高电平 (+5V) 。相反, 在正弦波的负半周, A1同相端IC1 (9脚) 为低电平, 反相端IC1 (8脚) 为高电平, (14脚) 输出低电平 (0V) 。A1的输出IC1 (14脚) , 直接送到IC2 (KS74HCTLS12N) 的3、4、5脚 (为三输入端的与非门, 三个输入端接到一起作为非门电路使用) , IC2的6脚输出经R13, 送到IC3 (MC3487N) 的7脚, 经功放处理, 由IC3的5、6脚输出, 6脚输出信号与输入信号相位相同, 5脚输出信号与输入信号相位相反。

在应用时, 从脉冲编码器输出的四个方波被引入位置控制电路, 经辨向和乘以倍率后, 变成代表位移的测量脉冲。经频率---电压变换器变成正比于频率的电压, 作为速度反馈信号, 供给速度控制单元, 进行速度调节。

5、结语

数控检测系统的种类比较多, 这里给出了光电脉冲编码器的电路原理图, 介绍了编码器的结构及工作原理, 详细分析并画出了正转时电路中个点的信号波形。从光源、光电元件到信息处理电路, 都从原理上作了细致的分析。力求达到了通俗易懂的目的。

摘要：本文以光电编码器为例介绍了数控检测系统的种类, 详细分析了光电编码器的结构原理。分析SZLF-102.4BM-C05L光电脉冲编码器电路原理, 把机械转角通过光电转换元件将变化的光信号转换成近似正弦波的电信号, 然后由放大电路、整形电路、经频率---电压变换器变成正比于频率的电压, 作为速度反馈信号, 供给速度控制单元, 进行速度调节。

关键词：编码器,增量式,圆光栅,莫尔条纹,光电效应

参考文献

[1]王凤藴.数控原理与典型数控系统[M].北京:高等教育出版社, 2003.9.

[2]韩鸿鸾.数控原理与维修技术[M].北京:机械工业出版社, 2004.4.

[3]黄尚先.现代机床数控技术[M].北京:机械工业出版社, 1996.9.

[4]王爱玲.现代数控原理及控制系统[M].北京:国防工业出版社, 2005.1.

[5]任建平.现代数控机床故障诊断及维修[M].北京:国防工业出版社, 2005.1.

电路分析原理篇2

第一章基本元件和定律

1.电流的参考方向可以任意指定，分析时：若参考方向与实际方向一致，则i>0，反之i<0。

电压的参考方向也可以任意指定，分析时：若参考方向与实际方向一致，则u>0反之u<0。

2．功率平衡

一个实际的电路中，电源发出的功率总是等于负载消耗的功率。

3．全电路欧姆定律：U=E-RI 4．负载大小的意义：

电路的电流越大，负载越大。电路的电阻越大，负载越小。5．电路的断路与短路

电路的断路处：I＝0，U≠0 电路的短路处：U＝0，I≠0 二．基尔霍夫定律 1．几个概念：

支路：是电路的一个分支。

结点：三条（或三条以上）支路的联接点称为结点。

回路：由支路构成的闭合路径称为回路。网孔：电路中无其他支路穿过的回路称为网孔。

2．基尔霍夫电流定律：

（1）定义：任一时刻，流入一个结点的电流的代数和为零。

或者说：流入的电流等于流出的电流。（2）表达式：i进总和=0

或： i进=i出

（3）可以推广到一个闭合面。3．基尔霍夫电压定律

（1）定义：经过任何一个闭合的路径，电压的升等于电压的降。

或者说：在一个闭合的回路中，电压的代数和为零。

或者说：在一个闭合的回路中，电阻上的电压降之和等于电源的电动势之和。（2）表达式：1

或： 2 或： 3（3）基尔霍夫电压定律可以推广到一个非闭合回路

三．电位的概念

（1）定义：某点的电位等于该点到电路参考点的电压。

（2）规定参考点的电位为零。称为接地。（3）电压用符号U表示,电位用符号V表示

（4）两点间的电压等于两点的电位的差。

（5）注意电源的简化画法。

四．理想电压源与理想电流源 1．理想电压源

（1）不论负载电阻的大小，不论输出电流的大小，理想电压源的输出电压不变。理想电压源的输出功率可达无穷大。（2）理想电压源不允许短路。2．理想电流源

（1）不论负载电阻的大小，不论输出电压的大小，理想电流源的输出电流不变。理想电流源的输出功率可达无穷大。（2）理想电流源不允许开路。

3．理想电压源与理想电流源的串并联（1）理想电压源与理想电流源串联时，电路中的电流等于电流源的电流，电流源起作用。

（2）理想电压源与理想电流源并联时，电源两端的电压等于电压源的电压，电压源起作用。

4．理想电源与电阻的串并联

（1）理想电压源与电阻并联，可将电阻去掉（断开），不影响对其它电路的分析。（2）理想电流源与电阻串联，可将电阻去掉（短路），不影响对其它电路的分析。5．实际的电压源可由一个理想电压源和一个内电阻的串联来表示。

实际的电流源可由一个理想电流源和一个内电阻的并联来表示。五．支路电流法

1．意义：用支路电流作为未知量，列方程求解的方法。

2．列方程的方法：

（1）电路中有b条支路，共需列出b个方程。

（2）若电路中有n个结点，首先用基尔霍夫电流定律列出n-1个电流方程。

（3）然后选b-（n-1）个独立的回路，用基尔霍夫电压定律列回路的电压方程。3．注意问题：

若电路中某条支路包含电流源，则该支路的电流为已知，可少列一个方程（少列一个回路的电压方程）。六．叠加原理

1．意义：在线性电路中，各处的电压和电流是由多个电源单独作用相叠加的结果。2．求解方法：考虑某一电源单独作用时，应将其它电源去掉，把其它电压源短路、电流源断开。

3．注意问题：最后叠加时，应考虑各电源单独作用产生的电流与总电流的方向问题。叠加原理只适合于线性电路，不适合于非线性电路；只适合于电压与电流的计算，不适合于功率的计算。七．戴维宁定理

1．意义：把一个复杂的含源二端网络，用一个电阻和电压源来等效。2．等效电源电压的求法：把负载电阻断开，求出电路的开路电压UOC。等效电源电压UeS等于二端网络的开路电压UOC。

3．等效电源内电阻的求法：

（1）把负载电阻断开，把二端网络内的电源去掉（电压源短路，电流源断路），从负载两端看进去的电阻，即等效电源的内电阻R0。

（2）把负载电阻断开，求出电路的开路电压UOC。然后，把负载电阻短路，求出电路的短路电流ISC，则等效电源的内电阻等于UOC/ISC。八．诺顿定理 1．意义：

把一个复杂的含源二端网络，用一个电阻和电流源的并联电路来等效。

2．等效电流源电流IeS的求法：

把负载电阻短路，求出电路的短路电流ISC。则等效电流源的电流IeS等于电路的短路电流ISC。

3．等效电源内电阻的求法：同戴维宁定理中内电阻的求法。本章介绍了电路的基本概念、基本定律和基本的分析计算方法，必须很好地理解掌握。其中，戴维宁定理是必考内容，即使在本章的题目中没有出现戴维宁定理的内容，在第2章<<电路的瞬态分析>>的题目中也会用到。

第2章电路的瞬态分析一．换路定则： 1．换路原则是:

换路时：电容两端的电压保持不变，Uc(o+)=Uc(o-)。

电感上的电流保持不变，Ic(o+)= Ic(o-)。原因是：电容的储能与电容两端的电压有关，电感的储能与通过的电流有关。2．换路时，对电感和电容的处理

（1）换路前，电容无储能时，Uc(o+)=0。换路后，Uc(o-)=0，电容两端电压等于零，可以把电容看作短路。

（2）换路前，电容有储能时，Uc(o+)=U。换路后，Uc(o-)=U，电容两端电压不变，可以把电容看作是一个电压源。

（3）换路前，电感无储能时，IL(o-)=0。换路后，IL(o+)=0，电感上通过的电流为零，可以把电感看作开路。

（4）换路前，电感有储能时，IL(o-)=I。换路后，IL(o+)=I，电感上的电流保持不变，可以把电感看作是一个电流源。

3．根据以上原则，可以计算出换路后，电路中各处电压和电流的初始值。二． RC电路的零输入响应三． RC电路的零状态响应 2．电压电流的充电过程

四． RC电路全响应

2．电路的全响应＝稳态响应＋暂态响应

稳态响应暂态响应 3．电路的全响应＝零输入响应＋零状态响应

零输入响应零状态响应五．一阶电路的三要素法： 1．用公式表示为：

其中：为待求的响应，待求响应的初始值，为待求响应的稳态值。

2．三要素法适合于分析电路的零输入响应，零状态响应和全响应。必须掌握。3．电感电路的过渡过程分析，同电容电路的分析。

电感电路的时间常数是: 六．本章复习要点

1．计算电路的初始值

先求出换路前的原始状态，利用换路定则，求出换路后电路的初始值。2．计算电路的稳定值

计算电路稳压值时，把电感看作短路，把电容看作断路。

3．计算电路的时间常数τ 当电路很复杂时，要把电感和电容以外的部分用戴维宁定理来等效。求出等效电路的电阻后，才能计算电路的时间常数τ。4．用三要素法写出待求响应的表达式不管给出什么样的电路，都可以用三要素法写出待求响应的表达式。第3章交流电路复习指导

一．正弦量的基本概念 1．正弦量的三要素

（1）表示大小的量：有效值，最大值（2）表示变化快慢的量：周期T，频率f，角频率ω.（3）表示初始状态的量：相位，初相位，相位差。

2．正弦量的表达式：

3．了解有效值的定义：

4．了解有效值与最大值的关系：

5．了解周期，频率，角频率之间的关系：

二．复数的基本知识：

1．复数可用于表示有向线段，如图：复数A的模是r，辐角是Ψ 2．复数的三种表示方式：（1）代数式：（2）三角式：（3）指数式：（4）极坐标式：

3．复数的加减法运算用代数式进行。复数的乘除法运算用指数式或极坐标式进行。

4．复数的虚数单位j的意义：

任一向量乘以+j后，向前（逆时针方向）旋转了，乘以-j后，向后（顺时针方向）旋转了。

三．正弦量的相量表示法：

1．相量的意义：用复数的模表示正弦量的大小，用复数的辐角来表示正弦量初相位。相量就是用于表示正弦量的复数。为与一般的复数相区别，相量的符号上加一个小园点。

2．最大值相量：用复数的模表示正弦量的最大值。

3．有效值相量：用复数的模表示正弦量的有效值。

4．例题1：把一个正弦量用相量表示。解：最大值相量为：有效值相量为： 5．注意问题：

正弦量有三个要素，而复数只有两个要素，所以相量中只表示出了正弦量的大小和初相位，没有表示出交流电的周期或频率。相量不等于正弦量。

6．用相量表示正弦量的意义：

用相量表示正弦后，正弦量的加减，乘除，积分和微分运算都可以变换为复数的代数运算。

7．相量的加减法也可以用作图法实现，方 3 法同复数运算的平行四边形法和三角形法。四．电阻元件的交流电路

1．电压与电流的瞬时值之间的关系：u=Ri 式中，u与i取关联的参考方向设：（式1）则：（式2）

从上式中看到，u与i同相位。

2．最大值形式的欧姆定律(电压与电流最大值之间的关系)从式2看到：

3．有效值形式的欧姆定律(电压与电流有效值之间的关系)从式2看到：

4．相量形式的欧姆定律(电压相量与电流相量之间的关系)由式1和式2 得：相位与相位同相位。5．瞬时功率：

6．平均功率：

五．电感元件的交流电路

1．电压与电流的瞬时值之间的关系：式中，u与i取关联的参考方向设：（式1）则：（式2）从上式中看到，u与i相位不同，u 超前i 2．最大值形式的欧姆定律(电压与电流最大值之间的关系)从式2看到：

