电工实验直流电路的研究

本文所讲的电功是用来计算电流所做的功的电工基础知识，下面将会讲解电功的含义以及电功计算公式和电功单位这三个方面。通俗解释：电流将电能转换成其他形式能量的过程所做的功即为电功。电能是有其他形式的能量（如机械能、热能、化学能、核能）转换而来的一种能量，而电能又可以转换成为其他形式的能。比如当电能的具体体现：电流，其通过电灯泡发光就是将电能转换为光能和热能的现象；电流通过电动机后，电动机能带动电工车或风扇等机器运转、做功，这便是电能转换为机械能的过程。而将蓄电池充电，是电能转换为化学能的过程。电功公式电能转换为其他形式能量的过程，是通过电流做功来实现的。电流做功多少，就是能量转换的度量。我们前面在介绍电动势时也介绍过，电场力推动电荷（产生电流）要做功。而再看看电压计算公式可知，电场力移动电荷所做功为W=qU，再由电流计算公式I=q/t（单位时间内通过导体横截面的电荷）可得：q=It，带入W=qU得：W=UIt电功公式还可以写成这样：W=Pt即，第一个公式电路中，电流所做的功W等于这段电路两端的电压U，电路中的电流I与通过时间t三者的乘积。在公式W=UIt中，电压单位为伏特（V），电流单位为安培（A），时间单位是秒（s），电功单位为焦耳（J）。第二个公式W=Pt中，就是电功率（P）乘以时间（t），P=UI。所以其实也就是把第一个公式中的UI替换成电功率P了。

本文要讲的电动势和电压是一个很类似的概念。那么什么是电动势？电源电动势的计算公式是什么？它的方向如何确定及与电压有什么区别呢？什么是电动势？我们都知道，往用电设备中接入电源就可以使用设备工作，比如电灯里面放入干电池后灯泡（负载）会发光。呃……怎么这么神奇？接入一个所谓的电源就能有电了，这个电源（比如干电池、光电池、发电机）怎么可以产生如此神奇的功能呢？原来电源中有一个叫做电源电动势的东西在帮忙，电动势能使电源两端产生电压。定义：在电源内部推动电荷移动的力成为电源力，电源力使将单位正电荷从电源的负极移动到正极所做的功称为电动势。电源内电源力克服电场力把正电荷从低电位的负极推到高电位的正极，这个升电位的过程是电源力做功的过程，也是其他形式能量转换成电能的过程。图片演示见下文：电动势的方向确定图①理解：我们都知道电压的产生就好比水压，一头水位（类比电位）高，一头水位低就会有水压。但是水压不会平白无故的产生吧，此时电源力就好比一种能抽水的东西，这个东西会使劲的把“负极”中的水往一个叫做“正极”的水库中抽，这样“正极”中水位很高（类比电位高），而“负极”水库缺水，这样有水压，电源也就有了电压。而当从“正极”水库中开沟条渠（类比电源外接的导线）后水就会留到“负极”水库中，而此时电源中的专门“抽水”的电源力又看到负极中有好多水，它又开始不停的往正极中抽，就这样电路就一直工作着。电源是个特殊的设备，它的作用就是利用电源中的化学能、光能、机械能转换成“电源力”这台超级“抽水机”可以使用的动力，而电源力获得动力后就努力做功将“正电荷”使劲往“正极”抽，而这个功就是电动势（也称为电源电动势）。现在大家理解那句话的含义了吧！电动势与电压使用同样的单位，即伏特。但不同的是电动势是电源的“电压”，它是描述电源内部的一些里反应的物理量。而电路中我们一般所说的电压都是相对电路中某两个参考点之间的电位差。电动势计算公式电动势和电压不仅使用同样的单位，电动势计算公式也和电压计算公式很是类似：公式中W表示电源力将正电荷从负极移动到正极时所做的功，单位是焦耳；q表示电荷，单位是库伦（c）；大写字母E表示电动势，单位为伏特。电动势也有交流与直流之分，交流电动势用小写字母“e”表示。电动势的方向确定电动势的方向规定是电源力推动正电荷运动的方向，即从负极指向正极的方向。也就是电位升高的方向。电动势的方向与电压的方向是相反的（因为电压的方向规定与电场力方向一致，从高电位到低电位）。如下图所示：图①中电源力克服电场力吧正电荷从低电位的负极推到高电位的正极，这个电位升的过程是电源力做功的过程，也是其他形式能量转为电能的过程。图②显示了电动势与电压之间的方向相反属性，电源外部的负载电路中（外电路）。正电荷在电场力推动下从高电位移到低电位（同时克服负载做功）。

1. AR技术简介AR（AugmentedReality），即增强现实技术。该技术是将现实世界中的各种事物信息，如声音、触觉、动作等，通过计算机技术巧妙地叠加到现实环境中，使人们在现实情景中展示，或将完全无法感觉和体会到的一些实际或者虚构的信息进行立体化呈现，被人类感官所感知，实现虚拟情境与真实环境的融合，提供了具象性的体验和连续而自然的交互。AR教材是基于显示器来对教材叠加的，通过识别AR图片进行实时查看所呈现的虚拟对象。利用AR技术将教材中的抽象理论知识更加直观地展现出来，降低学习难度。在电工电子技术实验中利用AR技术以虚实结合的方式指导学生实操设备，能够提高实验效果，降低实验的安全风险。2. AR教材国内外现状Billinghurst的MagicBook是AR教材的开端。它将教材内容通过三维动画和模型进行创新型表现，读者既可以阅读文字，又可以通过配套的眼镜来观看跃然纸上的数字化场景，便于读者更好地理解内容所表现的情境。目前，国内许多出版社都在积极进行AR技术在图书出版的研究。但AR技术大都应用在与消费者关系最为紧密的教育类产品中，包括图书、卡片和益智玩具等，内容覆盖自然、地理、历史、机械等多方面。AR技术在高等院校电工电子技术实验教材中的应用还很欠缺。应用AR技术的教材能够很好地翻转课堂，实现与微课等教学模式的衔接，在对我院学生的调查中显示90%的学生对AR技术在教材上的应用感兴趣。3.AR技术在电工电子技术实验教材中的应用优势3.1抽象理论的直观呈现电工电子技术实验教材中，每项实验内容涉及多种仪器设备，由于各实验室建设时间不同，相同种类的仪器设备存在型号、样式的差别。纸质教材由于版面限制不能够做到全面介绍。借助AR技术读者不必通过传统的图片、照片等“脑补”教材中出现的元器件或设备的全貌，通过扫描AR标识就可以直接360°查看其三维模型、模型分解、实物视频等信息。这种直观的呈现方式将晦涩难懂的专业知识，用读者喜闻乐见的形式展现出来，给读者带来极大便利，提高了预习实验内容的效果，激发了学习兴趣，提高了学习效率。3.2激发自主学习兴趣传统的填鸭式教育方式已经落后于时代，教学方法与手段要随着时代的变化而不断改进。网络的飞速发展，信息获取渠道更为广泛，应引导学生主动学习、思考和探索。培养学生自主查找、搜集、处理信息的能力。