一次電路

一次電路測試方法

試驗(yàn)室一般都采用數(shù)字存儲示波器進(jìn)行電容放電的測量，在被測器具斷電時(shí)刻開始記錄L極與N極之間、L極與G(如果有)之間和N極與G(如果有)之間的電容放電并存儲記憶，然后在示波器上讀取電壓值加以判定，按照GB 4943.1-2011標(biāo)準(zhǔn)，如果1s后的電壓降至初始電壓的37%以下；或者按照GB 8898-2011標(biāo)準(zhǔn)，2s后的電壓不超過交流35V(峰值)或直流60V，則可以判定本測試樣品的此項(xiàng)檢測是合格的。

兩種電路得到的輸出波形。接通電源時(shí)波形與斷電后波形沒有明顯的分界線，單純從波形上確定斷電的開始時(shí)間，較為困難，我們可以把最后一個(gè)311V波峰作為斷電開始的標(biāo)志，這樣時(shí)間上的誤差不超過0.02s；相比之下，突然出現(xiàn)一個(gè)電壓峰值，然后逐漸衰減下來的波形，看來似乎可以把開關(guān)切換的瞬間的脈沖峰值作為斷電的時(shí)刻，但是，由于人為工地操作，開關(guān)從電網(wǎng)斷開到接通示波器之間的時(shí)間間隔遠(yuǎn)大于0.02s，在這段時(shí)間里，電容已經(jīng)開始了放電過程，也就是波形的第一個(gè)波峰實(shí)際是斷電容放電曲線圖一段時(shí)間后電容兩端的電壓。所以測量電路a應(yīng)是比較好的方法。如果轉(zhuǎn)換開關(guān)使用了繼電器或者其它類似裝置，使得轉(zhuǎn)換時(shí)間可以縮少至0.02s以內(nèi)，則測量線路b也是可以使用的。

一次電路測試注意事項(xiàng)

從測量的方法來看，測試并不復(fù)雜，但是測試中示波器的選擇、測試細(xì)節(jié)的把握，均會對測試結(jié)果產(chǎn)生影響，甚至有可能做出錯(cuò)誤的判定。試驗(yàn)需要注意的事項(xiàng)有：

1）斷電時(shí)刻的U由于測試實(shí)際上是對器具電路的零輸入響應(yīng)的測量，測試結(jié)果是與斷電時(shí)刻的電路狀態(tài)，如電容兩端電壓、或電感中的電流等直接相關(guān)。當(dāng)斷電時(shí)刻電網(wǎng)電壓正好處于波峰時(shí)，電容兩端的電壓高，在電路不變的情況下，放電時(shí)間也較長；反之，假如斷電時(shí)刻正好處于電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)，則電容不存在放電過程。此外，由于被測試設(shè)備的等效負(fù)載類型很多，有純阻型，電容、電阻電感串并混合型等，所以無法準(zhǔn)確控制斷電時(shí)刻的電網(wǎng)瞬間電壓，幾乎每次斷電，我們都可能得到不同的輸出波形。

由于輸出波形的不確定性，GB 8898-2011中提出：為了找到最不利的情況，試驗(yàn)可重復(fù)10次。一般情況下，比較理想的情況是電容從波峰開始放電，這樣可以真實(shí)地反映放電的時(shí)間長短。但是在實(shí)際操作中，很難捕捉到從波峰點(diǎn)開始放電的波形，即使是通過10次試驗(yàn)，也不一定能找到最不利的情況。同時(shí)GB 494-2011標(biāo)準(zhǔn)中沒有提出測試10次的要求，認(rèn)為原因是GB 4943-2011標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：被測點(diǎn)的電壓降到初始電壓的37%時(shí)所需的時(shí)間應(yīng)小于1s（或10s）。而放電的方程式是恒定的，所以無論初始值是多少，到37%的初始值的時(shí)間也是恒定的。但我們在測量中一般為了取得較理想的波形圖，認(rèn)為還是盡可能使初始值為波峰值。為了使電容可以從波峰開始放電，可以使用“可設(shè)定斷電相位角”的電源產(chǎn)品給被測設(shè)備供電，將交流電斷電相位角設(shè)定為90°或者270°，這樣放電的U肯定從波峰開始的。這種方法簡單方便，與實(shí)際相一致。缺點(diǎn)就是這種“可設(shè)定斷電相位角”的交流電源比較昂貴，一般試驗(yàn)室是沒有配備。

