鉅大LARGE | 點擊量:1270次 | 2019年08月21日
三極管開關(guān)電路中的電阻選型守則,絕緣電阻的吸收比怎樣計算?
常見的兆歐表根據(jù)其電壓等級有100V、250V、500V,1000V,2500V,5000V等幾種;從使用型式分又分為手搖式和電動式。高壓電力設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗中,常用的兆歐表是1000V,2500V,5000V。
常用手搖式兆歐表的原理接線如圖1-1所示。從兆歐表外觀看有三個接線端子,它們是:
圖1-1手搖式兆歐表原理接線圖
L端子線路端子,輸出負(fù)極性直流高壓時接于被試品的高壓導(dǎo)體上。
E端子接地端子,輸出正極性直流高壓時一般接于被試品外殼或地。
G端子屏蔽端子,輸出負(fù)極性直流高壓,測量時接于被試品的屏蔽環(huán)上,以消除表面或其他不需測量的部分泄漏電流的影響。
手搖式兆歐表的直流電源一般由內(nèi)裝手搖發(fā)電機供給。數(shù)字兆歐表的直流電源則采用電池使晶體管振蕩器產(chǎn)生交變電壓,經(jīng)變壓器升壓及倍壓整流后輸出的直流高壓供給。
圖1-1中,L1、L2分別為兆歐表的電流線圈與電壓線圈,二者繞向相反,固定在同一轉(zhuǎn)軸上,并可帶動指針旋轉(zhuǎn);由于設(shè)有彈簧游絲,所以指針沒有反作用力矩,當(dāng)線圈中沒有電流時,指針可停留在任意偏轉(zhuǎn)角α位置。
RU為分壓電阻,RI為限流電阻,RX為被試設(shè)備絕緣電阻。當(dāng)測量某一被試品RX時,線圈L1、L2中分別流過電流I1、I2,產(chǎn)生的兩個不同方向的轉(zhuǎn)動力矩為:
M1=I1f1(α)
M2=I2f2(α)
在這兩個力矩差的作用下,可動部分旋轉(zhuǎn),一直旋轉(zhuǎn)到力矩平衡時為止,即:
M1=M2或I1f1(α)=I2f2(α)
I1/I2=f2(α)/f1(α)=f(α)
或者說α=f(I1/I2)
由圖1-1可見,I1的大小決定于回路電壓U,以及RI和RX之和,即:I1=U/RI=RX;I2的大小決定于U與RU。即:I2=U/RU,所以:
α=f{(U/RI+RX)/(U/RU)}=f{RU/(RI+RX)}
由于RI、RU為常數(shù),所以:
α=f(RX)
即兆歐表的轉(zhuǎn)偏角α的大小是絕緣電阻RX的函數(shù),由RX決定。
流過屏蔽端子G的電流I3不流過L1、L2線圈,故對兆歐表偏轉(zhuǎn)角α無影響,即對絕緣電阻Rx無影響,起到了屏蔽作用。
將L、E端子短接,流過電流線圈L1的電流最大。指針按逆時針方向轉(zhuǎn)到最大位置,此位置應(yīng)是0值位置。當(dāng)L、E端子間開路時,電流線圈L1中沒有電流流過,只有電壓線圈L2中有電流流過,于是指針按順時針方向轉(zhuǎn)到最大位置,并指∞,即被測電阻RX為無窮大。這種方法在現(xiàn)場可用于簡單判斷兆歐表正常與否。注意短接L、E端子的時間不宜很長。
當(dāng)L、E端子間接上被測電阻RX時,其數(shù)值若在0與∞之間變化,則指針停留的位置有L1、L2兩個線圈中的電流I1和IU的比值決定,由于RX是串在L1支路中,故I1的大小隨RX的大小變化而變化,于是RX的大小就決定了指針的偏轉(zhuǎn)角位置。
用標(biāo)準(zhǔn)電阻作為被測件刻度兆歐表的表盤,然后用此兆歐表測量被測電阻,根據(jù)表盤指示,就可以知道被測電阻的大小。
兆歐表測的的電阻與其端電壓有關(guān)系。兆歐表所測得的絕緣電阻同端電壓的關(guān)系曲線叫兆歐表的負(fù)載特性,如圖1-2所示。
圖1-2兆歐表的負(fù)載特性示意圖
當(dāng)被試品絕緣電阻過低時,表內(nèi)電壓降低將使其端電壓顯著下降;端電壓劇烈下降時,測得的絕緣電阻值就不能反映絕緣的真實情況。一般兆歐表的容量較小,測得的大容量設(shè)備的絕緣電阻般準(zhǔn)確性都較低。
不同型號的兆歐表,其負(fù)載特性不同,因此用不同型號的兆歐表測量結(jié)果有明顯差異。實際測量當(dāng)中,為便于縱向及橫向比較,同類設(shè)備盡量采用同一型號兆歐表。
三極管開關(guān)電路中的電阻選型守則
下圖就是一個典型的把三極管當(dāng)開關(guān)用的栗子。一般,我們都知道,NpN三極管是高電平導(dǎo)通,pNp三極管是低電平導(dǎo)通,至于基極限流電阻R1的阻值選取,卻知道的很少。最近我稍微總結(jié)了一下與大家分享,有不對的地方,還請指出。
在選取電阻之前,我們有必要先來了解一下三極管的三個工作區(qū),如下圖:
三極管有三個工作區(qū)間:飽和區(qū)、放大區(qū)、截止區(qū)。
三極管作為開關(guān)用,是工作在什么區(qū)呢?
三極管不導(dǎo)通,當(dāng)然是工作在截止區(qū)。那么,三極管導(dǎo)通,就有飽和區(qū)導(dǎo)通和放大區(qū)導(dǎo)通兩種。如果把三極管當(dāng)開關(guān)用的話,我們當(dāng)然希望三極管是作為一條導(dǎo)線,不希望在三極管上有壓降產(chǎn)生,也就是希望Vce越小越好,再對比看一下三極管的輸出特性曲線的橫坐標(biāo),就知道是工作在飽和區(qū)了。
來實踐一下吧:
取一個NpN三極管S8050,一個5V繼電器,再分別拿幾個不同電阻值的電阻,就可以做實驗了。
先來測測繼電器線圈的電阻值,大概是72歐姆。
如果要讓繼電器工作的話,我們就需要讓繼電器通過的電流是5V/72歐=69mA(這就是Ice),當(dāng)然,這是假設(shè)三極管Vce沒有壓降(Vce=0),實際上,肯定會有些壓降,我們希望是很小,這就需要調(diào)整基極限流電阻來實現(xiàn)。
下面是S8050的輸出特性曲線:
如上圖,如果要讓Ice達到69mA,大概所需的基極電流就是400uA(臨界值)。以400uA計算的話,基極限流電阻大概就是(5V-0.7V)/0.0004A=10K。
實踐一下:
先用10K電阻做為基極限流電阻,測得:Ube=0.75VUce=0.13VIbe=419uAIce=61.1mA
再用1K電阻做為基極限流電阻,測得:Ube=0.80VUce=0.05VIbe=4.12mAIce=62.6mA
再用20K電阻作為基極限流電阻,測得:Ube=0.71VUce=1.06VIbe=210uAIce=48.4mA
總結(jié):
用10K和1K電阻作為基極限流電阻時,繼電器會很有力的吸合,Uce很小,很顯然工作在飽和區(qū)。
用20K電阻作為基極限流電阻時,繼電器不會很有力吸合,Uce達到1V,Uce》Ube,很顯然工作在放大區(qū)了。