变压器解决方案范文

时间：2024-04-17 17:48:24

变压器解决方案

变压器解决方案篇1

关键词：主变压器间隙保护；系统零序保护；失配问题；解决措施

前言

主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题在我国供电系统中比较常见，文章通过对我国的主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题进行分析，针对这一问题高发的主要原因提出了针对性的解决方案与措施，为解决供电线路系统中常见的主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题，保障我国供电系统平稳运行提供了一定的参考。

1 主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题和原因

1.1 故障问题

主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题主要表现为变压器的供电电路电源线发生接地事故时，供电的电源电路断路器会自动跳开，同时系统的零序保护会与变压器中主变压器的间隙保护失去原有的配合作用，导致主变压器失电和相关线路失电现象同时出现，造成变压器的瞬间故障，由于变压器的间隙保护在故障发生时使间隙保护跳开，因此在故障恢复时即使重合闸能够使整个供电线路瞬间恢复电流供应，但是间隙保护装置断开的线路仍然处于断电状态，不能自动恢复供电。

1.2 主要原因

发生主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题的主要原因是由于意外情况到时变压器的保护装置断电，并产生后续事故，主要是因为变电站常用的主变压器的保护系统通常是通过系统零序保护系统与间隙保护装置共同构成，其运转需要系统零序保护系统与间隙保护装置通过配合共同实现，但是当变压器遭遇特殊的意外情况时，例如，雷电危害等等，会使整个供电线路的电流瞬间出现过高的情况，当电流强度高出变压器正常承受范围时，在系统零序保护系统与间隙保护装置的保护下会出现跳闸现象，致使整个变压线路失压并出现大范围断电现象[1]。此外诱发主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题的原因还包括单相接地故障，这一故障会导致三项出现不对称运行的状况，一旦出现这种情况不接地的变压器会产生中性点电压偏移的问题，过大的电压会击穿中性点导致断路器断开，还会出现变压器的接地电路线路出现调整，产生主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题。

1.3 实例分析

主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题是常见的供电电路问题，普遍存在我国常见各种电力输送系统中，例如在某市的供电网络中主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题就比较常见。据资料显示2012年贵阳市的电力传输系统中110kV的变压器有86台，这种变压器按照《3kV-110kV电网继电保护装置运行整定规程》设计，变压器的保护装置都不是通过中性点通过直接接地的系统，变压器的保护系统通过间隙零序电流和零序电压保护装置实现，因此在贵阳市的供电系统中主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题比较常见。因为当输电网络中出现单相接地故障时，这种110kV的变压器由于结束设计的问题会出现电源线路保护与变压器的中性间隙点保护同时工作，进而使系统单项接地产生的零序过电压能够轻易击穿系统中变压器的中性间隙点，进而导致保护装置各侧的电路断路器断开[2]。经过对贵阳市近年来经常出现的主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题进行分析得出结论，只有在选择输电线路中的变压器时应当注重考虑变压器的保护装置运行模式，依据系统该电路的供电整体设计，选择合适的变压器，才能在运行中有效减少电压对变压器中的中性点的影响，消除主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题产生的土壤，有效保障供电网络的平稳无故障运行。

2 主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题的解决措施

2.1 故障技术方案

根据以上分析可知，要解决主变压器间隙保护和系统零序保护失配问题，就需要增加该地区的供电网主变压器系统的局部接地点，使相应的k值逐渐减小，以此降低110kV变压器出现接地故障时产生的零序电压，将该地区的主变压器中的中性点的暂态和稳态电压控制在57kV和37kV以内，使其电压远远低于主变压器中的中性点绝缘频电压，同时需要增加接地变压器中的零序保护，进而使其推出间隙保护。此外在制定完解决故障的方案时，需要严格按照方案执行技术，对主变压器的零序保护装置进行相应的调整，并根据相应的装置技术规程和装置运行整定规程对主变压器进行保护，按照科学的验算方法，精确地验算出主变压器系统的零序保护定值。在雷击天气发生雷击故障时，主变压器一般情况下都处于零序电流最小的状态中，应将110kV零序保护的末端保护段相互配合，确保变压器母线灵敏度比1.6大，还要保证零序保护时间要比零序段的保护时间长。

2.2 方案分析

在传统主变压器间隙保护方案中，由于上级供电系统单项接地故障更容易引起的跳闸现象，通过对上文方案进行分析可以发现该方案有效的避免了这一现象的发生，有效解决了传统电路中容易出现主变压器间隙保护与系统零序保护失配的问题。首先，零序电流的不断增大对零序保护线路的影响，在供电系统将接地点增加时，会出现一些接地故障，这时零序电流也会相应的增加，对系统零序段保护的影响很大，要实现这一方案需要对供电系统中的其他一些零序线路的保护没有影响，退出零序段的保护，采用接地段的保护取代零序段的保护，通过这种保护方式解决供电系统在增加接地点后出现的故障。其次，零序电流的分布状况对零序线路保护产生的影响，在供电系统接地点增加时，接地故障一旦产生，零序电流的分布情况就会随之发生变化，对供电系统内部的零序线路保护具有一定的影响，如果要解决以上现象问题，需要对供电系统中的其他零序线路不构成威胁的情况下，改变其零序保护线路的方向，以防范反方向的零序线路在接地故障中得不到保护。第三，零序保护的灵敏度，在系统中增加接地点引发接地故障时，系统内部的零序线路保护的灵敏度也会受到相应的影响，在对系统零序段进行保护时其灵敏度可以通过110kV变压系统合理的增加接地点后满足电网的保护装置运行要求，因此增加接地点的方案也是可行的。