2）電壓的容差

在進(jìn)行電容放電測試時(shí)，應(yīng)選用最嚴(yán)酷的測試狀態(tài)，所以也需要考慮標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)規(guī)定的電壓容差的問題，如按GB 8898-2011進(jìn)行測試，額定輸入電壓為220V~時(shí)，在進(jìn)行電容放電測試，就需要按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的220×10%=242V～進(jìn)行測試判定。

3）放電負(fù)載對測試結(jié)果的影響

放電試驗(yàn)需要在最嚴(yán)酷的狀態(tài)下測試，例如器具在運(yùn)行的情況下斷電測量，此時(shí)電容的放電負(fù)載可能包括：壓敏元件、變壓器、負(fù)載元件等，這些元件同時(shí)并聯(lián)在電容兩端，放電負(fù)載基本由其中阻抗最小的元件決定，使得測試結(jié)果大大小于實(shí)際可能出現(xiàn)的結(jié)果。所以，有時(shí)候被測器具在待機(jī)狀態(tài)下或者空載狀態(tài)下進(jìn)行放電的測試，測量結(jié)果會比帶載工作條件下更加嚴(yán)酷。此外，儀器的選擇也很重要，例如示波器探頭的使用，應(yīng)盡量選擇輸入阻抗大的儀器，GB4943-2011中規(guī)定：當(dāng)測量電壓衰減時(shí)，使用輸入阻抗由一個(gè)100MΩ±5MΩ電阻和一個(gè)輸入電容量為20pF±5pF的電容并聯(lián)組成的儀器得到結(jié)果。因?yàn)橛袝r(shí)只有壓敏元件并聯(lián)在電容兩端時(shí)，放電負(fù)載是兆歐級的，如果只選用輸入阻抗幾千歐的儀器，則電容主要放電對象為儀器，測試不能得到對器具的客觀評價(jià)。

通常軌道電路日常維護(hù)管理工作重點(diǎn)放在對軌道電路工作參數(shù)（即軌面電壓、電流、電纜阻值）的測試，而忽視對軌道電路一次參數(shù)的測試，對于軌道電路一次參數(shù)變化對調(diào)整狀態(tài)的影響很少關(guān)注，往往造成在日常處理軌道電路故障或電路調(diào)整時(shí)，未能一次調(diào)整出軌道電路最佳的工作狀態(tài)，甚至因未能發(fā)現(xiàn)一次參數(shù)的變化，沒有從根本上解決問題而導(dǎo)致軌道電路紅光帶直接影響行車。據(jù)統(tǒng)計(jì)，南寧電務(wù)段管內(nèi)過去曾在1年時(shí)間內(nèi)，由于未能監(jiān)測到軌道電路一次參數(shù)已變化至臨界值，因軌道電路一次參數(shù)問題（主要為道床電阻下降）造成軌道電路故障就達(dá)10余起。為此，對軌道電路一次參數(shù)維護(hù)管理工作進(jìn)一步探討和實(shí)踐，總結(jié)出以下較實(shí)用有效的管理辦法。

（1）建立參數(shù)基礎(chǔ)臺賬。將所有軌道電路按照每個(gè)軌道區(qū)段建立《軌道電路一次參數(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)記錄表》，通過統(tǒng)一的形式記錄線路開通、運(yùn)營、維護(hù)、測試等過程數(shù)據(jù)，跟蹤軌道電路整體參數(shù)變化情況，便于現(xiàn)場維修人員全面了解軌道電路參數(shù)狀況，指導(dǎo)動(dòng)態(tài)維護(hù)及管理工作。

（2）執(zhí)行測試制度。結(jié)合《信號維護(hù)規(guī)則》，制定并嚴(yán)格執(zhí)行軌道電路一次參數(shù)測試制度，可結(jié)合中修和年度集中檢修，組織每2年內(nèi)全面完成管內(nèi)軌道電一次參數(shù)普測工作，同時(shí)將測試數(shù)據(jù)及時(shí)錄入?yún)?shù)基礎(chǔ)臺賬。

（3）加強(qiáng)分析管理。維護(hù)單位指定專人負(fù)責(zé)分析管理，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行比對和分析，尤其當(dāng)軌道電路電氣特性發(fā)生變化時(shí)，要結(jié)合本軌道區(qū)段一次參數(shù)進(jìn)行分析，查找原因，形成具有參考價(jià)值的參數(shù)變化情況表，一方面為電務(wù)維護(hù)管理工作提供參考，另一方面將道床電阻不合格區(qū)段上報(bào)鐵路局電務(wù)處、工務(wù)處，由鐵路局安排計(jì)劃，限期整治達(dá)標(biāo)。