3．有效值形式的欧姆定律(电压与电流有效值之间的关系)从式2看到：

4．电感的感抗：单位是：欧姆

5．相量形式的欧姆定律(电压相量与电流相量之间的关系)由式1和式2 得：

相位比相位的相位超前。6．瞬时功率：

7．平均功率：

8．无功功率：用于表示电源与电感进行能量交换的大小 Q=UI=XL

单位是乏：Var

六．电容元件的交流电路

1．电压与电流的瞬时值之间的关系：

式中，u与i取关联的参考方向设：（式1）则：（式2）从上式中看到，u与i不同相位，u 落后i 2．最大值形式的欧姆定律(电压与电流最大值之间的关系)从式2看到：

3．有效值形式的欧姆定律(电压与电流有效值之间的关系)从式2看到：

4．电容的容抗：单位是：欧姆

5．相量形式的欧姆定律(电压相量与电流相量之间的关系)由式1和式2 ：得：

相位比相位的相位落后。6．瞬时功率：

7．平均功率：

8．无功功率：用于表示电源与电容进行能量交换的大小

为了与电感的无功功率相区别，电容的无功功率规定为负。Q=-UI=-XC 单位是乏：Var

七．R、L、C元件上电路与电流之间的相量关系、有效值关系和相位关系如下表所示：元件

名称相量关系有效值关系相位关系相量图电阻R 电感L 电容C 表1 电阻、电感和电容元件在交流电路中的主要结论

八．RLC串联的交流电路 RLC串联电路的分析

RLC串联电路如图所示，各个元件上的电压相加等于总电压：

1．相量形式的欧姆定律

上式是计算交流电路的重要公式 2．复数阻抗：

复阻抗Z的单位是欧姆。

与表示正弦量的复数（例：相量）不同，Z仅仅是一个复数。3．阻抗模的意义：（1）

此式也称为有效值形式的欧姆定律（2）

阻抗模与电路元件的参数之间的关系

4．阻抗角的意义：（1）

阻抗角是由电路的参数所确定的。（2）

阻抗角等于电路中总电压与电流的相位差。

（3）当，时，为感性负载，总电压超前电流一个角；

当，时，为容性负载，总电压滞后电流一个角；

当 , 时，为阻性负载，总电压和电流同相位；这时电路发生谐振现象。

5．电压三角形：在RLC串联电路中，电压相量组成一个三角形如图所示。图中分别画出了、和三种情况下，电压相量与电流相量之间的关系。

6．阻抗三角形：

了解R、XL、与角之间的关系及计算公式。

九．阻抗的串并联 1．阻抗的串联电路如图：

（1）各个阻抗上的电流相等：

（2）总电压等于各个阻抗上和电压之和：（3）总的阻抗等于各个阻抗之和：（4）分压公式：多个阻抗串联时，具有与两个阻抗串联相似的性质。

2．阻抗的并联电路如图：

（1）各个阻抗上的电压相等：

（2）总电流等于各个阻抗上的电流之和：（3）总的阻抗的计算公式：或（4）分流公式：多个阻抗并联时，具有与两个阻抗并联相似的性质。

3．复杂交流电路的计算

在少学时的电工学中一般不讲复杂交流电路的计算，对于复杂的交流电路，仍然可以用直流电路中学过的计算方法，如：支路电流法、结点电压法、叠加原理、戴维宁定理等。

十．交流电路的功率

1.瞬时功率：p=ui=UmIm sin(ωt+φ)sinωt=UIcosφ－UIcos(2ωt+φ)2.平均功率：P= = =UIcosφ

平均功率又称为有功功率，其中 cosφ称为功率因数。

电路中的有功功率也就是电阻上所消耗的功率：

3.无功功率：Q=ULI－UCI= I2(XL－XC)=UIsinφ

电路中的无功功率也就是电感与电容和电源之间往返交换的功率。4.视在功率： S=UI

视在功率的单位是伏安（VA），常用于表示发电机和变压器等供电设备的容量。5．功率三角形：P、Q、S组成一个三角形，如图所示。其中φ为阻抗角。它们之间的关系如下：

十一。电路的功率因数 1．功率因数的意义

从功率三角形中可以看出，功率因数。功率因数就是电路的有功功率占总的视在功率的比例。功率因数高，则意味着电路中的 5 有功功率比例大，无功功率的比例小。2．功率因数低的原因：

(1)生产和生活中大量使用的是电感性负载异步电动机，洗衣机、电风扇、日光灯都为感性负载。

(2)电动机轻载或空载运行（大马拉小车）异步电动机空载时cosφ=0.2～0.3，额定负载时cosφ=0.7～0.9。3．提高功率因数的意义：

(1)提高发电设备和变压器的利用率发电机和变压器等供电设备都有一定的容量，称为视在功率，提高电路的功率因数，可减小无功功率输出，提高有功功率的输出，增大设备的利用率。(2)降低线路的损耗

由公式，当线路传送的功率一定，线路的传输电压一定时，提高电路的功率因数可减小线路的电流，从而可以降低线路上的功率损耗，降低线路上的电压降，提高供电质量，还可以使用较细的导线，节省建设成本。4．并联电容的求法一，从电流相量图中导出：

在电感性负载两端并联电容可以补偿电感消耗的无功功率，提高电路的功率因数。电路如图：

计算公式如下：

5．并联电容的求法二，从功率三角形图中导出：如图所示，和S1是电感性负载的阻抗角和视在功率，和S是加电容后电路总的阻抗角和视在功率，QL和QC分别是电感和电容的无功功率，Q是电路总的无功功率。

计算公式如下：

十二。本章复习重点

1．概念题：关于正弦量表达式、相量表达式式、感抗、容抗、阻抗等公式判断正误的题目，如教材各节后面的思考题。可能以填空题、判断题的形式出现。2．用相量计算交流电路

用相量计算交流电路，是本章的核心内容，必须掌握。但由于复数的计算很费时间，所以本章不会出很复杂的电路计算题。重点应掌握简单交流电路的计算，例如：RLC串联电路、RL串联电路、RL串联后再并联电容等电路。

3．有些电路不用相量也能计算，甚至比用相量法计算电路要简单。只用阻抗、相位角、有功功率、无功功率、视在功率等相差公式计算电路，例如作业题3.7.1、3.7.2等。第4章供电与用电复习指导

一、概念题：

1．星形联结法中线电压与相电压的关系，线电流与相电流的关系。三角形联结法中线电压与相电压的关系，线电流与相电流的关系。

基本要求是：已知一个线电压或相电压的表达式(三角函数式或相量表达式)，能写出其它线电压和相电压的表达式。

2．三相负载故障情况(短路、断路)下，电路的分析与简单计算。

3．已知负载的额定相电压，根据三相电源的电压考虑采用何种联结方法(星形或三角形)。

二、简单计算题：

考察三相电路的基本知识，一般用于对称三相电路的计算。

例1：有一电源和负载都是星形联结的对称三相电路,已知电源线电压为 380 V,负载每相阻抗模为10Ω,试求负载的相电流和线电流。

解：负载相电压 Up = 220 V 负载相电流 Ip =22A 负载线电流 IL = 22 A

三、用相量进行计算的题目

一般用于计算不对称的三相电路。

例3：已知R1=22Ω，R2=38Ω，UL=380V，求线电流的大小。解：用相量法求解。设U相的相电压为

四、用功率相加的方法计算电路求总的有功功率、无功功率和视在功率的方法是：总的有功功率等于各个元件的有功功率之和，等于各个支路的有功功率之和，也等于各个部分电路的有功功率之和。

总的无功功率等于各个元件的无功功率之和，等于各个支路的无功功率之和，也等于各个部分电路的无功功率之和。

总的视在功率按式计算。注意：一般情况下，用此法计算电路，有时比用相量法计算电路要简单一些，此方法也可用于单相交流电路的计算。

第6章电动机复习指导

一．本章主要的计算公式及分类本章公式很多，可归纳总结如下：

1．转速、转差率、极对数、频率之间的关系

2．输出功率、转矩之间的关系

3．输入功率、额定电压、额定电流、额定功率因数之间的关系

4．输入功率、输出功率、损耗和效率之间的关系

5．Y一△起动时起动电流和起动转矩的公式

6．自耦变压器降压起动时起动电流和起动转矩的公式

7．其它公式

二．本章复习重点

（一）.概念题：

1．关于转速、转差率、极对数、频率之间的关系的题目。例1．日本和美国的工业标准频率为 60 Hz，他们的三相电动机在 p = 1 和 p = 2 时转速如何？答：分别为3600转/分和1800转/分。

例2．50HZ 的三相异步电动机，转速是 1

440 r/min 时，转差率是多少？转子电流的频率是多少？

答：S＝0.04，f2=Sf1=2HZ.2．关于电动机的联接方式（星形或三角形）及简单计算。

例1．额定电压为 380 V / 660 V，星/角联结的三相异步电动机，试问当电源电压分别为 380 V 和 660 V 时各采用什么联结方式？它们的额定电流是否相同？额定相电流是否相同？额定线电流是否相同？若不同，差多少？

答：当电源电压为 380 V 时采用三角形联结方式，当电源电压为 660 V时采用星形联结方式时它们的额定相电流相同，额定线电流不同。

例2：380 V星形联结的三相异步电动机，电源电压为何值时才能接成三角形？ 380 V角形联结的三相异步电动机，电源电压为何值时才能接成星形？答：220 V 和 660 V。

3．关于星形一三角形起动、自耦变压器降压起动的问题。

例1：星形-三角形减压起动是降低了定子线电压还是降低了定子线电压？自偶减压起动呢？

答：前者是降低了定子相电压，没有降低线电压，后者是降低了定子线电压，使得相电压也随之降低。4．其它

（二）。计算题：至少会作以下2类题目。1．关于电动机的额定数据的计算。

例1：一台4个磁极的三相异步电动机，定子电压为380V，频率为 50 Hz，三角形联结。在负载转矩 TL = 133 N?m 时，定子线电流为47.5 A，总损耗为 5 kW，转速为1 440r/min。求：（1）同步转速；（2）转差率；（3）功率因数；（4）效率。解：（1）由题目知 p＝2，所以

（2）（3）（4）

2．关于能否采用直接起动、星形一三角形起动、自耦变压器降压起动的题目。

例1：某三相异步电动机，PN＝30 kW，UN＝380 V，三角形联结，IN＝63 A，nN＝740 r/min，KS＝1.8，KI＝6，TL＝0.9 TN，由 SN = 200 KV ? A 的三相变压器供电。电动机起动时，要求从变压器取用的电流不得超过变压器的额定电流。试问：（1）能否直接起动？（2）能否星－三角起动？（3）能否选用 KA＝0.8 的自耦变压器起动？答：（1）

变压器的额定电流为

虽然但由于，故不可以直接起动。（2）

由于，故不可以采用星一三角起动。（3）

从变压器取用的电流为：

由于，故可以选用KA＝0.8的自耦变压器起动。

第7章电气控制电路复习指导

一．复习内容： 1．熟悉电气控制电路中常用控制电器的结构、工作原理。包括刀开关、空气开关、行程开关、熔断器、按钮、交流接触器、中间继电器、时间继电器等。

2．必须理解、掌握并能默写（画）出异步电动机起停控制电路和正反转控制电路，这是本章的核心内容，也是能分析其它控制电路的基础。

3．理解电气控制电路中的各种保护环节。包括短路保护、过载保护、失压保护、零压保护、互锁（联锁）保护等。

4．理解电气控制电路中的其它控制功能。例：点动控制、长动控制、自锁控制、顺序控制、时间控制、行程控制等。二．考试例题：

1．画出异步电动机直接起动的控制电路，要求具有短路保护、过载保护、失压保护、零压保护功能。

2．画出异步电动机直接起动的控制电路，要求具有短路保护、过载保护、失压保护、零压保护功能。并能进行点动控制和长动控

制。

3．画出异步电动机正反转控制电路，要求具有短路保护、过载保护、失压保护、零压保护、联锁保护功能。

4．改错题。要求熟悉电气控制电路的功能和各种控制电器的符号。

5．能分析和设计简单的顺序控制电路。如两台电动机按一定的顺序起动或停止的控制电路。

6．能分析和设计简单的行程控制电路。如实现自动往返的控制电路。

由于本章学时很少（只有4学时），讲的内容不是很多，在整个电工学课程（共十几章，每章都有题）中所占比例不是很大，一般不会出难题和大题，前4个题应重点掌握。第8章半导体器件复习指导