2.3 方案实施

实施上述方案时应当严格按照相关的设计标准建设供电网络，首先，在方案实施过程中应当对传统的机械控制技术进行技术升级改造，大量使用先进的电脑控制技术，确保方案正常实施过程中主变保护装置的技术能够满足方案设计的技术要求标准。其次，依照方案的运行设计标准，应当使用中性接地闸刀开关，确保保护装置性能参数能够保障该方案顺利运行。第三，应当着重按照方案实施的技术标准对变压器的侧零序保护装置进行严格配制，在原有的相关国家与行业标准规定基础上重新进行极值计算，依照计算结果设置主变压器的侧零序保护值数据。第四，在方案实施过程中及时对方案的运算数据进行检测，及时发现该方案中出现偏差的运算数据，并进行更正与修订，提高方案数据标准的可靠性，保障该方案及时得到妥善的完善，切实发挥最大效用，进而解决供电线路运行过程中存在的主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题。

3 结束语

综上所述，文章提出的解决方案具备现实可操作性，该方案能够有效解决我国供电线路系统中常见的主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题，为我国的供电系统稳定运行提供有力保障。

参考文献

变压器解决方案篇2

图1所示通用模拟接口为电源讨论提供了一个很好的起点。有源电路包括信号调理单元（例如运算放大器或仪表放大器），以及集成了串行接口的ADC，可通过数字隔离器通道实现与FPGA的接口。通常该电路所需功率远低于150mW。

为传感器接口提供电源的基本挑战是优化电源，使其在所需功率范围内正常工作。0～150mW工作范围意味着构成电源的控制器和反馈元件的固定静态功耗会占所用总功耗的较大部分，因此效率较低。表1中不同电源配置的静态电流值显示了这一点。

另外，许多简单电源设计需要一个最小负载才能正常工作，为使电源正常发挥作用，必须将功率浪费在持续阻性负载上。虽然在电路板上放置一个555定时器和晶体管来获得一定的功率很容易，但制作一个高效、可靠、低功耗的电源则很困难。

在此功率范围内，有三种基本的DC/DC转换器类型：

1）非稳压开关电源或模块

2）稳压开关电源或模块

3）芯片级功率转换器

采用这些电源结构都会增加控制电路的复杂性，而前两种类型还需增加元器件数目和解决方案的尺寸。

比较选项

1非稳压电源

最简单的解决方案是图2所示的非稳压DC/DC转换器。该设计利用固定频率、固定占空比输入切换来产生副边电源，然后进行整流和滤波。所选变压器的额定隔离电压必须达到应用要求。隔离要求越高，则变压器越大（即PCB面积越大、高度越高）。该解决方案的成本以变压器为主，数量合适的话，分立解决方案的成本高于1.00美元。

虽然成本很低，但负载和温度范围内的输出电压变化可能很大，模拟接口的模拟器件选择将更加困难。模拟接口的所有模拟器件都必须具有出色的电源抑制性能，负载不能快速变化，否则就会引起电源大幅度改变。因此，器件成本会提高，或者至少要花费更多的设计时间，以评估解决方案在极端情况下的表现。非稳压电源的效率可能相当高，但电源质量很低。

2稳压电源和模块

稳压电源提供更好的输出特性。图3显示一个1W功率范围内的典型DC/DC模块。与上述非稳压电源示例类似，控制器将功率切换到变压器中。选择适当的变压器功率水平和匝数比，以便在最大负载下提供充足的电压，使得LDO能够将输出电压调节到稳定的水平。该方案的电源效率在高负载下非常好，在低负载下则很差，而后者正是模拟接口应用的运行情况。

有许多有源稳压方案可以提高全负载范围内的效率，但需要复杂得多的控制电路，而且大部分方案需要在隔离栅上建立一个反馈通道。这会大幅增加设计的成本和尺寸，一般不适合此功率范围内的模块。

由于难以将变压器集成到组件中，因此这些电源的集成并未超出密封模块或PCB子卡。制造商在缩小这些器件的尺寸方面取得的成功非常有限。

3芯片级转换器

芯片级变压器技术是ADI公司针对iCoupler数字隔离器产品而开发的，基于该技术已产生一类新型DC/DC转换器。该技术非常适合低功耗高性能电源设计。变压器为空芯的，也就是说变压器中不存在磁性材料。这意味着，这些微型变压器在大约125MHz时具有最高的Q值。

开关频率如此之高，因而无法通过改变开关信号的占空比来控制功率。相反，控制电路通过选通和开关整个振荡器来调节副边电压。

变压器非常小，足以集成到采用内分引脚架构的标准IC封装中。在隔离栅两侧，正向电源和输出反馈所需的全部器件都可以集成到一对芯片中，无需外部分立器件，并且可以实现多种高级特性。芯片级功率转换器能够集成完全稳压DC/DC电源的全部功能，在低负载情况下具有紧凑型的稳压特性和良好的效率。

下面通过一些实际例子来说明上述设计的区别。表1显示两个电源模块和一个芯片级转换器的特性对比。所选TI模块为最常见的模块，功率范围为传感器接口要求中规定的0～150mW。

大部分设计师需要实现高电源效率的设计。表1中，非稳压解决方案的效率最高，但选择该方案也有弊端。此模块的额定功率为1W，其数据手册甚至未将其性能指定在100mW以下。事实很可能是这样：输出电压显著高于额定值，效率迅速降低。

效率第二的是稳压模块。它设计用于轻负载，具有良好的特性。然而，仔细对比芯片级转换器，分析稳压模块的效率，由图5可见，由于芯片级转换器集成有源反馈调节，其效率能够更快地上升至最终值，因此在0mA和15mA的负载范围内，芯片级解决方案事实上更有效。这基本上就是最初模拟接口定义中的目标范围了。因此，尽管芯片级解决方案的最大效率最低，它依然是一个较好的选择。

