结合电路（共4篇）
结合电路 篇1
1 问题提出
三相电路是电路分析课程中引导学生学习交流应用电路的关键章节。目前，三相电路是电力系统主要的供电方式。学生在上过三相电路理论课之后做实验仍然存在不少盲从现象。如实验"三相交流电路电流、电压的测量"，电路如图1所示。要求学生先连好电路，再根据三相电路理论知，测量各相、线的电压电流。其中，电路各线均可开、短路，最后根据测量结果对电路特性做一总结。
在这里，问题就出来了，学生对测量结果的验证，理论的归纳总结，成绩一般和较差的学生就不清楚了。原因两点：(1)理论知识掌握不牢靠，不能灵活运用;(2)实验中含有保险丝、多个开关等，使学生忙于连接测量，短时间内难于理论验证实验，归纳时也多次反映搞不清楚负载、电压、电流之间的关系。
2 教学与实验相结合
为解决以上问题，理论课举例子时，刻意加进三相电路在生活用电中的应用，一则贴近生活便于理解归纳，二则体现了三相教学的目的在于应用于生产生活，三则便于学生预习准备实验。取得了较好的教学、实验效果。采用提出问题、分析问题、归纳总结的形式，调动学生的积极性，师生互动的来研究三相电路的生活用电常识。
首先提问：一、二、三楼的楼道照明系统连有多个灯泡，采用三相四线制，如何接小灯泡?很多同学立即就回答正确，应该每层多个灯泡并联，每层占一相，即接在火线和零线之间，以保证工作电压220V。以上面讨论为基础，引出下面例子及电路图。
例：负载和电源均为星形联结的三相电路如图2。设电源线电压为。负载为电灯组，其中一楼为A相负载，二楼为B相负载，三楼为C相负载。
问题1：若三层楼的电灯电阻相同时，讨论线电流及中性线电流;
问题2：若三层楼的电灯电阻不同，比如一楼电阻最小，二楼其次，三楼电阻最大
(1)中性线未断时讨论各线电流、中性线电流及中性线断开时讨论负载的相电压及相电流(2)A相短路:中性线未断及断开时，求各相负载电压。(3)A相断路:中性线未断及断开时，求各相负载电压。
分析问题1，若三层楼道的打开灯泡数目相同，研究各楼层灯泡的工作情况及零线电流。学生回答说是对称负载星形连接，线电压380V，则相电压220V，由于中性线的存在，各负载的电压均为220V，各相电流大小相同依次滞后，故中性线电流为零，则火线是否断开不影响各负载正常工作。
分析问题2(1)，若不同楼道里打开的灯泡数目不同，分析零线的作用，如何接接保险丝?分析家庭用电使用大功率用电器会造成跳闸的原因。学生讨论后认为，有火线时保证了各负载的工作电压均为220V，各楼层灯泡正常工作，相电流和电阻成反比，使各相电流不再对称，中性线上有电流流过。
下面分析三相负载不对称且中性线断开，原电路等效为如图3所示电路。
若要得出各楼层的工作电压电流，必须算出N'N的电压，必须通过计算才能分析清楚。故设UA=220∠0oV，一、二、三楼的电阻分别设为5Ω、10Ω、20Ω，则结点电压：
从而各负载相电压和相电流：
根据以上计算，由学生讨论，可得出小结：
a)不对称三相负载星形联结且无中性线时,各相电压和阻值成正比，造成电阻大的电压过大被烧坏，电阻小的达不到工作电压而亮度较弱。
b)照明负载三相不对称，必须采用三相四线制，且中性线上不允许接刀闸和熔断器。一旦由于某种原因零线断开，就会出现小结a的情况，故必须保证零线的连接。而且保险丝要串连在各火线上，以保证只熔断本相而不影响其它相的工作。
