电压比较器精选(九篇)

第1篇：电压比较器范文

关键词：消防控制电压比较器

中图分类号： D035.36 文献标识码： A

1引言

该元明粉工程的消防系统因场站面积较大，电缆回路过长、阻抗过大导致交流控制回路控制电压低于交流接触器的最低工作电压，从而使衔铁无法正常吸合，出现消防泵在正常情况下不停泵的状况。本文通过在原有控制回路中加入一个简单的电压比较控制回路，在不需要更换控制电缆，不变更现有控制箱的情况下，解决因控制电缆压降过大导致的正常情况下不停泵的问题。

2消防系统简介

该工程消防系统由蓄水池、给水泵房、消防管线及现场消防控制按钮组成。当现场人员发现火情时，无论在场站内哪个区域只要按下消防应急按钮，给水泵房的消防泵应立即启动，将蓄水池中的水迅速输向各个消防栓。

3原有设计及其控制原理

元明粉工程消防电气控制原有设计是采用国标图集《01D303-3》常用水泵电气控制图第10、11、12页电路图，见图1、2、3。

图1 消防泵全压启动控制电路图

图1中SBT为实验按钮，SE1~SEm，SEm+1~SEn为消火栓箱内的常闭应急按钮。

图2 消防泵全压启动控制电路图

图3 消防泵全压启动控制电路图

正常情况下图1中消防栓箱内的SE1~SEm，SEm+1~SEn为常闭，故消防泵控制柜内的KA4-1、KA4-2交流接触器线圈得电，从而使图1中“控制回路送电延时”回路中两组KA4-1和两组KA4-2常闭触电分开，故KT3线圈不得电，控制回路中KT3常开触点不吸合，故KA5线圈不得电。

图4 接线图

该设计图中手动控制和自动控制转换开关选择的型号为LW5-15D0724/3，图4中D0724即为此型号转换开关的接线图，本设计以用#1备#2即转换开关打向右45度为例，此时转换开关1和2接点接通，3和4接点接通。由于KA5线圈不得电，故图2中“#1泵控制”回路中的KM1线圈不得电，“#2泵控制”回路中KT2也不得电，KM2也不会得电，#2备用泵也不会启动。

在紧急情况下，图1中SE1~SEm或者SEm+1~SEn任何一个消防按钮被按下，KA4-1线圈失电，或者 KA4-2线圈失电，当KA4-1或KA4-2中任何一个线圈失电，“控制电路送电延时”回路中KA4-1或者KA4-2的两组常闭触点闭合，KT3线圈得电，从而使KA5线圈延时得电并自保持。图2“#1泵控制”回路中KA5常开触电闭合，KM1得电吸合，#1泵启动。在意外情况下如果KM1交流接触器损坏不能工作，则“#2泵控制”中用来使#1泵和#2泵互锁的KM1常闭触点不断开，KT2得电，KM2延时得电，#2泵启动。

本设计在实际运用中因为消防电缆过长，阻抗很大，压降过大致使图1中交流接触器KA4-1或者KA4-2线圈无法正常工作，“控制电路送电延时”回路中KA4-1或者KA4-2常闭触点不断开，消防泵一直启动不停泵。

4比较器选择

市场上常见的电压比较器有LM139、LM239、LM339、LM393、LM2903。本文选择了常见的LM393，LM393是双电压比较器集成电路，有以下特点：工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，单电源：2～36V，双电源:±1～±18V；消耗电流小，Icc=0.8mA；输入失调电压小，VIO=±2mV；共模输入电压范围宽，Vic=0～Vcc-1.5V；输出与TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；输出可以用开路集电极连接“或”门。

图5 电压比较器电路原理图

5电压比较器电路原理

本电路图通过图5中可调电阻VR1来设定加在LM393反相输入端的用来做比较的基准电压，将原图1中接在KA4-1中间继电器线圈两端的交流电压经过桥式整流得到直流电压加在比较器的同相端，如图5所示，在KA4-1的线圈回路中接入本文设计的中间继电器K1常开的触点。当消防应急按钮未按下时，同相端电压高于基准电压，比较器输出端输出高电位，图5中三极管Q1导通，从而使中间继电器K1线圈得电，K1常开触点闭合，故图5中KA4-1线圈也得电，KA4-1常开触点吸合，图1“控制回路送电延时”回路中KA4-1的两组常闭触电分开，KT3线圈不得电，控制回路中KT3常开触点不吸合，故KA5线圈不得电，故图2中“#1泵控制”回路中的KM1线圈不得电，消防泵不启动。

当消防控制按钮被按下，消防控制回路断开，消防控制按钮回路电压为零，低于基准电压，图5中间继电器K1失电，中间继电器K1的常开触点断开，从而KA4-1线圈失电，图1“控制电路送电延时”回路中KA4-1的两组常闭触点闭合，KT3线圈得电，从而使KA5线圈延时得电并自保持。图2“#1泵控制”回路中KA5常开触电闭合，KM1得电吸合，#1泵启动。

6结论

通过简单的电压比较电路来取代更换更大线径控制电缆的方法，节约了大量购买更大线径控制电缆的成本。由于本电压比较器电路的设计简单、实用，成本低廉，可应用于很多类似的控制回路中。

参考文献:

[1]任伯峰等.电压比较器在检测系统中的应用.仪表技术，2010(10)

第2篇：电压比较器范文

关键词：高压断路器电气 机械联动 可靠性 比较

1 引言

高压断路器在电力系统中起控制和保护作用，其性能的可靠与否关系到电力系统的安全、稳定运行。为降低非全相分合闸情况出现，有的场所需要用三相机械联动。有的用户更直观地判断三相机械联动断路器可靠性远大于电气联动的断路器，但实际情况却需要具体分析。

2 断路器故障概率统计

据CIGRE于1988～1991年对1978～1991年投运的66kV及以上单压式SF6断路器进行的可靠性调查，共70708台年，因操动机构故障造成的失效占总失效数的64.8%，其中二次电气控制和辅助回路故障占21%，操动机构机械故障占43.8% 。

1989～1997年全国电力系统110、220、330kV和500kV SF6，断路器操动机构部分故障统计见表1。操动机构包括2个部分，一是机械传动部分；二是包括控制机械部分合、分操作的控制回路和辅助回路，如接线端子、接触器、辅助开关、分合闸线圈、微动开关、马达、气体继电器等二次元件。共统计故障458次，机构故障304次。

表1 1989～1997年全国电力系统110、220、330kV和500kV SF6断路器操作机构部分故障统计

上述统计资料表明，目前断路器主要故障为操动机构故障，且机械故障占有较大比例。

CIGRE报告WGl3.06，故障按操动机构的类型来划分的情况见表2。

表2 不同操动机构故障情况表

从中可以看出弹簧操动机构故障次数远远低于液压及气动机构，其可靠性相对较高。为避免机构类型不同对分析结果的影响，本文均选用弹簧机构的SF6高压断路器。

3 电气联动与机械联动机构故障率分析

3.1 电气及机械联动

三相电气联动的高压断路器一般采用三个独立操动机构，通过汇控箱使机构之间通过电气联接来实现三相联动，各相机构传动输出轴直接与极柱相连；在保护装置上，采用三相位置不一致继电器启动跳闸。

三相机械联动的高压断路器—般采用一个操动机构，断路器三个极柱与操动机构之间通过操作杆联接。

按SDJ5-85《高压配电装置设计技术规程》，屋外配电装置的相间距离不低于该规程中A2的要求，即110J、220J、330J、500J分别为1000mm、2000mm、2800mm、4300mm。

3.2 故障可能性分析

对三相电气、机械联动操动机构故障发生的可能性，按表3进行分析。

表3 发生重大事故的可能性

注：(*)弹簧机构和极柱之间为直接连接

对绝缘击穿和断路器无法开断或操作这两种故障，电气或机械联动听发生的机率应是相同的。区别在于弹簧机构内部的机械故障的不同以及弹簧机构与本体之间的机械故障的不同，即表中的P3和P50。