利用AR技术的实时交互特点，学生与教材实时交互，更有效地激发学生自主学习的积极性。在学习中发现问题，解决问题，提高学生的实践能力。3.3教材内容实时更新与扩展传统图书出版之后，如果要修改或增加新内容只能等教材再版时进行，而且教材的编写、申报、审批编写周期较长，但借助AR技术，编者可以随时将图书的增改内容上传，读者通过扫描图书可以及时获取图书的新增内容，例如实验室仪器设备更新，新理论、新技术的拓展，实验内容增加等。3.4丰富实验室环境目前，国内院校的实验室大都采取图片展板的形式对实验室仪器、开设的实验内容进行简单介绍。虽然起到一定的辅助实验作用，但使用效果甚微。由于不同实验室开设不同的实验项目，并且实验室仪器设备也不同，这时可以利用AR资源制作实验室展板，针对性地介绍实验内容，如演示实验过程等。使学生在实验操作过程中遇到问题可以随时查看，并予以解决，起到辅助教学的作用。4.电工电子技术实验AR教材存在的问题4.1软件设计技术要求较高AR教材涉及三维立体数字内容的制作和程序的编写与实现，还有APP的设计研发，这就需要编写教材的人员，既熟知教学内容又要具备3Dmax、Unity3D等软件的设计能力、图片处理能力、视频剪辑与后期处理能力。这对编者提出了更高的要求，若没有一个良好的技术团队，AR教材的编写就会面临很大的困难。4.2首次教材编写周期较长如图1所示，利用3Dmax对介绍的仪器设备进行3D建模，这一步要耗费大量的制作时间。这项工作如果只有一个人来完成，那么所需的时间就会更长。因此需要由一个技术优良的设计团队，分模块完成再进行组合，以便缩短设计时间。如果与AR企业合作就要有大量的资金投入。同时移动终端的APP开发，也需要良好的服务器运行，以及专门的维护人员实施维护。4.3管理难度加大目前，我国还没有专门用于学校环境的移动智能终端，实际应用中主要是利用智能手机和平板电脑作为移动终端。AR教学软件的良好教学效果要有载体来实现。但如果课堂允许使用手机，随之而来的是学生利用智能手机做与学习无关的事情。如何正确引导和管理对于教师来说是一个新的挑战。图1AR教材开发基本流程5.电工电子技术实验AR教材的应用电工电子技术实验AR教材编写过程分为：教材编写、数字化资源制作和移动APP软件开发。5.1教材编写依据教学大纲要求编写实验项目内容。主要分为3个层次：基础性实验、综合设计性实验、仿真实验。基础性实验主要培养学生的基本实验方法和基本技能，对基本定律、定理进行验证。例如：基尔霍夫定律验证、戴维南定理验证等。综合设计性实验是学生在具有一定知识和技能的基础上，运用多个知识点和技能方法进行综合训练的综合性实验内容。仿真实验利用仿真软件完成实验项目的分析，可以很好地解决教学与实际动手实验相脱节的难题，方便学生将学到的理论知识用计算机仿真真实地再现出来。克服传统实验室各种条件的限制。图2移动APP应用界面5.2数字化资源制作数字化资源制作是AR教材的核心部分，根据AR可视化资源将其分为视频资源与三维虚拟仿真。对于教材中理论讲解、流程展示等利用二维平面动画展示即可。对于复杂结构展示、角度、位移等利用三维立体动画展示效果更好。直录视频对示范讲解、操作演示更适合。对于实验现象分析，仿真实验的操作采用三维虚拟仿真更能有效提高实验效果。但三维虚拟仿真的交互式控制，需要互联网的各类交互操作。信息传递与存储对服务器后台设备要求较高。需要不小的一笔开支，这就需要资金的支持。5.3APP开发APP软件开发首先要按照需求梳理规划Ap的功能列表。依据APP功能列表，制作APP的原型图，之后设计APP的页面、内部各要素等。功能的开发包括客户端、服务端等。最后是软件测试，对开发出来的APP进行详细的测试。目前，APP应用的系统主要为安卓和苹果的IOS系统。一款APP的开发要做好兼顾这两个系统。移动终端APP对教材的识别主要分为图片识别和识别码识别。识别码通常采用二维码。每一个实验内容连接一个有效二维码，APP扫描二维码后直接跳转该二维码对应的实验内容。图片识别主要对该图片内容的立体展示。应用APP界面可以个性化设计，按需求布局。图2为移动APP界面初步构想。6.结语教材是知识的载体，实现传统教材的可视化是教材发展的必然趋势。AR技术在电工电子实验教材中的应用将增强学习的交互性，实现超感官的体验，使学习从被动转为主动，增强学生的学习兴趣，提高学习效率。利用AR技术的虚实结合指导学生电工电子技术实验实操设备，提高了实验训练的效果，同时降低了实验的风险与教学成本。但AR技术在教材中的应用还存在着技术上的局限性，这就需要不断地探索研究。撰稿：张珊珊 武警海警学院本文刊发于《中国高新科技》杂志2020年第17期（转载请注明来源）

交流电也称为交变流电，交流电的电流大小和方向是会随着时间周期性的变化而变化的，它最基本的形式是正弦电流，是需要通过转换才能够使用；直流电也被称为恒流电，由电气化学和光电单元和电池产生的，是电荷的单向流动或移动，是可以直接使用于电器的。我们如何区分直流电和交流电呢？首先让我们先具体了解一下直流电和交流电。一、直流电路直流电路是指电流流向不变的电路，是由直流电源、控制器件及负载（电阻、灯泡、电动机等）构成的闭合导电回路。精彩演示图1-1为简单的直流电路重要提示图1-1所示电路是将一个控制器件（开关）、一个电池和一个灯泡（负载）通过导线首尾相连构成的简单直流电路。当开关闭合时，直流电流可以流通，灯泡点亮，此时灯泡处的电压与电池电压值相等；当开关断开时，电流被切断，灯泡熄灭。在直流电路中，电流和电压是两个非常重要的基本参数，如图1-2所示。精彩演示图1-2　直流电路中的基本参数重要提示电流是指在一个导体的两端加上电压，导体中的电子在电场作用下做定向运动形成的电子流。电压就是带正电体与带负电体之间的电势差。二、 交流电路交流电路是指电压和电流的大小和方向随时间做周期性变化的电路，是由交流电源、控制器件和负载（电阻、灯泡、电动机等）构成的。常见的交流电路主要有单相交流电路和三相交流电路两种，如图1-3所示。精彩演示图1-3　常见的交流电路1　单相交流电路单相交流电路一般是指交流220V/50Hz的供电电路。这是我国公共用电的统一标准，交流220V电压是指火线（相线）对零线的电压，一般的家庭用电都是单相交流电路。单相交流电路主要由单相供电电源、控制器件和负载构成。图1-4为典型家庭照明供电电路，属于典型的单相交流电路。精彩演示图1-4　典型家庭照明供电电路2　三相交流电路三相交流电路是指电源由三条相线来传输，三条相线之间的电压大小相等，都为380V，频率相同，都为50Hz，每条相线与零线之间的电压均为220V。三相交流电路主要由三相供电电源、控制器件和负载构成。图1-5为一种简单的电力拖动控制电路，属于典型的三相交流电路。精彩演示图1-5　一种简单的电力拖动控制电路以上就是电工基础里关于直流电和交流电的知识点。所以我们可以通过两种方式来区分。⒈通过电流工作的方向来区别①交流电的电流大小都是由零变到最大，再由最大变到零，方向的变化和电流大小的变化都是一样的。一般的话日常供电部门给我们的生活用电都是交流电，如：家庭用电。②直流电的电流方向是不会变的。它的电流是有正负两极的，电流的工作方向永远是由正极流向负极的。如：蓄电池，电瓶，手电筒等等。⒉用仪器进行区别①用电笔测量，电笔亮的话是交流电，不亮的话是直流电，一般直流电的电压比较小。②用数字万用表测量。一般直流电的标志是一段直线，交流电的标志是一段波浪线。更多知识，【关注作者】，我们下期继续分享。