c)若用电器功率大，在工作电压相同情况下，阻值和功率成反比，相电流和电阻成反比，那么功率越大则相电流越大，造成该火线的总电流过大而使该火线上的闸刀跳闸。
分析问题2(2)，若某层被短路，分析有无零线时各楼层灯泡工作情况，学生讨论如下：
(2)A相短路
a)中性线未断如图2:A相短路电流很大，将A相熔断丝熔断，B相和C相未受影响，其相电压仍为220V，正常工作。
b)中性线断开如图3：负载中性点N'和A点电位相同，A相电压为0,B、C相电压等于线电压为380V，超过额定电压220V，会被烧坏。
(3)A相断路
a)中性线未断如图2,B、C相灯仍承受220V电压，正常工作。
b)中性线断开如图3,B、C相负载串联在B、C火线间，相电流相同，相电压和阻值成正比，使各相不能正常工作。
3 总结及效果
在三相电路教学中，使用上面的例子作为理论及教学和实验的衔接，教师采用从浅到深、逐步分层次的提出问题，学生分组讨论，再师生一起计算小结，引出更多问题，进一步讨论计算小结，鼓励学生课下去看看宿舍用电箱器件及连线。不仅加深了三相电路的理论知识，而且学会了家庭用电常识，初步掌握安全用电的知识。并且该例子接近实验，便于学生带着理论去连接实验电路，边思考边完成实验。由于讨论的是生活用电，大大提高了学生的学习兴趣，课堂气氛活跃，学生积极讨论发言，对三相电路的学习印象很深刻，教学效果明显，突出表现在实验完成得较好以及期末考试得分率的提高。
摘要：三相电路是电路分析课程中关于交流电路应用于生产生活的一章,学生在做实验时往往忙于应付而混淆理论知识。为了实现理论与实验较好的结合,在教学中引入贴近生活的例子,采用互动的学习方式,达到较好的教学及实验效果。
关键词：三相电路,交流,负载,火线,零线
参考文献
[1]胡翔俊.电路分析[M].北京:高等教育出版社,2001(第2版).
[2]邱关源.电路[M].北京:高等教育出版社,2006(第5版).
[3]秦曾煌.电工学(上册)[M].北京::高等教育出版社,1999(第5版).
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[3]秦曾煌.电工学(上册)[M].北京::高等教育出版社,1999(第5版).
结合电路 篇2
对于高频电路的实际试验来讲, 相关的试验现象不是很突出, 并且学生整体对此没有兴趣。高频电路又是电子信息以及相关的通讯技术专业最关键的基础课程, 主要讲解了相关的模拟高频信号电路的基本构成以及相应工作原理与特性和分析的方式。所以, 对教学方式的不断创新与改革, 以提升学生的学习兴趣是必要的。
1 理论及实践教学的关系
简单地说理论与实践教学是和谐统一、互相合作的, 不能对其进行分隔, 更不能进行单一化的拼合。两者不是简单的主从关系, 确切的说是辩证统一关系, 两者相互独立、依存以及促进以呈现一体化的教学系统。高频电子技术最大的优势就是相关的电路元件与周边物理性质存在比较明显的转变, 具体化的问题分析处理是非常复杂的, 且高频电路理论分析及实践操作相背离。在理论上分析准确的电路设计, 实践中不能运行, 真正的究其原因却是无从查找。高频电路最主要是服务于相应的信息通讯技术, 总体的模块设计分离又统一。
2 课程革新与及实行策略
2.1 思路创新