（4）采取監(jiān)測手段。對于軌道電路一次參數(shù)變化情況，尚無法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，但可以通過現(xiàn)場簡單測試就能掌握參數(shù)基本情況，主要方法為：①采用對稱雙短路法實(shí)測鋼軌線路道床電阻，與理論值或參數(shù)臺賬記錄值對比。②測試軌面電壓分布情況（一般在補(bǔ)償電容兩端處測量），可以間接了解對應(yīng)的線路道床電阻變化情況。經(jīng)現(xiàn)場反復(fù)實(shí)測驗(yàn)證表明，測試軌面電壓分布結(jié)果與實(shí)測道床電阻理論計(jì)算的軌面電壓分布基本一致。③開路、短路－短路相位表法實(shí)測鋼軌直流電阻，與理論值或參數(shù)臺賬記錄值對比。

軌道電路一次參數(shù)包括道床電阻和鋼軌阻抗。道床電阻是指每公里軌條間的電阻值，稱為單位道床電阻（簡稱道床電阻）。鋼軌阻抗是指每公里兩根軌條（回路）的阻抗，稱為單位鋼軌阻抗（簡稱鋼軌阻抗）。軌道電路的工作狀態(tài)分為調(diào)整狀態(tài)和分路狀態(tài)。軌道電路在各種工作狀態(tài)下工作，受到許多外界因素的影響，其中受道床電阻、鋼軌阻抗和電源電壓3個(gè)參數(shù)的影響最大。因此，如何保證軌道電路在各種可變參數(shù)變化時(shí)均能穩(wěn)定可靠地工作，是研究軌道電路的重要任務(wù)之一。

一次電路調(diào)整狀態(tài)

調(diào)整狀態(tài)，對于軌道繼電器（DGJ）而言，從鋼軌上接收到電流值越大（在一定數(shù)值范圍內(nèi)），其工作就越可靠。接收到的電流值將隨著道床電阻、鋼軌阻抗、電源電壓的變化而改變。當(dāng)?shù)来搽娮枳钚?、鋼軌阻抗最大、電源電壓最低時(shí)，軌道繼電器獲得的電流最小，軌道電路調(diào)整狀態(tài)的最不利工作條件。以下3個(gè)不利因素構(gòu)成了軌道電路調(diào)整狀態(tài)的最不利條件：

（1）當(dāng)單位長度的鋼軌阻抗值固定時(shí)，軌道電路越長，總的鋼軌阻抗值越大，在電能傳輸過程中，鋼軌上的壓降也就越大。因此，如果其他2個(gè)參數(shù)不變，鋼軌阻抗值越大，對軌道繼電器的吸起就越不利。

（2）道床電阻的大小反映軌道電路兩根鋼軌之間的漏泄情況，氣候越潮濕、道床越臟，道床電阻就越低，漏泄電流就越大，軌道繼電器得到的能量就越少，而且這種漏泄與軌道電路長度成正比。在其他2個(gè)參數(shù)不變的情況下，道床電阻越小，對軌道繼電器的吸起就越不利。

（3）軌道電路所采用的電源電壓都會有一定的波動(dòng)，當(dāng)電源電壓波動(dòng)到最低值時(shí)，也要保證軌道繼電器能夠可靠地工作。因此，在選擇適當(dāng)?shù)碾娫措妷汉拖蘖髌髯柚禃r(shí)，必須考慮道床電阻最小、鋼軌阻抗模值最大、電源電壓最低這3個(gè)不利因素。在這種最不利條件下，要求軌道繼電器（連續(xù)供電式軌道電路）上的電壓（或電流）等于工作值。

一次電路分路狀態(tài)

分路狀態(tài)是指因軌條間輪對或其他金屬導(dǎo)體對受電端形成了分流作用，使流入軌道電路接受設(shè)備（軌道繼電器）電流降低的現(xiàn)象。就軌道電路分路狀態(tài)而言，要求在任何情況下分路時(shí)（即在任何地點(diǎn)、任何參數(shù)條件及任意車軸數(shù)分路），應(yīng)使軌道繼電器處于可靠地落下狀態(tài)。但是當(dāng)鋼軌阻抗（模值）最小、道床電阻最大、電源電壓最高時(shí)，軌道繼電器線圈中的電流可能出現(xiàn)最大值，因而有可能使軌道繼電器仍保持吸起狀態(tài)（即不落下），這是軌道電路分路狀態(tài)的最不利條件。在這種最不利條件下，要求軌道繼電器（連續(xù)供電式軌道電路）上的電壓或電流小于或等于可靠落下值。

