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电源电动势范文第1篇
一、实验原理
本实验的原理是闭合电路欧姆定律。E=U+Ir，路端电压U和干路电流I是需要测量的物理量，所以选择电流表和伏特表。
二、电路图
由于之前已经学过伏安法测电阻，所以如果考虑电表内阻的话，电路图有两种。如图
以电源为待测对象，按照之前学过的伏安法测电阻，电路图甲可以用电流表外接来记忆，同理图乙为电流表内接。
三、数据处理
1.联立方程求解的公式法
调节滑动变阻器，测得多组数据（一般不少于6组），比如
分别联立列方程求出E和r，最后求出平均值。如果忽略电流表和伏特表的内电阻，则：
但这种方法如果某组数据是错误的，计算出的E、r必定也不准确，并且这种方法实际操作很复杂，所以一般不采取。
2.作图法
四、误差分析
1.偶然误差
（1）由读数不准和电表线性不良引起误差。
（2）用图像法求E和r时，由于作图不准确造成的误差。
（3）测量过程中通电时间过长或电流过大，都会引起E、r变化。
2.系统误差
由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差。
（1）如图甲，电流表外接所示，电压表测量值准确。但由于电压表分流，电流表测量的值不准确。测量值小于真实值I测
所以我们作出的图像和准确图像与横轴交点相同，当路端电压（即电压表示数）为U时，由于电流表示数I测小于干路电流I真，所以当作出测量的图像与准确图像，就可以直观地看出E测
（2）如图乙，电流表内接所示，电流表测量值准确。但由于电流表分压，U测
所以我们作出的图像与准确图像与纵轴交点相同，E准确，当干路电流（即电流表示数）为I时，U测r真。
但学生初次学习本实验时对于这种方法分析系统误差有点困难，建议可以采用等效电源的方法来分析：
同理，如图乙，电流表测量不准确，但我们在数据处理时把它当做路端电压处理，所以把电源和电流表当做等效电源，这样的话，r测=r真+rA>r真，按照E=U+Ir，E测=U测+Ir测=（U真-IrA）+I（r真+rA）=U真+Ir真=E真。
五、电路选择
（1）电流表外接法误差产生的原因是电压表分流，所以电压表分流越小越好，因此适用于电源内阻比较小的电源。比如，教材中的例子，测一节干电池的电动势和内电阻。
（2）电流表内接法误差产生的原因是电流表分压，所以电流表分压越小越好，因此适用于电源内阻比较大的电源。比如，像太阳能电池和水果电池，这类电池电阻比较大。
（3）若已知电压表内阻，采用外接法，因为根据电压表分走的电流就可以求出，这样实验的结果将更加精确。同理，若已知电流表内阻，采用内接法，因为根据电流表分走的电压可以求出。
电源电动势范文第2篇
一、解决路端电压变化不明显的问题
在实验中，测量的是电池的电动势和内阻，课本上说最好选用使用过的旧电池，但是学校没有库存的旧电池，买来的也是新的。用新电池做实验这就遇到问题了。在实验中利用电压表和电流表测量电路的路端电压和电流，由于新电池的内阻比较小，在实验中路端电压变化极小，读数困难，实验难于操作，做出的U-I图线误差较大。为了减小这种误差，对电池盒进行了改装。在电池盒内部安装了一个5Ω左右的电阻，使电阻和电源串联，相当于扩大了电源的内阻，这样路端电压变化明显，便于学生读取多组数据，且根据数据做出的U-I图象得出的内阻是电源和串联的电阻的总阻值，然后再减去串联的电阻的阻值，剩下的就是电源的内阻了。这种方法得出的电源的内阻比较精确。
二、对比试验，帮助学生理解分析实验过程
进制本实验的实验原理是，闭合电路欧姆定律 ，公式变形得到 ，根据公式可知，只要知道路端电压和电路的电流就能求出电池的电动势和内阻。这里需要用到的实验仪器有电压表、电流表、开关、导线、滑动变阻器、待测电源等，根据实验原理设计电路有如下两种：
但是需要选用哪个电路图进行实验呢？传统实验方法是先分别对两图进行误差分析，然后选择误差小的电路图进行实验，记录数据，画出U-I图象，得出结论。但是这种方法是把整个实验的思路强加给学生，学生对整个实验没有直观的实验理论做依据，对实验印象不深刻，而且学生对实验的理解不透彻，导致学生对此实验没有开阔的扩展思路。为了解决这个问题，设计了如下的改进方法：实验时把学生分为十个小组，其中五组按电路图1进行实验;另外五组按电路图2进行实验。测量出实验数据后，整理数据，让学生作出U-I图象，得出电源电动势和内阻的值，然后把两组图象结论放在一起展示给学生，这时学生把两组图象得出的结论进行对比分析，会发现测量的结果不一样，电路图1比图2的测量结论都偏小，为什么会出现这样的结果呢？这样就把学生引入到了“愤，悱”状态，在引导学生进行误差分析。