本文就给大家介绍什么是电压及电压计算公式、单位换算与电位这三个基础知识。什么是电压？电荷移动需要力，推动电荷在电源外部移动（也就是导线和负载）的这种力称为电场力。电场力将单位正电荷沿电路中的一点推向另一点所做的功成为电压。就好比水流一样，水压可以控制水流的流动。而如果电路中没有电压就不会产生电流了。做功越多电压就越大（比如强大的水压可以提高水流将其射出很远），所以电路中电压表现了电场力推动电荷做功的能力。为了方便理解我们可以将电压类比为水压，电流类比做水流，关于电压如何产生的这个问题会在下面“电位的基本概念”中介绍到。电压计算公式和电流有直流和交流的区别一样，电压也有直流电压和交流电压之分，这个在计算公式中表示的符号是不同的，直流电压用大写字母“U”表示，而交流电压用小写字母“u”表示，电压计算公式是：上面公式中的U代表电压、W代表电功率（单位焦耳）、q代表电量（单位库伦），功率除以电量就是电压了。AB是指定出点A到点B之间的电压和这两点之间的电功率，有时候一般电路中没有带这两个参数的简写形式：，但电工养成严格的共识书写习惯总是利大于弊的。电压单位换算用上面的公式计算出了电压那用什么单位来表示这个数值呢（就像电流电位用安培“A”一样）？当然有，电压的国际单位为伏特（通常简称伏），用大写字母V表示。它的常用单位和电流单位安培一样也有1KV（千伏）、V（伏）、mV（毫伏）、μV（微伏）这几种，它们之间的划算如下：1KV=1000V、1V=1000mV、1mV=1000μV往下一个低级单位换算就除1000即可，重要的是理顺kV、V、mV、μV之间的大小顺序。电压的大小除了通过计算得到外也可以用电工工具：万用表直接测量，这个以后会介绍。电位差的基本概念我们都知道水可以流通是因为有水压，那为什么有水压呢？因为水位的高低不同，而电位也可以类比成这样。一般情况下物体所带正电荷越多，其电位越高。如果把两个有电位差的不同带电体用导线连接起来，电位高的带电体中的正电荷便向低电位的那个带电体流去，于是导体总就产生了电流（物质中带电粒子定向有规则的移动就形成电流）。就如同水会从高处向低处流一样，与此类似在电源外部（导线、负载）电流可以说是从高位流向低位。从这一点出发，电路中每一点都有一定的点位。电路中某点的点位高低是一个相对值，他与所选取的参考点有关。在电路中任意两点之间的电位差称为这两点之间的电压。公式中A和B分别表示电位参考点。电位的单位就是电压的单位，用伏特（V）表示。电压的方向规定与电场力方向一致，从高电位指向低电位。和电流一样，在电路图上所标的电压和电位的方向都是参考方向。用“→”或“+”、“-”表示。应当指出的是：电压和电位的区别在于，电压是一个绝对值，不随参考点的改变而改变；而电位是一个相对值，随着参考点的改变而改变（因为参考点的改变必然影响电位差的结果）。

一、概述“电工电子技术创新设计实验台”是本公司在总结国内电工实训设备基础上采用成熟的技术推出的新型实训装置，综合了目前我国大学本科、专科、中专及职校“电路分析”、“电工基础”、“电工学”、 “模拟电子技术”、 “数字电路”、“电机控制”、“继电接触控制”及“电力拖动”等课程实训大纲的要求而研制，特别适用于高等院校现有实训设备的更新换代，及中专、职校等新建或扩建实训室，迅速开设实训课提供了理想的实训设备。二、特点1、综合性强 综合了目前国内各类学校电类基础课程的全部实训项目。 2、适应性强 实训的深度与广度可根据需要作灵活调整，普及与提高可根据教学的进程作有机地结合。装置积木式结构，更换便捷，添加部件即可扩展功能或开发新实训。 3、整套性强 从仪器仪表、专用电源到实训连接专用导线等均配套齐全，仪器仪表的性能、精度、规格等均密切结合实训的需要进行配套。 4、一致性强 实训器件选择合理、配套完整，使多组实训结果有良好的同一性，便于教师组织和指导实训教学。 5、直观性强 本装置采用整体与挂件相结合的结构形式，电源配置、仪表一目了然，各实训挂件任务明确，操作、维护简便。6、先进性强 无线控制学生实验用电，安全、方便。电工电子电拖技术创新设计实验台三、功能1、本装置可提供实训所需的交流电源、低压直流电源、可调恒流源、函数信号发生器（含频率计）、受控源、交直流测量仪表（电压、电流、功率、功率因数）、各实训挂箱及电机等。 2、能完成“电工基础”、“电工学”中的叠加、戴维南、双口网络、谐振、选频及一、二阶电路等实训。 3、能完成“电路分析”、“电工学”中的单相、三相、日光灯、变压器、互感器及电度表等实训。 4、能完成“电机控制”、“继电接触控制”及“电力拖动”等课程实训。四、技术性能 1、输入电源：三相四线(或三相五线) 380V±10% 50Hz 2、工作环境：温度-10℃～+40℃ 相对湿度＜85%(25℃) 海拔＜4000m 3、外形尺寸：167×70×153cm3 4、装置容量：＜1.5KVA 五、基本实训项目A、电工部分1.基本电工仪表的使用与测量误差的计算2.减少仪表测量误差的方法3.线性与非线性电路元件伏安特性的测绘4.电位、电压的测定及电路电位图的绘制5.基尔霍夫定律训证及故障判断6.叠加定理训证及故障判断7.电压源与电流源的等效变换 8.戴维南定理的训证9.诺顿定理训证10.双口网络测试11.互易定理训证12.受控源VCCS、VCVS、CCVS、CCCS的实训研究 13.典型电信号的观察与测量 14.RC一阶电路响应的测试15.二阶动态电路响应的研究16.R、L、C元件阻抗特性的测试17.RC串、并联选频网络特性测试 18.R、L、C串联谐振电路的研究 19.用三表法测量交流电路等效参数20.正弦稳态交流电路相量的研究（日光灯功率因数提高实训）21.