芯片级转换器的额外优势

仅就尺寸效率而言，芯片级转换器非常适合该应用。然而该技术还有许多其他优点。下面将详细介绍ADI的新型隔离功率转换器ADuM5010。此器件能在模拟接口要求的低功耗范围内提供电信用DC-DC转换器的性能。

1）无限可调的输出电压。ADuM5010通过副边的分压器设置输出电压。其范围为3.15～5.5V。许多模拟ADC和运算放大器采用非标准电源轨供电，因此可以调整电压以获得最佳电源条件。

2）热关断功能可在短路过载情况下保护电源，尤其是在芯片温度可能超过最高限值的高环境温度下。热关断跳变点为154℃，芯片必须比它低10℃以上，器件才能自动重启。电源重启不需要任何外部处理器干预。

3）施加电源时，通过在原边控制PWM实现软启动。这样，器件启动时的浪涌电流可忽略不计。多个器件同时启动时，浪涌电流可能会淹没较弱直流输入电源轨，导致无法预测的行为。

4）利用原边电源禁用功能，可以将转换器关断到功耗极低的待机状态。此特性结合软启动可实现省电方案，在测量间歇关闭传感器的电源。

5）原边输入电源具有欠压闭锁（UVLO）功能。此特性可防止转换器以低输入电源轨启动。这样，在下游ADuM5010尝试取电之前，输入电源可以有效充电。

6）全面隔离认证。模块的类型测试要求可以降低，并且可以消除生产期间的在线测试。

结语

针对大多数PLC应用设计的模拟传感器接口，应用时需要对数字通信和电源进行隔离。其功率水平非常低，低于大部分DC/DC转换器以高效率和可预测方式正常工作的范围。不过，经过精密调节并表现良好的电源对接口非常有益。

隔离式芯片级转换器ADuM5010非常适合隔离模拟输入的要求，功耗150mW，并提供一般只有高功率DC/DC转换器才具备的特性组合。在功率与隔离数据通道相结合的系列器件中，此器件是仅提供功率的型号。

变压器解决方案篇3

关键词：便携式产品；线性稳压器；降压一升压转换器；电池

在许多诸如手机、智能电话、数字媒体播放器或数码相机等便携式产品的设计中正出现一种增加功能或提升性能的发展趋势。这通常是通过使用一些功能更为强大的处理器并添加更为复杂的模拟电路来实现，但其结果是使应用电路的功耗更高。通过增加电池容量可以满足日益增长的功耗需求，但这就需要更大容量的电池或者改进电池技术。通常，人们不会选择增大电池尺寸，因为外壳尺寸有限。由于当前电池技术的进步以及新型技术的发展并不能满足相同尺寸水平的高功耗要求，因此需要更多先进的电源管理电路。与此同时，对小型解决方案的需求使这种挑战变得更为棘手。

过去，为了获得要求的性能，只需使用数个线性稳压器即可。这些稳压器被直接连接至电池，以产生要求的系统电压轨。便携式产品中使用的许多电源管理单元只使用了一些线性稳压器来对功耗进行控制。当时已经运用的典型电池技术为3节NiCd或NiMH电池组。同时，这些化学特性已经几乎全部被单节锂离子电池所取代，因为这些锂离子电池具有更高的性能。随着许多应用对电流需求的增长，一些线性稳压器已经被更为昂贵却更加高效的降压转换器取而代之。诸如处理器内核和I／O的一些电源轨通常就是这样产生的。

由于线性稳压器和降压转换器仅能在其输入电压较高时对输出端电压进行调节，因此，如果电池电压降低至已编程的输出电压以下时，那么就需要将该系统关闭。一个线性稳压器的最小压降裕度或电感和开关上的压降裕度都必须加到输出电压之中。因此，对于一个来自一节锂电池的典型3.3V电压轨来说，系统关闭的典型电池电压为3.4V。当放电至3.0V时出现的剩余电量在此情况下将不会使用到。测量显示，当前锂离子电池中的剩余电量大约为10％。这就是说，能够利用这一剩余电量的任何电源管理解决方案都必须能够在一个高于降压转换器解决方案效率减去10％以后的效率下工作。换句话说，任何使用97％平均效率的降压转换器的替代解决方案都必须至少在一个比87％更高的平均效率下运行，以延长应用一次电池充电的运行时间。对于许多降压一升压转换器解决方案来说，这是一个巨大的挑战。SEPIC或反向解决方案的一般效率为经济可行解决方案85％的最大范围。为了获得这一效率，已经考虑使用诸如同步整流的多种提高效率的方法，同时这种解决方案的尺寸会比降压转换器大。4开关降压一升压转换中总是有2个开关同时开关，在一个非常优化的解决方案中，使用这种降压转换将会产生同样的效率(85％)。因此，从这一角度来看，使用一个降压一升压转换器并不能起作用，也正由于这个原因人们过去未曾考虑使用这种降压转换器。

但是，还存在一些其他的挑战。例如，手机在数据传输期间使用高电流脉冲来驱动其，RF-PA。这些脉冲电流可以直接从电池获得，其可引起电池阻抗和电池连接器上额外的压降。由于低电源电压，这可能会使系统电压监控器在出现电流脉冲时关闭系统。手机中基于LED的相机闪光灯应用，或在媒体播放器应用中启动硬盘驱动器，都会在电池上产生类似的影响。由于老化或低温导致电池阻抗的增加使这些问题变得更为严重。在此情况下，降压一升压转换器可用于应对关键系统电压轨的电压降。这就使系统运行更加稳定可靠，同时还允许更低的电池电压放电。