本章复习的重点是概念题、作图题和判断题。

一．概念题

1．关于半导体材料的性质

例1：半导体材料有哪些性质？答：光敏特性、热敏特性、掺杂特性。

例2：P型半导体中，()是多数载流子？()是少数载流子？答：空穴、自由电子。例3：N型半导体中，()是多数载流子？()是少数载流子？答：自由电子、空穴。2．关于关于PN结的性质例1：PN结加正向电压时，P区接电源的()极，N区接电源的()极。答：正、负。例2：PN结加反向电压时，P区接电源的()极，N区接电源的()极。答：负、正。3．关于二极管的性质

例1：硅二极管的导通电压是()伏，锗二极管的导通电压是()伏？答：0.7V、0.3V。

例2：硅二极管的死区电压是()伏，锗二极管的死区电压是()伏？答：0.5V、0.2V。

例3：二极管的最高反向工作电压是否等于反向击穿电压？答：不相等，约为1/2到2/3。

4．关于晶闸管的性质

例1：晶闸管的导通条件是什么？答：阳极 8 和控制极都加正向电压。二．作图题和判断题

1．关于二极管的题目，一般要用理想二极管来判断。

例1：输入电压是交流电压，画出输出电压和波形。

例2：上题中，输入电压改为直流电压，求输出电压的大小。改变二极管和电阻的位置、改变二极管的方向、改变电源电压的大小，上题可变成多个题目。

例3：A、B端的电位不同，求F 电位。2．关于稳压二极管的题目要了解稳压管的几种工作状态

稳压管加反向电压，且反向电压大于稳压值，稳压管的电压等于稳压值。

稳压管加反向电压，且反向电压小于稳压值，稳压管不导通。

稳压管加正向电压，稳压管导通，导通电压很小，约0.6－0.7V。

3．关于三极管的三种工作状态。

放大状态：发射结正向偏置、集电结反向偏置。公式成立。

饱和状态：发射结正向偏置、集电结正向偏置。

UCE约为0.2一0.3V 集电极电流等于集电极饱和电流ICS，截止状态：发射结反向偏置、集电结反向偏置。

UCE等于电源电压；集电极电流为零IC=0。

第11章直流稳压电源复习指导

一．理解并记住整流电路的16个基本公式 1．单相半波整流电路

(1)输出电压的大小用平均值来表示

(2)输出电流的平均值

(3)通过二极管的电流平均值

(4)二极管承受反向电压的最大值

2．单相桥式整流电路

(1)输出电压的大小用平均值来表示

(2)输出电流的平均值

(3)通过二极管的电流平均值

(4)二极管承受反向电压的最大值

3．单相半波可控整流电路

(1)输出电压的大小用平均值来表示

(2)输出电流的平均值

(3)通过晶闸管的电流平均值

(4)晶闸管承受正反向电压的最大值

4．单相桥式半控整流电路

(1)输出电压的大小用平均值来表示

(2)输出电流的平均值

(3)通过晶闸管和二极管的电流平均值

(4)晶闸管承受正反向电压的最大值

二．整流电路加电容滤波后的计算公式 1．滤波电容的选择公式单相半波整流电路单相桥式整流电路 2．输出电压U0的值

三．单相桥式整流电路中二极管和电容的故障分析

1．某二极管断路：电路变为单相半波整流电路。

2．某二极管短路：造成电源短路。3．某二极管接反：造成电源短路。4．滤波电容开路： 5．负载开路：

四．整流电路的例题五．其它概念 1．可控整流电路中控制角和导通角的关系：α+θ=180°。

电路分析原理篇3

摘要：用基波平衡原理求得注入网络的基波电流Is1。它的流向代表网络在脱离激励源以后，为维持自激振荡关于实功与虚功的盈亏情况，其是判断网络稳定性和振荡性状的有力依据。当实功与虚功同时取得平衡时，如果能够求得基波解的振荡频率ωS和幅值Um，则网络必然存在有对应的周期解。以含阻尼项的Duffing方程为例，说明虚功平衡和振荡频率的密切关系。

关键词：非线性；稳定性；虚功功率；杜芬方程；虚功平衡；振荡频率

中图分类号：TN722 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）05-0135-03

1 非线性方程的第一形式

设非线性电路模型如图1，电路中各参数和非线性元件的伏安特性如式（1），式中是等效基波电导，是压控非线性电感。无阻尼方程式（2）和含阻尼方程式（3）是Duffing方程去掉强迫项后的自治形式，本文统称为第一形式，它们都只有一个平衡点。式（2）基波解频率和幅值的关系为式（4）。

2 非线性方程的第二形式

若改变非线性电感特性为，则可建立第二形式的杜芬方程为式（5），两种形式Duffing方程的主要区别在于，式（5）中前面的负号，使方程的性质发生根本的变化：称之为第二形式，由式（5）用基波平衡原理可以解出式（6）。和是基波解的频率和幅值。

由式（7）用基波平衡原理解出式（8）。当时，无法找到一对正值解满足式（8）。这个结论用Matlab验证是正确的，不论初激值的大小，相点最后落入两个稳定焦点。当时，是不稳焦点，三个平衡点排列成结构，其中表示不稳焦点，表示鞍点。可以找到一对正值解满足式（8），不管初激值的大小如何，相图总显示有极限环。当时，相图的性状和初激值的关系比较复杂，当初激值进入吸引区时，网络没有振荡；图2和图3表示在避开吸引区初激值下的平面相图和极限环。图2表示由内趋向极限环的相图；图3表示由外趋向极限环的相图。可以发现只用为原点的一个座标体系，关于不同刺激值引起相图性状的变化，无法找出其中的规律性。

如果改成以为座标体系的原点，式（7）改成式（9）则可分析出，在小刺激值时是稳定的，在大刺激值时会产生周期振荡有极限环。新的座标体系，可以确定稳定平衡点的吸引区，其范围和的大小有关。图4表示当时吸引区的范围。由多个平衡点建立多个不同的座标体系，分析相图的性状应该得出同一个结论。但多个座标体系可以分析相图全局结构的变化规律。

3 用虚功平衡分析非线性保守系统·非线性方程的第三形式

例如取时，为要使取负值，可由式（11-1）解出式（11-2），则的范围应为或。当可解出式（11-3），程序Duffing还显示，使取正值的两族闭轨线的大体范围是，小闭轨线对应的基波解幅值大约为，大闭轨线的大体范围是，在这两个范围内，式（10）的括号项构成一个恢复力。可以找到一定的正实数值使，其意义是在恢复力范围内，有一个振荡频率能满足虚功平衡故振荡存在。

用Matlab仿真分析证明，当初激值在左右变化时，相图显示存在两组大小不同的闭轨线，时出现小闭轨线；当时出现大闭轨线，如图5和6。这两组闭轨线都不是极限环，图5-1的初激值，图5-2的初激值，当时，相图出现大闭轨线如图6。两者幅值范围差别很大，相点是从跳至，以上结果用Math程序分析和用Matlab仿真验证获得一致的结论。

在满足，的条件下，只要有合适的正实数解存在，则电路存在有周期解，式（10）从Math程序Duffing以及Matlab相图5和6可以看出，闭轨线的幅值不会出现在的区间，在这个范围内，若要有一个频率使取正值，则从式（11）可见恒有，说明在此范围内虚功无法平衡，式（10）的括号项构成一个排斥力，振荡不存在。由此可见，力学的保守系统在于机械能守恒，在电路系统表现为实功平衡恒成立，这类非线性保守系统，虚功平衡成为确定振荡性状的唯一依据。只有在虚功平衡的范围内或，才有可能建立振荡。

参考文献

[1] 黄炳华.各类自激振荡的基波分析法[J].固体电子学研究和进展，2005，25（1）：102-107.

[2] 黄炳华.用基波平衡原理分析非线性电子网络稳定性

[J].固电研究和进展，2006，26（1）.

[3] 黄炳华.电子网络振荡与稳定的基波分析法[J].电子科技大学学报，2006，35（1）.

[4] Leon O. Chua.Linear and Nonlinear Circuits[M].New York： McGraw-Hill Company Inc，1987：432.

[5] 黄炳华.用基波平衡原理分析非线性振荡与混沌[J].通信学报，2008，29（1）：65-70.

[6] 黄炳华.功率平衡基础上的基波分析法[J].电子学报，2007，35（10）：1994-1998.

电路分析原理篇4

红外线转速表采用的红外线探头有直射式和反射式两种。直射式探头、发光管和受光管在被测物体的两边,发光管射出的光线直接照射在受光管上,被测物体转动时阻挡光线,产生计数信号,这种控头经常用作光电计数。反射式控头、发光管和受光管在被测物体同侧,当探头接近物体时,接收到探头的红外线信号,用于测量转速比较方便。

测量转速的探头根据测量距离的大小可采用透镜系统,也可不采用透镜系统。当被测物体离开探头距离在15厘米以内时,不需要采用透镜。测量转速的探头经常要采用透镜系统,根据光学的折射反射原理,发射管和接收管都被固定在探测架上,通过透镜聚焦。在探测架中间用半透膜使发射的红外线折射转向转动物体,然后又能使从转动的物体反射回来的红光线通过半透膜射向接收管。半透膜上最好涂上一层只能透过某个单色波长的物质,或用单色性很好的滤色玻璃制作,使它只能透过固定波长的红外线,这样对抗杂散光的干扰会更有利。

二、延时电路

根据波形图2在时基信号Ⅱ结束时产生的负跳变用来产生锁存信号Ⅳ,锁存信号Ⅳ的负跳变又用来产生清“0”信号Ⅴ。脉冲信号Ⅳ和Ⅴ可由一个单稳态触发器CC4098产生,它们的脉冲宽度由电路的时间决定。其管脚的功能如表1。

触发器从TR+或TR_端引入(上升沿触发则用TR+端,下降沿触发则用TR端)。输入端接“1”时,单稳态触发器按触发工作,接“0”时,Q端输出“0”,端输出“1”。如图7是CC4098的管脚图,Rext和cext是外接定时元件,其值决定输出脉冲宽度(暂态时间)。电路本身的传输延迟时间仅由内部单元的延时决定,与Rext和Celt的值无关。Rext和Cext可使端和输出脉冲宽度有个较宽的范围。

设锁存信号IV和清“0”信号V的脉冲宽度t相同,如果要求t=0.02s,则由t=0.45 RextCext=0.02 s。

若取Rext=10kΩ,

则Cext=t/0.45Rext=4.4μF取标称值4.7μF。

由CC4098的功能表可得,当=TR_=1、触发脉冲从TR+端输入时,在触发脉冲的负跳变的作用下,输出端Q可获的一个正脉冲,端可获得一个负脉冲,其波形关系正好满足图2所示波形IV和V的要求。手动复位开关S按下时,计数器清“0”。

参考文献

[1]阎石.数字电子技术基础.高等教育出版社,第四版,1998.

[2]赵宝经.中国集成电路大全.国防工业出版社,第二版,1985.

[3]高吉祥.电子技术基础实验与课程设计.电子工业出版社,第三版,2002.