一次電路道床電阻

道床電阻值一方面取決于線路上部建筑結(jié)構(gòu)，即道砟的材料，道砟層的厚度、清潔度，軌枕的材質(zhì)和數(shù)量；另一方面還取決于溫度和濕度的變化以及土壤的導(dǎo)電率等。

（1）道床材料因素。我國大部分地區(qū)采用不宜導(dǎo)電的碎石做道砟。當(dāng)?shù)来仓谢煊袪t渣、煤屑、列車制動(dòng)所產(chǎn)生的金屬粉末、鹽質(zhì)溶液等雜物時(shí)，道床電阻值就會下降。情況嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)按要求清篩道砟。在沿海鹽堿地區(qū)，或經(jīng)常運(yùn)輸鹽類及冷藏車的區(qū)段上，由于氯離子作用，道床電阻會顯著降低。另外，在沙粒道床及隧道內(nèi)潮濕的條件下，站內(nèi)排水能力較差和較臟的到發(fā)線路上，道床電阻也比較低。

（2）軌枕種類因素。我國使用的軌枕中以鋼筋混凝土軌枕居多。鋼筋混凝土軌枕區(qū)段鋼軌底部設(shè)有絕緣墊板，它對道床電阻值會產(chǎn)生較大影響。鋼筋混凝土軌枕的導(dǎo)電率受環(huán)境溫度和濕度的影響比木枕更為顯著。采用鋼筋混凝土軌枕后，鋼軌之間要呈現(xiàn)一定的電容性，最終會使道砟漏電增加。當(dāng)信號電流的頻率在千赫茲以內(nèi)時(shí)，電容的作用很小，所以道床阻抗可以看作是純電阻。理論上道床電阻與軌枕鋪設(shè)數(shù)量成反比，當(dāng)每公里軌枕為1 600～2 400根時(shí)，由于軌枕數(shù)量不同而引起道床電阻的實(shí)際變化是非常微小的，運(yùn)輸量大、行車速度高的線路，每公里的軌枕數(shù)量雖有所增加，但此時(shí)道床的要求也比較高，從而補(bǔ)償了這種變化。每根軌枕的絕緣電阻值約為幾十千歐姆，所以每公里軌枕絕緣電阻應(yīng)在20Ω左右。但實(shí)際的道床電阻值卻遠(yuǎn)低于該值，這是因?yàn)檐壵淼慕^緣電阻只是道床電阻的一部分。

（3）軌枕絕緣部件因素。我國鐵路相關(guān)技標(biāo)準(zhǔn)中尚未明確軌枕及絕緣墊板電氣絕緣具體指標(biāo)。根據(jù)有關(guān)資料和日常測試，提出以下數(shù)據(jù)，供分析參考。①硫磺錨固軌枕用預(yù)制的試件測試，每個(gè)錨固孔的電阻不得小于120 kΩ。其主要測試條件是：試件頂部不涂防水層，在不低于15 ℃的水中浸泡24 h后取出，擦干其表面，在10 min內(nèi)測定兩螺釘間的直流電阻。②用直流500 V電壓表測試，絕緣墊板絕緣電阻應(yīng)大于1 MΩ。③保證軌道電路正常工作的極限運(yùn)用條件：絕緣墊板的最高允許破損率不大于25%；釘栓電阻值60 kΩ以上的應(yīng)占80%以上，20～60 kΩ的應(yīng)占20%以下，在任何情況下釘栓電阻值不得低于20 kΩ。

（4）雨、雪及環(huán)境條件因素。鋼軌、墊板、道釘?shù)冉饘僭O(shè)備屬于電子導(dǎo)電材料，道砟、軌枕、路基及土壤等則主要是離子導(dǎo)電材料。在電子導(dǎo)電和離子導(dǎo)電之間的邊界上，會形成一種過渡層電阻，這個(gè)電阻就是道床電阻的另外一部分。這種結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)電解槽，鋼軌為電極，軌枕等為電解液，所以電極反應(yīng)的快慢就決定了通過道床的漏電流大小，即當(dāng)電極反應(yīng)快，道床電阻就小，反之道床電阻就大。而電極電位的高低，電解液的濕度、濃度和溫度的高低又決定了電極反應(yīng)的快慢。實(shí)踐證明，當(dāng)直流電位升高時(shí)，道床電阻值就降低；同樣當(dāng)濕度、溫度升高時(shí)，道床電阻隨之降低。因此，由于冬天溫度低、濕度小，會出現(xiàn)道床電阻的最大值。而最小道床電阻值，一般是在夏季暴雨后8～10 min的炎熱氣候時(shí)出現(xiàn)。道床電阻的最大值和最小值，可能會相差十幾倍，甚至上百倍。當(dāng)軌道電路由交流供電時(shí)，漏泄電流的大小取決于電化學(xué)反應(yīng)。一般交流供電時(shí)的道床電阻比直流供電時(shí)要低一些。道床電阻越小，漏泄電流越大，軌道電路消耗的電能就會越多，而且道床電阻變化的范圍越大，軌道電路的工作就越不穩(wěn)定。因此要保證軌道電路穩(wěn)定工作，必須盡可能地提高最小道床電阻值。提高道床排水能力，定期清篩道砟，及時(shí)更換腐朽及破裂的枕木等，都是提高道床電阻的有效辦法。