互感实训22.单相铁心变压器特性的测试23.三相交流电路电压、电流的测量24.三相电路功率的测量25.单相电度表的校训26.功率因数及相序的测量27.负阻抗变换器及其应用28.回转器及其应用B、电子部分（一）模电实训（1）常用电子仪器的使用（2）二极管的简单测试（3）晶体三极管输入输出特性实训（4）单级放大电路（5）两级放大电路（6）负反馈放大电路（7）射极跟随器（8）差动放大电路（9）场效应管放大器（10）RC 正弦波振荡电路（11）LC 振荡器及选频放大器（12）集成运放的基本参数测试（13）集成运放比例求和运算电路（14）集成运放的积分、微分电路（15）集成运放的电压比较器电路（16）波形发生器（17）有源滤波器（18）集成功率放大器（19）互补对称功率放大器（20）集成稳压器（21）串联稳压电路（22）晶闸管可控整流电路（二）数电实训（1）晶体管开关特性、限幅器与钳位器（2）TTL 集成逻辑门的逻辑功能与参数测试（3）CMOS 集成逻辑门的逻辑功能与参数测试（4）集成逻辑电路的连接和驱动（5）组合逻辑电路的设计与测试（6）译码器及其应用（7）数据选择器及其应用（8）触发器及其应用（9）计数器及其应用（10）移位寄存器及其应用（11）脉冲分配器及其应用（12）使用门电路产生脉冲信号——自激多谐振荡器（13）单稳态触发器与施密特触发器——脉冲延时与波形整形电路（14）555 时基电路及其应用（15）电子秒表（16）电子密码锁（17）数字频率计（18）智力竞赛抢答装置（19）D/A、A/D 转换器C、电力拖动实验接触器点动正转控制线路2.具有自锁的正转控制线路3.具有过找保护的正转控制线路4.接触器联锁的正反转控制线路5.按钮联锁的正反转控制线路电工基础实训装置六、装置的配备装置主要由电源仪器控制屏、实训桌、实训挂箱及三相鼠笼电机等组成。 (一)DG-01电源仪器控制屏 控制屏为铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板。为实训提供交流电源、直流电源、恒流源、受控源、数控信号源及各种测试仪表等。具体功能如下： 1、主控功能板 1.1 三相0～450V及单相0～250V连续可调交流电源。配备一台三相同轴联动自耦调压器，规格为1.5KVA/0～450V，克服了三只单相调压器采用链条结构或齿轮结构组成的许多缺点。可调交流电源输出处设有过流保护技术，相间、线间过电流及直接短路均能自动保护，克服了调换保险丝带来的麻烦。配有三只指针式交流电压表，通过切换开关可分别指示三相电网电压和三相调压输出电压。 1.2 提供两路低压稳压直流0.0～30V/1A连续可调电源，配有数字式电压表指示输出电压，电压稳定度≤0.3%，电流稳定度≤0.3%，设有短路软截止保护和自动恢复功能。 1.3 提供一路0～500mA连续可调恒流源，分2mA、20mA、500mA三档，负载稳定度≤5×10-4 ，额定变化率≤５×10-4 ，配有数字式直流毫安表指示输出电流，具有输出开路、短路保护功能。 1.4 设有照明220V/30W日光灯一盏，供实训照明用；还设有220V/30W的日光灯灯管一支，将灯管的四个头引出以供实训用。 1.5 实训管理器：具有设定实训时间、定时报警、切断电源等功能；还可以自动记录与区分由于接线或操作错误所造成的漏电告警、仪表超量程告警等。 1.6 设有真有效值交流数字电压表一只，测量范围0～500V，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，三位半数显。 2、功率输出函数发生器：1）采用直接数字频率合成（DDS）产生高精度正弦波，方波和三角波。2）大屏幕LCD显示输出频率、波形、减值。3）正弦波输出幅度≥10V,输出阻抗50Ω，失真度<1%（0.1HZ-- 1KHz）。4）频率范围: 0.1HZ~3MHz, 采用数字键盘直接输入数字设定频率。5）输出幅度采用电位器调节，正弦波输出具有20db,40db衰减。6）方波占空比可调, 调节范围：1%-99%调节；方波和三角波采用TTL电平输出。7）内外测频功能：频率计最高测量范围0.1HZ -100MHz，自动换档。3、仪表、受控源功能板3.1 智能交流数字电压表交流数字电压表1只，采用美国模拟器件公司生产的新型高性能RMS真有效值转换器，配以高速MPU单元设计而成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围：0-500V，频率范围：10Hz-20Hz。手动量程为：10V、100V、500V。测量精度为0.5级。具有数据存储与查询功能。3.2智能交流数字电流表交流数字电流表1只，采用美国模拟器件公司生产的新型高性能RMS真有效值转换器，配以高速MPU单元设计而成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围：0-5A，频率范围：10Hz-20Hz。手动量程为：100mA、1A、5A。测量精度为0.5级。具有数有数据存储与查询功能。 3.3 直流数显电压表一只，采用ICL公司高性能AD转换器配以高速MPU单元设计而成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围：0-200V。手动量程为：2V、20V、200V。测量精度为0.5级。具有数据存储与查询功能。具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。3.4 直流数显毫安表一只，采用ICL公司高性能AD转换器配以高速MPU单元设计而成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围：0-2000mA。手动量程为：20mA、200mA、2000mA。测量精度为0.5级。具有数据存储与查询功能。具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。 3.5 受控源CCVS、VCCS两路，打开电源开关，CCVS、VCCS两路受控源即可工作，通过适当的连接，即可获得VCVS、CCCS受控源的功能。此外，还设有±12V两路直流稳压电源，并有发光管指示。4、控制屏挂置挂件的具体方法 控制屏正面右边设有一个74×48.5cm2 的大凹槽，能容纳两个大挂箱和一个小挂箱。凹槽上、下边各设有六个螺柱，左右两边挂置大的挂箱，中间挂置小的挂箱。挂箱与控制屏采用螺母固定，易于装卸和运输。