主板时钟电路工作原理说明解读篇5

总频OSC在分频器出来后送到PCI的B16脚和ISA的B30脚，这两脚叫OSC测试脚。也有的还送到南桥，目的是使南桥的频率更加稳定。在总频OSC的线上还有电容，总频线的对地阻值在450-700欧之间。总频的时钟波形幅度一定要大于2V。

如果开机数码卡上的OSC灯不亮，先查晶体两的电压和波形。有电压有波形，在总频线路正常的情况下，为分频器坏；无电压无波形，在分频器电源正常的情况下，为分频器坏；有电压无波形为晶体坏。

没有总频，南、北桥、CPU、CACHE、I/O、内存上就没有频率。有了总频，南、北桥、内存、CPU、CACHE、I/O上不一定有频

率。总频一旦正常，分频器开始分频，R2将分频器分过来的频率送到南桥，在面桥处理过后送到PCI的B39脚（PCICLK）和ISA的B20脚（SYSCLK），这两脚叫系统时钟测试脚，

这个测试脚可以反映主板上所有的时钟是否正常。系统时钟的波形幅度一定要大于1。5V，这两脚的阻值在450-700欧之间，由南桥提供。

在主板上，RST和CLK都是由南桥处理的，在总频正常，如果RST和CLK都没有，在南桥电源正常的情况下，为南桥坏。主板不开，RST不正常，是先查总频。

在数码卡上有OSC灯和RST灯，没有CLK灯的故障：先查R3输出的分频有没有，没有，在线路正常的情况下，分频器坏。

CLK的波形幅度不够：查R3输出的幅度够不够，不够，分频器坏。够，查南桥的电压够不够，够南桥坏；不够，查电源电路。

R1将分频器分过来的频率送给CPU的第六脚（在CPU上RST脚旁边，见图纸），这个脚为CPU时钟脚。CPU如果没有时钟，是绝对不会工作的，CPU的时钟有可能是由北桥提供。如果南桥上有CLK信号而CPU上没有，就可能是分频器或南桥坏。R4为I/O提供频率。

在主板上，时钟线比AD线要粗一些，并带有弯曲。

频率发生偏移，是晶体电容所导致的，它的现象是，刚一开机就会死机，运行98出错。

分频器本身坏了，会导致频率上不上去。和晶体无关。

电路分析原理篇6

关键词：电路原理教学理念实践教学

1.电路原理课程改革原因

电路原理是电路理论的入门课，是后续课程及相关专业的“专业基础课”，是一门理论性和实践性很强的课程。该课程的作用是培养学生分析问题的能力和解决问题的能力。在实际授课过程中，追求理论完整性、严密性和先进性的倾向明显超过对工程实践的关注；在教学中只注重培养学生分析问题的能力，较少考虑对解决问题能力的培养。

另外，理论教学中课时严重不足，内容多、学时少的矛盾越来越突出，学生学习该课程难度增大，如何在有限的学时内完成教学任务，使学生更好地掌握电路的基本知识、基本方法是课题组全体老师必须思考的问题。我主要从教学理念、教学内容上进行了整合，教学手段、教学方法上进行了研究，实验环节上进行了改革。

2.电路原理课程改革的理念

课程改革的理念贯穿每个教学环节，使“电路原理”课程本身具有工程性，让学生知晓实际电路到电路模型的建立过程，并让他们了解同一实际元件在不同的工程背景下，需要建立不同的电路模型，使得“电路原理”课程具备工程的特点。我们在讲授电路原理课程的基本元件时，必须突破传统的二端理想元件的局限性，讲授有源三端元件和多端元件；突破传统的强电、弱电的相互独立的局面，通过工程实例，让学生用电路分析方法分析实际电路，对电路能量处理和信号处理两方面的功能有所了解，并兼顾模拟和数字系统，培养出具备学科交叉的创新人才。

3.“电路原理”课程改革的实践

3.1教学内容改革

本校教材采用的是邱光源编著的“电路（第5版）”，把教学内容分为三大模块：电阻电路稳态电路模块、动态电路模块（包括时域分析，复频域分析）和正弦交流电路模块。在讲授该课程时，可以从知识点的组织方式、新元件的讲授方法、例子的选取等方面进行改革。

为了加深学生对电路基本概念和分析方法的掌握，可以大量引入工程实例。朱桂萍、于歆杰编著的《电路原理导学导教及习题解答》提供了工程性鲜明的例子，如：无线通信系统的基本要素、模拟数字转换器、半波和全波整流电路、限幅电路、稳压电路、检波电路、各种滤波器、收音机RLC带通滤波器等，这些工程实例紧密结合的“电路原理”课程的基本知识点兼顾数字系统和模拟系统，兼顾能量处理和信号处理。相对传统电路教材而言，更能反映电路在信号处理方面的工程应用。

教学内容尽可能同时体现电路能量处理和信号处理两方面的功能。在讲授线性电阻电路这部分内容的时候，串联电路具有分压特点，并联电路具有分电流的特点，戴维南定理对输入输出电阻的要求；讲授非线性电阻的时候，二极管、三极管线性化条件，以及在信号处理的应用；在讲授正弦稳态电路分析部分时，有功功率、视在功率及功率因素的引入，功率因素的提高方法，谐振在无线电技术中的应用。在讲授三相交流电路的时候，三相交流电的相序问题联想到三相电机的转动方向与三相定子电流的相序，旋转磁场方向的关系，都体现了电路能量处理和信号处理的功能。

遵循认知规律，系统地安排“电路原理”课程的知识点。在讲电路元件的时候，引入二端口的概念，帮助学生尽快建立抽象的概念。在非线性电阻电路部分突出强调分段线性法和微变等效电路分析方法，有利于掌握实用的工程分析方法；在分析动态电路的全响应时，把全响应分解为零输入响应和零状态响应的叠加，有利于降低难度。讲授元件约束时，引入对偶的思想，找到元件参数中的对偶关系，找到KVL，KCL定律的对偶关系，网孔电流法与节点电压法的对偶关系，有助于学生对定理的理解和记忆。

3.2教学手段的改革

多媒体教学手段的应用是教学改革的重要方式之一。多媒体教学的应用增大了信息量，大大丰富了课堂教学的内容，使教师授课的内容更规范，减少教师上课时的板书时间，使得教师有更多的时间详细地讲解难点等。多媒体电路教学存在一些不足：由于信息量过大，信息呈现速度较快，超过一般学生的信息接收能力，学生普遍反映上课速度快，思路跟不上，无法获得传统板书按推理或演绎思路进行逐步教授的效果。

把多媒体技术与传统的“讲台、黑板、粉笔”教学手段相结合，多媒体和传统板书相结合的教学手段，针对不同的教学内容，采取不同的教学手段，实现教学手段和方式多元化。讲课时，主要的推理和演绎仍通过板书形式，这样老师的速度有所减慢，但方便学生边听边记边思考，使学生自然而然地从传统学习方式向现代学习方式过渡，使上述存在的问题得到一定的解决。把两者的优势有机地结合，最大限度地发挥多媒体教学的优势，是一个值得长期探索和不断完善的过程。

3.3实验改革

实验教学改革首先要改革传统的实验指导书的形式，把重点放在自行设计实验线路及实验步骤上；逐步减少对理论的验证，增加综合性和开拓性实验；积极发散学生的创新思维。让学生克服对教师的依赖性，培养学生的独立性。

其次采用实验手段进行改革，实验课引入计算机辅助分析技术。电路仿真实验不受实验仪器设备的限制，为学生成功地验证自己的设计方案提供了有力的保障。我们采用启发式教学方式，改变以前的包办代替方式，在实验过程中对学生遇到的疑难问题仅作启发性、提示性解答，不直接指出问题所在，采用逐步提示查找问题的方法。另外，老师把好考核关，避免学生抄袭实验结果。这就需要提高实验管理人员的素质，熟知实验内容，提高自身的业务素质。

4.结语

本文从电路原理课程的教学理念、教学内容、教学手段、教学实践环节进行了改革与实践，突出了对学生工程观念的培养，提高了学生对实践环节的重视程度，密切了理论分析与实际工程的联系。学生在整个学习过程中处理实际问题的能力必将大大提高，这对教学质量的提高和应用型人才的培养都十分有益。

参考文献：

[1]邱关源，罗先觉.电路（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]于歆杰，朱桂萍，等.电路原课程教学改革的理念与实践，电子教学学报[J].南京：2012，34（1）：2-5.

电路分析原理篇7

1 电路的方程的建立

图1是RLC桥式整流滤波电路, 建立电路的微分方程。设输入电压为Ui, 输出电压Uo=Ur, 流经二极管的电流为Id, 二极管电压为Ud, 电感为L, 电容为C, 电阻为R, 则根据基尔霍夫定律, 并且在充分考虑了二极管正向电流电压的影响下, 可以列出原始方程组如下:

其中"g () "函数是二极管的伏安特性函数。

根据以上方程组, 可以化为关于Uo的常微分方程:

由于这是一个二阶方程, Uo用x代替, 且有, 则得到方程组:

2 数值仿真和分析

本文采用改进的欧拉折线法进行数值仿真和分析。改进的欧拉折线法求解一阶微分方程组的方法如下:

设一阶方程组为:

改进的欧拉法:

预测:

校正:

本文采用Matlab编程的办法对电路的方程组进行计算:

设定的初始参数如下:

器件工作温度为300K, 那么可知Ut=26m V, 角频率=100 rad/s, 输出电压的初始值为0V

数值仿真结果如下:

Ui=3V, 电容C=0.00005F, Ui=3V, 电容C=0.00005F, 电感L=50H, 电阻R=1000:电感L=500H, 电阻R=1000:

Ui=3V, 电容C=0.001F, Ui=3V, 电容C=0.001F,

电感L=5H, 电阻R=1000:电感L=50H, 电阻R=1000:

下面将考虑二极管伏安特性函数的影响:

Ui=3V, 电容C=0.001F, Ui=3V, 电容C=0.001F,

电感L=500H, 电阻R=1000:电感L=50H, 电阻R=1000:

Ui=3V, 电容C=0.001F, Ui=3V时的单相桥整流电路

电感L=5H, 电阻R=1000:输出波形:

从数值分析的结果可以看出, 增大电感的感抗, 可以有效抑制电路开始工作之后产生的脉冲干扰, 使输出变得平滑, 如图 (a) 和 (b) 所示。而当电感感抗过小时, 输出电压的波形类似RC整流滤波电路的输出波形, 如图 (c) 所示, 差别在于由于输出电压初始值为零, 由波形可以看出前期有一个明显的充电的过程。当电容容抗值增大时, 可以发现在相同电感感抗的情况下, 脉冲干扰加剧, 输出波形波动性增强, 如图 (a) 与 (d) 对比所示。本文还考虑电桥中二极管的伏安特性函数, i=Is[exp (u/Ut) -1], 其中i是流经二极管的电流, Is是反向饱和电流值, u是二极管的俩端电压值, Ut在300K温度下约为26m V。当考虑二极管伏安特性之后, 与理想情况下的结果对比, 我们发现输出电压中少了二极管导通电压的部分, 并且由于二极管本身的伏安特性会分担一部分的输入电压的变化, 所以考虑二极管的伏安特性之后输出电压的波动会有所减少, 如图 (k) 与 (c) ; (j) 与 (d) 所示。最后, 本文对RLC整流滤波电路和单相桥整流电路进行了对比, 桥式整流电路完成了全波整流, 输出电压是单一方向的, 但是仍有较大的交流成分, 而RLC桥式整流滤波电路是输出电压是平滑的直流电压, 如图 (j) 与 (i) 所示, 可见RLC桥式整流滤波电路较单相桥整流电路的性能有很明显的提升。

3 结语

本文通过对RLC桥式整流滤波电路的原理分析和电路微分方程的列写, 通过数值分析的方法对该电路的整流滤波特性, 并且将二极管在实际工作中的伏安特性情况纳入考虑之中, 不失为一种创新。通过对该电路的研究, 是我们在模拟电子技术课程学习之外的一种扩展, 锻炼了分析能力, 并且提高我们在模拟电子技术上的造诣。

参考文献

[1]童诗白, 华成英.模拟电子技术基础 (第4版) [M].北京:高等教育出版社, 2006.