3.3 故障分析

3.3.1 机构与本体之间出现故障的可能

与电气联动相比，机械联动的断路器安装要困难得多。它需要在三极之间进行准确的调整，才能确保三极之间的机械联接在允许误差范围之内并保证其同期性。一般情况下，由于现场施工条件比较简陋，断路器基础及支架尺寸也会有偏差，再加上施工人员技术素质不同，很难满足安装的要求。从表1中也可以看出，机械部分变形损坏在机构部分故障中所占的比例达到23%，如果扣除液压和气动机构类型的影响，这种比例会更大，这也间接反映了现场安装调试难度加大，会造成运行后故障的增多。电气联动操动机构由于机构与断路器极柱直接连接，出现该故障的机率就少多了。

其次，对于机械联动机构，各极上的力和能量的传递是不一样的，离机构最近的一极将承受比较大的机械应力；各极之间的振动也不一样，离机构最近的一极，其振动程度最严重。此外，由于大气温度的变化，金属会热胀冷缩，连杆长度的变化会使断路器的分合闸时的位置发生改变，而这种改变的后果是严重的。

最后，机械连杆内部的应力会随着相间距离的变化而增大。一般与dA成正比(1≤A≤2)。线性变形时(如变形或伸长)，A=1；非线性变形时(如：膨胀)，A=2。试验表明，当相间距离小于2.5m时，应力还处在可接受的范围内。但是，当相间距离超过2.5m时，应力和变形就会对断路器的可靠性和稳定性产生影响。并且，由于SF6断路器开距要远小于少油断路器，因此机械传动上的微小差异，即对断路器性能造成很大影响。这也是世界上所有断路器制造商为什么不愿意生产300kv及以上的三相机械联动断路器最重要的原因之一。

3.3.2 机构本身故障可能性

从表2可以看出，弹簧机构断路器的故障次数要远低于液压和气动机构断路器的故障次数。但三相联动机构与电气联动机构相比，前者所需操作功比后者要大的多，产生的应力和振动就大，对机构的破坏就大。当然，对各制造商来说，其产品性能与其制造质量、工艺水平有很大关系，用户可以选用年平均故障率低、质量可靠的制造商的产品以降低故障率，但总的说三相联动机构故障率P4远大于电气联动机构故障率P3。

4 小结

三相机械联动故障率大于三相电气联动机构，在没有特殊要求的情况下，应尽可能选用电气联动机构的断路器；1l0kV及以下断路器相间距离一般小于2000mm，采用三相机械联动的方式比较适宜；220kV及以上断路器，相间距离一般为3000～4000mm，采用三相电气联动机构比较适宜。

参考文献

[1] C R Heising，A L Janssen，W Lanz，et al．Summa-ry of CIGRE 13.06 Working Group World Wide Relia-bility Data and Maintenance Cost Data on High Voltage Circuit /peakers Above 63 kV[A]．Industry Applica-tions Society Annual Meeting[C]，Conference Record of IEEE，1994．

第3篇：电压比较器范文

关键词：比较器；运算放大器；电路设计

要作出一个明智的决策，绝对不是容易的事。挑选比较器的过程即是如此。选择一个合适的比较器必须精通比较器的应用场合、原理及类型。从2005年到2006年，比较器的市场增长已超过了20％，但比较器在放大器整体市场中所占的份额仅为10％。

查阅维基百科便会发现大家熟知的双路／四路比较器LM393／LM339排名很靠前。事实上，这两个比较器也是现今业内使用最为普遍的器件系列之一。原因为何?如果单从经济角度考虑，运算放大器也可用作比较器，但这样的做法是否可行?比较器的关键特性是什么?这些特性对于什么样的应用最重要?

本文将解答上述疑问，并结合应用实例，说明如何利用比较器实现高性能电一路的设计。

什么是比较器?它和放大器有什么不同?

我们从工程学教程里一了解到，运算放大器需要三个内部级才能发挥出最佳性能，比如实现高输入阻抗、低输出阻抗和高增益等。三个内部级分别是差分输入级、增益级(有或没有内部频率补偿)和输出级。这种基本的体系结构已经沿用了好几十年。早期，运算放大器曾作为数学运算的基本器件，主要以电压和电压信号来作标识。在反馈应用中，通过配置放大器周边的无源或有源器件，可以令系统执行加、减、乘、除和对数等运算。

比较器其实可看成一个能够作逻辑“决策”的逻辑输出电路。换句话说，它可把输入信号与已定义的参考电平进行比较。比较器的逻辑输出功能可以帮助用户设计具有多样化的额外功能的模拟电路。而且，无论是高速ADC、SAR型ADC还是Sigma-Delta ADC，比较器都是组建集成ADC的内部基本而又关键的模块。

在LM339的数据表中，列出了大量的应用。这基本上可以解释其在过去30年中为何被业界广泛地采用。以下列出LM339的一些常见应用：

・逻辑电平平移；

・过零检测／触发电路；

・电压信号／电源电压监察；

・Window比较器、施密特触发器；

・振荡器；

・时钟缓冲器；

・互导放大器。

比较器的基本体系结构和大部分的参数属性都与运算放大器类似。因此，运算放大器也可充当比较器。但放大器并不是专门针对比较功能而开发的，而且放大器的数据表一般都不保证这项功能可否正常实现。运算放大器与比较器的最大分别在于比较器是开环设计，没有反馈环节，而且输出会在任何一条电源轨的范围内显示差分输入信号的极性。此外，比较器一般都会被设计成“过压驱动”(overdriven)，意思是它可经常处理较大的差分输入电压。相反，对于运算放大器而言，它通常被设计成在较小的信号和差分电压下运行，而这里的反馈概念通常都含有“过驱”意义，这样会导致开环配置中的输入出现饱和效应。如果将输入的极性倒转，则过驱时产生的输入级的饱和会导致信号的传播具有一定的延迟或相位滞后。再者，对于较大的差分输入电压来说，运算放大器的输出很容易到达极限输出，从而启动保护功能。保护功能的启动将会导致输入阻抗的量级明显下降，迫使过量的电流涌到输入级，造成过载，甚至过热。如果在设计上没有保护的措施，那便可能导致整个器件损毁。因此，在器件的数据表，通常都会提供器件的最大输入电流的额定值，以帮助设计人员决定用多少附加输入电阻。

比较器和运算放大器之间最基本的区别就是他们具有不同的输出级结构。开漏或开集(以MOSFET为例)输出都有一个可用作输出但却不内部连接到V+的节点，而一个连接正电源电压的外部电阻器会在晶体管被关闭时将输出拉成“高”。这个外部电压可以高于VCC，并且允许电平移位或可通过平行数个器件的两个或更多个输出来达到所谓的“Wired-Or”2功能。假如内部的晶体管启动，一个细小的电流会从外部电源经过上拉电阻器流进器件输出，并令输出电压级转换成“低”和接近VCE(双极晶体管中的集极一发射极电压)。

比较器通常都不进行频率补偿功能，因此其工作速度相当高，同时开关时间也在某程度上取决于“过驱”的程度。图1表示出当衡量一个输出状态变化时的差分输入电压。从图中可看出过驱需要高于失调电压才可以保证比较器有效地进行工作。一般来说，较大的过驱可加快开关时间。

比较器一般都以参数值和／或功能来分类，例如：

・通用比较器；

・高速比较器(传播延迟少于50毫微秒)；

・低压比较器(电源电压VCC低于5V)；

・微功率比较器(静态电流低于20微安)；

・集成参考的比较器。

比较器的特性取决于其类别，分别为：

・传播延迟一由施加一个差分信号与切换状态的输出级之间的时间延迟(例如是50％)。

・内部或外部滞后一滞后是一种介平低到高开关电压和高到低开关电压之间的设计预算中或需激活的差别。有些比较器具备可调节滞后水平的功能，方法是通过在指定的引脚上施加电压。