(二)DG-02实训桌 实训桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板；左右设有两个大抽屉（带锁），用于放置工具及资料。右边设有放置示波器用的可拆卸搁板。(三)实训组件挂箱 1、DG-03电路基础实训箱 提供基尔霍夫定律（可设置三个典型故障点）、叠加原理（可设置三个典型故障点）、戴维南定理、诺顿定理、二端口网络、互易定理、R、L、C串联谐振电路（L用空心电感）、R、C串并联选频电路及一阶、二阶动态电路等实训。各实训器件齐全，实训单元隔离分明，实训线路完整清晰，训证性实训与设计性实训相结合。 2、DG-04交流电路实训箱 提供单相、三相负载电路、日光灯、变压器、互感器及电度表等实训。负载为三个完全独立的灯组，可连接成Y或△两种三相负载线路，每个灯组均设有三个并联的白炽灯罗口灯座(每组设有三个开关控制三个负载并联支路的通断)，可插60W以下的白炽灯九只，各灯组设有电流插座；日光灯实训器件有30W整流器、电容器（1uF/500V、2.2uF/500V、4.7uF/500V）、启辉器及短接按钮；互感线圈一组，实训时临时挂上，两个空心线圈L1 、L2 装在滑动架上，可调节两个线圈间的距离，并可将小线圈放到大线圈内，配有大、小铁棒各一根及非导磁铝棒一根；电度表一只，规格为220V、3/6A，实训时临时挂上，其电源线、负载线均已接在电度表接线架的接线柱上，实训方便；铁芯变压器一只（50VA、36V/220V），原副边均设有保险丝便于电流的测试，可进行变压器原、副绕组同名端判断及变压器应用等实训。 3、DG-05元件箱 设有三组高压电容（每组1uF/500V、2.2uF/500V 、4.7uF/500V高压电容各一只），用以改变功率因数实训；提供实训所需的各种元件，如电阻、二极管、发光管、稳压管、电位器及12V灯泡等,还提供十进制可调电阻箱，阻值为0～99999.9Ω/2W。 4、DG-06单相智能功率、功率因数表 由24位专用DSP、16位高精度AD转换器和高速MPU单元设计而成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。软件上采用RTOS设计思路，同时配有PC监控软件来加强分析能力。能测量电路的功率、功率因数。功率测量精度为1.0级，功率因数测量范围0.3-1.0，电压电流量程为450V和5A，能自动判别负载性质（感性显示“L”，容性显示“C”，纯电阻不显示），并可存储测量数据，供随时查阅。 5、DG-10受控源(四路)、回转器、负阻抗变换器 提供流控电压源CCVS、压控电流源VCCS、压控电压源VCVS、流控电流源CCCS、回转器及负阻抗变换器等实训模块。四组受控源、回转器、负阻抗变换器均采用标准网络符号。6、模拟电子实训挂箱设有电源实训电路、运放实训电路、直流信号源、低压交流电源、电阻电容三极管等实训元件；配备单管、多级、负反馈实训模块、分离、集成功率放大实训模块。7、数字电子实训挂箱设有 8 位逻辑电平开关、8 位逻辑电平指示、四位十进制设码显示器、一个共阴数码管、两组拨码开关、单次脉冲、高可靠圆脚集成插座 8P、14P、16P、28P、40P 等若干以及实训所需的电阻器、电位器三极管等。8、DG-15继电接触控制提供中间继电器二只，热继电器一只，熔断器三只，转换开关三只，按钮一只，行程开关四只，信号灯、保险丝座各一只。各器件的工作端子均已引到面板上，供实训接线用。9、DG-17继电接触控制提供交流接触器（线圈电压380V）二只，热继电器一只，按钮（黄、绿、红各一只）一只。将各器件的工作端子引到面板上，供实训接线用。 10、实训连接线根据不同实训项目的特点，配备两种不同的实训联接线，强电部分采用高可靠护套结构手枪插连接线（不存在任何触电的可能），里面采用无氧铜抽丝而成头发丝般细的多股线，达到超软目的，外包丁晴聚氯乙烯绝缘层，具有柔软、耐压高、强度大、防硬化、韧性好等优点，插头采用实芯铜质件外套铍轻铜弹片，接触安全可靠；弱电部分采用弹性铍轻铜裸露结构联接线，两种导线都只能配合相应内孔的插座，不能混插，大大提高了实训的安全及合理性。电工电子电拖综合实训装置七、装置的主要优点及安全保护体系1、三相四线制(或三相五线制)电源输入，总电源由三相钥匙开关控制，设有三相带灯熔断器作为断相指示。2、控制屏电源由接触器通过起、停按钮进行控制。 3、三相交流电源0～450V连续可调，单相交流电源0～250V连续可调，设有三相同轴联动自耦调压器（1.5KVA）一台，可更好地满足教学实训要求。 4、屏上装有电压型漏电保护装置，控制屏内或强电输出若有漏电现象，即告警并切断总电源，确保实训进程安全。 5、屏上装有一套电流型漏电保护器，控制屏若有漏电现象，漏电流超过一定值，即切断电源。 6、屏上三相调压器付边设有一套过流保护装置。调压器输出短路或所带负载太大，电流超过设定值，系统即告警并切断总电源。 7、测量仪表精度高，采用精密镜面指针式（带超量程告警）、数字化、智能化及人机对话模式，符合现代测量仪表发展方向。 8、各种电源及各种仪表均有可靠的保护功能。 9、实训连接线及插座采用不同的结构，使用安全、可靠、防触电。

ZRDG-GD高性能电工电子技术实训考核装置是上海中人教仪所研发的电工电子技能实训装置系列产品之一，为学校迅速开设实训课程提供了理想的实训设备。一、ZRDG-GD高性能电工电子技术实训考核装置的概述：本装置是我公司吸收国内外同类产品合理的实训方法，先进、科学的实训手段并加以消化、整合、提高而研制的新一代实训装置。实训内容根据教育部“振兴21世纪职业教育课程改革和教材建设规划”的要求，并按照职业教育的教学和实训要求而设定，涵盖“电路分析”“电工基础”“电工学”“模拟电子技术”“数字电子技术”“电机控制”“继电接触控制”等课程的实训大纲要求。二、ZRDG-GD高性能电工电子技术实训考核装置的技术性能：1、工作电源：三相四线（或三相五线）～380V±5% 50Hz（电源输入由多媒体示教台上无线电源控制器控制）2、温度：-10℃～+40℃，相对湿度＜85%（25℃）3、装置容量：＜1.5KVA4、重量：200Kg5、外形尺寸：1680mm×700mm×1500mm三、ZRDG-GD高性能电工电子技术实训考核装置基本配置及功能本实训台主要由实训屏、实训挂箱、实训桌等到组成。