电路分析原理篇8

电流互感器是电力系统的重要组成部分。传统的电磁式电流互感器在其制作工艺、精度等方面已臻于完善。但是测量较大电流时,电磁互感器的铁芯容易进入饱和状态,使得测量数据不够准确;频率响应慢,不适合于快速测量;采用油浸的方法绝缘,危险性较大。这些缺陷都由传统电磁互感器自身元件特性决定,无法彻底解决。针对以上缺点,光电电流互感器应运而生,尤其近几年发展迅速,且有相应产品问世[1]。

Rogowski线圈作为光电电流互感器的传感头,对整个系统的设计性能起着关键性的作用。Rogowski线圈是一个由漆包线绕制的非磁性环形空心螺线管,其测量线性度好,无饱和,测量频率范围宽,反映速度快,被测电流大小不受限制,受被测电流位置影响较小,不存在磁饱和的问题,适用于测量变化速度快的大电流,可用于电力系统高压侧电流的检测、保护和控制,已成为电力系统的发展趋势[2]。

本研究主要介绍Rogowski线圈的设计原理及其预处理电路的分析。

1 测量原理

当被测电流i通过Rogowski线圈时,在线圈出线端感应出电势e,e与初级电流i的变化率di/dt成比例。当绕在线圈上的线匝分布均匀时,Rogowski线圈每单位长度dl上的线匝上所交链的磁链dφ为[3]:

$d φ = \frac{Ν}{l} B A d l (1)$

式中 N—线圈的匝数;l—圆环的平均周长;B—线圈轴线方向上的磁感应强度;A—每匝的横截面积。

则总的线圈所交链的磁链为:

$φ = \frac{Ν}{l} A \int B d l (2)$

又因为B=μ0H,其中,μ0—真空磁导率,H—磁场强度,则式(2)可表示为:

$φ = \frac{Ν}{l} A \int B d l = \frac{Ν}{l} μ_{0} A \int Η d l (3)$

根据全电流定律,磁场强度H沿任意封闭轮廓的线积分等于穿过这封闭轮廓所限定面的电流,即∫Hdl=i,故得:

$φ = \frac{Ν}{l} μ_{0} A i (4)$

故感应电动势为:

$e (t) = - \frac{d φ}{d t} = - \frac{Ν}{l} μ_{0} A \frac{d i (t)}{d t} (5)$

令 $Μ = \frac{Ν}{l} μ_{0} A$ ,则:

$e (t) = - Μ \frac{d i (t)}{d t} (6)$

Rogowski线圈的结构示意图,如图1所示。

线圈的等效示意图,如图2所示。

根据电路图可知:

$e (t) = L \frac{d i_{1} (t)}{d (t)} + R i_{1} (t) + u_{1} (t) (7)$

当 $\frac{1}{ω c_{1}} ≫ R_{1}$ 时, $i_{c} (t) \approx 0 ‚ i_{1} (t) \approx i_{2} (t) = \frac{u_{1} (t)}{R_{1}}$ ,线圈处在微分工作状态下,则式(7)可写为:

$\begin{array}{l} e (t) = L \frac{d i_{1} (t)}{d (t)} + (R + R_{1}) i_{1} (t) \\ = \frac{L}{R_{1}} \frac{d u_{1} (t)}{d (t)} + \frac{R + R_{1}}{R_{1}} u_{1} (t) (8) \end{array}$

将式(6)代入式(8),得:

$- Μ \frac{d i (t)}{d t} = \frac{L}{R_{1}} \frac{d u_{1} (t)}{d (t)} + \frac{R + R_{1}}{R_{1}} u_{1} (t) (9)$

当 $\frac{L}{R_{1}} \frac{d u_{1} (t)}{d (t)} ≪ \frac{R + R_{1}}{R_{1}} u_{1} (t)$ ,即ωf≪R+R1时,式(9)变为:

$- Μ \frac{d i (t)}{d t} = \frac{R + R_{1}}{R_{1}} u_{1} (t) (10)$

即:

$i (t) = - \frac{R + R_{1}}{R_{1} Μ} \int u_{1} (t) d t (11)$

由此可见,要测量的高压侧电流与二次侧输出电压的相位相差90°[5]。

2 反相积分电路的设计

要想使i(t)准确还原,必须加一个反相积分电路。因Rogowski线圈感应出的电压很小,在积分器后面需加一放大电路将其放大。积分是一个非常重要的环节,被还原的信号非常小,为方便测量,先将信号放大再积分,这样一方面可以增大还原信号,另一方面,电容的存在可以过滤掉不必要的干扰[6]。

本设计的放大积分电路,如图3所示。

由图可知,输出信号u0(t)与信号u2(t)之间的传递函数G1(s)为:

$G_{1} (s) = \frac{u_{0} (s)}{u_{2} (s)} = \frac{1}{R_{3} C s} (12)$

信号u2(t)与输入信号u1(t)之间的传递函数G2(s)为:

$G_{2} (s) = \frac{u_{2} (s)}{u_{1} (s)} = - \frac{R_{2}}{R_{1}} (13)$

则输出信号u0(t)与输入信号u1(t)之间的从传递函数G3(s)为:

$G_{3} (s) = \frac{u_{0} (s)}{u_{1} (s)} = G_{1} (s) G_{2} (s) = - \frac{R_{2}}{R_{1} R_{3} C s} (14)$

或可以写作:

$u_{0} (t) = - \frac{R_{2}}{R_{1} R_{3} C} \int \begin{matrix} u_{1} (t) \end{matrix} d t (15)$

由图2亦知:

$i_{1} (t) = i_{c} (t) + i_{2} (t) = C_{1} \frac{d u_{1} (t)}{d t} + \frac{u_{1} (t)}{R_{1}} (16)$

将式(16)和式(7)代入式(8),并整理得:

$\begin{array}{l} L (C_{1} \frac{d^{2} u_{1} (t)}{d t^{2}} + \frac{1}{R_{1}} \frac{d u_{1} (t)}{d t})) + R (C_{1} \frac{d u_{1} (t)}{d t} + \frac{u_{1} (t)}{R_{1}}) \\ + u_{1} (t) = - Μ \frac{d i (t)}{d t} (17) \end{array}$

则被测电流i(t)与输入信号u1(t)之间的传递函数为:

$\begin{array}{l} G_{5} (s) = \frac{u_{1} (s)}{Ι (s)} \\ = - \frac{Μ s}{C_{1} L s^{2} + (\frac{L}{R_{1}} + R C_{1} C) s + (\frac{R}{R_{1}} + 1)} (18) \end{array}$

则输出信号u0(t)与被测电流i(t)之间的传递函数为:

$\begin{array}{l} G (s) = \frac{u_{0} (s)}{Ι (s)} = G_{5} (s) G_{3} (s) \\ = \frac{\frac{Μ R_{2}}{R_{1} R_{3} C_{1} C L}}{s^{2} + (\frac{1}{R_{1} C_{1}} + \frac{R}{L}) s + (\frac{R}{R_{1} C_{1} L} + \frac{1}{C_{1} L})} (19) \end{array}$

令 $ω_{n} = \sqrt{\frac{R_{1} + R}{R c_{1} L}}, ζ = \frac{L + R R_{1} c_{1}}{2} \sqrt{\frac{1}{(R + R_{1}) R_{1} c_{1} L}}, Κ = \frac{Μ R_{2}}{R_{1} R_{3} C C_{1} L}$ ,则式(18)可写为:

$G (s) = Κ \frac{1}{s^{2} + 2 ζ ω_{n} s + ω_{n}^{2}} (20)$

由此可知其频率特性:

L(ω)=20lgA(jω)

=20lgK-10lg[(ω $_{n}^{2}$ -ω2)2+(2ξωnω)2] (21)

$∠ G (j ω) = - a r c t g \frac{2 ζ}{\frac{ω_{n}}{ω} - \frac{ω}{ω_{n}}} (22)$

当ω≪ωn时,L(ω)≈20lgK,低频渐近线为20lgK的线。当ω≫ωn时, $L (ω) = - 40 \lg \frac{ω}{ω_{n}}$ ,高频渐近线为过(ωn,0)点,斜率为-40 dB/dec的直线。振荡环节的交接频率为ωn[7]。渐近线的频率特性可归结为:

$L (ω) = {\begin{cases} 20 \lg Κ ω ≪ ω_{n} \\ - 40 \lg \frac{ω}{ω_{n}} ω ≫ ω_{n} \end{cases} (23)$

渐近线图像,如图4所示。在ω=ω0处,达到最佳阻尼状态。

由此可得带宽计算公式:

$f_{Η} = \frac{1}{2 π ω_{0}} \approx \frac{1}{2 π \sqrt{L C_{1}}} (24)$

3 试验结果

由式(15)和式(11)可得:

$i (t) = \frac{R_{3} C (R_{1} + R)}{R_{2} Μ} u_{0} (t) (25)$

取一次侧5 A的额定电流进行测试,所制作的Rogowski线圈参数,如表1所示。

据此可得:导线电阻R=7.00 Ω,L=60.30 μH,C1=4.33 pF,M=0.26 μH。

本研究设计的试验数据:R1=R3=300 Ω,R2=540 kΩ,C=10 μF。

将以上数据代入式(25),得:

$\bar{i (t)} = 6.56 \bar{u_{0} (t)} (26)$

式中 $\bar{i (t)} ‚ \bar{u_{0} (t)}$ —输出电流的有效值和被测电流的有效值。

在工频50 Hz条件下对Rogowski线圈做I-U试验(I、U代表实测有效值),试验数据,如表2所示,I-U图像,如图5所示。

由以上数据得到带宽大小如下:

4 结束语

通过分析得知,根据上述原理设计的Rogowski线圈及其处理电路,被测电流与输出电压呈良好的线性关系,整个测量系统拓宽了电流互感器的带宽,提高了电流互感器的测量性能。

参考文献

[1]彭丽.10 kV/35 kV电子式电压/电流互感器研究[D].武汉:华中科技大学,2004.

[2]张岗.光电混合式电流互感器的设计理论及其在电力系统中的应用[D].武汉:华中理工大学,2000.

[3]孟凡勇,李志刚,赵鹏,等.基于Rogowski和光电通信技术的新型电流互感器[J].电气应用,2006,25(8):18-32.

[4]刘丰.混合式光纤电流互感器的设计[D].秦皇岛:燕山大学,2003.

[5]AKIN E,KAYA M,KARAKOSE M.A robust integratoralgorithm with genetic based fuzzy controller feedback fordirect vector control[J].Computers and Electrical Engi-neering,2003,29(5):379-394.

[6]张可畏,王宁,段雄英,等.用于电子式电流互感器的数字积分器[J].中国电机工程学报,2004,24(12):104-107.