三、等效误差分析方法
传统误差分析有公式法和图象法，公式法较繁琐，针对这一情况，我是这样来对误差进行分析的：本实验的误差产生的主要原因是：对于电路1来说是电压表的分流所产生的;对于电路2来说是电流表的分压所产生的。然后在对U-I图象进行修正，根据修正后的图像分析出哪个电路图的误差小。但是这里有出现了一个问题：用电路图1做实验得出的电动势和内阻都偏小，用电路图2做实验得出的电动势是真实的，但是内阻比真实值大。而我们最后确定出图1为本实验的电路图。很多同学有些不明白了为什么要选电路图1？为了更好的理解电路的选择，而且方法还要简单，所以误差分析这里改进为用等效电路法进行分析。对于第一个电路图，可以把电压表和电源等效为一新电源，如图3虚线框所示，根据戴维宁定理：两端有源网络可以等效于一个电压源，其电动势等于网络的开路端电压，其内阻等于从网络两端看除源（将电动势短路，内阻仍保留在网络中）网络的电阻。这个等效电源的内阻r为电源的内阻r0和电压表的内阻RV的并联电阻，也就是测量值，即r=，解得r0=>1; ，等效电源的电动势E为电压表和电源E0组成回路的路端电压，也就是测量值，即E=E0，解得E0=E>E; ，由以上分析还可以知道，要减小误差，所选择的电压表内阻应适当大些，使得RV>>r。
对于第二个电路图，可以把电流表和电源等效为一新电源，如图4虚线框所示，这个等效电源的内阻r为电源的内阻r0和电流表的内阻RA的串联总电阻，也就是测量值，即r=r0+RA>r0，等效电源的电动势E为电流表和电源E0串联后的路端电压，也就是测量值，当外电路断开时，电流表的示数为零，即E=E0。
电源电动势范文第3篇
实验电路：电流表相对电源外接（课本上的方法），如图1所示。
实验原理：测定电源电动势和内阻的基本原理是闭合电路欧姆定律E=U+Ir，只要测出两组路端电压和总电流，联立解方程组即可得电源的电动势E和内阻r，
本实验主要误差来源于电压表分流存在系统误差，导致电流表读数（测量值）小于电源的实际输出电流（真实值）
现就误差分析如下：
方法1：理论计算法
设电源的电动势和内电阻的真实值分别为E真和r真，电源的电动势和内电阻的测量值分别为E测和r测。电流表和电压表的内阻分别为RA和RV。滑动变阻器从右向左移动，得到的两组示数分别为（U1，I1）和（U2，I2）。如果不考虑电压表和电流表的内阻，由全电路欧姆定律有：
这就是电动势和内电阻的真实值。
由于滑动变阻器阻值从最大到最小变化，故U1>U2，所以， 因此：E测
由于RV>r，所以两者的相对误差都很小。一般就是采用这种测量电路测量电源的电动势和内电阻。
方法2.图象法
由于图象直观、简洁，会经常在物理学中用到，特别是在定性分析中有其优越性，下面就本实验图象分析如下：
首先对于U-I图象，要知道横坐标的截距表示短路电流，纵坐标的截距表示断路电压，也就是电源的电动势，斜率表示电源的内阻。
测出几组U、I值，然后在U-I坐标系中描点并连线如图中①线所示。直线①与U轴的交点表示电源电动势的测量值，直线①斜率的绝对值表示内电阻的测量值。由于电压表的分流作用，对于某一组具体的（U1'，I1'），电压表测得电压U1'就是电源的路端电压，而通过电源的电流比电流表测得的I1'略大，满足 关系，可见U'越大，I=I-I'越大；U'越小，I=I-I'越小，特别的当U'=0时，I=I-I'。对每一个点进行修正，每一个点的电压值不变，电流值略微变大，而且当电压值越大，对应的调整量也越大。证明调整过的点位于同一条直线上的方法如上面所述。把经过修正的点连接起来，如图中②线所示。这样直线②与U轴的交点表示电源电动势的真实值，图线斜率的绝对值表示内电阻的真实值。可见，用课本上所示电路测得的电动势和内电阻都是偏小的。
方法3.等效法
我们知道实际电压表可以等效为理想电压表和RV的并联，实际电流表可以等效为理想电流表和RA的串联。图1电路误差的主要来源是电流表的读数小于实际的总电流，所以实验电路可以等效为如下电路。
等效电路虚线部分可等效为一个电源，电压表测的是等效电源的路端电压，电流表测的是等效电源的总电流，故该电路测的是等效电源的电动势和内阻。根据等效电源知识有：
因为RV>r真，故该电路误差极小。
电源电动势范文第4篇
一、伏安法
1。原理：闭合电路欧姆定律U=E-Ir；
2。电路：如图1、图2。
图1图2图33。数据处理
方法1：根据原理U=E-Ir，列方程组求解。