（一）实训屏实训屏为铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板，为实训挂箱提供交流电源、直流稳压电源、恒流源、函数信号发生器（包括频率计）、测试仪表及实训器件等，具体功能如下：1、控制及交流电源部分（1）提供三相固定380V交流电源，相间、线间直接短路或过载由单片机全程自动监控自动保护。电流型电压型漏电开关开启后由启动和停止按钮控制实训台工作电源。具有告警和复位功能。（2）提供单相0～250V/2A连续可调交流电源一路（配备一台0.5KVA单相调压器）。同时经整流环节可得一组0-240V连续可调直流电源，有表指示输出电压值。（3）提供～220V插座2只，为外部仪器提供工作电源。（4）配备实训用250V/30W日光灯管及支架一套。2、直流电源部分（1）双路恒流稳压电源，二路输出电压均为0-30V，内置式继电器自动换档。多圈电位器连续调节，使用方便。输出最大电流为1.5A，具有预设式限流保护功能，输出有0.5级数字电流表、电压表指示，电压稳定度10-2，负载稳定度10-2，纹波电压5mv。（2）低压直流稳压电源：+5V，+24V、±12V，具有短路保护功能。（3）恒流源：一路0-500mA连续可调恒流源，分2mA、20mA、500mA三档，配有数字式直流毫安表指示输出电流，具有输出开路、短路保护功能。★3、功率输出函数发生器：1）采用直接数字频率合成（DDS）产生高精度正弦波，方波和三角波。采用大屏幕LCD显示输出频率、波形，衰减值。2）正弦波输出幅度≥10V,输出阻抗50Ω，失真度<1%（0.1HZ-- 1KHz）。3）频率范围: 0.1HZ~3MHz, 采用键盘直接输入数字设定频率,。4）输出幅度采用电位器调节，正弦波输出具有20db,40db衰减。5）方波占空比可调, 调节范围：1%-99%调节；方波和三角波采用TTL电平输出。6）频率计最高测量范围100MHz，自动换档。7）单次脉冲源：没按下一次按钮产生正负脉冲各一组5、智能型真有效值交流数字电压表交流数字电压表1只，采用美国模拟器件公司生产的新型高性能RMS真有效值转换器，配以高速MPU单元设计而成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。测量范围：0-500V，频率范围：10Hz-20Hz。档位自动调节。测量精度为0.5级。具有数据存储与查询功能。6、智能型真有效值交流数字电流表交流数字电流表1只，采用美国模拟器件公司生产的新型高性能RMS真有效值转换器，配以高速MPU单元设计而成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。测量范围：0-5A，频率范围：10Hz-20Hz。测量精度为0.5级。具有数有数据存储与查询功能。7、直流数显电压表一只，采用ICL公司高性能AD转换器配以高速MPU单元设计而成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围：0-300V。测量精度为0.5级。具有数据存储与查询功能。具有超量程报警、指示等功能。8、直流数显毫安表一只，采用ICL公司高性能AD转换器配以高速MPU单元设计而成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围：0-2000mA。测量精度为0.5级。具有数据存储与查询功能。具有超量程报警、指示等功能。9、智能型功率、功率因数表由24位专用DSP、16位高精度A/D转换器和高 MPU单元设计构成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。软件上采用RTOS设计思路，同时配有PC监控软件来加强分析能力。能测量电路的功率、功率因数。功率测量精度为0.1级，功率因数测量范围0.3-1.0，电压电流量程为450V和5A，能自动判别负载性质（感性显示“L”，容性显示“C”，纯电阻不显示），并可存储测量数据，供随时查阅。10、真有效值交流数字毫伏表能够对各种复杂波形的有效值进行精确测量，电压测试范围1mV～450V（有效值），测试基本精度达到±1%，自动换档，三位半数字显示，每档均有超量程告警、指示功能。频率测试范围10Hz～600KHz，输入阻抗1MΩ，输入电容≤30pF。★11、智能实验室管理系统功能描述：虚拟仪器(2路20M示波器)，远程管理实验室，远程提交实验结果，远程监视实验过程。系统特点：无需额外测量仪器，学生可以在课余时间自主实验，老师通过邮件或短信得知实验室动态，老师可以通过任何一台连到网上的PC实时查看学生实验过程，或实验后通过学生提交的数据查看学生实验结果（波形，试题等），多个实验室可以共用一台服务器（1个服务器最多可以控制200台实验设备）。系统结构：如下图，包括客户端，路由器，服务器和PC。客户端：采集数据，在液晶屏上显示波形，试题，交互信息，开关实验设备等控制信息路由器：通用路由器，完成客户端和服务器的信息交互（数据及控制信息）服务器：整个系统的核心，接收pc端的控制消息并控制客户端进而完成控制实验设备的功能，接收客户端的信息并发送给pc机，或者通过短信通知接收者实验室各个试验台的状态。（二）实训挂箱及配件1、DGJ-10 电路基础实训（一）完成叠加原理、基尔霍夫定律、戴维南定理、诺顿定理、互易定理、欧姆定律等实训；提供电阻、电感、电容，完成R、L、C串联谐振、一阶、二阶动态电路的研究、电压源与电流源的等效变换、负载获得最大功率的条件、电阻的串、并联等实训。2、DGJ-11 电路基础实训（二）提供灯泡、稳压管、电位器、电阻箱等，完成已知和未知电路元件伏安特性的测绘、电容的充放电等实训。3、DGJ-12 交流电路实训（一）提供电阻、电感、高压电容（0.47uF/500V、1uF/500V、2.2uF/500V、4.7uF/500V），完成日光灯功率因数提高实训、RLC串联交流电路实训、RLC并联交流电路实训以及电感、电容元件在直流电路和交流电路中的特性实训。4、DGJ-14 电路基础实训（三）仪表量程扩展实训（电流表、电压表量程的扩展）。5、DGJ-15 电工综合技能实训（一）电流表、电压表和欧姆表的设计。6、DGJ -16 电工综合技能实训（二）运算放大器的应用实训、报警保护电路的设计及其应用实训、互感器的应用实训、整流滤波电路的设计及应用实训、过流保护的设计及其应用实训。7、DGJ-17 继电接触控制实训提供交流接触器（线圈电压为380V）两只、热继电器1只、时间继电器1只、按钮三只（黄、绿、红各一只）。