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趣谈:电源技术里的1+1=2

2019-04-18 11:01 来源:电源网综合 编辑:Angelina

今天小编来和大家聊一个有趣的话题,1+1是否等于2?在电源行业中,关于1+1是否等于2,就真的是个问题了,关于1+1到底等于几,还有N多的有趣之处,下面就和小编一起来看一下吧!

(1)先看整数里的1+1

对于整数来说,1+1=2,是绝对真理。

1+1之所以等于2,是因为自然数(也即正整数)具有顺序性,且后者大于前者,相邻者相差1。由这几条公理出发,就能推得1+1=2。

两个任意整数之和再除以2,其商不一定是整数。因此,整数域是不连续且分散的。

那么整数和小数合并后的有理数域是连续且稠密的吗?不一定,虽然任意两个有理数之和再除以2,得到的商还是有理数,但有理数之间被无数的无理数给分隔开了。也因此,有理数域是不连续的,但却是稠密的。

有理数加上无理数后的实数域才是连续且稠密的。

此理论叫做实数理论,见数学分析的分析引论。实数理论是我最喜爱的数学内容之一,非常有意思,很有哲理性。由于实数理论与本主题无关,此处从略。

(2)再看逻辑里的1+1

在电气技术里,有逻辑1和逻辑0。

设A=1,B=1,C=A+B=1+1=1。

我们看下图:

趣谈:电源技术里的1+1=2

为了便于区分,有时把逻辑A与逻辑B的和称为它们的或,写成:A U B=1 U 1=1。

从电气参量来看,这里的逻辑1和逻辑0其实就是开关量。

既然是开关量,当我们采集这些开关量时,会有什么情况发生呢?会发生触头的抖动和弹跳!

开关在闭合过程中都会反复回弹多次后才会稳定闭合。由于开关每次回弹距离很小,达不到灭弧距离,因此在整个回弹过程中开关都处于持续拉弧状态,这种状况会导致开关触点严重烧蚀,甚至导致开关熔焊失效。

在弹跳期间,开关量在0和1之间弹跳取值,也即触头在0、1、0、1之间不断地变化,弹跳结束后,开关量才能真正地等于1。

为了躲开开关量的弹跳期间,PLC在输入开关量时,必须配套延迟程序来屏蔽。我们来看下图:

趣谈:电源技术里的1+1=2

在这里,KV11_S、KV12_S和KV13_S是三只低电压继电器的触头,当出现低电压时,三者的值为1。

为了消除弹跳,就把这三者各自送到延时动合的时间模块TON中,用TON延迟20毫秒才动作的方法来消除抖动。

趣谈:电源技术里的1+1=2

这是TON延时模块的FBD图。IN是输入开关量接口;PT是延时时间设定,其时间长度从1ms到27day;Q是输出开关量接口;ET是减法计数器,当TON启动后把PT的值不断减一,到ET=0后TON就动作。

图的右边是它的时序图,可以看到IN=1有效后,启动t延时。等到延时结束,输出Q=1,一直保持到IN=0为止。

(3)看相量加法里的1+1

趣谈:电源技术里的1+1=2

这张图的结论,估计连初中生都知道。我就不详细说明了吧。

在电气工程里,电流相量、电压相量,乃至于三相对称短路电流等等,都符合相量相加原则。

(4)电流互感器一次回路的1+1


先看磁滞回线:

趣谈:电源技术里的1+1=2

在第一象限,我们很清楚地看到,磁场强度和磁感应强度的关系不是直线,而是一条曲线,而且上升曲线和下降曲线还是分开的。这还不算,磁滞回线还具有饱和性,见曲线的BC段。

我们来看下图:

趣谈:电源技术里的1+1=2

图中绿色区域有四只电流互感器。假定它们的一次回路电流已经到达了额定电流,现在电流又加倍,也即出现了1+1,试问电流互感器的输出电流会满足1+1=2吗?

答案是否定的,也即:1+1小于等于2。而且电流越大,情况就越严重。

电流互感器一旦饱和后,其输出为一条平线,但最高点处会出现干扰尖峰,见上图中的图1和图2。

这种特性在配电系统使用的开关电器中出现的很多,例如电流测量回路、断路器的过载保护反时限曲线、断路器的短路保护反时限和定时限曲线、接地故障电流测量等等都会出现。

解决的办法是:用罗氏线圈,也即不带铁磁体的空心线圈来测量电流。

趣谈:电源技术里的1+1=2

罗氏线圈在开关电器,尤其是断路器内部的电流测量中得到广泛的应用。

(5)分散系数的1+1

看下图:

趣谈:电源技术里的1+1=2

左图中,有两个出线回路,它们的电流都等于1(1倍额定电流)。试问:主开关的电流(额定电流)如何选取?

国家标准GB7251.1-2005《低压成套开关设备和控制设备 第1部分:总则》中有一个图表,如下:

趣谈:电源技术里的1+1=2

可见,在这里有:1+1=0.9

(提示:GB7251.1-2005已经升级为GB7251.1-2013版,但旧版本对分散系数的描述更加紧凑,故此处仍然使用老版本)。

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