基于理论及实践紧密结合教学的基本原则以及高频课程的诸多特性, 利用将相关的实践课程中实际的电路融进对应的理论课程, 并针对性的促使学生进行仔细的分析设计, 并将最终的设计结果和电路的系数进行一定程度的比较, 实际检测的结果和计算的结果进行比较, 有效的贯彻理论与实践课程的实际内容, 促使学生可以合理的对理论学习进行有的放矢, 进而在之后的实际实践过程中会有更适宜的理论性指导。该思路总体的进程和实际的实践比较, 缺乏了电路板的合理制作及焊接, 基本的过程算是一致的, 这样能够有效的提升学生的实践能力以及设计创新的能力。
2.2 教学内容安排合理化
因为大多的教学内容会涉及到相关的理论与实践课程, 并且对教师的工作量有着很多的影响, 因此务必要将教学的内容合理化安排, 这样才能有效的确保教学的革新有序展开。
3 课程革新及实行方案
1) 兴趣是学生积极学习的最大动力, 也是深入学习的关键要素与前提。有兴趣的学习属于内在的驱动力, 也是自觉主动的良好行为, 学生可以将大量的时间投进细化的学习与探究, 并不是功利性的学习, 更不是为了应对最终的考试, 外在因素所施予的压迫性学习, 这样学生的学习进程必定是浅层面的, 不可能深化的去进行问题的提出并研究, 在外力的诸多压迫清除之后, 那么学习的驱动力也就随之消失了。因此, 想要真正的将一个专业学习好, 就要在相关的专业中进行创造性的工作, 带着自身对专业的兴趣不断的前行。
2) 人都有着自身最初始的本能, 强烈的求知欲望, 并且具有呈现自身真正价值的需求。在相应的学习内容可以很好的适应于学生求知欲以及自身的价值需求的时候, 这时学生就会带着极大的兴趣去进行相关的学习。满足学生的求知欲, 最关键的是进行很顺畅的深入浅出, 可以将极度复杂的问题进行一定程度的简化, 这样就不会导致学生出现对学习的畏惧进而严重的打击了学生学习的兴趣与热情。最优化的价值体现是学以致用, 是学习应该和实践完美的结合, 致使所学的知识内容可以在实际中得到良好的应用。
3) 有效的提升学生学习积极性与兴趣, 可以说是高质量教学成效的基础工作也是最关键的, 这是各类教学工作通常都符合的规律。相关的工科学生有了学习的兴趣, 就会将大把的时间投进自身的专业学习以及实践工作, 以便于很好的提升自身工程方面的能力, 再进行创新性的设计。高频理论课程总体来讲是较为抽象的, 相应的数学公式很多, 并且推导的过程非常的繁杂, 电路的分析也是十分的复杂多变, 学生总体对相关的课程有着很难克服的畏惧情绪, 这时则需要教师在课堂上利用适宜的教学方式。该课程最关键的问题就是理论性的教材只是局限于原理讲述非常透明, 真正意义上的电路设计侧重点不一样, 在学生们将相关的理论性知识学习完毕时, 要呈现实际中的很好运用还是存在很大的距离。比如, 相关的选频网络以及单调的谐回路谐振放大器, 一般学生完成了该部分的内容之后, 就应具备相关的设计能力, 在实际的学习过程中, 因为有关的训练不足, 众多的学生对所学的内容不能学以致用, 与学以致用的距离非常大。有效的实践课程均是以实验为主的, 就是对学生的调节能力进行一定的训练, 只是很多的学生对于理论理解很浅, 就出现了按部就班的现象。
4 结语
应该说实践是理论知识的呈现, 理论与实践两者是离不开的。有关的理论都是众多的实践而得来的, 实践与理论的结合运用要游刃有余, 便于两者互相促进, 来体现学生学习与探究的真正意义, 也为创新型高素质人才培养奠定坚实的基础。
参考文献
[1]徐善永, 黄友锐, 凌六一, 曲立国.高频电路实验教学改革与创新[J].中国电力教育, 2012 (21) .