8、DGJ-18 铁芯变压器、互感/电度表实训铁芯变压器一只（50VA、36V/220V），原、副边均设有保险丝及电流插座，方便测试并能可靠保护防止变压器损坏；互感线圈一组，两个空心线圈L1、L2装在滑动架上，可调节两个线圈间的距离，并可将小线圈放到大线圈内，配有大、小铁棒各一根，灯泡负载九个只，电度表一只，规格为220V、3/6A，其电源线、负载线均已接在电度表接线架的接线柱上，实训方便。9、DZJ-20 模拟电子技术实训（一）A、系统特点1、扩展性强。实训电路采用单元电路方式设计，单元电路即基本实训电路，再外接其他元件为该电路参数，或与其他的单元电路组合，完成不同的实训要求。2、实训原理图都印刷在实训板表面，实训电路由学生按照实训原理图进行搭建，既培养了学生的独立思维能力及动手能力，也增强了该实验挂箱的适用性、扩展性。3、大部分元器件安装在实训板正面，增加了学生的感性认识；4、实验连线插孔采用锁紧式镀金插孔，通过焊接固定在实验板上，不松动，不氧化，寿命长，连接可靠，维修方便、简捷；5、扩展实训区由IC圆孔插座、阻容元件的接插件、三极管的接插件组成。可接插电阻、电容、二极管、三极管，集成电路等，可进行课程设计实训。6、独立电源输出均有过流保护，自动恢复功能。B、独立电源组成1、电源：输入：AC 220V±10%，50HZ输出：※DC：+5V，DC I≥1A※DC：–5V，DC I≥0.5A※DC：±12V，DC I≥0.2A※DC：-5V～-12V可调， I≥0.2A※DC：＋5V～＋27V可调，DC I≥0.2A以上各路输出均有过流保护，自动恢复功能※AC V:7.5V×2；AC I≥0.15A2、直流信号源：双路 –0.5V～＋0.5V；–5V～＋5V两档连续可调.3、分立元件电路（1）整流、滤波和串联稳压电路；（2）单级放大电路；（3）两级阻容耦合放大电路；（4）负反馈放大电路；（5）射极跟随器；（6）差动放大电路；（6）互补对称功放电路；（7）场效应管电路；（8）可控硅电路； （9）电阻、电容和二、三极管等组成；（10）电位器组、12V灯泡、扬声器。4、集成模拟电路（11）集成功放(LM386)；（12）集成稳压电路5、扩展实验区提供8芯、14芯IC圆孔插座各1个，50个阻容元件的接插件，和3个三极管的接插件。10、DZJ-21 数字电子技术实训（二）A、系统组成1、独立电源：交流输入：220V±10% 、50Hz固定直流输：出5V/2A、-5V/0.5A、±12V/0.5A 、；可调直流输出：+1.2V～+12V（/0.5A）、-1.2V～-12V（/0.5A）2、手动单脉冲电路2组：每组可同时输出正负两个脉冲，脉冲幅值为TTL电平。3、连续脉冲源：0～1MHz。4、固定频率脉冲源16路，输出为TTL电平：1Hz、2Hz、10Hz、100Hz、200Hz、300Hz、400Hz、500Hz、700Hz、800Hz、1KHz、10KHz、100KHz、250KHz、500KHz、1MHz；5、时序脉冲发生电路及启停控制电路。可产生四路脉冲信号，脉冲周期与输入的时钟信号相同，四个脉冲之间依次相差1个输入时钟周期。6、六位高精度数字频率计，测量范围：0-9.9999MHz ，误差<1Hz。7、十六位逻辑电平输入开关：可输入低电平‘0’、高电平‘1’（为正逻辑）。8、十六位逻辑电平指示灯：指示灯亮表示高电平‘1’，指示灯灭表示低电平‘0’。9、数码管显示：四位由七段LED数码管组成的BCD码译码显示电路，及2位七段LED数码管。供数字钟、日历等实验显示用。10、扬声器及驱动电路。可用作时钟报时、报警及音乐演奏的发声装置。11、BCD码开关二组。提供BCD输入。12、逻辑笔，红色：高电平；绿色：低电平；橙色：高阻；13、可变电位器4只，阻值分别1K，50K，100K，680K。14、开放实验区，用于扩展实验、课程设计使用。（1）提供40芯锁紧插座2只，20芯锁紧插座3只，16芯锁紧插座4只，14芯锁紧插座4只，可插8芯～40芯的各种IC。（2）分立元件接插区，可接插电阻、电容、稳压管、二极管、三极管等元器件，方便扩展。11、三相鼠笼电机（△380V Y/△ 180W）1台12、实训连接线根据不同实训项目的特点，配备两种不同规格的实训连接线，强弱电均采用高可靠护套结构手枪插连接线（不存在任何触电的可能），里面采用无氧铜抽丝而成头发丝般细的多股线，达到超软件目的，外包丁晴聚氯乙烯绝缘层，具有柔软、耐压高、强度大、防硬化、韧性好等优点，插头采用实芯铜质件外套铍轻铜弹片，接触安全可靠；两种导线都只能配合相应内孔的插座，不能混插，大大提高了实训的安全及合理性。（三）实训桌实训桌为铁质双层亚光密纹喷塑，桌面为防火、防水、耐磨高密度板，结构坚固，造型美观大方。实训桌下方设有元件储存柜，可放置实训挂箱，还设有四个带刹车的轮子，便于移动和固定。四、ZRDG-GD高性能电工电子技术实训考核装置的特点1、综合性强：综合了目前国内各类学校电工类基础课程的全部实训内容。2、实训的深度和广度可根据需要作灵活调整，装置采用挂箱式结构，更换便捷，添加部件即可扩展功能或开发新的实训项目。3、测量仪表精度高，采用数字化、智能化模式，符合现代测量发展方向。4、安全性能高：实训屏上380V交流输出处设有单片机全程控制的一套过流保护装置，相间、线间直接短路或过载，电流超过设定值，系统即告警并切断总电源，确保设备安全。★5、智能型：采用互交式测量及控制系统，包含虚拟仪器(2路20M示波器)，远程管理实验室，远程提交实验结果，远程监视实验过程等先进功能。6、装置结构合理，性能优越，配套完整，外观豪华大气。7、根据电压不同，实训连接线及插座采用不同的结构，使用安全、可靠。

用电路元件符号表示电路连接的图，叫电路图。电路图是人们为研究、工程规划的需要，用物理电学标准化的符号绘制的一种表示各元器件组成及器件关系的原理布局图。由电路图可以得知组件间的工作原理，为分析性能、安装电子、电器产品提供规划方案。在设计电路中，工程师可从容在纸上或电脑上进行，确认完善后再进行实际安装。通过调试改进、修复错误、直至成功。采用电路仿真软件进行电路辅助设计、虚拟的电路实验，可提高工程师工作效率、节约学习时间，使实物图更直观。通过各种各样的实用电路，搞清楚元器件的结构、特性、动作原理及电路的基本控制方式，掌握控制规律，其他电路则不攻自破。下面国内最大的电气产品销售与服务B2B平台——电老虎网（新三板创新层企业）为大家分享一些常用的电路图，欢迎收藏转发！1、三相异步电动机正反转控制电路交流电动机的正反转控制电路2、双重互锁控制电路交流电动机的双重互锁控制电路3、三相电动机行程控制电路a)三相电动机行程控制电路-控制电路图；b)行程开关示意图4、三相异步电动机的时间控制电路单台电动机的延时控制两台电动机的延时控制5、三相异步电动机的制动控制电路（电磁抱闸制动电路、反接制动控制电路、能耗制动控制电路）电磁抱闸制动控制线路异步电动机反接制动控制电路单管整流能耗制动线路6、并联型直流稳压电源电路并联型直流稳压电源电路7、串联型直流稳压电源电路串联型直流稳压电源a)稳压电源框图，b)稳压电路原理图8、三端可调式直流稳压电源电路9、正、负直流稳压电源电路10、短路全保护声光报警直流稳压电源电路更多的电路图，后期再继续分享。