电路分析原理篇9

由于AG-HPX260MC出色的成像质量、操作的简单性及便携性, 使得它在新闻拍摄中应用非常广泛, 国内许多电视台包括省级电视台都有使用。但是, 这款机型出现无法开机、自动重启的故障较多, 而这些故障主要是由电源电路引起。

本文论述的是HPX260电源电路的原理, 分析其常见故障, 帮助读者充分理解HPX260电源电路的工作原理, 提高电源电路的分析能力, 更快地解决实际问题。

一电源电路的工作原理

该机电源采用BUCK变换电路及BOOST变换电路两种DC/DC变换电路。前者提供+1R2V, +5V等电源, 后者提供+10V, +48V电源。

BUCK变换电路的基本原理图如图1 (a) 所示。线路由开关管Q、电感L、电容C、二极管VD组成。

当Q导通时, 有图1 (b) 所示的电路i L流过电感线圈L, 在电感线圈未饱和前, 电流线性增加, 在负载R上流过电流Io, 两端输出电压Vo, 极性上正下负。当i Q>Io时, 电容在充电状态, 这时二极管VD承受反向电压, VD截止。当当Q截止时, 有如图1 (c) 所示等效电路, 由于电感L中的磁磁场将改变线圈L两端的电压极性, 以保持其电流i L不变, 负载两端电压仍是上正下负。在i L<Io时, 电容处于放电状态, 有利于维持Io, Vo不变。这时二极管VD正向导通, 为电流i L构成通路。

BOOST变换电路的基本原理图如图2 (a) 所示。线路由开关管Q、电感L、二极管VD、电容C组成。

当开关管导通时, 如图2 (b) 所示, 电流i L流过电感线圈L, 在电感线圈未饱和前, 电流线性增加, 电能以磁能形式存储在电感线圈L中。此时, 电容C放电, R上流过电流Io, R两端为输出电压Vo, 极性上正下负, 二极管截止。当开关管截止时, 构成电路如图2 (c) 所示。由于线圈L中的磁场将改变线圈L两端的电压极性, 以保持i L不变。这样线圈的感应电压与电源Vs串联, 以高于Vo电压向电容C、负载R供电。

HPX260电源电路方框图如图3所示, +9V电压通过Q23、PA11保险丝送到DC/DC变换的电压输入端, 同时从主板过来的开机信号PWR_ON_N (低电平有效) 加到Q30, 使Q30导通, 从而将+9V输入到IC14, IC14产生一个PW_ON_H信号给各路DC/DC变换器IC的使能端, 各个DC/DC变换电路分别输出+9V_NORE, +1R2V_M A I C O、+5V_L E N S、+3R3V_P2、+48V、+10V、+5R4V等电压。

HPX260的电源具有输出过压、过流以及欠压保护功能, 保证电源出现异常情况下避免进一步损坏其他电路。下面介绍该电源的过压保护工作原理。如图4~图6所示, 当输出电源1R2V_S电压过高时, IC11检测到其输入电压过高时, 其1脚为高电平, Q24导通, OVP_SD变为低电平, 图5中Q20导通, Q22-2也就导通, Q22-2的C极电位被拉低。Q21的栅极电位也随之被拉低, Q21截止, Q23的VGS=0, Q23就截止, 从而起到了保护电源的作用。

二建立电源板的测试环境

电源板装在机器上不方便测量, 如果直接引入外部的输入电压接到电源板的输入端, 又因为缺少从HPX260主板送来的PWR_ON_N信号, 电源板同样会无电压输出 (如图7所示, PWR_ON_N信号由摄像机的电源开关信号PWR_SW_N产生, 电路在主板上。当电源开关打开时, PWR_ON_N将变成低电平, Q30EB结正偏, Q30E极与C极导通, IC14输出3.3V电平, 产生PW_ON_H信号, 控制各路电源控制IC的使能端) 。因此, 我们按照下面的方法接入低电平, 模拟电源开机信号PWR_ON_N, 这样就可以在不接入机器的情况下直接测量电源板的电压了。

参照图8, 我们用一根导线将R96的一端和C40的一端 (地端) 连接起来, 相当于将主板送过来的信号PWR_ON_N强制接一个低电平;

用一根导线将R112的一端和R143的一端 (地端) 连接起来, 等于把主板送过来的信号1R2V_MAICO_ON_N强制接一个低电平;

用一根导线将R425的一端和C14的一端 (地端) 连接起来, 相当于将主板送过来的信号5V_LENS_ON_N强制接一个低电平;

用一根导线将R114的一端和R132的一端 (地端) 连接起来, 相当于将主板送过来的信号48V_ON_N强制接一个低电平, 如图9所示;

按图7在电源板上的CN11第1脚焊一根线接在外接电源的9V负, 在CN11的第5脚也焊一根线接在外接电源的9V正;

打开外接电源, 这时就可以不接在机器上测量电源板的各路输出电压了 (各路输出电压可参照电路图测量CN12端子, CN12在电路板的位置请参考图10) 。

三电源的故障分析

电源的工作过程如下:外部输入电源到达Q23, Q21的栅极获得正电压使得VGS正偏, Q21导通, Q23的VGS获得负偏电压而导通 (注:Q23的1脚是S极) 。当电源开关打开时, Q30导通, 产生DC/DC变换IC使能端所需信号, 继而各路DC/DC变换器开始工作。当输出出现过压、过流或欠压状态时, 保护电路将起作用, 促使Q21关闭, 从而Q23关断, DC/DC变换电路无法工作。电源故障主要出现以下几种情况:

1. 各路电压都无输出

能引起各路电压都无输出的原因主要有三个:一个是外部输入电源没有到达Q23的输入端;二是Q23损坏或者未导通, 输入电源无法到达Q23的D极;三是各路电源DC/DC变换IC的使能端没有信号 (各路电源的使能端信号均由PW1-ON-H产生, 高电平有效) , 导致各路电压无输出。

当按照前面所讲的方法测量电源板的CN12端子上的输出电压时, 各路电压都无输出。此时首先应测量Q23的1脚电压, 正常应是9V。如果没有9V, L11、L12坏的可能性很大。Q23的1脚电压正常, 那么接下来要测的是Q23的8脚, 正常时也是9V。没有9V时, 检查Q21的G (栅极) 、D (漏极) 、S (源极) 电压, 正常分别为8.8V、2.1V、2.1V。如果G极为8.8V, D极为9V, 那么元件坏的可能就只有Q21和R68。如果G极为0.4V, D极为9V, 基本上可以判断为过压或者过流保护电路动作引起, 此时应该检查是否真的是过压或者是过流了, 还是仅是过压或过流保护电路误动作引起的。关于过压过流电路保护的原理, 在稍后的篇幅中分析。如果Q21的G极、D极、S极电压正常, Q23的1脚电压也正常, Q23的8脚仍没有输出, Q23、D23、C30坏的可能性最大。

Q23的8脚电压9V正常, 各路电压还是没输出。这时应该测IC14的第二脚电压8.8V, 当第二脚没有8.8V时, 重点应该检查PA11保险、Q30三极管、R82、R84。当第二脚电压8.8V正常, 检查IC14的3脚输出电压3.3V有没有, 没有就肯定是IC14坏了。

当IC14的3脚输出电压正常, 各路电压还是没输出时, 接下来要查的是PW1_ON_H是否是3.3V。如果没有3.3V, 坏的元件很可能是IC15、Q39两者中的一个。

2. 欠压保护

当输出电压过低甚至无输出时引发欠压保护电路工作。

假设电源有一路没有输出, 其实HPX260电源并不会真的有仅某一路电压无输出的故障发生, 这是因为260电源板有一个很强的保护功能, 这样假设只是为了更好地解释欠压保护电路的工作过程。例如当无+5R4V电压输出时, 如图14所示, 5R4V_S也缺少, 这样Q26右边的三极管由于缺少基极电压处于截止状态, 因而集电极和发射极断开。而Q26左边的三极管的基极有一个PW3_ON_H (3.3V) 经过R70和R71分压产生的基极电压, 所以Q26左边三极管的集电极和发射极导通, 将OCP_SD接地, 这样保护电路将启动, 把Q23断开, 从而切断了+9V电压, 这样就每一路电压都不会有输出了。因此当怀疑因为某一路电压无输出导致保护电路动作引起所有电压都无输出时, 可以将R47断开 (R47电路在图5, 断开R47等于把保护电路断开) , 然后通电测输出电压是哪一路缺失。

电源总共有16路输出, 分别是+5V_LENS、+5V_SPK、+5V、+5R4V、+3R6V、+2R5V、+1R5V、+1 R 2 V、+3 R 2 V、+3 R 3 V_S D、+1R0V、+1R2V_MAICO、+48V、+9V_NOREG、+10V、+5V_FAN。某一路电压无输出的维修也简单, 下面就以+5R4V无输出为例, 介绍其维修。

断开R47后, 测量输出电压缺少+5R4V, 可按下面的方法维修。

产生+5R4电路如下, IC401的第1脚是接地端, 第2脚是驱动脉冲输出端, 第3脚是电源输入端, 第4脚是基准端、第5脚是IC401工作的开关信号 (高电平时IC工作, 低电平关断) , 第6脚是反馈信号输入端, 第7脚和第8脚共同组成输出电流的检测。

当+5R4V无输出时, 首先应该检查IC401的第3脚输入电压9V。假如无9V, 测量L410有无开路。L410开路时, 不要急于换上L410, 要先用万用表的电阻档测电容C408的两端是否短路, 如果短路检查C406和IC401。

当IC401的第3脚输入电压9V正常, 接下来就测量IC401的第5脚3.3V, 没有3.3V, 重点检查Q38、C415。

开关管Q402、续流二极管D401、D402、滤波电容C409等也是重点检查的对象。

3. 过流保护

过流保护电路是通过在输出端串接一个阻值很小的电阻, 检测其两端的压降, 从而判断输出电流是否过大。

以上面所讲的+5R4V负载有短路引起了输出过流为例来介绍保护电路的工作原理。

请参照图15, 当+5R4V负载有短路时, 在R404两端就会产生一个过流检测电压送到IC401的第8脚, 这样IC401将会关断第2脚的驱动脉冲, 开关管Q402停止工作, 电路将不会有+5R4V输出, OCP_SD信号将会从正常的8.1V变成0V, Q20发射结由于有了一个基极电压将会正偏, Q20的C极和E极将导通, E极的电压经过R63和R64分流后, 加到Q22下面三极管的基极, Q22下面三极管导通, C极接地, D24的阴极通过Q22的C极接地, 所以D24也会导通, 从而将Q21的栅极电压拉低到0.4V左右, 这样Q21将截止, Q23的栅极电压会升到9V左右, Q23也会截止, 从而将供给后面电路的9V切断, 电源停止所有的电压输出, 从而达到了保护的目的。

过压保护过程前面已经讲过就不再重复了。

过压、过流及欠压没有发生时, 保护电路各个点的电压如图17所示。

AG-HPX260在使用过程中碰到的电源故障主要有自动重启、电源无法开机, 这些故障主要是由于器件不良造成的。电源自动重启主要是电源开关不良导致。经过分析发现电源开是一个碳膜电阻器, 由于碳膜电阻表面较为粗糙, 簧片在其上面滑动次数多了便出现碳膜磨损, 电阻阻值不稳定, 簧片也有变形现象, 致使在按记录开关或者震动情况下簧片与碳膜电阻接触不良, 使得PWR_ON_N信号不稳定, 设备就会出现重启现象, 有些设备一年内多次更换电源开关还没彻底解决问题。经过分析后, 新的电源开关加入油性除锈剂 (不导电) 后, 可以减小簧片与碳膜电阻的接触阻力, 大大提高电源开关的使用寿命。该机电源不开机故障中, 由Q30损坏造成的比重比较大, 更换Q30便可恢复。

电路分析原理篇10

1 CT机架的构成

机架主要由Ghost、Rhost、Dmc、MDP、CCC这5块控制板控制整个CT机架的运行[1]。其中Ghost相当于主控板,负责与控制计算机通讯并协调其他4块控制板;Rhost的主要作用是控制机架的高压部分;Dmc主要是负责原始数据的采集及其传输功能;MDP的主要作用是控制机架的运动部分;CCC的作用是控制检查床[2,3]。