（5）其他因素。路基的構(gòu)造、路基的土質(zhì)等也在一定程度上影響道床電阻值。

一次電路鋼軌阻抗

鋼軌阻抗包括鋼軌本身的阻抗和鋼軌接頭處的阻抗。鋼軌接頭處的阻抗則包括魚尾板及導(dǎo)接線的阻抗和它們的接觸電阻。魚尾板與鋼軌接觸電阻Zyj的大小與魚尾板、鋼軌端部表面污垢及生銹程度、螺栓的松緊、氣候條件等有關(guān)，可在很大范圍內(nèi)變化。為了得到穩(wěn)定并盡可能小的鋼軌阻抗，在鋼軌接頭處安裝了鋼軌接續(xù)線（即導(dǎo)接線），這樣變化范圍大的Zyj就被比較小而穩(wěn)定的接續(xù)線阻抗Zd及接續(xù)線與鋼軌間的接觸電阻Zdj并聯(lián)，因此鋼軌接頭處的總阻抗就會顯著降低，也較穩(wěn)定。我國采用的軌端接續(xù)線有塞釘式和焊接式兩種。當(dāng)軌道電路中通以直流信號時(shí)，鋼軌阻抗就是純電阻，稱之為鋼軌電阻。當(dāng)軌道電路中通以交流信號時(shí)，在鋼軌周圍與內(nèi)部以及軌端接續(xù)線周圍，形成交變磁場，因而除了交流電阻之外，還有感抗存在，總的阻抗比直流時(shí)要大很多。同時(shí)鋼軌阻抗值還取決于信號電流的頻率，頻率越高，阻抗值就越大。

一次電路 ( Primary Circuit )是直接與交流電網(wǎng)電源連接的電路。例如包括與交流電網(wǎng)電源連接的裝置,變壓器的初級繞組,電動(dòng)機(jī)及其他負(fù)載裝置。一次側(cè)電壓對于變電站來說就是輸入端的電壓，二次側(cè)就是輸出端的電壓。發(fā)電廠發(fā)出的電一般是10KV-15KV，不能滿足遠(yuǎn)距離輸電的需要。首先用變壓器升為幾百KV的高電壓，這里的發(fā)電機(jī)端就是一次側(cè)電壓，變壓器輸出的幾百KV的電壓就是二次側(cè)電壓。

變電站分一次變電站和二次變電站，從發(fā)電機(jī)輸出的電壓升為幾百KV的變電站就屬于一次變電站，二次變電站是將輸電線路的幾百KV的電壓通過二次變電站降壓10KV的電壓后再輸送到工廠,農(nóng)村等地，再變?yōu)?00V電壓.用三相四線制輸出380/220V電壓，供不同的用電器工作。總之一次側(cè)電壓就是輸入端電壓，二次側(cè)電壓就是輸出端電壓。

本手冊匯集了134種常用的一次集成電路。每只集成電路從簡介、特點(diǎn)、封裝形式及外引腳排列、工作原理圖、技術(shù)參數(shù)、典型應(yīng)用電路等方面進(jìn)行了詳實(shí)的介紹。

本手冊資料詳實(shí)、較為全面、查閱方便，適合電子工程設(shè)計(jì)人員、電子技術(shù)人員、電子維護(hù)及維修人員和廣大電子愛好者查閱使用，是一本具有較強(qiáng)實(shí)用性的工具書。

作　者：楊幫文 編叢 書 名：新編集成電路實(shí)用系列手冊出 版 社：機(jī)械工業(yè)出版社ISBN：9787111201151出版時(shí)間：2007-01-01版　次：1頁　數(shù)：304裝　幀：平裝開　本：16開所屬分類：圖書 > 科技 > 電子與通信