电路理论在实践中的应用

程若凡

四川省成都市新都一中2017级15班

电路理论在实践中的应用

程若凡

四川省成都市新都一中2017级15班

本文围绕电路理论在整流滤波电路中的应用、电路理论在冰箱保护器延时电路中的应用、电路理论在互感器中的应用三个方面展开讨论（分析），对电路理论的实践应用方式进行了列举和分析，并提出了一些作者自己的见解，希望能够对今后的电路理论课程提供一些典型应用案例与理论分析方法。

电路理论 时间 电源

笔者根据自己对所学知识的掌握，总结出动态电路、非正弦电路、谐振电路和三相电路等一系列电路理论，并对这些理论在整流滤波、冰箱保护器延时电路中的实际应用进行了研究，为今后电路理论学习提供了一些实际案例。

1 整流电路理论在整流滤波电路中的应用

整流电路所输出电压波形中具有庞大的脉动成分。为了从中获取较为满意的直流电压，必须使用具备能量储备功能的电容器及电子感应原件组成的滤波电路来过滤由整流电路中输出的脉动成分，并通过这种方式来获取直流电压。在本文中，笔者将单相桥式整流电容滤波电路作为案例，对下述两种情况进行分析（图1）。

图1 相桥式整流电容滤波电路

1.1 负载RL未接入状态(开关S断开)

假设电容器两边最初的电压值为零，在接通交流电源之后，当“U2”处于正半周时，“U2”在VD1、VD4的作用下向电容器C提供电量；当U2处于负半周时，“U2”则在VD2、VD3的作用下为电容器C提供电量，充电时间常数为rl=ReqC。在上述公式中，rl=ReqC是变压器副绕组的直流电阻和整流二极管的正向电阻的总和。一般情况下，ReqC的值较小，电容器很快就可以向交流电压“U2”进行充电，,最大值为。由于电容器中不包含放电回路，因此从中输出的电压(即电容器C两端的电压UL)是一个恒定不变的直流电流值。

1.2 负载RL接入状态(开关S闭合) S)

由于电容器在负载没有接入之前已经进行充电，所以在负载RL刚接入的时候，电容器C会向RL产生放电作用。在U2处于正半周且U2大于U1时，U2首先会在VD1和VD2的作用下为电容器C进行充电，与此同时又会向负载RL进行放电。当U2处于负半周时，U2在VD3与VD2的作用下再一次为电容器C充电，同时也为负载RL进行放电。电容器C电压处于一个循环充电放电过程，因此负载上得到的直流电源呈现锯齿形状。放电波形中部的上升动脉是在负半周状态下U2充电所形成的。τ2在一般情况下较大，而充电时间常数相对较小，导致电容器中的电压衰减速度较慢，上升水平较快，因此负载上形成的锯齿形直流电压具有较小的脉动。由此可见，电容滤波整流电路在空载状态下的。

2 电源电路理论在冰箱保护器延时电路中的应用

家用式冰箱在断点5分钟之内再次进行通电时，会导致压缩机因系统压力过大而产生发动困难的现象，使电冰箱的使用年限降低。电冰箱延时保护器的诞生有效地解决了这一难题，它可以在断电后自动延长断电时间5至8分钟，随后再进行电源接入，对压缩机起到充分的保护作用，保护电路工作图件图2。

图2 冰箱保护器延时电路

电源电路是由电源变压器、整流桥及滤波电容器C1共同组成的。负责延时控制的电路是由电位器V1、电位器V2、二极管VD5及继电器K组成的。当电源被接通后，交流电压在变压、整理及滤波等一系列活动的作用下形成直流电压US，在R1的作用下为C2进行充电。自动延时5至8分钟，当C2的电压达到稳压管VS中的稳压值后进行自动导通。此时V1和V2都处于饱和导通装下，电流通向继电器线圈K，且常开触头S3也同时被接通，电冰箱进入通电状态下正常工作。

3 三相电路理论在互感器电路中的应用

互感器又称为仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称。能将高电压变成低电压、大电流变成小电流，用于量测或保护系统。其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压（100V）或标准小电流（5A或1A，均指额定值），以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。同时互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。一般情况下，当互感器在三相电路中使用时，除了最常用的Y形接法之外，还可以根据不同情况使用其他的接法，例如V形接法和开口接法，这两种接法的使用原理都可以通过三相对称电路的概念进行解释。

3.1 互感器V形接法

如图3所示的中性点非直接与地面连接的高压三相电路当中，通常需要通过使用两台非接地型单相电压互感器连接成为V/V接线进行电压测量，并能够获取配电室仪表、保护装置及操作所需电压。这种类型的接线方式并不能够有效测量每相对地电压，因此在绝缘监视中不能被应用。在这种接线方式下，在电压互感器每相绕组上增加的电压是线电压，电压互感器之间的额定比值为U1N/U1，这里的U1N代表而定一次线电压，U1代表二次电压。

3.2 互感新开口接法

如图4所示的三套绕组的三项式互感器中，一次和二次侧都是使用Y型接法进行连接的，而辅助绕组则是使用开口接法进行连接的。这种接法最常见的使用场合为35KV及以下的三相电路，主要是为电压、电能提供继电保护作用。二次侧绕组所提供的电压为100V，辅助绕组同样提供100V电压，为了起到继电保护作用。当互感器处于正常工作状态时，辅助绕组三相电压相互堆成。

图3 互感新V型接法图

图4 互感新开口型接法

4 结语

笔者分别对电路理论在整流滤波电路、冰箱保护器延时电路、三相电路中的实际应用原理及方式进行了列举及分析，这些应用仅仅是电路理论应用的一小部分内容。有些问题所涉及的知识较为广泛，有可能会超出电路理论知识之外，也有可能要在后续的课程中才会进行讲解，但这些原因并不会阻碍我们对于电路理论实际应用的学习和理解。对电路理论的发展史进行回顾可以发现，电路理论学习的开展并不能单纯地停留在理论学习阶段，我们应充分意识到所有电路理论都是从实践中得出的，再反过来用于进一步指导实践操作，起到相互作用的效果。我们在电路理论学习过程中结合上述内容，通过具体的应用实例来帮助学生进一步掌握并理解电路理论的原理，不仅可以帮助我们对所学知识的深刻理解，还可以让我们意识到电路理论与实践之间的密切关系。

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