除此以外，电池也正得到改进。通常，增加电池容量会伴随着使用更宽的输出电压范围。例如，利用未来的锂电池技术，电池可以被充电至高达4.5V，同时可以被放电低至，2.3V。取一个中间电压3.4V，其就可以使电，池容量相当大的一部分处于未使用状态。还有一些正处于开发阶段的电池技术将可以在3.4V电压以下出色地工作(例如Li-S)。

在此情况下，肯定会需要降压一升压转换。解决这一问题的一种简单方法是，生成一个较高的系统电压轨(例如5V)，其可以用于生成所有系统电压轨，这些电压轨高于电池的截止电压。通过使用一个较大的高效升压转换器和级联降压转换器可以完成这一工作。总电源转换效率可以轻松地达到90％以上。不幸的是，更多的升压转换器需要更多的空间，而在便携式手持设备中通常并不具备这样的空间。

另外一个选择是使用一个降压-升压转换器来直接从电池生成系统电压轨。正如上面所述，电源转换效率是设计一款具有竞争力电源管理解决方案的关键因素。另一个重要的因素是解决方案的尺寸。考虑到这一点，基于SEPIC或反向拓扑结构的降压-升压转换解决方案并不适合，因为其需要更多较大体积的无源元件，而且通常效率较低。一个使用4个开关的单电感解决方案具有满足这些要求的最大潜能。但是，在一个简单驱动器方案中，其在运行中任何时候都有2个开关同时在工作，使用这种解决方案不但牺牲了效率，而且还提高了对于电感和开关尺寸的要求，因为存在流经这些组件较高的RMS电流。仅有源地驱动这些开关的一侧，意味着总是将该器件以一个降压或升压转换器来运行可以实现最高效率，同时较低的RSM电流还带来了最小的解决方案尺寸。在此情况下，降压和升压转换在两种拓扑结构均具有最高效率的工作点上得到完成。图1中效率与升压(TPS61020)和降压(TPS62046)转换器输入电压曲线的关系实例显示了这一情况。

显示了效率与一款诸如TPS63001的优化的降压一升压解决方案输入电压的关系曲线，其显示了这种控制方法的完美实施。

变压器解决方案篇4

【关键词】增压器；噪声；控制

1 简述

废气涡轮增压发动机是利用发动机本身排出的压力废气驱动涡轮旋转，涡轮轴带动叶轮式压气机来提高进气的压力，增加气缸的充气量。采用涡轮增压技术能使发动机功率提高30%～100%，并降低发动机的比油耗和比质量，减轻发动机的排气污染，与此同时增压器会发出高频的噪声，造成噪声污染，对此我们不能小视，下面我们对噪声的控制过程加以简单说明。

2 噪声来源

某车型在项目开发过程中，对该款车进行NVH试验与评审，试验结果为整车加速时增压器哨声明显，并且该噪声在整个进气系统表现突出，进气口可以清晰检测，该噪声频率主要在1K赫兹左右。

图1 图2

我们分析噪声主要来源于增压器压气机端，产生的根本原因为：（1）压气机叶片周期性冲击空气；（2）高速气流在扩压腔内产生湍流和涡流噪声。

3 解决过程

经过NVH测试与评估，此噪声无法满足整车NVH要求，更无法满足客户的使用要求，需要对此噪声进行控制与解决。我们根据实际噪声测试结果，做出了解决问题的3个方案，具体方案如下所示：

方案1：针对压气机叶片周期性冲击空气设计改变进入增压器的气流走向。

方法：做不同角度（5°、10°、15°）的气流导向板改变增压器进气气流走向。

图3

方案2：优化整套进气系统管路。

方法：去除进气系统各管路的尖边、毛刺，使进气系统管路更加光顺。

图4

方案3：针对产生的涡流与湍流噪声设计安装降噪腔在增压器前后控制噪声。

方法：通过GT-POWER设计降噪腔。

4 试验结果

通过整车试验验证，我们对以上三种方案得出以下试验结果：

方案1：通过对方案1的3种角度导流板的试验验证，证明方案1对噪声无改善作用；

方案2：通过对整套进气管路系统的优化，噪声有明显改善，但通过NVH评审仍无法满足整车对噪声的要求；

方案3：通过GT-POWER设计6种状态降噪腔安装在增压器压前端与压后端，最终经过试验验证，证明其中一种状态降噪腔安装在增压器压前端可以很好的控制增压器噪声，能够满足整车对噪声的要求。

5 总结

由于增压器高速旋转，增压器产生噪声是不可避免的，对于如何解决此问题，需要耐心的做大量工作，其中周全的分析问题产生原因对做好方案对解决问题是非常必要的。

对于增压发动机，需经常对进气系统进行清洁及保养，这样不仅可以有效的避免增压器漏油、漏气、噪声等问题，而且还可以有效提高增压器及发动机的使用寿命。

参考文献：

[1]庞剑，谌刚，何华.汽车噪声与振动-理论与应用，北京：北京理工大学出版社，2006.