・上升及下降时间一一般是输出电压的10％至90％的时间，并且上升和下降缘的时间可以有差别，假如这情况出现，那将会导致输出的周期时间会相对于输入信号而改变。

・触发率―指在某一个频率下，比较器的输出可以跟随输入的状态来变化。

・消散―量度传播延迟变化的参数。

・抖动―可以是随机或事前决定，负责量度信号缘在时间上的不定性。

将运算放大器作为比较器使用

由于运算放大器一般都是双路／四路的配置，用户可以考虑将多出来的放大器做为比较器来用。如前所述，此时有不少地方需注意。首先，时间选择很关键。当把运算放大器用作比较器时，其本身的增益带宽乘积、群延迟和压摆率等参数很可能会因内部频率补偿和饱和效应而误产生变化。对于优化的单器件来说，这种应用不失为一种经济增值方案。可是，对于比较复杂和可能阻碍性能发挥的四路器件来说，这种方案不但所占的空间较多，而且需要花费更多时间测试和调试以确保运算放大器的特性能够配合。运放用作比较器时需要注意以下几点：

・细阅数据表上叙述的运放拓扑和提示信息。

・注意源阻抗、共模输入范围和差分输入范围。

・放大器在过驱时的开关速度并计划为这参数进行大型扩展。

・注意温度变化带来的影响。

・通过检查负载阻抗、电源水平和电路的稳定性来确保输出已正确地连接到下一级。

・小心处理电路的设计和布局，例如即使只有很微量的输出通过分布电容和／或高输入阻抗被正反馈引入到输入端，都有可能引

起振荡。

现代高速比较器

现今业界常用的比较器大多数是经过优化设计的，可为系统带来增值效益。最普遍的比较器应用类别是电平平移。现今，TTL和CMOS逻辑电平均已被广泛采用。对于高速应用而言，还可采用ECL(发射极耦合逻辑)、RSPECL(摆幅削减正发射极耦合逻辑)或LVDS(低压差分信号)。当需要从电缆和线路连接IC和FPGA，或在背板内的信号速度处于由每秒数百兆位至数千兆位的高速范围时，上述方案便会成为首选。LMH7220和LMH7322便是可用作为高速／超高速电平比较变换的高速比较器件。

图2表示出一个LMH7322双高速比较器，并且以ECL变换到RSPECL的转换器方式实现。ECL高速逻辑已经沿用了很多年，尤其是，供军事或测量用以及工业用的高档设置，而且它们属于负电压电平参考信号(_52V接地)，难以连接到其它分离电源或单电源系统。幸而，LMH7322不单可有效解决上述的问题，与此同时比较起一般的逻辑电平移位器，它可提供给设计人员更大的自由度。该比较器在输入和输出电路上拥有不同的电源引脚，而其电源可以是由2.7V至12V的单一电源，又或是由±6V至±135V的分离电源。器件在输入时的共模范围可超出最低的电源电平200mV，从而令能在如此低的输入信号电平下感测到细微的信号。在高边上，共模范围受到1，5V的VCCI的限制，但需配合2.7V的VCCI和VCCO，还是有可能在输出上提供PECL逻辑电平。

假如典型的上升和下降时间为160ps，而典型的传播延迟则为700ps，那便可促使该比较器为高速至每秒数千兆位的信号进行缓冲和电平平移，从而使电路适合应用在高速数据、时移、缓冲，或是来自电缆或背板的信号恢复。一个可调节的滞后可通过HYST引脚来施行，这做法对于失真信号或DC耦合线路或移动缓慢的信号来说最为受用，因为这可避免出现不必要的开关和触发。图2中的应用电路表示出输入VCCI信号是处于系统接地电平，而VCCO电平和VEE电平则分别处于+5V和-5.2V(这便是ECL驱动器负电源电平)。此外，输出电压将可符合RSPECL的规格。同一个器件可以用来介接到其他的逻辑电平，只需稍为调节VCCI和VCCO及VEE电压电平便可。加入例如是50Q的适当线路端接是有可能的，图3所示为一基本端接例子。

图3中的差分输出以一个跟随着电源电流的发射极来实现，并且确保两个输出引脚之间的摆幅差别有400mV。假如这里采用有源端接，那电压便会低于VCCO电平2V，否则每当端接到芯片的最负电源时，便需计算出正确的负载电阻。

此外，上升／下降时间或带有消散的传播延迟等参数均需要慎重考虑，而且它们不是全部都被规定。消散可以因共模、过驱和压摆率的变化而引致，从而影响传播延迟、工作周期和抖动。以LMH7322为例，过驱消散或比较20mV至1V过驱的变化为75ps，在这情况下会大概增加本身的传播延迟约10％。

一个“新类别”―精度比较器

一般比较器都有约10mV或更大的输入失调电压。精度型比较器的优点很明显，因为它可比较微弱信号。迄今为止，仍有人采用运算放大器作为比较器，就是因为一般的比较器不具有足够的精度。在电池电量监测应用中，当充电／放电的电压梯度相对平坦时，便可采用这些参数。其他特色功能包括低功耗、高精度，及可调整的检测阈值。图4是采用LMP7300的电池电压监视器，该器件具有集成式高精度电压参考的微功率比较器。该电路的电池泄漏电流极小，典型为10μA的典型静态电流，并且拥有2.5V至12V的宽阔电压范围，它可在高，边(电源线路)感应电流和具备有一个2.048V 55ppm的电压参考和通过两根引脚完成的可调节滞后。开漏输出能够驱动一个LED或触发一个微控制器的输入逻辑引脚。R1和R2会为达到低的静态电流而设置成高阻抗。假如要触发一个低电池条件，那下列的公式1和2便可用来决定R1的数值：

190Ω和5μF的RC组合对于缓冲参考是很重要，因为这组合具有大约1mA的负载驱动能力和它可改善线路的调节能力。

可用来提供非对称滞后的内部参考和四个外部电阻器。电路中的跳变点可用下式4和5计算出来，至于滞后输入电压和电流范围以及参考负载电流数值则可从数据表中找到，但这些数值可能会限制了真正的电阻值范围和比率。

第4篇：电压比较器范文

关键词：PWM　LM339　直流电机　控制器

中图分类号：TM33

文献标识码：A

文章编号：1007-3973（2012）008-030-03

1 引言

直流电动机具有良好的起动、转矩性能，适于在大范围内平滑调速，在许多电力拖动领域得到了广泛的应用。本设计主要针对小型直流电机平滑调速应用领域设计开发的控制器。在设计中选用模拟电路集成电路芯片作为控制器核心，舍弃了单片机控制的方法，控制功能完全由硬件电路完成，提高了工作的可靠性，同时降低了成本。

2 直流电机调速原理

早期的直流电动机调速系统采用改变电枢回路中的电阻的方式实现调速。这种方法结构简单；但效率低，串入电阻后电机机械特性变软，不能实现大范围和无级调速的性能。目前常用是PWM斩波技术实现直流电机的宽范围无级变速。直流电动机的转速n特性公式为 式Ua为电枢供电电压，Ia电枢电流，%O为励磁磁通，R为电枢回路总电阻，CE为电势系数， （p为电磁对数，a为电枢并联支路数，N为导体数）。改变输入电压Ua就可以对电机实现调速功能。

3 系统设计

设计方案主要由两部分组成：控制电路部分和主电路部分。主电路采用BUCK降压斩波拓扑，由于直流电机属于感性负载，为防止MOS管在关断期间发生击穿，在电机两端并联二极管进行续流。控制电路主要产生PWM波形，并提供各种过流、过热保护。

3.1 主电路

主电路如图1所示。

由于电机为感性负载，在图中将电机以L进行替代，则输出电压（%Z为导通占空比，UO是负载电压，E是电池电压）通过调节PWM的占空比来控制流过电机的电流大小。电容主要进行滤波，减小电池电压波动的影响；采样电阻的作用是电流采样，进行过流保。