方法2：根据测量数据描点、做U-I图像。
由图像求解。如图3。U-I图线的物理意义：纵轴截距为电动势E=U0； 斜率绝对值为内阻r。
4。误差分析
（1）电路1的误差分析。由于电压表分流，电动势和内阻的测量值都小于真实值。按此图1的测量值实际是图4虚框内等效电源的电动势和内阻 。
即E测=RVE1RV+r （E测
图4图5
r测=RVr1RV+r （r测
（2）电路2的误差分析。由于电流表分压，内阻的测量值大于真实值。 按此图的测量值实际是图5虚线内等效电源的电动势和内阻。
即E测=E r测=r+rA （r测
二、伏阻法
1。原理：由闭合电路欧姆定律：U=E-Ir及部分电路欧姆定律I=U1R得U=E-Ur1R。
2。电路如图6。
3。数据处理
方法1：根据原理式U=E-Ur1R，列方程组求解。
方法2：根据测量数据描点、做11U=11R图像。原理式可变换为线性函数11U=r1RE+11E做此线性函数的图线，由图线物理意义求解。纵轴截距为电动势即11E=11U0；斜率与电动势的乘积为内阻即k=r1E。如图7。
图6图7图84。误差分析：由于电压表分流，电动势和内阻的测量值都小于真实值。按此图的测量值实际是图8虚线的电动势和内阻。
即 E测=RVE1RV+r （E测
r测=RVr1RV+r （r测
三、安阻法
1。原理：由闭合电路欧姆定律U=E-Ir及部分电路欧姆定律U=IR得IR=E-Ir。
2。电路如图9。
图9图10图11
3。数据处理
方法1：原理式IR=E-Ir，列方程组求解。
方法2：测量数据描点、做11I-R关系图像，原理式可变换为线性函数11I=R1E+r1E
做此线性函数的图线，由图线物理意义求解。斜率的倒数为电动势即k=11E；纵轴截距与电动势的乘积为内阻即11I0=r1E 。如图10。
4。误差分析
由于电流表分压，内阻的测量值大于真实值。 按此图的测量值实际是图11虚线内等效电源的电动势和内阻。
电源电动势范文第5篇
【关键词】驱动机构；星形；曲折星形；谐波磁势
Harmonic MMF Analysis of the Control Eod Drive Mechanism Power Supply System
HAN Yong GAO Yong LIU Wen-jing YOU Zhou LI Peng
（Science and Technology on Reactor System Design Technology Laboratory Nuclear Power Institute of China， Chengdu Sichuan 610041， China）
【Abstract】The control rod drive mechanism coils are generally supplied by the motor generator set via half wave rectifier， so there are a lot of direct current and high harmonic wave component in the power supply circuit， which will have adverse influence on generator operation. The paper provides detailed analysis of the harmonic MMF for the generator stator winding using the star and Zig-zag connection based on this power supply mode， also validate Zig-zag connection can effectively reduce generator wastage and possibility of magnetic saturation in theory， and offer a proposal to reduce five/seven harmonic MMF and even-order harmonic current for Zig-zag connection mode at the same time. The analysis result can provide theory basis for the CRDM power supply system optimizing design.