变压器解决方案篇5

一、主题与背景：

中学物理课程标准在自然科学学习领域中明确提出教学应以提高学生的科学素养及创新能力为目标，以科学探究为主线，通过“探究认识自然现象——形成科学概念和规律——运用科学概念和规律”的学习过程。科学探究的过程应注重提出问题、设计方案、搜集证据、分析证据、形成结论等环节。在物理实验教学中，培养学生科学探究意识，让学生在积极参与和亲身体验科学探究的过程中学习科学知识，真正理解科学知识。

在初中物理教材中，《测小灯泡功率实验》的教学内容是学生必须掌握的基本操作技能和重要知识点，课堂教学中如何探寻一种适合学生实际的认知水平的教学手段及方法。本课例所探讨的是如何通过“测小灯泡功率的实验”教学中碰到的一系列问题，让学生主动地参与实验探究，从而达到提高学生的实验设计能力、观察能力、动手能力以及创新能力。

我校正在开展校本教研活动，旨在以教师个人的教学实践、自我反思、教师之间的互助合作，专业研究人员的及时参与。以“三实践二反思”的形式，促进教师个人教学理念的转变及教学行为的改进，改进教学过程，在实践与反思中，不断提高教学的针对性及实效性，提高教学质量，下述课例的实践与分析，使我对课堂教学中如何开展指导学生有效地开展科学探究有了一些新的认识。

二、实践过程：

第一次实践：让学生在探究过程中有体验和认识

第二次实践：学生在探究过程中提高自主解决问题的能力

第三次实践：教师适时引导，学生探究意识增强

第一次实践：让学生在探究过程中有体验和认识

教学设想：

在平时教学中，测小灯泡功率的实验学生都做过，测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流，根据电功率的数学关系式：，就能得到小灯泡的功率。教学中教师提出三个探究问题。学生根据教师的提问，通过小组讨论，设计出测定小灯泡功率的实验方案是否可行，让学生在计算机仿真电学实验中进行连接。演示操作过程，特别是平时滑动变阻器的连接是学生的弱项，此时，在仿真电学实验中，可以很直观地解决连接以及动态变化情况。另外，对电流表和电压表的“＋”、“－”接线柱的连接，量程的选择都可以有正确的操作过程。学生进行实验操作，采集有用数据，并通过计算，测出了小灯泡的功率。学生在实践过程中，实验操作得到了有效的训练，但在实际教学中也碰到许多问题。例如，学生如何进行数据处理，电功率与这些数据之间的联系是什么等等有待解决。

教学反思：

第一次实践后，教研组开展了教研活动，在区教研员指导下进行反思，认为三个问题同时进行设计、连接、采集数据、经过运算解决探究内容容量大，坡度不够，探究不深，学生的印象不深。另外，学生主动参与实验的操作时间不足，在实践操作中反映的问题无法得到有效的解决。

第二次实践：学生在探究活动过程中提高了自主解决问题的能力

教学设想：

对第一次实践课所反映出的问题，在实践反思的基础上，重新设计了新的教学方案，新方案针对学生实验的不足，调整了教学策略，增加了学生对实验探究的讨论，包括实验方案的设计、数据的采集、学生面对方案的可操作性的互助讨论和质疑，尤其是增加了知识的迁移内容，强调了各种设计方案中数学关系式的引入及处理，让学生通过深入讨论、评价，切实提高在探究过程中解决问题的能力。

提问一：某一小灯泡标有“ ， ” 字样、电源电压为6V、电键、电流表、标有“50Ω，1.5A”字样的滑动变阻器，现一电压表15V一档被坏（0—3V一档可用），怎样用实验的方法来测定小灯泡功率。

［教学片段1］

师：在小灯泡额定电压为3.8伏中，电压表15伏一档被损坏，怎样测定小灯泡功率。

生：把电压表并联在滑动变阻器两端。

师：方法很好，一开始就把电压表并联在滑动变阻器两端点行吗？

生：不行。

师：为什么？

生：电路连接正确后，闭合电键时，滑动变阻应放在最大，此时，滑动变阻器两端电压超过3V，不能直接并联在滑动变阻器两端。

师：怎么办？

（思考讨论后）

生：能否把电压表先接在小灯泡两端，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端电压为3V，滑动变阻器两端电压也为3V。这时，可以移动电压表，把电压表并联在滑动变阻器两端，调节滑片，使电压为2.2V时，小灯泡两端电压为3.8V，观察电流表的示数为0.3A，就能测定小灯泡的功率。

……

提问二：某一小灯泡的额定电压为、电源电压为6V、电键、电压表、标有“50Ω，1.5A”字样的滑动变阻器、但手中没有电流表，怎样用实验的方法来测定小灯泡功率。

［教学片断2］

师：调节滑动变阻器滑片，使小灯泡两端电压为3.8伏，此时，滑动变阻器两端电压为2.2伏，怎样知道接有电路中电阻丝的电阻大小。

生：能否测出电阻丝的长度？

师：为什么要测出电阻丝长度，才能知道阻值大小？

生：因为滑动变阻器电阻丝总电阻为50欧，总长度为定值，只要测出接入电路中电阻丝的长度，用比例的办法，就能得到接入电路中电阻丝的阻值。

师：你的理论依据是什么？

生：由电阻定律可知：。在（材料性质）、S（横截面积）一定时，R与L（长度）成正比。

师：能否写出关系式？

生：可以。

师：用什么工具进行测量？

生：（思考后）用刻度尺。

……

学生在不断探究思考后，想出了解决办法。通过解决测量接在电路中的电阻丝长度从而求出接在电路中的电阻。

提问三：某一小灯泡的额定电流为，电源电压为6V、标有“50Ω，1.5A”字样的滑动变阻器、二个电键、电流表、但手中没有电压表，怎样用实验的方法来测定小灯泡功率。

［教学片断3］

师：怎样用电流表测通过滑动变阻器的电流？

生：是否能让电路发生局部短路。

师：怎样发生局部短路？

生：把电键并联接在小灯泡两端，第一次让电流表示数到达小灯泡0.3A时，闭合并联的电键，使小灯泡发生短路，测出电路中的电流。

师：接下来怎么得到小灯泡两端的电压？

生：用电源电压除以电路局部短路时的电流，得到滑动变阻器接在电路中的电阻，乘以电流0.3A就是滑动变阻器两端的电压，电源电压减去滑动变阻器两端电压就是小灯泡两端电压。