2 启动过程及故障现象分析

将Brilliance CT的启动过程可以分成4个阶段:(1)外电的加载。在此过程中,将完成Ghost、Rhost、Dmc、MDP、CCC这5块控制板的自检过程并开启主控计算机与重建计算机;(2)在主控计算机屏幕上出现“启动机架”的提示框时,将启动钥匙旋到“ON”的位置;(3)将启动钥匙旋到“START”位置;(4)松开启动钥匙,离开“START”位置,完成扫描机架的启动。

在上述的任何一个阶段,都有相应的电路在工作,如果有错误发生,扫描机架将不会正常启动。

2.1 第一阶段

相当于机器的初始化阶段。当外电加载时,Ghost、Rhost、Dmc、MDP、CCC这5块控制板将会上电,并完成自检过程。当主控计算机启动后,将检测这5块控制板的启动信息,如果这些控制板正常启动,则计算机屏幕上将会出现“启动扫描机架”的提示框。

2.1.1 故障现象

主控计算机正常启动后,屏幕上没有出现“启动机架”的提示框。

2.1.2 故障分析

出现这种问题,一般有几种可能性:(1)外电源出问题。首先检查一下外电源,如可以检查扫描机架的风扇是否旋转,来判断外电源有没有电。(2)扫描机架电源部分的某一路保险熔断,导致其中的一块或几块控制板没有正常得电,主控计算机没有检测到控制板上的正常启动信号,所以屏幕上没有出现启动机架的提示。在实际工作中,这种情况发生的几率多,如由于碳刷打火,导致F303(rotor power)熔断,Dmc与Rhost将不会得电,控制板自然就不会完成正常的自检了。(3)控制板发生了故障,没有正常启动。这种情况可以尝试断电再重新加电的办法来解决。一般来说,这种情况很少发生。(4)CAN回路有问题,致使控制板正常启动的信号不能通过CANBUS传送到主控计算机,发生这种情况最多的原因是F301保险熔断,CANBUS供电回路出现问题。

2.2 第二阶段

将CT-BOX的启动钥匙转到“ON”的位置,Ghost会得到一个“5_OPCON_ON”信号,表明控制台已经得电。

2.2.1 故障现象

主控计算机正常启动后,屏幕上出现“启动机架”的提示框。启动机架时,机架有时能启动,有时则无反应。

2.2.2 故障分析

机架有时能够正常启动,说明机器没有很严重的问题。首先考虑机架保护开关的影响,发现保护开关没有问题。然后打开机架的右上盖,观察Ghost控制板的指示灯情况。正常情况下,当启动钥匙旋转到“ON”的位置时,Ghost板上“OPCONON”指示灯亮,表明Ghost接收到了控制台得电的信号。在本例故障中,当启动钥匙旋转到了“ON”的位置,“OPCONON”指示灯有时不亮,若不亮则表明Ghost没有收到“5_OPCON_ON”的信号。经检测,故障发生在ACCU与GHOST之间的连线上,有一根连线接触不好,重新连接即可排除故障。

2.3 第三阶段

将CT-BOX的启动钥匙旋转到“START”的位置后,ACCU上的K306(START)继电器就会吸合,向Ghost发出1个“5_START”信号。Ghost将向Ghost、Couch、Dmc、Rhost4块电路板发出“ESTOP_CLOSED_REQ”的请求信号,如果这4块电路板的ESTOP回路没有问题,则会在发出“ESTOP_CLOSED_ANS”响应信号,同时Ghost还会检测整台设备的E-STOP回路是否有问题。如果E-STOP回路没有问题,则PUP(K311)继电器会吸合。PUP会使Main Contactor(K301)吸合,并提供120V电源给SOFTSTART和MKD继电器,并会向Ghost发出“5_NORM&GNORM的”的信号。

2.3.1 故障现象

屏幕上会出现“启动机架”的提示框,启动机架时,却没有任何反应。

2.3.2 故障分析

大多数在启动机架时没有任何反应,这种故障是由于急停开关锁定造成的。CT机在明显的位置上有7个急停开关来保护设备与患者安全,以防止发生意外。而这些急停开关是具有锁定功能的,按完以后不能自动复位,必须要人为旋转一下才可以弹出解除锁定,而擦拭机架时有可能碰到这些急停开关,致使其锁定。因此,启动机架时没有任何反应时,首先要逐个检查急停开关,确保外围的ESTOP回路没有问题。

2.4 第四阶段

CT-BOX的启动钥匙离开“START”位置时,在正常情况下应该能够听到一声比较小的接触器吸合的声音,这是S/S接触器吸合的声音;还能听到一声较大的运动控制接触器(MDK)吸合的声音,这时机架的转子部分应该就能够旋转起来。大概过几秒钟,会有一声较大的主接触器(MKD)发出吸合的声音,机架就完成了正常的启动。根据这些声音和现象能够大致判断机架的启动状况。具体过程如下:

(1)START(K306)继电器掉电,Ghost失去了“5_START”的信号。

(2)Ghost请求Rhost给热交换器供电并检测其状态。

(3)Ghost发出1个S/SON信号使S/SSSR(K312)固态继电器上电。

(4)S/SSSR(K312)会使S/S继电器吸合,提供480V的检测电源到滑环,供给高压模块。

(5)Rhost会检测高压模块的整流电路。如果高压模块的整流部分没有问题,则会输出一个600V的直流电源,Rhost检测到了这个直流电源后会向Ghost发出“DC_OK”信号,Ghost接收到了这个信号后会发出闭合MKD继电器的请求,MKD继电器吸合后会断开S/S继电器,提供正常480V的工作电源给高压模块。如果没有这个信号,则S/S继电器在12s后释放,启动失败。

(6)Ghost在等待“GDC_OK”信号的同时,Ghost还会发出“DRVON”的信号去闭合DRVSSR(K314)继电器。如果Gull Wing switch和S304开关是闭合的,则MDK会吸合,提供运动部分的电源。

3 故障一

3.1 故障现象

主控计算机正常启动后,屏幕上出现了“启动机架”的提示框,在启动机架时,能够听到机架上有接触器吸合的声音,但机架的转子旋转几圈后突然停止,启动机架失败。

3.2 故障分析

将启动钥匙旋转到“START”位置放开时,机架的转子部分能够旋转,则表明启动过程中的第1~3阶段没有问题。转子能够转动几圈,然后机架掉电。从机架上电开始到掉电,大概有十几秒钟的时间,这时就需要重点查看高压模块的保险了,因为Rhost会检测高压模块的输出电压,如果输出电压低于600V,则Rhost不会发出“GDC_OK”的信号。Ghost在启动钥匙离开“START”位置后12s没有收到“GDC_OK”的信号,则会释放S/S继电器,同时,机架掉电,启动失败。

4 故障二

4.1 故障现象

旋转启动钥匙,听见机架上有较小的接触器吸合的声音,没有看到机架的转子旋转,过了几秒钟以后听到主接触器吸合的声音,机架完成了启动,屏幕上却没有显示报错信息。

4.2 故障分析

在屏幕上显示了启动提示框,启动机架后,机架也能上电,屏幕上没有报错信息。进入扫描间,发现检查床也是活动的,那么故障应该是出在机架的运动控制电路上。检查Gull Wing switch和S304(DRIVE ENNABLE)开关,发现没有问题。再往后级排查,检测到MDK接触器线圈有电,但却没有吸合,那就可以判断出MDK接触器损坏,更换即可。

5 小结

本文对于飞利浦Brilliance系列CT机在启动过程中发生过的一些故障现象要认真分析,并根据启动电路原理和现象进行判断,逐步排查,找出并排除故障。

摘要：本文介绍了飞利浦Brilliance系列CT机启动过程的步骤,并对故障现象进行了分析,旨在为医院的工程人员处理该系列的CT机启动故障时提供维修思路。

关键词：CT机,启动电路,原理,医疗设备维修

参考文献

[1]卢冬生.PQ系列CT机的X线成像系统原理及故障分析[J].医疗设备信息,2006,21(6):73.

[2]许银伍,苏家贵,田梅.飞利浦Brilliance 16排CT故障维修三例[J].中国医疗设备,2009,24(11):122.

[3]余华良.飞利浦Brilliance 16排CT常见故障及解决方案[J].医疗装备,2010,23(5):62.

[4]朱险峰,李延德,张文华.CT电源的故障维修[J].医疗设备信息,2007,22(9):45.

电路分析原理篇11

【关键词】空调电路控制原理维修技术

一、前言

变频空调与定频空调相比优势明显。变频空调更是未来空调领域的重点研究对象——因而对空调的正确使用和维护、了解变频器电路的工作原理、主要部件的构造和技术性维修成为当下的热门课题。相比于定频空调而言，变频空调电路控制更加复杂，保护电路的增多是变频空调的一大特性。保护电路采用了电子传感技术，例如变频模块、霍尔电路、、光耦合器、电源开关等。

二、变频空调器电路控制原理

其电路控制原理是：通过对压缩机的工作频率进行调节，自动匹配制冷与制热所带来的负荷，具有调节温度快、控制温度的精准度高、适应电压运行的范围广、可以达到极高的效率和节约能源等优点。电路的控制基本上相同，即利用室内机和室外机对电路进行控制。其基本工作原理将在下文内容进行说明：

变频空调的一个创新性发明就是使用新型的电脑芯片。在室内机和室外机中，通过独立的电脑对其进行控制。两个控制电路之间由电源线路和信号进行连接，并对空调进行供电以及信息交换，控制机组完成日常工作。变频空调器工作的时候，各路的传感元件送来的检查测试信号由室内机的电脑芯片进行接收：其中包括遥控器的控制信号以及室内机的风扇的工作状况的反馈信号等。电脑芯片基于上述原理接收和控制指令：包括风机的转速信号、控制压缩机运转频率的信号、用于故障诊断的部分控制信号和来自于室外机的串行信号等等。与此同时，电脑芯片就可以感应监控元件传输出来的信号；室内机的串行信号、电流的传感信号、对环境温度的感应信号、冷凝器在扫除冰霜时的温度信号等八种信号。

电脑芯片对上述信号进行分析和处理之后，发出有效指令包括：室外机的风扇工作信号、控制压缩机运转的信号、切换四通电磁阀门的信号、控制膨胀阀制冷器的信号、监控保护的信号、显示故障诊断的信号以及除霜的串行信号等等。

电路控制系统分成几大板块：电源开关、拥有智能功率的工作模块、通信电路室内和室外控制板和变频压缩机。其控制对象是变频压缩机，室外控制板通过将220伏特的交流变成直流电，并按照电脑芯片发出的指令，依照顺序对本模块内的六个大型功率的晶体管进行打开和关闭的操作。从而得到模拟交流三相电压。

三、故障维修

对于变频空调出现的故障大致可以分为以下几类：

（一）人为的破坏或者因不可抗拒的外部原因造成，电源的偏高或者偏低也将对空调造成影响。

（二）机器内部的故障。在对机器的电气系统的故障进行检修的时候，应线检查电源再检查负载；先检查室内后检查室外；先检查空调的两端后检查空调中间位置。总之是先检查容易的再检查困难的部位。

（三）电源的输入。通过利用万用表上交流电源对端子板上的电源电压进行检查，以此检测空调室外机的两端有没有交流电或者直流电，从而判断故障部位在空调的什么部位。通常情况下，变频空调用四根联接线连接，三根LN电源线，另外一根是通信线。如果测出室外机两端有交流电压或者直流电压的话，则说明室外机出现了故障；如果未测出，则是室内机出现了毛病。

（四）电源开关。变频空调的开关输入电压是220伏特，直流输入电压为15伏和5伏。如果检测出来没有直流电压，则表明电源开关已经损坏。一般情况下，通过检测电源开关变压器和推动产生功率的电子管路来判断。

（五）电路通信方面。用250伏特的万用表交流电压检测通信故障的时候，如果电压在零线和信号之间来回变化而且室内机上的闪光灯连续闪烁，就表明其通信功能是正常的；否则就可以判断它的通信电路发生了故障。

