【正文】 共模輸入極限：正負(fù)14V。 雙電源供電低噪聲高精度單運(yùn)放OP－07　　　　　　　IN：反相輸入端　　　　　　　　　　IN+：同相輸入端OUT：輸出端 　OA1，OA2：調(diào)零　V+、V：電源　　　　　　　　　　　 NC: 空腳主要參數(shù)：電壓范圍：正負(fù)3－18V。電路的濾波截止頻率，在選擇電阻R1和C時(shí)應(yīng)使FC遠(yuǎn)大于被測頻率。但其頻率特性較差，而且會(huì)產(chǎn)生相移，應(yīng)此一般采用有源濾波器來濾波，有源濾波器電路中一定包含有源器件，有源器件就是集成運(yùn)放大器，這種濾波器最大的優(yōu)點(diǎn)就是對不同的濾波要求，可以有不同的電路設(shè)計(jì)。常用濾波器有無源和有源兩種。四、信號(hào)波形的濾波信號(hào)從現(xiàn)場到監(jiān)控單元，一般都有一定的距離，往往會(huì)使波形畸變，對檢測精度帶來嚴(yán)重影響。對集成運(yùn)放Kcmr的要求較低。同相端通過電阻R2接地， R2稱為直流平衡電阻，其作用是使集成運(yùn)放兩輸入端的對地流電阻相等，從而避免運(yùn)放輸入偏置電流在兩輸入端之間產(chǎn)生附加的差模輸入電壓，故要求， 根據(jù)運(yùn)放輸入端“虛斷”可得i+≈0,故U+≈0，根據(jù)運(yùn)放兩端“虛短”可得U+≈U≈0,因此由圖可求得： 根據(jù)運(yùn)放輸入端“虛斷”，可知i≈0,故有i1≈if，所以， 故可得輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為　　　　　　　　　　 可見，UO與UI成比例，輸出與輸入電壓成反相，因此稱為反相比例運(yùn)放，其比例系數(shù)為 由于U－≈0，由圖可得該反相比例電路的輸入電阻為：Rif≈R1因此，反相比例運(yùn)放電路主要有如下工作特點(diǎn)：它是深度電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路，可作為反相放大器，調(diào)節(jié)Rf、R12比值即可調(diào)節(jié)放大倍數(shù)Auf。最基本，也是最常用的有反相比例放大器，同相比例器放大器和差動(dòng)放大器。這就是說，A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字量中的最高位應(yīng)當(dāng)作符號(hào)位，這就使得有效數(shù)據(jù)減少了一位，這必然影響到對被測量的處理精度，而圖b則避免了上述問題，得到的直流電壓正比于被測交流電壓的有效值。當(dāng)輸入電壓Uin0時(shí)，二極管VD1反向阻斷，VD2導(dǎo)通，檢波器輸出電壓 當(dāng)輸入電壓UIN0時(shí)，二極管VD1導(dǎo)通，VD2阻斷，檢波器輸出電壓U1=0。 如圖b所示：該電路為絕對值電路。下面選出了兩種極性變換電路。它與無源電路相比，具有轉(zhuǎn)換波形好的特點(diǎn)，而且沒有延遲的現(xiàn)象，綜上兩種電路，本設(shè)計(jì)選用圖2所示的電路。 圖2如上圖2所示，這種電路由一個(gè)帶反饋電阻R的集成運(yùn)放組成。集成放大器還有體積不、功耗小、電路設(shè)計(jì)簡單等優(yōu)點(diǎn)，因此，集成運(yùn)放是模擬信號(hào)類型和幅值調(diào)理電路最合適、最常用的器件。3－2－2 被測量信號(hào)的處理信號(hào)類型和幅值的調(diào)理所謂信號(hào)類型的調(diào)理，就是用集成運(yùn)算放大器組成的電路，把傳感器輸出的不同類別，不同大小的電信號(hào)變換成幅值和極性符合A/D變換器模擬輸入的電壓。易實(shí)現(xiàn)互感器數(shù)字化輸出。　　因?yàn)椴挥描F心進(jìn)行增耦合，消除了磁飽和，鐵磁諧振現(xiàn)象，使其過、運(yùn)行穩(wěn)定性好，保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。同一互感器的被測電流范圍從數(shù)十安培到數(shù)萬安培 ，%。對于工頻電而言，輸出電壓的有效值將正比于被測量的有效值。合并式1與式2可得： 圖給出了圖所示測量回路的等效電路。式1中， 由被測量電流產(chǎn)生。 空心電流互感器是基于電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電流的測量，其工作原理如下圖所示：設(shè)線圈的匝數(shù)為N繞制在橫截面積為A的非磁性材料骨FR架上， 磁通密度為B(t)，根據(jù) 感應(yīng)原理，線圈兩端的感應(yīng)電勢為： 　　　　　 式1 因此，在繞組兩端接上合適的電阻R0就可以測量了。在有些場合下，如低壓框架式斷路器中，流過主接點(diǎn)的電流范圍可從幾安培到短路時(shí)的幾千安培，要在這樣在的范圍 內(nèi)進(jìn)行測量檢測，用傳統(tǒng)的鐵心電磁式電流互感器根本無法實(shí)現(xiàn)，必須采用新的電流互感器。但對于智能電器而言，其二次側(cè)電路已全部由智能監(jiān)控單元取代，監(jiān)控單元本身所需要的功率比傳統(tǒng)設(shè)備大大降低，不再需要互感器輸出較高的功率。其次， 在高壓輸電里中使用的鐵心式互感器中必須充油，防爆困難，安全系數(shù) 下降。 （2）空心電流互感器 迄今為止，鐵心電磁式電流互感器一直是電力系統(tǒng)主要的電流檢測工具，在繼電保護(hù)應(yīng)用中占主導(dǎo)地位，但是它本身有著難以克服的缺點(diǎn)。