师：还有其他方法得到滑动变阻器接在电路中的电阻？

生：能否还可以用刻度尺来测量？

师：可以，二种方法你们都可以试一试。

……

教学反思：

第二次实践，重点放在学生讨论和进一步提高综合解决问题的能力上，并在解决问题的方法上寻找理论依据，让学生懂得要解决问题必须有理论基础。可用最简单的工具（刻度尺）解决较难的电学问题。实际教学中发现学生会采集数据并能用数学表达式进行运算，但不会用表格的形式进行整理。表格是实验数据处理所常用的一种方法，教师的教学应该让学生学会这样一种科学的归纳方法。

第三次实践：教师适时引导，学生探究意识得到了增强

教学设想：

在前两次实践基础上，我和组内教师就第二次实践课中存在的不足，又展开了分析及反思。大家提出，是否能就上过的问题再设置一些问题，设置些学生认知上的障碍，扩大些积极思考的范围，是否让学生在不知道电源电压的情况下来设计实验的方案，解决实际问题，让学生在活动中不断增强探究意识，初步学会发现问题、提出问题，进而找到解决问题的方法。在此基础上增加了思考题：某同学手上有一小灯泡标有“0.3A”字样清晰可见，滑动变阻器上标有“50Ω、1.5A”，电压表一档坏了，知道电源电压为6V左右,经思考后，想出一个方法测定小灯泡的功率。此题在实验操作时有许多探究的地方，可以让学生在课余时，先讨论，设计出方案再在课内大家交流，共同参与实验，解决问题。

学生经过讨论，最后得到一个较为理想的方案。把电压表接在小灯泡两端，闭合电键，滑动变阻器处在最大值，记录此时电压表和电流表的示数，把电流表的示数乘以滑动变阻器最大阻值，得到滑动变阻器两端电压，加上小灯泡两端的电压，就能知道电源电压的正确值，随后可以用解决问题（2）中的方法，也可以用解决问题（3）中的方法，测定出小灯泡的功率。在实际的教学实践中，学生通过教师给出的表格或问题设计表格，通过数据的记录、整理，学生能从表格中看出这些数据之间的关系，并能从表格中归纳出应有的结论，也学会了正确的语言表述。

三、总结反思：

第三次实践课是全区公开课。学生通过计算机仿真电学实验，进行分析讨论，观察现象，解决实验中存在的问题，思考实验方法中没有想到的问题，通过学生实际的操作及教师的演示，大大地激发学生的积极思维，并主动参与教学过程。听课的教师对这种边讨论边实验的教学方法，影响深刻，都认为值得借鉴。

通过三次实践和二次反思，我认识到学生能否积极主动地参与课堂教学，设置的探究性问题（或称为问题情景）、探究活动能否积极有效展开，在教学过程中应注意下面这些要素：

1、选择探究内容，要切合学生的认知结构和能力基础。问题的提出要有思维的层次感及一定的认知坡度。

2、发挥现代信息技术和学科教学的整合，多渠道、多方位让学生进行探究，增强学生思维的深度。

3、教师在学生的探究活动中，要及时地解疑导拨，互动合作探究。

教师必须在这些方面下功夫，利用生活中的现象，激起学生主动探究的欲望，并不断地递进探究内容的层次，设置学生思维的坡度，通过质疑、讨论、交流等形式探寻解决问题的方法。

在此基础上，多给学生一定时间进行实践操作，学生在具体操作中，还会发现各种仪器本身所存在的局限性，并不断地反思，吸引学生主动参与到“探究、尝试、发现、创新”地过程中来。

变压器解决方案篇6

这些要求包括三个主要瞬变抗扰度标准：静电放电、电快速瞬变脉冲群和电涌。本文介绍三个不同的E MC兼容解决方案，针对三个不同的成本/保护级别，以防御RS - 4 8 5通信端口上的这些瞬变。

ADI公司和Bo u r n s公司携手合作，共同开发了业界首个EMC兼容RS -4 8 5接口设计工具，提供针对I E C 6 1 0 0 0 - 4 - 2 E S D、I E C 6 1 0 0 0 - 4 -4 E F T和I E C 6 1 0 0 0 - 4 - 5电涌的四级保护，从而扩展了面向系统的解决方案组合。它根据所需保护级别和可用预算为设计人员提供相应的设计选项。借助这些设计工具，设计人员可在设计周期之初考虑E MC问题，从而降低该问题导致的项目延误风险。

值和耐高压能力。当发生过流，TVS由于瞬态事件击穿时，TBU中的电流将升至器件设置的限流水平。此时，TBU会在不足1 ？ s时间内将受保护电路与瞬变断开。在瞬变的剩余时间内，TBU保持在受保护阻隔状态。在正常工作条件下，TBU具有低阻抗，因此它对正常电路工作的影响很小。在阻隔模式下，它具有很高的阻抗以阻隔瞬变能量。在瞬态事件后，TBU自动重置至低阻抗状态，允许恢复正常系统工作。

与所有过流保护技术相同，TBU具有最大击穿电压，因此主保护器件必须钳位电压，并将瞬变能量重新引导至地。这通常使用气体放电管或固态晶闸管等技术实现，例如，完全集成电涌保护器件（ T I S P ）。在此解决方案中，TI S P充当主保护器件。当超过其预定义保护电压时，它提供瞬态开路低阻抗接地路径，从而将大部分瞬变能量从系统和其他保护器件转移开。

T I S P的非线性电压-电流特性通过转移产生的电流来限制过压。作为晶闸管，T I S P具有非连续电压-电流特性，它是由于高电压区和低电压区之间的切换动作而导致的。图3显示了器件的电

