電路理論在實(shí)踐中的應(yīng)用

廣西大學(xué)電氣工程學(xué)摘要：根據(jù)動(dòng)態(tài)電路、電路理論，在整流濾波互感器特殊連接等電氣工程中的若干應(yīng)用，為電路理論與實(shí)際工程應(yīng)用方面提供一些工程例子。關(guān)鍵詞：電路理論；實(shí)際應(yīng)用。ApplicationsofCircuittheoriesinElectricalEngineeringAbstract:Someapplicationsofcircuittheorieswereintroducedbyalongscientificpractice,forexample,dynamiccircuits,incommutatingandfilter,ACvoltageresistancetestandspecialconectsoftransformersinhighvoltagelines.Providesomeengineeringexamplesbetweencircuittheoriesandapplications.Keywords:Circuittheories;Applications關(guān)鍵詞：電路理論；電氣工程；實(shí)際應(yīng)用。1引言電工理論的形成基于技術(shù)發(fā)展的需要。人們?cè)谖锢韺W(xué)中對(duì)電磁現(xiàn)象的本質(zhì)及其規(guī)律的認(rèn)識(shí)為電工技術(shù)提供了原理上的可能性。但是在實(shí)際應(yīng)用中還需要解決工程設(shè)計(jì)、制造工藝、經(jīng)濟(jì)效益、使用可靠、維護(hù)便利等一系列問(wèn)題。從而逐步形成了分析電工設(shè)備中發(fā)生的電磁過(guò)程及其定量方法的電工理論。電報(bào)的出現(xiàn)，增加了對(duì)電路分析和計(jì)算的需要。德國(guó)科學(xué)家G.R.基爾霍夫在深入地研究了歐姆的工作成果之后，于1845年提出了電路的兩個(gè)基本定律，電流定律和電壓定律。19世紀(jì)末，交流電技術(shù)的迅速發(fā)展，促進(jìn)交流電路理論的建立，1893年，C.P.施泰因梅茨提出分析交流電路的復(fù)數(shù)符號(hào)法（相量法），采用復(fù)數(shù)表示正弦的交流電，簡(jiǎn)化了交流電路的計(jì)算。瑞士數(shù)學(xué)家J.R阿爾甘提出的矢量圖，也成為分析交流電路的有力工具。這些理論和方法，為此電路理論的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)[1]。縱觀電路理論的發(fā)展史，充分體現(xiàn)了理論來(lái)源于實(shí)踐，又反過(guò)來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐的過(guò)程，是實(shí)際工程應(yīng)用在推動(dòng)電路理論的發(fā)展。2.電路理論在電氣工程中的應(yīng)用2.1非正弦電路理論和動(dòng)態(tài)電路理論在整流濾波電路中的應(yīng)用整流電路的輸出電壓波形中含有較大的脈動(dòng)成分。為獲得比較理想的直流電壓，需要利用具有儲(chǔ)能作用的電容、電感元件組成的濾波電路頃圖1所示）來(lái)濾除整流電路輸出電壓中的脈動(dòng)成分以獲得直流電壓。如圖2所示，以單相橋式整流電容濾波電路為例分下面兩種情況分析。（1）負(fù)載R-未接入（開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)）假設(shè)電容器兩端初始電壓為零，接入交流電源后，當(dāng)u2為正半周時(shí)，u2通過(guò)D2、D3向電容器C充電；當(dāng)u2為負(fù)半周時(shí)，u2通過(guò)D1、D4向電容器C充電，充電時(shí)間常數(shù)為t仁ReqC式中Req為變壓器副繞組的直流電阻和整流二極管的正向電阻。由于Req一般很小，電容器很快就充電到交流電壓u2的最大值2U2,極性如圖2所示。由于電容器無(wú)放電回路，故輸出電壓（即電容器C兩端的電壓uL）保持在2U2,為一個(gè)恒定的直流。（2）負(fù)載R—接入（開(kāi)關(guān)S閉合）由于電容器在負(fù)載未接入前充了電，故剛接入負(fù)載時(shí)u2<uL，二極管承受反向電壓作用而截止，電容器C經(jīng)過(guò)負(fù)載RL放電。