【Key words】Drive mechanism； Star； Zig-zag connection； Harmonic MMF
核电厂棒电源系统是为控制棒驱动机构（CRDM）的磁力线圈供电的专用电气系统，它的工作质量及可靠性，直接影响核电厂稳定和经济运行。在我国M310核电厂中，棒电源系统基本采用由电动发电机组，通过棒控系统的半波整流后给具有高感抗性的CRDM磁力线圈供电，因此供电回路中含有大量的直流分量和高次谐波，对发电机的运行造成不利的影响。为此，在发电机的设计时，定子绕组采用曲折星形连接方式。目前，在三代核电厂如AP1000和华龙一号中，棒电源系统同样采用电动发电机组通过半波整流的供电方式。为了验证曲折星形连接对抑制直流分量和高次谐波的作用，以便为棒电源系统的优化设计提供理论依据，本文对发电机定子绕组在星形和曲折星形连接方式下的谐波磁势进行了全面的分析。
1 棒电源系统的主接线图
棒电源系统的主接线图如图1所示，两台同步发电机由鼠笼式异步电动机拖动，在发电机输出端并联后，通过三相半波可控硅整流成直流，向控制棒驱动机构的磁力线圈供电，负荷性质可以看作是一个带电感的脉冲直流负荷。
图1 棒电源系统主接线图
Fig.1 CRDM power supply system line diagram
图2 发电机与负载连接示意图
Fig.2 Generator and load connecting sketch drawing
2 发电机在半波整流负载下的谐波磁势分析
2.1 发电机定子绕组星形（Y）连接
单台发电机与负载连接的示意图如图2所示。由于定子绕组有中性线引出，每相电流中的直流分量及三次与三的倍数次谐波可以通过，如果考虑到电流波形畸变，有可能既对Y轴不对称，也对X轴不对称，这样各相电流含有奇次和偶次全部谐波（时间波）[1]。
iA=■■I■sin（？滋？棕■t+？渍■）
式中， I■为？滋次谐波电流的有效值，？渍■为？滋次谐波电流的相位。特别地，？滋=0对应电流的直流分量Id=■I0 sin ？渍0。
A相电流产生的空间磁势可以表示[2-4]：
fA（？兹）=■？篆i■■■k■k■ cos v？兹
式中，N为每相串联总匝数，vp为v次空间谐波的极对数，kyv=sin（■v）和k■=■分别为其短距系数和分布系数，y、？子、q、？琢分别为线圈节距、极距、每相每极槽数和槽距电角。
将（1）式代入（2）式可得：
fA（t，？兹）=■■F？滋，vsin（？滋？棕1t+？渍？滋）cos v？兹（3）
式中，F？滋，v为谐波电流产生的相磁势谐波分量峰值
F？滋，v=■NI■k■k■
由三相绕组及其电流在空间和时间上的对称性可得：
fB（t，？兹）=■■F？滋，vsin（？滋？棕1t+？渍？滋-■？滋？仔）cos v（？兹-■？仔）（5）
fC（t，？兹）=■■F？滋，vsin（？滋？棕1t+？渍？滋+■？滋？仔）cos v（？兹+■？仔）（6）
三相总磁势为：
f（t，？兹）=fA（t，？兹）+fB（t，？兹）+fC（t，？兹）=■■f？滋，v（t，？兹）
式中f？滋，v（t，？兹）为三相？滋次谐波电流产生的次空间谐波磁势，以下简写为f？滋，v
f？滋，v=f？滋，v■sin（？滋？棕1t+？渍？滋-■i？滋？仔）cos（ v？兹-■iv？仔）
f？滋，v的分析计算结果见表1。
表1 Y形接线绕组各次谐波磁势计算结果
Tab.1 Calculation result of the harmonic MMF for the
Y connecting winding