电力设备电气绝缘国家重点实验室（西安交通大学）的研究人员王建华、项彬、杨騉、高磊、刘志远，在2019年第20期《电工技术学报》上撰文指出，柔性直流系统、船舶直流系统和轨道交通直流牵引系统普遍存在短路故障电流幅值大、上升率高以及现有直流断路器难以快速可靠开断的问题。超导限流直流开断技术利用高温超导带材的快速限流特性，在短路故障发生后1ms内自动反应，将短路故障电流限制到较低幅值，极大地降低了直流断路器的开断难度和负担。该文首先介绍了直流超导限流器的限流特性，然后研究三种超导限流直流开断技术：超导限流自激振荡式、超导限流强迫过零式和超导限流混合式直流开断技术。仿真分析200kV/30kA超导限流自激振荡直流开断过程，完成了10kV/10kA超导限流强迫过零直流电流开断试验和55V/55A超导限流混合式直流电流开断试验。目前，直流系统普遍存在短路故障电流幅值大、上升率高且难以开断的问题，如柔性直流系统短路故障电流可在几毫秒内上升到几万安培。系统发生短路故障时，系统电压骤降，需要快速可靠地开断短路电流防止其对系统和换流站造成损害。随着船舶向大型化和自动化方向发展，船舶动力系统的容量也越来越大，单机容量随之增大，使舰船直流系统的短路故障电流迅速增大，目前可达几十万安培]。轨道交通直流牵引系统的供电容量不断增大，使短路故障电流可在几毫秒上升到几十万安培。直流系统短路故障电流幅值大、上升率高，直流电弧无自然过零点，能量连续，使得直接开断十分困难。超导限流器（Superconcting Fault Current Limiter, SFCL）在直流输配电系统中能限制直流电压的下降和直流电流的激增。超导故障限流器有多种结构，包括电阻型、电抗型、桥路型、饱和铁心型和变压器型等。根据限流方式的不同，直流超导限流器通常分为电阻型超导限流器和电感型超导限流器。电感型超导限流器，只能限制直流系统故障电流上升率，不能限制故障电流幅值。电阻型超导限流器既能限制故障电流上升率，又能限制故障电流幅值。电阻型超导限流器反应迅速，可在1ms内反应，并将短路电流限制到较低水平。有学者通过仿真研究了两种超导限流器在直流系统的限流效果。指出电感型超导限流器可有效地抑制直流线路故障电流及初始电流上升率，但无法从根本上避免换流站闭锁。而采用电阻型超导限流器限流时，虽然故障发生1ms内故障电流上升率较快，但之后电流基本稳定在较低水平，未超过换流器阈值电流，避免了换流站闭锁。电阻型超导限流器通常由高温超导带材绕制的线圈组成，利用超导材料的失超电阻来限流。电阻型超导故障限流器在直流系统正常运行时，超导限流器处于超导态，不产生额外的功率损耗。当直流故障发生后，故障电流超过超导的临界电流，超导立即失超，变为大电阻，快速消耗能量，有效降低直流线路过电流，遏制电压下降。有学者认为在上述限流器中，电阻型超导限流器是直流系统中最好的选择。电阻型超导限流器不仅可以限制故障电流，同时可以补偿柔性直流系统中的电压降。其失超后成阻态，可形成过阻尼电路，防止故障电流振荡。电阻型超导限流器集检测、转换、限流于一身，并且具有通态损耗极低、响应速度快、限流程度深的优势，是目前直流超导限流器的研究热点。B. Li 和P. Chang 等认为电阻型超导限流器是高压直流输电系统和柔性直流输电系统中最合适的选择。西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室智能电器装备与系统团队分别研究了电阻型超导限流器与气体直流断路器、真空直流断路器和混合式直流断路器配合实现直流短路故障电流开断的技术。本文介绍的超导限流直流开断技术包括超导限流自激振荡式直流开断技术、超导限流强迫过零式直流开断技术和超导限流混合式直流开断技术，适用于中高压直流系统。超导限流自激振荡式直流断路器将超导限流与气体直流断路器串联，其中的气体直流断路器采用自激振荡直流开断方式，利用气体电弧的负电阻特性和不稳定性与并联的电容、电抗产生自激振荡电流，建立人工过零点开断直流电流。超导限流强迫过零式直流断路器将超导限流与真空断路器串联，真空断路器通过并联的预充电电容放电，产生人工零点开断直流电流。超导限流混合式直流断路器将超导限流与混合式直流断路器串联，混合式直流断路器利用电力电子器件开断直流故障电流。本文综述了超导限流直流开断技术，通过实验和仿真分析不同超导限流直流开断技术的工作过程和原理。本文分析了电阻型直流超导限流器限制直流短路故障电流的特性，并且介绍了超导限流自激振荡式、超导限流强迫过零式和超导限流混合式直流断路器的工作原理、开断过程和配合特性。图1 超导带材限流特性测试电路图9 样机电路拓扑图10 超导带材绕制盘结论本文针对直流系统短路故障电流幅值高、上升率大的问题，提出采用超导限流直流开断技术解决。本文分析了三种超导限流直流断路器，分别为超导限流自激振荡式、超导限流强迫过零式和超导限流混合式直流断路器的工作原理、开断过程和配合方式。仿真分析了200kV/30kA超导限流自激振荡开断过程，完成了10kV/10kA超导限流强迫过零直流电流开断试验和55V/55A超导限流混合式直流电流开断试验。本文介绍的超导限流直流开断三种方式与机械式直流开断技术相比，具有开断容量大、开断过电压低和可靠性高、系统其他设备不用承受过大短路电流冲击，能减少其他设备的成本和体积的优势。超导限流直流开断技术与混合式直流开断技术相比，具有通态损耗低、系统短路故障电流幅值和上升率低、开断过电压低、能提高设备运行的稳定性及可靠性的优势。为了满足直流输电快速发展的需求，对于超导限流器，应进一步关注其绝缘特性；对于自激振荡式开断单元，应进一步优化，加快电弧振荡过程并降低燃弧时间；对于强制过零开断单元，重点应优化振荡回路参数，以及提升其在小电流情况下的开断能力；对于混合式开断单元，重点应提高机械开关操控速度及提升换流速度，减少串并联电力半导体器件数量，提高设备运行的可靠性。