當(dāng)u2為正半周上升，uL衰減到uL<u2時(shí)，二極管D2、D3受正向電壓作用而導(dǎo)通，u2一方面通過(guò)D2D3向負(fù)載RL提供電流，一方面向電容器C充電，直到u2為正半周下降到uL>u2時(shí)，二極管承受反向電壓作用而截止，電容器C經(jīng)過(guò)負(fù)載RL放電。電容器C如此周而復(fù)始的充放電，負(fù)載上得到一個(gè)類(lèi)似鋸齒波的直流電壓，如圖3所示。其中放電時(shí)間常數(shù)為T(mén)2=RLC充電時(shí)間常數(shù)為T(mén)3=(Req〃RL)C~ReqC放電時(shí)間常數(shù)T2一般很大，充電時(shí)間常數(shù)仍然很小，電容器電壓衰減很慢，上升較快，所以負(fù)載上得到的類(lèi)似鋸齒波的直流電壓脈動(dòng)較小。綜上所述，對(duì)于電容濾波整流電路，空載時(shí)uL=2U2;負(fù)載時(shí)一般取uL=0.92U2。對(duì)于沒(méi)有電容濾波的整流電路，其輸出波形是非正弦波形，如圖4所示，其輸出電壓為該非正弦波形的平均值：uL=0.9U[2]。圖1濾波電路的基本形式圖圖3電容濾〉u圖1濾波電路的基本形式圖圖3電容濾〉u圖2單相橋式整流電容濾波電路圖4單相整流波形(uL)2.2動(dòng)態(tài)電路理論在冰箱保護(hù)器延時(shí)電路中的應(yīng)用家用電冰箱在斷電后5min內(nèi)又復(fù)通電時(shí)，壓縮機(jī)會(huì)因系統(tǒng)內(nèi)壓力過(guò)大而出現(xiàn)起動(dòng)困難，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀壓縮機(jī)，影響電冰箱的使用壽命。電冰箱延時(shí)保護(hù)器，能在停電后又恢復(fù)時(shí)，自動(dòng)延時(shí)5-8min后再接通電源，達(dá)到保護(hù)壓縮機(jī)的目的。電路工作原理如圖5所示。電源電路：由電源變壓器、整流橋和濾波電容器C1組成。延時(shí)控制電路：由電位器R1、電容器C2、穩(wěn)壓二極管VS晶體管VI和V2.二極管VD5和繼電器K組成。接通電源時(shí)，交流220V電壓經(jīng)變壓器降壓、整流及C濾波產(chǎn)生一直流電壓US后，供給延時(shí)控制電路經(jīng)R1對(duì)C2充電，延時(shí)5-8min左右，當(dāng)C2兩端電壓達(dá)到穩(wěn)壓管VS的穩(wěn)壓值時(shí)，VS擊穿導(dǎo)通，使VI和V2飽和導(dǎo)通，繼電器線圈K通電，其常開(kāi)觸頭S3接通，電冰箱通電工作。圖5中延時(shí)控制電路的原理如圖6所示，即為一階RC動(dòng)態(tài)電路的零狀態(tài)響應(yīng):圖5中延時(shí)控制電路的原理如圖6所示，即為一階RC動(dòng)態(tài)電路的零狀態(tài)響應(yīng):式中時(shí)間常數(shù)t=R1C1，調(diào)節(jié)R1大小即可改變延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短。圖5電冰箱保護(hù)器延時(shí)電路3.總結(jié)以上所列舉的實(shí)際應(yīng)用例子只是電路理論應(yīng)用一小部份，縱觀電路理論的發(fā)展史，電路理論應(yīng)該充分體現(xiàn)理論來(lái)源于實(shí)踐，又反過(guò)來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐的過(guò)程。通過(guò)引進(jìn)這樣的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)到電路理論與實(shí)踐的密切關(guān)系，從而激發(fā)學(xué)習(xí)電路理論的興趣，提高發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探索問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。參考文獻(xiàn)兆安，等，電力電子技術(shù)[M],北京：機(jī)械