3.2 控制电路

在控制电路中选用LM339电压比较器芯片引脚图如图2，其内部装有四个独立的电压比较器，是很常见的模拟集成电路，可以方便的组成各种电压比较器电路和振荡器电路，能达到设计要求。用LM339产生锯齿波信号和参考信号经过一个比较器产生PWM波形。锯齿波电路如图3，上电时电容开始充电，电压增加。11脚电位高于10脚，比较器13脚输出高电平。10脚的波形就是电容的充电过程曲线，也就是锯齿波的上升沿。随着电容不断充电，10脚电位不断升高，当高于11脚时电压时，比较器翻转输出低电平，这样原来截止的负反馈回路导通，电容通过这个回路向13脚迅速放电。10脚波形就变成了电容的放电曲线，锯齿波的下降沿。

10脚电压随电容不断放电而减小，当其电压小于V11，时比较器又翻转，电容重复充电过程，如此往复下去就形成了连续的锯齿波形。PWM波形产生电路如图4所示。加速器的输入信号为0～5V，锯齿波幅值为0～5V，当加速信号高于锯齿波信号时比较器输出高电平，锯齿波电平高于加速信号电平，比较器输出低电平，通过对加速信号的调节，改变比较基准，实现占空比的调节。

3.3 过流保护电路

为保障电路板的安全以及电池电机的安全，需要在控制电路中加上过流保护，来限制主电路的最大电流，防止由主电路过流引起的安全事故的发生。过流保护由一个比较器和一个运放组成如图5，图中R为康铜丝采样电阻，由于这种电阻阻值很小，通20A电流时仅产生百毫伏的分压，需要对采样电压进行一级放大，放大采用MCP6282，然后送到比较器，通过与设定的基准的比较，决定输出保护信号电位的高低。

设计过流保护具有自锁和自启动功能，在PWM的一个周期内当有过流发生时，比较器输出过流保护信号并自锁，使比较器在这一个周期内一直输出过流信号而不受采样电压的影响，当下一个周期来临时，过流保护信号自锁解除，比较器仍根据采样电压判断是否输出过流信号，此自启动功能由峰值电流调控来实现。如图5所示。

图5中，正相输入端5脚为采样电压信号，反相输入端4脚为基准电压，当5脚电位高于4脚电位，即过流时，比较器输出端2电位变高，三极管Q导通，使得与之联通的PWM信号被封锁，实现了过流保护。在未过流前，比较器输出为低，正反馈回路由于二极管的作用被关断，5脚电位不受其影响。过流时，比较器输出端翻转为高电平，通过正反馈回路使5脚电位变为 (比较器高电平输出近似为 )调整R22，R19的阻值使得V5大于基准电压4引脚处电位，则比较器输出端一直为高电平，从而不受采样电压的影响，实现过流自锁功能。自启动功能由二极管D4实现，D4的阴极接到锯齿波发生电路的放电端，即图3中的13脚，在一个周期内电容未放电时，13脚为高电平，但由于二极管的作用，此时对5脚电位无影响。电容放电时，比较器翻转，13脚为低电平，在这段时间内5脚电位被拉低，这样每个周期内5脚电位都会被拉第一次。一旦过流保护被自锁，下一个周期内，由于5脚电位被拉低，比较器就会解除自锁，实现重启动。

3.4 欠压保护电路

随着电池电量的减小，电池两端的电压会下降，如果不采取措施会使电池过放电，影响电池寿命。

欠压保护由一个比较器来实现，如图6所示。反相输入端6脚为基准电压，同相输入端7脚是经过分压处理后的电池电压信号。比较器输出端1脚通过反接一个二极管接到加速信号。当电池电压正常时，比较器输出端为高电位，由于二极管的作用高电位对加速信号没有影响。当电池欠压时，7脚电位小于6脚电位，比较器输出翻转，1脚变为低电平，进而将加速信号拉低为低电平，这样PWM信号就会变为低，从而使主电路断开，电池停止放电，这样就起到了欠压保护的作用。

3.5 过热保护电路

如图7所示，其中二极管正端接加速信号端。热保护用一个运放就能完成保护功能，运放的反向输入端是基准电压用来设定温度上限，同向输入端负温度系数的热敏电阻采样分压。热敏分压高于基准电压，运放输出高电平，二极管截止。当温度高时，热敏的阻值变小，分压变小，比较器输出低电平，二极管导通，电平将加速信号拉低，PWM输出变低，从而起到了保护的作用。

4 调试结果

经过调试和测试，控制器PWM驱动波形如图8所示波形比较好没有毛刺。过流响应如图9所示，响应速度快。MOS管驱动波形如图10所示与PWM波形有很好的一致性。接入电机上电实验表明该系统具有很好的调速性能，平滑性也比较好。

5 结论

本设计小型直流电机控制原理简单，运行可靠稳定。输出峰值功率可达1KW。该设计采用PWM直流斩波技术构成的无级调速系统，能够很好的实现对直流电机速度的控制，在保护方面能够对电池以及控制器本身的保护，启停时对直流系统无冲击。特别是该系统应用单纯的模拟系统，为低成本直流电机控制器的设计开辟了新的道路。

参考文献：

[1]　汪玉成.直流电机PWM调速系统设计[J].商场现代化,2007(05Z):389-389.

[2]　康华光.电子技术基础模拟部分(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006.

第5篇：电压比较器范文

关键词 PWM快速脉冲 正负脉冲 蓄电池 充电效率

1 前 言

电动自行车具有使用方便、灵活、环保、节能等特点。电动自行车使用传统的铅酸蓄电池成本低、容量大，但是不耐用，需充电频繁，而且一次充电饱和，一般可以行驶三十公里左右（因电池容量的不同差异较大），不便于远距离行驶。而且充电时间长，充电完毕需费时数小时时间[1～5]。

本文针对电动自行车充电器充电慢问题，采用PWM正负脉冲充电方式充电，可以在较短时间内完成快速充电，解决使用电动自行车远距离行驶的困扰。采用PWM正负脉冲充电方式对电池充电可以延长电池的使用寿命，缩短电池充电时间。

2 蓄电池的充电方法

PWM正负脉冲充电方式是用脉冲电流对电池充电，之后让电池放电，如此反复循环。在本设计中采用NE555多谐振荡器作为脉冲产生电路，经过十进制计数器CC4017转换为正负脉冲对电池进行充放电，放电脉冲的电流值很大，宽度很窄，通常放电脉冲幅值为充电脉冲的3倍左右。放电脉冲的幅值与电池容量有关，但是与充电电流幅值的比值保持不变，脉冲充电时，充电电流波形如图1所示。

3 快速脉冲充电结构设计

3.1 脉冲式充电器的电路结构

图2所示是脉冲充电器电路结构，主要包括：电路滤波、一次整流滤波、PWM变换器、二次整流滤波、脉冲电路、充放电电路和反馈控制。与普通理论电源电路相比，该电路采用脉冲产生电路与充放电电路部分相组合结构。

3.2 快速脉冲充电总体电路设计

总体电路设计图如图3所示。各元件标参数值如表1所示。

如图3所示，由NE555时基电路组成的多谐振荡器的脚3输出的脉冲方波送到十进制计数器CC4017的脚14，CC4017的十个输出端将轮流输出高电平。当脚1至脚5输出高电平时，Q1导通，然后Q3导通，直流电压通过Q3与R5对电池进行大电流充电。当脚6与脚7输出高电平时，Q1与Q3因没有驱动电平而截止。在此期间通过电压比较电路，测量电池两端的电压，判断电池是否充满。当脚8、9输出高电平时使Q2导通，电池通过电阻R6进行放电。当脚10与脚11输出高电平时，Q2截止。如此反复循环。以正负脉冲的形式给电池进行充放电，脉冲充电方式不仅可以防止蓄电池充电时的极化现象，而且还可以大大加快蓄电池的充电速率。

3.3 PWM正负脉冲产生电路设计

由NE555多谐振荡器和CC4017十进制计数器组成的PWM正负脉冲产生电路如图4所示。

由NE555多谐振荡器产生的矩形脉冲作为CC4017十进制计数器提供时钟输入脉冲，通过调节R8的阻值大小可以改变脉冲宽度。CC4017的十个输出引脚轮流输出高电平，将其引脚顺次任意连接起来，便可形成脉冲宽度可调的正负脉冲。