结合电路 篇3
关键词：电磁感应,等效电路,磁通量,感应电动势,感应电流,电荷量
解决电磁感应与电路相结合问题的综合题目, 关键要把产生电动势的部分电路做电源, 做出等效电路图, 之后用直流电路知识求解。
例1粗细均匀的电阻为R的金属环放在磁感应强度为B的垂直环面的匀强磁场中, 圆环直径为d, 长也为d, 电阻为R/2的金属棒ab中点与环相切, 使ab始终以垂直棒的速度v向左运动, 当到达圆环直径位置时, ab棒两端的电势差大小为 () 。
A.0;B.Blv;C.Blv/2;D.Blv/3
分析与解答:金属棒切割磁感线产生感应电动势金属棒相当于电源, 等效电路如图1所示, 棒两端电势差为路端电压, 正确答案为D。
例2如图2, 金属导线上分别接有灯L1, L2, 两灯电阻均为R=2Ω, 在矩形区域内有垂直纸面向里的磁场, 面积为1 m2, 磁感应强度按图3所示规律变化, 则灯L1的功率为 () 。
A.1 W;B.0.5 W;C.1.5 W;D.2 W
分析与解答:研究对象为导线和两灯组成的闭合回路, 由于回路内磁场变化, 回路中将产生逆时针的感应电流, 两灯连接方式为串联而不是并联。
感应电动势 , 电流 , 功率P=I2R=0.5 W, 正确答案为B。
例3如图4所示, 螺线管的导线两端分别与两平行的金属板相接, 一个带负电的小球用细线悬挂在两板之间, 并处于静止状态, 若条形磁铁突然插入线圈时, 小球的运动情况是 () 。
A.向左摆动;C.保持静止;B.向右摆动;D.无法判断
分析与解答:当磁铁插入时, 穿过线圈的磁通量向左且增加, 线圈产生感应电动势, 因此线圈相当于电源, 其等效电路如图5, 电容器相当于外电路A板被充上正电, B板被充上负电, 故小球受电场力向左。正确答案为A (注意电容器为外电路回路里的电流不是因为电容器放电而产生的) 。
例4如图6所示, 导线全部为裸导线, 半径为r的圆内有垂直于圆平面的匀强磁场, 磁感应强度为B, 一根长度大于2r的导线MN以速率v在圆环上无摩擦地自左匀速滑到右端, 电路的固定电阻为R, 其余电阻不计。
试求: (1) MN从圆环的左端滑到右端的过程中通过电阻R的电荷量;
(2) MN从圆环的左端滑到右端的过程中通过电阻R上电流的最大值。
分析与解答: (1) 此题中回路中电流是变化的, 求电荷量时用电流的平均值, 通过电阻的电荷量推导如下:
通过电阻的电荷量仅由回路的电阻与磁通量的变化决定, 与磁通量的变化快慢无关。
(2) 当导线运动到圆环圆心处时感应电动势最大, 感应电流最大。
参考文献
结合电路 篇4
电力电子电路的故障大多表现为功率开关器件的损坏, 其中以功率开关器件的开路和直通最为常见。运行人员很难在从发生故障到停电的短时间 (数毫秒到数十毫秒内) 里判断出故障元件或位置, 即使是经验丰富的人员也可能会受到外界因素影响而误诊。故本文将遗传算法 (GA) 和神经网络 (ANN) 相结合的混合算法应用于电力电子电路的故障诊断。
1 GA-ANN算法
由于BP算法的误差减小是反梯度方向进行的, 因此极易陷入局部极小点的困境。一旦训练学习样本数目多, 输入输出关系比较复杂, 网络的收敛速度变得缓慢, 表现为对网络结构的初值要求很高。初值的不合理, 会造成BP算法的收敛摆动, 以至不收敛。
GA与ANN结合的机制, 本文采用的是根据GA解空间遍及整个搜索空间的特性, 从随机解中, 遗传出优化初值, 以此作为ANN结构的初始权值, 再由ANN按负梯度方向进行训练, 这就是GA-ANN算法的原理[1]。这样既可以保证收敛的全局最小点, 又能保证收敛的速度。
本文采用的是三层BP神经网络, 拓扑结构如图1所示[2]。借助遗传算法优化神经网络连接权的算法步骤[1,3,8,9,10]如下:
(1) 给定网络的输入和输出样本集;
(2) 确定网络权系的编码方式、个体位串的长度, 一组权系值与GA空间的个体位串的关系是由编码映射决定的;
(3) 选定GA操作、设置GA参数及自适应调整算法等;
(4) 设定种群规模N, 随机产生初始种群;