專用電流互感器最大的特點(diǎn)是二次繞組可接較高電阻 的值 ，就可滿足監(jiān)控單元模擬輸入端的要求。由于二次負(fù)載必須近似短路，不能提供監(jiān)控單元對模擬量采樣所需要的電壓，通常需要增加一級(jí)專用的電流互感器。當(dāng)副邊開路時(shí)，R2接近無窮大，副邊電壓U2會(huì)變得非常大，導(dǎo)致電流互感器的繞組絕緣擊穿。 使用電流互感器時(shí)必須維持I1W1=I2W2。在額定工作條件下，副邊電流I2僅有5A，所以副邊繞組的匝數(shù)W2較多。不同的是，其一次繞組串聯(lián)在供電路中，二次繞組則與測量和保護(hù)設(shè)備的電流約線圈串聯(lián)，此外，電流互感器副邊必須工作于接近短路狀態(tài)，而電壓互感器的副邊應(yīng)接近開路狀態(tài)。二、電流互感器 電流互感器是一種將供電線 路大電流變換為小電流的電氣設(shè)備，用于對線路和供電用電設(shè)備的測量與保護(hù)，分為鐵心式手空心式兩大類。如上所述，電壓互感器基本上是一個(gè)空載變壓器，其電壓比就是電壓 互感器一次與二次繞組的匝數(shù)比。由于變壓器空載時(shí)的二次電壓為U20 W2為二次組匝數(shù)，f為一次側(cè)輸入電壓頻率Ku即為變壓器變比，它是變壓器一次與二次繞組的匝數(shù)比。下圖揭示了空載變壓器電壓、電流相量圖。電壓互感器正常運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)負(fù)載基本不變，且電流很小，接近于空載狀態(tài)，這與空變壓器十分相似。據(jù)此本系統(tǒng)采用鐵芯電磁式電壓互感器。但電容式電壓互感器廣泛用于110KV高壓電力系統(tǒng)中，動(dòng)態(tài)響應(yīng)沒有鐵芯好，而且它只有在電壓越高時(shí)才能體現(xiàn)它的價(jià)值與經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)保護(hù)要求通常采用MYL型壓敏電阻，其電氣特性如下表　　參數(shù)型號(hào)電壓范圍（V）通流容量（KA）漏電流（KA）電壓溫度%C線壓比 VMYL11471000 1≤50(≤100V)30100V≤ 5(≤100V)(220V)MYL13471000 3MYL15471000 5MYL11056820 10MYL15100680 15MYL120330680 20 根據(jù)表2－1所示壓敏電阻的電氣特性，選擇MYL12DK400V/3KA作為避雷元件?！　　　⊙趸\壓敏電阻是一種新穎的陶瓷半導(dǎo)體器件，它是用氧化鋅為主材料，加入少量的氧化鉍，氧化鈷，氧化銻等金屬氧化物，經(jīng)配制煉制而成的半導(dǎo)體非線性元件，是一種伏安特性為非線性的敏感元件。二、系統(tǒng)方框圖：22 系統(tǒng)原理圖詳細(xì)電路見最后附圖第三章　單元電路的設(shè)計(jì)與思考3－1　防雷電路的設(shè)計(jì)　　雷電波沿電力繞路作用到電氣設(shè)備上時(shí)，設(shè)備往往承受不了過高的沖擊而損壞，電子設(shè)備的耐壓水平比電氣設(shè)備的低得多，損壞率更大，為防止雷電波的這種損害，我們使用避雷器。第二章　總體電路設(shè)計(jì)2－1　總體思路及系統(tǒng)方框圖一、總體思路電壓感器，電流互感器采集的電壓電流信號(hào)經(jīng)過運(yùn)放放大后由絕對值電路將交流信號(hào)變?yōu)橹绷餍盘?hào)，該直流信號(hào)經(jīng)濾波后送給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，在中央處理與設(shè)定值比較，如若超過過流、過壓值則發(fā)出相應(yīng)信號(hào)使主電路切斷，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，如若沒有超過設(shè)定值則將電壓值送往顯示電路電路。1－3　家庭用電安全保護(hù)器的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢　　傳統(tǒng)的保護(hù)器以及現(xiàn)在市面上的大多數(shù)保護(hù)電器都屬于模擬電子式，這種保護(hù)電路精度低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易安裝調(diào)試，并且不易實(shí)現(xiàn)智能化及網(wǎng)絡(luò)化。 C）電器設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化智能電器監(jiān)控單元以微處理為核心，實(shí)際上就是獨(dú)立的計(jì)算機(jī)控制設(shè)備，可以把它當(dāng)成網(wǎng)絡(luò)中的通信節(jié)點(diǎn)，采用數(shù)字通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理、設(shè)備資源的共亨。由于采用微機(jī)處理技術(shù)，電器設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場的各種現(xiàn)場參量全部用數(shù)字處理，不僅大大提高了保護(hù)精度，減小產(chǎn)品保護(hù)的分散性，而且可以通過軟件改變處理算法，不需修改硬件電