3.4 核心元件

3.4.1 NE555多谐振荡器 555定时器是一种多用途的数字―模拟混合集成电路，它含有2个电压比较器，一个RS触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由3只5KW电阻器构成的分压器提供。分别利用555组成的多谐振器来实现脉冲发生电路。电路及输出波形见图5。

图5（左）由555定时器和外接元件R1、R2、C构成，将555的2端与6端连接在一起成施密特触发器，然后再3端经RC积分部分回输入端便构成多谐振荡器。在此设计中利用电源通过R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电端放电，使电路产生震荡。电容C在1/3VCC和2/3VCC之间进行充电和放电，产生脉冲波形，其输出波形如图5（右）所示。通过改变R和C的参数即可改变振荡频率，此时输出V0为矩形波。

3.4.2 CC4017十进制计数器 CC4017是一片5位计数器，具有10个译码输出端及CP＼CR和INH 3个输入端，时钟输出端CP的施密特触发器对输入时钟脉冲的上升和下降时间无限制，但具有脉冲整形功能。禁止端INH为低电平时，计数器在时钟上升沿计数，反之，计数功能无效；清零端CR为高电平时，计数器清零。Johnson计数器提供了高速运行，2个输入译码选通和无毛刺译码输出。其中防锁选通保证了计数顺序的正确。一般译码输出为低电平，只有在对应时钟周期内才保持高电平，在每10个时钟输入周期输出CO信号完成一次进位，并用作多级计数器的下级脉冲时钟。CC4017的逻辑逻辑结构和引脚结构如图6、图7所示，CC4017的功能表如表2所示。图中各引脚的功能为CO：仅为脉冲输出端；CP：时钟输入端；CR：清零端；INH：禁止端；VDD：正电源；VSS：地；Q0～Q9：计数脉冲输出端。

3.4.3 电压比较电路 电压比较器电路如图8所示。

电压比较电路对输入信号进行检测与比较，是组成非正弦发生电路的基本单元电路，在测量和控制中应用相当广泛。电压比较电路的基本功能是能对2个输入电压的大小进行比较，判断出其中哪一个比较大，比较的结果用输出电压的高电平和低电平来表示。电压比较电路可以采用专用的集成比较器，也可以采用运算放大器组成。由集成运算放大器组成的比较器，其输出电平在最大输出电压的正极限值和负极限值之间摆动，当要和数字电路相连接时，必须增添附加电路，对其输出电压采取箝位措施，使其高低输出电平，满足数字电路逻辑电平要求。

在本设计充电过程中，电压比较电路的被测输入电压为电池电压，即连接在电池的正端，也就是快速脉冲充电器总体电路的输出端（见图3）与电压比较器的被测输入端相连接。被测输入电压进入电压比较电路中，与基准电压进行比较，当输入电压值小于基准电压时，电池继续充电；当输入电压大于基准电压时，则停止充电，发光二极管熄灭。

4 仿真及验证结果

对上述电路结构进行仿真。结果分别如图9、10、11所示。图9为NE555多谐振荡器仿真输出波形，电源通

过R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电端放电，通过调节电阻R8来调节占空比，使电路产生震荡，图10是555定时器组成的多谐振荡电路输出脉冲仿真波形。CC4017接受555定时器的脉冲，将其转换为正负脉冲，引脚输出的信号轮流给蓄电池充电。图11为蓄电池充放电过程电压仿真波形，接受CC4017输出的PWM正负脉冲给蓄电池充电。

5 结束语

铅酸蓄电池因其价格低廉、供电可靠、电压稳定等优点，被广泛应用于生产、生活多个领域。目前市场上铅酸蓄电池充电器电池的充电方式有很多种，但大多数不能解决充电过程中的极化现象，极化现象严重影响电池性能及其使用寿命。本文利用CC4017十进制计数器和555组成多谐振器，设计出脉冲式快速充电器。该充电器提高充电速率，解决充电器的极化现象，延长蓄电池的使用寿命，应用于电动自行车可使车辆充电更为便捷。

参考文献

[1] 陈志平，铅酸蓄电池快速充电技术的研究[J].电动自行车.2009，（1）：26-29.

[2] 赵光明.蓄电池快速充电方法研究[J].通信电源技术.2012，29（4）：128-130.

[3] 钟静宏，张乘宁，张旺.电动汽车的铅酸蓄电池快速脉冲充电系统[J].电源技术，2006，30（6）：504-506.

第6篇：电压比较器范文

目前,在电力工程建设中,大力推广“两型三新”、“两型一化”活动,新装置、新设备的广泛采用,提高了电力工程建设科技水平,由电压抽取装置取代线路电压互感来满足系统要求就能说明问题。本文就电压抽取装置的原理及应用的若干问题介绍如下。

2、作用

在高压线路的正常合闸操作或事故跳闸后的重合闸时,一般都要先检查线路有、无电压及线路电压和母线电压是否同期后,才能进行合闸操作。为满足上述功能,一般都在线路侧装设单相电压互感器。

因目前线路保护及同期装置采用微机保护,所需的功率消耗较小,一般不超过1VA。而不论电磁型还是电容型单相电压互感器的输出容量为100-200VA。因此,装设线路电压互感器作为检查线路电压或同期,主要缺点是,会造成电压互感器容量上的浪费,增加变电站的占地面积,也相应增加了工程建设投资规模。

电压抽取装置,是利用高压线路上已有的电流互感器绝缘套管的电容或结合电容器抽取电压,供检查线路电压或同期之用。节省了价格昂贵高压设备,减少了占地面积,节省了工程建设资金。

目前我们在工程建设中,广范采用鞍山华瑞继保电气有限公司生产的ZY-4B型、TYC型电压抽取装置,与220kV、110kV油浸式电流互感器、倒立式及干式等新型的电流互感器配套使用,抽取电压,代替220kV、110kV线路单相电压互感器。该装置优点是:价格低、安装调试简单、运行稳定,维护方便(取消每年春检预试工作),为电力建设节省了大量资金。

3、 原理

目前在电力系统中与电流互感器配套使用的电压抽取装置有ZY型、TYC型。他们共同的特点都是利用电流互感器高压套管的电容抽取电压,抽取装置的一次绕组串接在电流互感器的末屏和地之间。经抽取装置转换成与电流互感器相-地间电压成比例的二次交流电压,供线路检测有、无电压,同期检查,操作闭锁等用。

电压抽取装置主要由隔离变压器T,过电压保护器,相位调节回路,旁路刀闸等部分组成。隔离变压器T的一次绕组串接在电流互感器的末屏和地之间;二次输出微机保护和同期装置。

那么流经电压抽取装置一次侧电流为: I1=Uφ/Xc-XL,其中Uφ为电流互感器一次端子对地电压(线路的相电压),XC为电流互感器对地容抗,XL为抽取装置及负载的等效阻抗,因为XC>>XL,所以末屏电流主要是由XC确定的,且可看作为恒流源。I1≈Uφ/XC= Uφ×ωC= Uφ×2πfC。对于220kV系统油浸式电流互感器高压套管电容量为850~900PF,故I1计算如下:

I1=220/1000×2×3.14×50×850×10-12=33.9mA,

对于110kV系统油浸式电流互感器高压套管电容量为650~700PF 计算末屏电流为12 mA;

对于220kV系统干式电流互感高压套管电容量为350PF左右 计算末屏电流为

220/ ×1000×2×3.14×50×350×10-12=13.96 mA;因此对于220kV系统的干式电流互感器电压抽取装置同样适用。

对于一台确定的电流互感器XC是不变的,I1大小与Uφ成正比。适当选择隔离变压器的变比,可以作到其二次输出电压U2与Uφ成正比,即U2可以间接的反应Uφ的大小。

I1的相位主要由 XC决定,I1为容性电流,超前Uφ接近900。若略去抽取装置隔离变压器的励磁电流和二次负载的阻抗角,可认为抽取装置的等效阻抗为纯电阻。隔离变压器的一次电压U1与I1接近同相,适当选择隔离变压器二次输出电压U2的极性,可以作到U2与I1同相,U2超前Uφ接近900。