为2 2 0 A，而此解决方案中的GDT的额定值为每导线5 k A。表3显示此设计提供的保护级别。GDT主要用作主保护器件，提供低阻抗接地路径以防止过压瞬变。当瞬态电压达到GDT火花放电电压时，GDT将从高阻抗关闭状态切换到电弧模式。

变压器解决方案篇7

本文还提出应用有源式电子式互感器来解决GIS常规互感器价格偏高的问题，力求在保证可靠性的前提下降低工程造价，并且有效解决特高压换流站站用变高压侧小变比CT的饱和问题，为特高压换流站GIS设备应用电子式互感器作出有益的尝试。

关键词：换流站；变压器油-SF6套管；过励磁保护；电子式互感器

1 概况

直流输电主要应用于远距离大功率输电和非同步交流系统的联网，换流站是直流输电系统的核心，完成交流和直流之间的变换。800kV换流站是目前国内电压等级最高的换流站，站用电一般考虑站内引接2回站用电源，站外引接1回站用电源。站内2回站用电源接至站内交流GIS，电压等级为500kV，设置两台站用变压器，低压侧电压等级为10kV。

特高压换流站中500kV交流站用变与GIS连接的方式可采用架空连接和GIL连接等多种方式。

架空连接方式考虑GIS设备套管与站用变采用软导线或管母线连接，避雷器和电压互感器采用AIS设备，布置尺寸偏大。GIS设备与站用变之间有明显的断开点，各类试验相对简单，检修方便。

GIL连接方式考虑变压器采用油-SF6气体套管与GIS设备通过气体绝缘母线(GIL)连接，不出现裸露的导体和引线，布置灵活紧凑，有利于提高设备的可靠性；但避雷器和电压互感器均需采用GIS设备，造价较高，因无明显的断开点，各类试验相对复杂，检修不便。

2油-SF6气体套管简介油-SF6气体套管根据电容芯子的材料可以分为两大类：OIP和RIP两类。

油纸（OIP）套管的主绝缘为油浸纸电容芯子，电容芯子经真空干燥后由变压器油真空浸渍而成；OIP套管具有优良的电气性能，但由于该类套管在运行中可能出现油色谱超标、瓷件爆炸伤人、漏油污染环境及维护费用高等缺点，使OIP套管的应用受到了一定的影响；因此，上世纪60年代国外开始研究RIP干式套管，已克服了OIP套管的缺点。

环氧树脂浸纸（RIP）干式套管起主绝缘作用的电容芯子，是一个圆柱形电容器。它是用绝缘纸和铝箔缠在套管的导电杆上，经真空干燥后浸渍环氧树脂，固化而成。RIP干式套管的制造和测试均达到或超过了IEC60137和GB/T4109的要求。

油-SF6套管大规模应用于核电站、水电站、抽水蓄能电站等工程中，在交流500kV户内变电站中也有应用经验。

3换流站站用变回路配置方案GIS与站用变压器采用GIL连接后，该回路避雷器和电压互感器由AIS改为GIS设备，造价增加，以下重点论述该回路避雷器（MOA）和电压互感器（VT）的配置要求，同时结合国内某特高压换流站交流场地整体布局，对GIL连接方案和架空连接方案进行充分的技术经济比较。

3.1 电压互感器与避雷器配置

本工程交流500kV为一个半断路器接线，两台站用变分别直接上IM和IIM母线。

3.1.1 站用变500kV侧电压互感器配置

根据国家标准的要求，与三相电压量相关的变压器保护主要有过励磁保护和复合电压起动的过电流保护或复合电流保护。

（1）过励磁保护

对高压侧为交流330kV及以上的变压器，为防止由于频率降低和/或电压升高引起变压器磁密过高而损坏变压器，应装设过励磁保护。过励磁保护由电压与频率的比值构成，因每相均要进行判别，需引入三相电压。

结合工程情况，特高压换流站中站用电负荷为10MVA，但考虑到500kV交流变压器额定容量最小不宜低于40MVA，故一般按40MVA选择。所以，换流站中的站用变运行在低负荷，铁芯等金属构件及变压器油温度较低，有利于提高变压器的过励磁能力。此类变压器的正常工作磁通密度一般在1.5~1.6T，饱和磁通密度为1.8~2T。本工程作为受端换流站，经计算，工频稳态过电压1.09p.u，考虑到所连接系统频率基本不变，故可以认为工作磁通密度1.09倍正常磁通密度，在1.635~1.744T，不会导致铁芯饱和。根据变压器过励磁特性曲线，此类运行方式下的变压器在过电压倍数1.1p.u时，可以连续运行。故本工程站用变不会出现过励磁情况，可不装设过励磁保护，无需引入三相电压。

对于某些交流500kV变压器低压侧带有低压无功补偿装置的特高压换流站，配置的交流变压器额定容量一般为120~240MVA。考虑到变压器需要运行在满负荷状态，此类变压器过励磁能力一般为1.05p.u时能连续运行，若要提高过励磁能力，则需增大铁芯截面或增加绕组匝数，需提高设备投资，故建议仍然装设过励磁保护，不提高站用变过励磁水平。

对于工频稳态过电压水平超过1.1p.u的特高压换流站，交流站用变压器也建议装设过励磁保护。

（2）复合电压起动的过电流保护或复合电流保护

交流110kV～500kV降压变压器、升压变压器和系统联络变压器，相间短路后备保护用过电流保护不能满足灵敏性要求时，宜采用复合电压起动的过电流保护或复合电流保护。复合电压由引入三相电压产生。