上表中，m，k为正整数（m，k=1，2，3，…），f+=■F？滋，vsin（？滋？棕1t+？渍？滋-v？兹）代表正转波，f-=■F？滋，vsin（？滋？棕1t+？渍？滋+v？兹）代表反转波，f？驻=3F？滋，vsin（？滋？棕1t+？渍？滋）cos v？兹）代表脉振磁势，fs=3F■■cos v？兹代表空间静止波，0代表磁势为0。F■■=■NIdkyvkqv为直流电流产生的相磁势谐波分量峰值。而f？驻=■F？滋，vsin（？滋？棕1t+？渍？滋-v？兹）+■F？滋，vsin（？滋？棕1t+？渍？滋+v？兹）=f++f-，即可以分解成一个正转波和一个反转波。谐波磁势相对定子和转子的转速及感应电势角频率见表2。n1，？棕1为同步转速和同步角频率。
表2 谐波磁势感应特性
Tab.2 Induction characteristic of harmonic MMF
2.2 发电机定子曲折绕组星形（Z）连接
发电机定子绕组接线及相量图、发电机定子与负载接线示意图如图3、图4所示。
图3 定子绕组接线及相量图
Fig.3 Wiring and vector diagram of stator winding
图4 发电机定子与负载接线示意图
Fig.4 Generator and load connecting sketch drawing
fA（t，？兹）=
■■■F？滋，vsin（？滋？棕1t+？渍？滋）-sin（？滋？棕1t+？渍？滋-■v？仔）cos v？兹（9）
f（t，？兹）=fA（t，？兹）+fB（t，？兹）+fC（t，？兹）=■■f？滋，v（t，？兹）（10）
f？滋，v=F？滋，vsin■？滋？仔■cos（？滋？棕1t+？渍？滋-■？滋？仔-■i？滋？仔）cos（ v？兹-■iv？仔）（11）
f？滋，v的分析计算结果见表3。
表3 Z形接线绕组各次谐波磁势计算结果
Tab.3 Calculation result of the harmonic MMF for the
Z connecting winding
上表中，f+=■F？滋，vcos（？滋？棕1t+？渍？滋-■？滋？仔-v？兹），f-=■F？滋，vcos（？滋？棕1t+？渍？滋-■？滋？仔+v？兹）。
比较表1与表3可以见到，对于带三相半波整流负荷的发电机，定子绕组采用Z形接法，不仅消除了直流分量产生的恒定磁场，而且消除了三次（三的倍数次）谐波电流产生的三次（三的倍数次）空间脉动磁场，此外，在相同的负载电流下，其它次谐波磁势也减少了13.3%，这对于降低电机磁路饱和及损耗有极大好处。
3 结论
由于棒电源系统通过半波整流方式给控制棒驱动机构线圈供电，因此发电机的定子相电流中存在直流分量及高次谐波分量。通过对它们产生的空间谐波磁势的理论分析表明，Y形接线绕组中的合成磁势波含量不仅有6k±1次谐波，还有三的倍数次静止的和脉动的谐波，导致电机的直流磁化和磁路饱和以及过高的损耗。Z形接线绕组中的合成磁势谐波含量相对较少，无直流磁化问题，从而可以减少定子和转子的损耗，降低发电机造价，因此发电机定子绕组采用三相曲折接法是有利的。但需要指出的是，对于基波、偶次谐波及6m±1次谐波电流产生的基波磁势及6k±1次谐波磁势，两种接法相似，Z型接法的谐波幅值是Y型接法的■。此外，在Z形绕组中，对电机运行性能影响比较大的，除由基波电流及2、4、5、7次谐波电流产生的较强5次及7次谐波磁势外，还有由2、4、5、7次谐波电流产生的基波磁势，它们将在转子中感应150Hz及300Hz的涡流损耗。因此，采用适当的线圈节距以削弱5、7次谐波磁势，选用小的换相电抗以削弱偶次谐波电流，对电机运行是有利的。
【参考文献】
[1]宋文南，刘宝仁.电力系统谐波分析[M].水利电力出版社，1995.
[2]辜承林，陈乔夫，熊永前.电机学[M].华中科技大学出版社，2005.
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