图1 比较线电压的同期向量图

例如抽取装置接在线路A相电流互感器的末屏上如图1,抽取出的电压U2相位上都超前A相电压UA900°,基本上与母线PT的二次线电压UCB同相。但由于抽取装置的二次负载的电抗不能忽略,为了保证输出电压的相位,调节装置上的电容补偿器可以调节输出电压相位,使其满足精度要求。当用作同期检查回路时,同期继电器的一端接入从A相电流互感器抽取出的电压,另一端要接入母线PT二次线电压即UCB ;同理B相抽出的要与UAC比较;C相抽出的要与UBA进行比较。当前同期装置多为微机型数字式,在数字式装置内实现这样的相位比较是非常容易的。

当变电站要求用比较相电压进行同期时,即要求接入同期装置的两个电压都是相电压,如图2所示。

图2 比较相电压同期的向量图

例如抽取装置接在线路C相电流互感器的末屏上,那么抽出的电压U2要于I1同相超前C相90°,超前-A相30°那么就是线路C相抽出的电压与母线PT的二次-A相电压进行比较。同理A相抽出的电压要与-B相进行比较,B相抽出的电压要与-C相进行比较。以上的比较同期的方式需要抽取出的电压需调节30度角才能与母线相应的相电压同相。同时相位调节回路要消耗一定的功率。

目前电力系统工程建设中,大部分的线路电流互感器几乎全换成倒立式的型号为IOSK245此种电流互感器的电容量只有200PF左右,因此末屏电流只有12mA左右,或者是干式TA末屏电流也只有13mA左右。

针对此种情况,应采用TYC型电压抽取装置,在末屏电流只有12mA 的条件下,输出容量为5~10VA,并有范围较大的调节功能,因此完全能满足要求。可以适用于220kV、110kV系统的各种电压检查、同期检测和操作闭锁。

TYC与ZY型电压抽取装置的区别在于TYC型最好应用于微机综合保护测控系统中,它的调节方式是在二次进行电压的调节和在一次通过分流电阻进行电压调节的,二次侧通过阻-容调节回路进行相位调节。由于大容量及调节的灵活多样性,所以对于倒立式电流互感器或干式电流互感器一样可以精确的满足现场的需要。

4.安装调试

电压抽取装置应看作是高压设备,在安装调试时要特别注意安全。现场安装时可以直接安装在线路电流互感器水泥柱的下方,高度要满足高压设备安全距离要求,现场接线及调试时应该在附近挂有警示牌。同时为了维修及调试的方便应该按图3进行安装接线并检查过电压保护完好性。

图3 电压抽取装置安装示意图

装置在不用时应将旁路接地刀闸合上,使电流互感器末屏可靠接地。在调试和运行时接地刀应该拉开,操作时用绝缘拉杆并有人监护。安装时要保证接地点的可靠接触,如果末屏断线,末屏线上将会有高压产生对人有危险。调试接线如图4所示。

V-V为钳型相位电压表

图4调试接线图

接好线后先将接地刀拉开(最好先不带负载)此时抽取装置接入末屏。对于220kV系统此时抽取装置一次将会有300~400V的电压,对于110kV系统会有200~300V的电压,所以调试时不要接触接地刀的上部和抽取装置绝缘套管的部位及过电压保护器的带电部位。先不带负载粗调把电压调到与系统的PT二次电压相接近,然后合上刀闸将负载接入再拉开接地刀进行细调将电压幅值及相位与系统的相一致即可。

第7篇：电压比较器范文

关键词 误差；现场检验；检验方法；测量结果

中图分类号TM7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）102-0168-02

1概述

随着对发电厂上网关口和高压电力客户等电能量贸易结算方面要求，电力互感器计量绕组误差现场校验逐步提上日程。通过对电力互感器计量绕组误差现场检验问题调查分析，主要存在于以下几个方面：

1）电压互感器计量绕组误差检验方法的选择；

2）电容式电压互感器计量绕组误差的检验；

3）电流互感器一次升流问题。

2电压互感器计量绕组误差检验方法的选择

采用测差原理比较线路测量电压互感器计量绕组误差时，按SD109-83《电能计量装置检验规程》或JJG314《测量用电压互感器检定规程》的检验方法有低端比较线路和高端比较线路两种接线方式。接线原理图见图1。

当电压互感器接地电阻大于0.5欧姆时，若采用低端比较线路原理检验，当地网电压波动影响量与接地电阻上的电压波动值相等时，就会直接影响到检测数据。此时若采用高端比较线路检测，由于标准和被检电压互感器低端均接入地网，两者形成等电位，高端差压信号受地电网电压波动的影响就较小，检测数据就较可靠。当采用高端比较线路时，若被检电压互感器安装位置距母线或其他运行设备较近时，由于受母线或其他运行设备的电磁场影响，检测线路若屏蔽不好，均会对测量结果造成影响。因此，应根据现场实际情况，因地制宜地选择检验接线方法。根据现场电压互感器检验经验小结如下：

1）尽量选择在投运前或母线停电等现场电磁场影响量小的情况下进行。

2）在未知现场情况下，应采用低端和高端测差原理线路分别进行测量，分析测量结果，从而选择正确的检验方法。

3）电压互感器二次负荷箱不要接在互感器检验以上，以免造成测量导线压降过大，影响测量结果。

4）采用低端测差原理线路检验，应注意电压互感器一次接地是否良好。

5）应将电源设备地与测量设备地分开，最后在接地网一点接地。

3电容式电压互感器计量绕组误差的检验

电容式电压互感器误差由于受环境温度和电源频率影响较大，因而检验其计量绕组误差时，升压电源一般采用谐振电抗器，以保证一次电压的波形不发生畸变。

参考文献

[1]赵修民编著.测量用互感器.机械工业出版社.

[2]JJG313测量用电流互感器检定规程.

[3]JJG314测量用电压互感器检定规程.

第8篇：电压比较器范文

关键词：低压供电；主线；变压器

中图分类号：TU852 文献标识码：A

我国的电力工业已居世界前列，但与发达国家相比还是有一定的差距，我们人均电量水平还很低，电力工业分布也不均匀，还不能满足国民经济发展的需要。电力市场还未完善，管理水平、技术水平都有待提高。本文根据某企业以生产车间供电系统的需求，设计出变配电所的主接线设计方案，提出了采用低压联络线联络一台变压器的方案，解决了该车间负荷小但负荷可靠性要求高的问题。

1主接线方案的设计原则及一般要求

1.1主接线设计的基本要求：安全、可靠、灵活、经济。此外，电气主接线在设计时应留有发展余地，不仅要考虑最终接线的实现，同时还要兼顾到分期过渡接线的可能和施工方便。

1.2主接线设计的原则

1)变配电所电气主接线，应按照电源情况、生产要求、负荷性质、用电容量和运行方式等条件确定，并应满足运行安全可靠、简单灵活和经济等要求。

2)在满足上述要求时，变电所高压侧应尽量采用断路器少的或不用断路器的接线，如线路-变压器组或桥形接线等。当能满足电力系统继电保护时，也可采用线路分支接线。

3)当能满足电力系统安全运行和继电保护的要求时，终端变电所和分支变电所的35 kV侧可采用熔断器。

4)连接在母线上的阀型避雷器和电压互感器，一般合用一组隔离开关。连接在变压器上的阀型避雷器，一般不用隔离开关。

5)在110-220kV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线；当出线不超过4回时，一般采用单母分段接线；当枢纽变电所的出线在4回及以上时，一般采用双母线。

6)所用电源。当变电所有两条35kV电源进线时，一般装设两台所用变压器，并宜分别接在不同电压等级的线路上。

2选择确定主接线

根据本车间的情况，负荷量不大，但属于二级负荷，可靠性要求较高；根据上面的设计原则和要求我设计了两种方案比较，其设计比较如下：

2.1 第一种方案

本主接线采用了一台变压器的小型变电所，其高压侧一般采用无母线的结构。 这种主接线采用了高压断路器，因此变电所的停、送电操作十分灵活方便，同时高压断路器都配有继电保护装置，在变电所发生短路和过负荷时均能自动跳闸，而且在短路故障和过负荷情况消除后，又可直接迅速合闸，从而使恢复供电的时间大大缩短。如果配电自动重合闸装置，则供电可靠性更进一步提高。