经校验，本工程站用变高压侧相间短路过电流保护灵敏系数为11.89，满足灵敏性要求，无需配置复压启动。

由上分析可得，本工程站用变保护不需要配置高压侧VT。同时，计量测量点可以设置在站用变低压侧，故站用变计量测量也不需要配置高压侧VT。

（3）小结

综上所述，结合本工程的实际情况，站用变保护和计量测量系统可不配置高压侧电压互感器。

3.1.2 站用变500kV侧避雷器配置

根据变电站设备实际布置情况，对线路雷电进波对设备的过电压影响，采用电磁暂态计算程序，进行了计算分析，计算结果见表1。

表1 线路雷电过电压电磁暂态计算结果分析

设备

最大过电压(kV)

绝缘裕度(%)

站用变侧不装MOA, 母线不装MOA

站用变侧不装MOA, 母线装MOA

雷电冲击绝缘水平1550kV

雷电冲击绝缘水平1675 kV

出线侧CVT

1025

1008

51/53

母线VT

1174

1045

32/48

交流滤波器

775

753

100/105

换流变

781

768

98.5/101

站用变

1326

1214

16.9/27.7

26.3/27.7

站用变（采用油气套管

1263

1156

22.7/34.1

32.6/44.9

由上表可知，站用变处的过电压达到了1326kV，绝缘裕度为16.9%，低于最小绝缘配合系数25%；如站用变采用油气套管，站用变处的过电压为1263kV，绝缘裕度为22.7%，仍低于最小绝缘配合系数25%。因此，需要采取措施降低其过电压，而在母线上安装一组避雷器可满足要求，母线避雷器应尽量靠近站用变侧；或者可以将站用变的雷电冲击绝缘水平提高到1675kV，同样可以满足绝缘裕度的要求。

根据以上分析，推荐在站用变前安装一组避雷器的配置方式。

3.2 换流站500kV交流场地布置

对于GIL管道连接方案，站用变500kV侧回路避雷器宜采用GIS设备，故站用变回路省去了空气套管和架空线所要求的电气距离要求，站用变占地尺寸大幅降低，可以直接利用GIL管道区域的空余场地布置，不单独增加站用变布置区，使得换流站交流场区域布置更加清晰合理。

油-SF6套管为减小安装法兰的受力，倾斜角度不宜大于30，故推荐竖向安装油-SF6套管。

3.3 技术经济比较

站用变回路选用GIL连接方案与架空连接方案在500kV套管、避雷器及GIL等设备型式及数量上存在不一致，见表2。

表2 GIL连接方案和架空连接方案相关设备配置差异表

站用变回路

变压器解决方案篇8

关键词：同步器齿套；渐开线内花键拉刀；汽车变速器

中图分类号：U463　文献标识码：A　文章编号：1009-2374(2011)07-0050-01

汽车同步器齿套是汽车变速器中的重要零件之一。其加工的质量直接影响到换挡时的舒适性和灵活性。本文介绍了同步器齿套在开发的过程当中，发现了内花键孔径和齿侧有严重的拉伤现象，导致工件报废。针对上述这一现象，我们进行了分析和讨论，从而找出问题的产生原因，并提出了解决问题的方法。

一、问题的综合分析

以我厂SH78ZG同步器总成中的一／二档同步器齿套为例，一般内花键轧倒锥都有轧齿变形的现象，但是其变形量基本不会影响二次拉削内花键的齿形外观要求。但是，SH78ZG一／二档同步器齿套的倒锥结构与一般同步器齿套的倒锥结构有所差别。如图1所示，内花键倒锥有一段斜到锥面和直倒锥面，一般的内花键倒锥只有一段斜到锥面，所以其倒锥深度相对一般的内花键倒锥来说，倒锥要深1.5～2mm左右；而且压力角比较小，再加上直倒锥面的受挤压程度是最大的，即是整个内花键倒锥变形最大的部分。综上这些因素分析，导致在内花键受挤压的过程中，造成内花键小径的变形量达到了最大。二拉的渐开线内花键拉刀前端柄部(如图2)所示，外径的引导部分是导向一拉内花键小径的作用，主要是为了防止二拉内花键的时候整体拉偏而导致不同心。但是由于挤压变形造成了内花键小径尺寸变小，使得在二次拉削内花键的过程中，拉刀的引导部分与内花键小径造成硬挤现象。这样会使内花键孔与拉刀相对转动困难，致使拉刀的花键引导部分与工件内花键无法对准，失去其引导作用，造成引导齿齿侧硬挤压工件内花键齿侧，破坏了内花键齿侧的外观，造成工件报废。

二、问题的解决方法

根据分析，提出拉刀优化设计方案。

方案一：减小拉刀圆孔引导部分的外径尺寸，解决引导部分导致圆周方向转动卡死的问题。但是由于轧倒锥变形的内花键小径大小不一，变形量范围比较大。所以虽可以解决周向转动卡死的问题，但也失去了引导内花键小径的作用。这样会有一定几率造成拉刀在拉削工件的过程中，拉刀中心与工件中心的偏离，造成部分内花键在拉削，损坏内花键，而使工件报废。所以，这种刀具优化设计方案不可行。

方案二：增加一排内花键引导齿形和两排圆拉齿形。优化设计后的二拉渐开线内花键拉刀(如图3)所示：

首先还是要解决周向转动卡死的问题，根据实际测量跟踪内花键小径的变形范围，给定了圆孔引导部分的外径尺寸。增加的一排内花键引导齿形和两排圆拉齿形的作用是对内花键小径(轧倒锥造成内花键小径的变形部分)进行拉削，然后再对内花键进行二次引导。因此，既解决了拉刀的引导部分与工件内花键小径周向转动卡死的问题，又解决了内花键出现拉伤、拉偏的现象。

经过讨论，最终采用了刀具优化设计的方案二，认为这种优化设计方案比较可行，事实也证明这种改进方案是正确的，之后再也没有出现过内花键拉伤、拉偏的现象。

三、结语

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