（六）在空调内工作的功率模块。在功率模块故障检测中，通常有两种方法：一是利用万用表中的二级管挡对故障的功率模块进行检测，正极与V、U、W极或者V、U、W极与负极之间的正方向的电阻范围应该保持在380-450欧姆之间，而且反方向不导通；如果不是上述范围，就说明功率模块发生了故障；二是功率模块对于压缩机驱动电压，用万用表交流电压挡对其进行检测，测到其两相之间的电压应该在0-160伏之间并且处于相等的状态，否则就说明功率模块遇到了故障。

（七）压缩机。在对压缩机进行检测的时候，先用钳子拔下V、U、W的导线，对三相间的电压进行测量，如果检测出来的电压值相等，就说明绕组在压缩机内的工作状态良好，否则就是绕组出现了故障。

四、总结

通过分析，相信读者已经对变频空调的电路工作原理以及故障维修技术有了一定程度的了解。但是在维修空调的过程中，难免也会出现空调种类太多而找不到解决问题的切入点的状况，变频空调所发生的故障和毛病也是层出不穷。如果我们从检测技术方面着手的话，就会发现维修变频空调的一些有用的思路和规律，逐步在实践中积累经验，从而对故障原因做出快速和正确的判断，从容地排除变频机所产生的故障。进入新世纪以来，家用变频空调走入了千家万户，对空调的使用和维护也逐渐成为人们购买空调后的应该学习的方面，本文对空调电路的工作原理和维修方法进行了比较简要的阐述。希望在不久的将来，关于变频空调的原理和维修技术的发展能够有相关专家的著作面世，这样将更好地指导人们对变频空调的使用和维修。

参考文献：

[1] 谢丹.变频空调原理与维修[J].才智，2011，（16）：70.

[2] 周皞，傅璞.建设《制冷与空调设备维修技术》课程的学习情境[J].机械职业教育，2009，（8）：54-56.

[3] Weissler，夏雪松.2009空调维修技术报告：新成员的游戏[J].汽车维修与保养，2009，（7）：20-26.

电路分析原理篇12

关键词：教学,策略分析,Protel

高等教育出版社《Protel2004项目实训及应用》教材以核心技能培养为专业课程宗旨, 适宜初学者入门, 对提高学生的操作能力有着积极的促进意义。然而在实际的Protel教学中, 学生对于Protel软件学习兴趣不高, 觉得软件学习内容枯燥, 操作重复繁杂, 对软件学习产生畏惧心理。固然, Protel学习的难度是学生对软件学习产生畏惧心理的一方面原因。但本人通过听课和调查发现在不少的Protel教学过程中, 还存在着很多问题和不足, 其中有些带有普遍性。这些问题的存在影响着教师教学的实效, 也影响着学生动手能力和创新能力的提高。慨括起来, 主要有以下两方面问题。

1、以讲代做, 忽略学生自主

虽然教师们都明白“学生主体, 教师主导”的道理, 但在日常的实际教学过程中, 至于如何实现这一要求则相去甚远, 最终的结果往往以滑向教师主导的单向信息传输模式, 在这种模式下, 教师看中的是自我设定的教学任务的完成, 而忽视了教学目标和相应效果是否达到;而此时学生的学习活动则处于一种无意识的、被动的、低效率的状态中。

2、舍本求末, 忽视教学重点

在讲授过程中, 过分的强调知识内容的完整性而过多的去讲细枝末节的内容, 从而造成在短时间内大量陌生信息的堆积。在这种情况下, 中职生既无法掌握全部信息, 也无法在这些信息中分辨出重难点而进行掌握。在接下来的实际操作过程中, 中职生只能是对教师操作进行机械的复制, 学生的能动性无法体现, 而且这种对知识的记忆是短暂的, 掌握是困难的。

这些问题的存在使学生的学习活动成为了一个被动接受的过程, 而非主动参与。不仅剥夺了学生动脑、动手的机会, 也弱化了学生主动参与学习的意识。久而久之, 学好Protel软件应用在学生眼中会深

不可测、遥不可及, 挫伤了学生主动参与学习的积极性, 同时浅化了师者对学生对教材和编者意图的深层思考, 与教学的主旨相背离。

面对以上的现象, 我认为, 必须要让学生充分的动起来, 不仅要激发学生的争议和探索的勇气, 更要让学生在质疑中去了解Protel的操作原理、熟悉Protel的操作过程, 进而培养学生的独立思考能力和创新思维。所以, 在教学时, 怎样让学生充分“动”起来?怎样把学习的主动权还给学生?怎样激发学生的质疑和争议?怎样增加学生的参与度?怎样以生动有趣的教学手段引导学生增强对形象的感受能力, 真正提高动手的幸福指数, 激发创造力、想象力、鉴赏力呢?

本人根据中职学生的心理特点, 以《项目三绘制直流稳压电源电路原理图》一课为例, 采取了相应的教学策略展开分析。

一、积极创设“生动”的教学氛围

在教学中, 教师一定要积极创设生动活泼的教学氛围, 使学生的情绪变得愉快、高昂, 在这种情绪的影响下, 学生的感知就会变得敏锐, 从而更容易通过感知觉接收外界信息, 反之亦然。而且, 中职学生在面对教学操作时由于受到个体知识的束缚, 学生往往无处下手, 不知道如何完成教学任务。此外, 由于学生个体差异, 也会造成部分学生参与度不高, 逐渐地转变成课堂教学的“局外人”。为了防止这些现象的产生, 营造生动、活泼的教学氛围, 在《项目三绘制直流稳压电源电路原理图》教学过程中, 我采取了以下两个措施, 有效地解决这些问题。

1、教学民主, 诱发学生参与情绪

在讲课过程中, 如果不与学生沟通, 不重视学生的反应, 就必然会造成学生的情绪低落、学习积极性差, 故而与学生的互动和交流是不容忽视的, 这不仅仅要关注学生回答问题的次数及人数, 更为重要的是要看学生是否开动脑筋、积极思考、主动参与。而大多数的学生只有在民主的教学氛围中, 心情才会舒畅, 思维才会始终处于积极活跃的状态, 敢想、敢说、敢问。因此我在课堂上做到:答错问题绝不批评, 允许重答;答得不完整允许补充;不明白允许发问;不同意见允许争论;老师错了允许提意见。此外, 建立和谐的师生关系也是必不可少的。它是实施教学民主的前提, 其基础是相互尊重, 尤其是教师对学生人格的尊重, 学生只有得到了这种尊重才会热情、自信、主动的投入到学习中去。

2、联系实际, 激励学生操作欲望

在绘制电路图时, 学生对其的理解仅限于图本身, 这就很难激发其学习的积极性。我在讲解过程中引入实物, 展示实物, 而这些实物往往都是我们日常生活中所常见的, 从而让学生的认知从陌生的图变成熟悉的物, 从对陌生的抗拒变成对熟悉的求知, 激发学生的学习积极性。《项目三绘制直流稳压电源电路原理图》讲的直流稳压电源电路, 我就以手机充电器为实物进行讲解。因为学生对手机充电器经常使用, 但对其构造原理并不了解, 故而展现出较强的求知欲, 体现在课堂上就是学生积极踊跃的参与讨论, 积极发表看法, 提出问题。

二、坚持开拓“生动”的教学思路

中职学生的自我意识较强, 在教学过程中会出现各种争议, 因此在教学时, 适时地给学生松绑, 让学生打开思路, 引导学生积极动手、动眼、动脑。

1、理实结合, 知行合一

Protel教学是一门实训课程, 实际的操作必不可少, 若只是让学生模仿性的进行操作, 其主观能动性的调动时非常有限的, 所以在学生实际画图操作过程中, 穿插特定的理论指导, 比如元器件的各种放置方法, 属性的修改、元器件的翻转和镜像、原理图的布局、交点的处理等易犯错的操作和易混淆的知识点。既让学生知道怎么做, 又让学生理解为什么, 只有这样才能充分发挥其主观能动性, 调动其学习积极性, 从而增加知识点掌握的牢固程度。

2、举一反三, 融会贯通

虽然在例题的讲解和实操过程中穿插了特定的理论指导, 但要使学生做到举一反三, 融会贯通, 达到熟练操作的程度还是不够的。由于课堂时间有限, 并不能让学生进行大量的画图练习, 而且这样也会造成学生的厌学心理, 所以我们对例题进行一题多用, 让学生利用自身原有的电学知识对图进行改动, 从而变成另一个电路图。在发挥其主观能动性的同时加深记忆, 同时也为以后能进行模块化作图培养习惯, 是操作更加简洁, 思路更加清晰, 图纸更加明了, 为以后的规范化操作打下基础。

三、努力创新“生动”的教学辅助

在教学时, 提供优质的教学辅助, 能加快学生的学习速度, 拓展知识面, 提高学生的学习效率, 增强学习自信心, 更保证了课堂的纪律。对教师而言, 可以一目了然地全面掌控课堂学情, 很好地把握住课堂节奏, 提高教学效率, 可以加强与不同层次学生的沟通, 和谐了师生关系。

1、自编实验指导, 因材施教

为了适应学生的实际掌握水平、具体的课时设置和课程进度, 但靠教材是无法实现因材施教的, 所以为此我自行编写了实验指导书, 旨在突出重点、层次分明。比如对《项目三绘制直流稳压电源电路原理图》而言, 重点在于掌握元器件的查找和放置及其属性的修改, 而在此之中, 查找时难点, 所以为了加深学生的印象, 在编制实验时加入了利用自身的电学知识对图进行改动的环节, 让学生完全自主的去进行查找, 发挥其主观能动性, 加深印象。

2、引用实物展示, 联系实际

随着学习的深入, 只是展示整体的实物是不够的, 尽量利用已有资源, 把电路扳、元器件封装, 展示给学生, 使得学生有更直观的认识, 无论是在画原理图还是PCB图时, 脑子中都能和具体实物联系起来, 更快的进入到学习状态。如这堂课中我将一个手机充电器进行拆分, 在投影仪上进行展示, 并在每个工作台上放置了本堂课所涉及到的的二极管、电解质电容、电位器和三极管, 让学生加深印象。

四、及时反馈“生动”的教学效果

就本堂课而言, 学生在掌握例图的绘制之后又利用自己的电学知识对图进行了更改, 画出了自己的电路图, 这里面既有电学知识的体现也有对课内所学内容的融会贯通, 对于学生而言会有极大的成就感, 此时的电路图展示是必不可少的。这既是对被展示学生的肯定和鼓励, 也是对其他学生的启迪。对于图中的不足之处, 相互讨论, 共同进步, 让学生对知识的理解更加透彻。

此外, 我认为一节好的技能课对于学生来说, 是一次很大的收获。但如何才能检验学生在操作完后是否真有收获了呢?我觉得还需要积极地做好反思工作, 除了完成既定的教学任务外, 还可以让学生饮水溯源, 联系生活。所以, 我尝试了让学生在《项目三绘制直流稳压电源电路原理图》教学后去找一两件与直流稳压电源的小物件, 在拆分了物件后, 根据实物图, 用Protel画出其电路图, 联系生活, 加强印象。

五、结语

叶圣陶先生曾说过:“教师之为教, 不在全盘授予, 而在相机诱导”, 我觉得学生之为学, 不在被动接受, 而在解放头脑, 积极思考, 解放嘴巴, 积极谈论, 解放双手, 积极创造。只有这样, 才能提高学生的学习主动性, 充分发挥主观能动性, 让学生在最佳的学习状态下掌握知识。同时结合软件学习的特点, 有的放矢, 增强了学生解决实际问题的能力, 使掌握的知识更有实用性。

参考文献

[1]《中职教师如何做好数学设计》张春蕊编著

[2]《中职教育新策略》姜卉编著

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