2.2第二种方案

这种方案是采用装有两台主变压器的小型变电所。如图1所示

这种主接线的供电可靠性较高。当任一主变压器或任一电源线停电检修或发生故障时，该变电所通过闭合低压母线分段开关，即可迅速恢复对整个变电所的供电。如果两台主变压器低压侧主开关（采用电磁或电动机合闸操作的万能式低压断路器）都装设互为备用电源自动投入装置（APD），则任一主变压器低压主开关因电源断电（失压）而跳闸时，另一主变压器低压侧的主开关和低压母线分段开关将在APD作用下自动合闸，恢复整个变压所的正常供电。这种主接线可供一、二级负荷。

2.3 两种方案的比较

1）从安全性看这两种主接线方式都满足国家的标准的技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全。

2) 从可靠性看这两种电力负荷满足该车间的二级负荷要求。对于第一种主接线的工作方式是当机电修车间或轧钢车间任意一个故障停电检修时,通过联络线由另一个车间提供电源.在低压联络线上,轧钢低压联络线侧的配电瓶将它始终处于打开状态,当机电修车间变压器要检修时,先打开机电修车间侧配电瓶的开关,使其与轧钢车间通电,然后断开其本车间母线上的开关,这样保证了不影响生产断电。

3) 从灵活性看能适应各种不同的运行方式，便于切换操作和检修，且适应负荷的发展。

4）从经济上看，第一种方案比第二种方案少一套高压线路、变压器、高压熔断器、和开关设备，减少了土建面积，因此能节约大量投资。从第一种来看它由负荷不大的轧钢车间提供低压联络备用电源。联络线大约60米，因此线路比较短，出现问题的可能性比较小，在加上本机电修车间与轧钢车间的共同负荷也比较小。根据性能比较可知道，第一种方案利用率更高。有在综合投资上，有 Z1 ～1/2Z2；运行年费上F1～F2，从而可知第一种方案更为理想。

2.4 主变压器的选择

变电所中主变压器的容量应按照变电所的负荷总容量及主变压器的台数和运行方式确定，还应考虑5～10年的发展规划。主变压器应选择低压损耗变压器，同一变电所中的几台主变压器的型号和容量应该相同。

工矿企业变电所主变压器的台数，应根据负荷的重要程度确定。对于有一、二类负荷的工矿企业的一、二类负荷用电，并不得少于变电所总计算负荷的80%或70%。即每台变压器的容量应为

（1）

式中： --变电所总的有功率计算负荷，kW； --变压器的额定容量，kV·A； --变电所人工补偿后的功率因数，一般应在0.95以上； -- 变电所人工补偿后的视在容量，kV·A；

--故障保证系数，根据全企业一、二类负荷所占比例确定。

当变电所只选一台变压器时，变压器容量的容量应满足全部用电负荷的需要。此外。一般还应考虑15% ～25%的富裕容量，即

SN.T≥（1.15～1.25） （2）

当两台变压器采用一台工作，一台备用时，则变压器的容量应按下式计算：

SN.T≥ Sa.c （3）

当两台变压器采用并列运行时，则每台变压器的容量应按下式计算

SN.T≥（0.6～0.7） Sa.c （4）

根据上面的计算和比较选择一台变压器的方案，可知道当一台承受机电修车间和轧钢车间的总负荷时，将两车间的总容量结合一起来算，由现场查勘得知轧钢车间的容量为493.8kVA，可得：

Sa.c=125.7 +493.8 =619.5 kV·A

通过查变压器的型号表可选

可知SN.T =800≥1.25 =774.4 kV·A

3供配电线路的接线及其结构

低压配电线路的接线方式：

3.1放射式接线：配电线路互不影响，供电可靠性较高，但配电设备和导线材料耗用较多，且运行不够灵活。主要用于容量大、负荷集中或重要的用电设备，或者需要集中联锁启动。

3.2树干式接线：配电设备和导线材料耗用较少，运行灵活性好，特别是采用封闭式母线槽时；但干线故障时影响范围大，供电可靠性较低。一般用于用电设备容量不很大、布置较均匀的场合，例如对机械加工车间的中小机床设备供电以及对照明灯具供电等，均采用树干式接线。

参考文献

[1]张立华，张立文，屈炳芬.浅析如何提高10kV配网的供电可靠性[J].中国高新技术企业，2011（02）.

[2]周菁华，对低压配电系统存在问题的探讨[J]供用电，2006（03）.

第9篇：电压比较器范文

关键词：西安电网；变电站；大容量降压变；短路电流；无功补偿

引言

随着经济社会的持续发展和电力系统规模的迅速扩大，电网建设与城市用地之间的矛盾日趋突出。负荷密集地区，如西安地区，甚至出现难以按规划选择变电站站址的情况。解决电网建设与城市用地之间矛盾的措施之一是采用大容量降压变，增加单座变电站建设规模，以减少变电站座数。但单台变压器额定容量的增加和单座变电站建设规模的扩大，可能对供电安全性和可靠性以及上下级电网之间结构及匹配方式产生影响[1]。

文章主要对500MVA/330kV大容量降压变应用及大容量变电站的建设可能存在的问题进行分析，并提出对策和解决方案。重点从短路电流、短路阻抗、无功补偿等方面进行了分析计算，提出了西安电网500MVA/330kV大容量降压变短路阻抗、无功补偿、导线截面等参数的推荐意见。

1 大容量330kV变压器容量的需求

近年来，陕西电网330kV变电站布点较为困难，尤其是西安地区。有的330kV变电站选站工作持续多年，使得原有规划变电站工程进度严重滞后。在工程前期论证阶段，多方专家提出了突破现有330kV变电站规模的方案。近两年的330kV变电站工程中，提出了330kV变电站采用4×360MVA主变，或采用3×500MVA主变的方案。以下从主变压器台数和容量、参数要求等多方面具体比较4×360MVA主变和3×500MVA主变的优缺点。

假定根据负荷预测及电力平衡结果，拟建的新变电站投运时负荷为280MW，投运中期预测值为470MW，根据负荷预测的水平，提出两种主变配比方案，方案一：本期主变容量为2×500MVA，远期主变容量为3×500MVA；方案二：本期主变容量为2×360MVA，远期主变容量为4×360MVA。

（1）供电容量及可靠性比较。以上两个方案的本远期规模比较，方案一的优势在本期N-1的方式下优于方案二，方案二的优势在于远期N-2的情况下供电能力优于方案一。结合目前西安电网实际情况，变电站站址都比较紧张，如果按远期4×360MVA主变规模考虑变电站布置，实施难度较大，因此选择单台主变容量较大的方案具有供电能力强、占地面积小的优点。

（2）损耗比较。从两种主变配比的远期方案来看，方案一远期为3×500MVA，方案二远期为4×360MVA。从两种主变配比方案的损耗比较来看，方案一比方案二每年节省电量为227.7万kW/h，方案一较优。

（3）综合比较结果。从可靠性来说，4×360MVA优于3×500MVA，但西安电网特别是用地紧张的地区330kV变电站落点较难，大容量降压变的应用，为节省变电站占地面积，解决大容量、高密度输变电的问题提供一个有效、可行的解决方案。故陕西330kV变电站整体容量有增大的趋势，规划变电站会采用4×360MVA主变，但在用地特别紧张地区如西安城区会采用3×500MVA主变。

2 大容量降压变的应用对电网的影响

2.1 大容量降压变对短路阻抗的影响

2.2 大容量降压变对短路电流的影响

2.2.1 不同容量变压器低压侧短路电流比较

330kV变电站多台变压器运行时，各台变压器的低压侧母线（35kV母线）是独立的。变压器容量不同，但高压侧、中压侧、低压侧之间阻抗电压差别不大（均归算到变压器高压绕组容量）。