(5) 译码种群中每个体位串, 求得N组网络权系值, 得到具有相同结构的N个网络;
(6) 由输入样本集, 经前向传播算法, 求得N组网络权系值对应的N个网络输出;
(7) 设定网络目标函数, 将其转换成适应度, 对N个网络进行评价;
(8) 依据适应度在GA空间进行选择操作;
(9) 依据选定的交叉、变异及有关算法、参数, 进行相应的操作, 得到新一代的种群;
(10) 返回步骤 (5) , 直到满足性能要求, 得到一组优化的权系值。
2 三相整流电路故障模型和样本设计
现用这种算法诊断电力电子电路故障。以图2的三相整流电路为例进行讨论。
电路中的整流器件为六个二极管, 为不可控整流。实际上, 可以把故障分为很多类。本文中只分析其中的三大类, 具体如下[4,5,6,7,8]:
第一大类 (001) :没有二极管故障, 即正常运行 (000) ;
第二大类 (010) :单个单个二极管短路, 可分为六小类:diode1短路 (001) 、diode2短路 (010) 、diode3短路 (011) 、diode4短路 (100) 、diode5短路 (101) 、diode6短路 (110) ;
第三大类 (011) :单个二极管开路, 可分为六小类:diode1开路 (001) 、diode2开路 (010) 、diode3开路 (011) 、diode4开路 (100) 、diode5开路 (101) 、diode6开路 (110) 。
对故障的大类、小类进行了编码, 用六位编码m6m5m4m3m2m1, 其中mi=0或1, 第m4～m6位用于大类编码, 第m1～m3位用于小类编码[4,5,6,7,8]。对应于每组特征信号的故障编码作为神经网络的目标输出样本。
通过对整流电路的故障情况进行分析, 可得到在各类故障时的三相整流桥直流输出电压Ud波形, 对其进行一周期 (20 ms) 50点的数据采样, 将采样数据进行归一化处理后, 即得到诊断系统的标准输入样本。
3 实例分析与实验
神经网络的输入层有50个神经元, 隐含层有10个神经元, 输出层有6个神经元。S函数选用对数函数
现对图1整流电路进行实验故障仿真。设Diode3发生开路故障, 以采样周期400 μs进行Ud电压的数据采集;将Ud电压数据进行归一化;再将N点Ud电压数据输入已学习好的神经网络后, 得到输出结果为:[-0.014 5, 0.991 9, 0.993 2, 0.001 3, 1.008 6, 1.001 7], 可见将其进行四舍五入取整后得到故障类型代码为[0, 1, 1, 0, 1, 1], 查表可知与事先假设一致。仿真实验表明, 本文提出的GA-ANN算法能有效地诊断电力电子电路故障。
4 结论
GA-ANN算法能同时对解空间内的许多点进行遗传优选, 在找到优化点后, 再由ANN按负梯度方向进行搜索。GA-ANN算法可以有效的运用到电力电子电路的故障诊断中, 实验表明, 诊断结果是正确的。
参考文献
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[3]陈国良.遗传算法及其应用.北京:人民邮电出版社, 2001
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[5]张选利, 蔡金锭, 刘庆珍.人工智能在电力电子电路故障诊断中的应用.福州大学学报 (自然科学版) , 2003;31 (3) :303—307
[6]张建民, 何怡刚, 龙佳乐, 等.基于人工智能的电力电子电路故障诊断.科学技术与工程, 2007;7 (9) :2058—2059
[7]马皓, 徐德鸿.基于神经网络的电力电子电路故障诊断.电力电子技术, 1997; (4) :10—12
[8]蔡金锭, 涂娟, 王少芳.电力电子电路故障的遗传进化神经网络诊断.高电压技术, 2004;30 (9) :3—5
[9]杨行峻, 郑君里.人工神经网络与盲信号处理.北京:清华大学出版社, 2003
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