结合陕西电网实际情况，按照330kV变电站主变高压侧开断电流为50kA来校核35kV短路电流水平。通过计算可以看出，在相同的系统短路水平下，500MVA的变压器与360MVA、240MVA变压器比较，35kV母线短路电流分别增大8kA、14kA。

2.2.2 不同容量变压器中压侧短路电流比较

变压器中压侧短路电流增大的原因从各区域电网规划看，负荷中心110kV电网的负荷主要由330kV电网供电，由于330kV电网结构紧密，各地市110kV电网分网运行，110kV电网功能发生变化，逐步由输电转化为配电，因此，330kV变电站中压侧（110kV母线）的短路电流主要受330kV电网短路水平所控制。以下分析330kV变电站采用不同容量变压器对中压侧短路电流影响。

通过计算可知，在相同的系统短路水平下，3台500MVA的变压器（U1-2=10.5%、U1-3=26%、U2-3=12.5%），中压侧短路电流为48.5kA，与3台360MVA、3台240MVA比较，短路电流分别大了10kA、20kA。其原因是变压器总容量不同，变压器等值阻抗相同，容量大阻抗小，短路电流大。

2.2.3 总容量相同变压器中压侧短路电流比较

当变电站变压器总容量相同，台数不同，则短路电流无数量级差别（例如3台500MVA、4台360MVA、6台240MVA）。在相同的系统短路水平下，330kV变电站中压侧短路电流增大的原因不是变压器单台容量增大，而是变电站变压器的总容量的增大。

3 大容量降压变短路阻抗的选择

选择短路阻抗要兼顾短路电流水平和制造成本，在满足短路电流水平的条件下，应尽量取小一些的阻抗电压。各侧阻抗值的选择必须从电力系统稳定、潮流方向、无功分配、继电保护、短路电流、系统内的调压手段和并联运行等各方面进行综合考虑，并以对工程起决定性作用的因素确定[2]。

500MVA变压器的阻抗需综合以下各方面考虑：（1）提高变压器容量后，为了不增大短路电流，可以提高变压器的阻抗。（2）变压器的阻抗提高后，无功损耗的增幅。（3）对于某些变压器厂，变压器阻抗超过某一数值时，常规单柱式结构将存在困难，需采用双柱带旁柱的铁心结构，造价和损耗均会大幅增加。综上所述，提高变压器的高-中阻抗电压，固然可以降低短路电流，但在提高到一定幅度后，会给变压器的结构、造价、电能损耗、无功损耗、电网运行费用等带来更大幅度的增长。因此，变压器阻抗电压的确定，应综合各方面因素，兼顾考虑。（4）通过“不同容量变压器中压侧短路电流比较”分析看出，常规阻抗的3×360MVA主变或2×500MVA变压器并列时，中压侧短路电流已经接近110kV断路器的开断容量，故应采用高阻抗变压器，因此对于阻抗值进行了分析计算。

通过分析计算可知，3×500MVA主变并列运行时，综合考虑系统稳定条件、现有和规划的330kV变电站的330kV设备的开断电流、限制系统短路水平、设备制造能力和变压器自身的经济性， 500MVA/330kV主变建议采用高阻抗变压器，短路阻抗值按以下数值考虑：U1-2=16%、U1-3=40%、U2-3=20%。

4 大容量降压变对母线通流容量的影响

330kV变电站110kV母线通过功率大小主要取决于变压器进线功率大小， 即取决于单台变压器容量大小，也取决于出线回路是否有输入功率（系统电源线），同时与进出线排列和运行方式有关。如果采用500MVA的变压器，110kV母线通过功率至少采用500MVA，母线电流近3000A。目前陕西大容量降压变应用的地区主要是西安电网，不再考虑系统电源线路。因此110kV配电装置不论是采用常规形式还是HGIS，亦或是GIS型式，结合厂家的制造能力，主要设备的选择都不会成为主要矛盾。

5 大容量降压变对无功配置的影响

在目前完成和开展前期工作的工程中，应用了500MVA主变的工程主要分布在西安城市电网，故在近几年甚至相当长的一段时间的，500MVA大容量降压变会应用在城市电网。而目前城市电网的发展，110kV采用了电缆线路，这样与常规的330kV变电站相比，低压侧的无功补偿有了很大的变化。因此，我们对低压无功补偿进行了分析。

5.1 低压电容器的配置

电力系统配置的无功补偿装置应能保证在系统有功负荷高峰和负荷低谷运行方式下，分（电压）层和分（供电）区的无功平衡；无功补偿配置应根据电网情况，实施分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，电网补偿和用户补偿相结合，高压补偿与低压补偿相结合，满足降损和调压的需要。500（330）kV变电站，容性无功补偿容量应按照主变压器容量的10%～20%配置，或经计算后确定。

主变损耗校验

（1）经验值校验

（2）综合程序计算

某330kV变本期装设2台500MVA主变，按照主变负载率为65%考虑，主变110kV母线侧最大负荷约为585MW，功率因数0.9计算，每台主变的无功损耗86Mvar。按照主变负载率为80%考虑，主变110kV母线侧最大负荷约为720MW，功率因数0.9计算，每台主变的无功损耗140Mvar。

建议每台主变低压侧装设电容器容量本期为1×（30～40）Mvar，远期为2×（30～40）Mvar，比典型性设计中的电容器减少了组数。

5.2 低压电抗器

高低压并联电抗器的配置需要结合具体的330kV出线规模，线路长度和110kV出线规模，线路长度等，每个变电站的配置方案不尽相同。例如城南330kV变电站，本期为1×45Mvar，远期为2×45Mvar电抗器。

6 导线截面的校核和选取

对于500MVA/330kV变电站，330kV电源进线方案较多，至少2回进线，对于3回进线以上的方案，330kV线路选择压力不大，但对于2回进线考虑N-1方式时，边界条件较为苛刻，故文章仅对2回进线，末端站进行分析，其他形式的进线方式，在工程中可具体研究分析。

330kV导线截面采用双回2×LGJ-300导线或者单回4×LGJ-300导线。2×500MVA时，电缆考虑2500mm2；3×500MVA时，暂考虑2×（1000～1200）mm2并列运行。

7 110kV送出规模和导线截面

考虑500MVA主变主要应用于城市电网，负荷密集区单回送出线路容量较大，且总回路数不应太多，综合考虑3×500MVA变电站110kV出线最终规模为22回。

双回链式接线示意图如下：

（1）双回链式接线，3座110kV变电站主变规模均为3×50MVA，架空线路采用LGJ-2×400，电缆1000mm2。

（2）双回链式接线，3座110kV变电站，其中1座（3×50MVA）、2座规划变（2×50MVA）架空线路采用LGJ-2×240，电缆800mm2。

（3）双回链式接线，2座110kV变电站主变规模均为3×50MVA，架空线路采用LGJ-2×240，电缆630-800mm2。

（4）双回链式接线2座110kV主变规模，其中1座（3×50MVA）、1座规划变（2×50MVA），架空线路采用LGJ-2×240，电缆630mm2。

8 结束语

综上所述，大容量变电站的建设更适应主变容量大型化发展的趋势，它将节约大量站址资源和线路通道资源，更能满足电网建设可持续发展要求。

考虑电网的现状及将来的发展趋势，为解决西安等负荷密集地区用电需求增长与变电站建设用地缺乏的矛盾，陕西电网将出现多个配置330kV、500MVA 变压器的变电站。西安城区变电站将采用大容量降压变是大势所趋，是陕西大容量变电站应用的前沿阵地。

参考文献

[1]孙景强，陈志刚，杨洪平，等.大容量变压器应用时的问题及应对措施[J].电力建设，2008，10.

[2]朱敏华.1500MVA大容量变压器应用若干问题的探讨[J].沿海企业与科技，2009，11.

[3]杨柳，钟杰峰.广东1500MVA大容量变压器短路阻抗的研究[J].电力系统自动化，2008，23.