真空电容范文第1篇
它反映了交流电源在电阻元件上做功的能力大小，或单位时间内转变为其它能量形式的电能数值。
实际上它是交流电在一个周期内瞬时功率的平均值，故又称平均功率。它的大小等于瞬时功率最大值的1/2，就是等于电阻元件两端电压有效值与通过电阻元件中电流有效值的乘积。
2、无功功率：为了反映以下事实并加以表示，将电感或电容元件与交流电源往复交换的功率称之为无功功率。
简称“无功”，用“Q”表示。单位是乏(Var)或千乏(KVar)。
在交流电路中，凡是具有电感性或电容性的元件，在通电后便会建立起电感线圈的磁场或电容器极板间的电场。因此，在交流电每个周期内的上半部分(瞬时功率为正值)时间内，它们将会从电源吸收能量用建立磁场或电场;而下半部分(瞬时功率为负值)的时间内，其建立的磁场或电场能量又返回电源。因此，在整个周期内这种功率的平均值等于零。就是说，电源的能量与磁场能量或电场能量在进行着可逆的能量转换，而并不消耗功率。
无功功率是交流电路中由于电抗性元件(指纯电感或纯电容)的存在，而进行可逆性转换的那部分电功率，它表达了交流电源能量与磁场或电场能量交换的最大速率。
实际工作中，凡是有线圈和铁芯的感性负载，它们在工作时建立磁场所消耗的功率即为无功功率。如果没有无功功率，电动机和变压器就不能建立工作磁场。
3、视在功率：交流电源所能提供的总功率，称之为视在功率或表现功率，在数值上是交流电路中电压与电流的乘积。
视在功率用S表示。单位为伏安(VA)或千伏安(KVA)。
它通常用来表示交流电源设备(如变压器)的容量大小。
视在功率即不等于有功功率，又不等于无功功率，但它既包括有功功率，又包括无功功率。能否使视在功率100KVA的变压器输出100KW的有功功率，主要取决于负载的功率因数。
4、功率三角形
视在功率(S)、有功功率(P)及无功功率(Q)之间的关系，可以用功率三角形来表示，如下图所示。它是一个直角三角形，两直角边分别为Q与P，斜边为S。S与P之间的夹角Ф为功率因数角，它反映了该交流电路中电压与电流之间的相位差(角)。
电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S
1三相负荷中，任何时候这三种功率总是同时存在：功率因数cosΦ=P/S：sinΦ=Q/S
(
1)当三相负载平衡时：对于三相对称负载来说，不论是
Y形接法还是△
形接法，其功率的计算均可按下式进行：
(2)当三相负载不平衡时：分别计算各相功率，再求和， P=P1+P2+P3=U1*I1*cosφ1+U2*I2*cosφ2+U3*I3*cosφ
3(3)如果三相电路的负载不对称，则上述公式不能使用，这时必须用三个单相电路功率相加的方法计算三相总功率。
“功率三角形”是表示视在功率S、有功功率P和无功功率Q三者在数值上的关系，其中φ是u(t)与i(t)的相位差, 也称功率因数角。
由功率三角形可得 ：P=Scosφ，Q=Ssinφ=Ptgφ
对于三相电路： P=√3 UIcosφ，Q=√3 UIsinφ， S=√3 UI=√(P2+Q2)
KW是指有功功率，KVA是指视在功率或容量，对于用电器来说，VA*功率系数=W
在电阻类器件上，VA=W它的功率系数是1在电动机上，功率系数是0.7-0.9不到1
在发电机上，W指的应该是主动机的功率，比如说汽油机或柴油机的输出功率，VA应该指的它的带负载能力。(带负载能力就是代表器件的输出电流的大小。)
KW：有功功率(P)单位KVA：视在功率(S)单位VAR： 无功功率Q
S=(P平方+Q平方)的开方P=S*cos(φ)φ是功率因数
真空电容范文第2篇
1超级电容器研究的意义
伴随人口的急剧增长和社会经济的快速发展，资源和能源日渐短缺，生态环境日益恶化，人类将更加依赖洁净和可再生的新能源。有的学者则更进一步认为21世纪将是以电池为基础的社会。近年来在许多储能装置应用方面对功率密度的要求越来越高，已超过了当前电池的标难设计能力。超级电容器(SC)正是在这样的背景下产生的。“超级电容器”一词来自20世纪60年代末日本NEC公司生产的电容器产品“Supercapacitor”。它泛指具有很高功率和高能量密度的电容器[1]。所谓“超级电容器”本质上是根据电化学原理设计、制造出来的，因此它又被称为电化学电容器(Electrocamical Capacitors，EC)。新型的电化学电容器具有优良的脉冲充放电性能以及大容量储能性能，并且具有充电快、循环寿命长、环境适应性强、无记忆效应、免维护、对环境无污染等优点。“冷战”时期超级大国间的军备竞赛，特别是美国的“星球大战”、“导弹防御系统”计划大大加快了超级电容器在军事装备的应用。它可作为新一代激光武器、潜艇、导弹以及航天飞行器等高功率军事装备的激发器。军用坦克、卡车在恶劣条件下的启动、爬坡、刹车等动力响应过程的瞬间启动电源等等;近年来电动汽车的兴起，更进一步推动了超级电容器的发展，由于超级电容器具有较大的功率密度，在新一代电动车中，可以与锂离子电池联用，用于解决起步，加速及制动能量的回收，从而起到保护电池，提高整车性能的作用。在普通机车的运行过程中，超级电容器也可以配合蓄电池应用于各种内燃发动机的电启动系统.
作为一种新的储能元件，超级电容器填补了传统电容器(如平板电容器、电解电容器)和电池之间的空白，无论是从电荷储存原理、还是器件的性能，它都与常规的物理(介质)电容器有较大的区别。它能提供比普通电容器更高的比能量和比二次电池更高的比功率以及更长的循环寿命，同时还具有比二次电池耐温和免维护的优点。超级电容器具有法拉级的超大电容量;其脉冲功率比蓄电池高近十倍。充放电循环寿命在十万次以上;有超强的荷电保持能力，漏电源非常小。充电迅速，使用便捷;无污染，有利于环保。因此，它在计算机、通信、电力、交通、航空、航天、国防等领域具有广阔的应用前景。各工业国家都纷纷把电化学电容器列为国家重点战略研究开发项目。1996年欧共体制定了超级电容器的发展计划，美国能源部及国防部也制定了相应的发展超级电容器的研究计划。我国在“十五”国家863计划中要求研究满足电动车整车要求的超级电容器。超级电容器正成为研究热点[2]。
2研究与发展概况
超级电容器的研究源于美国GE公司1957年Becker取得的第一篇双层电容器专利[3]，它以碳材料为电极，硫酸水溶液作电解质，工作电压lV。进入90年代以来，由于电动汽车的兴起，对超级电容器的各类研究也逐渐增多，目前超级电容器的研究主要集中在以下几个方面：
(1)电极材料的选择和优化
a碳电极材料
超级电容器电极材料按照种类可以分为碳电极材料，金属氧化物电极和导电聚合物电极 三大类，对于碳电极材料而言(包括活性炭、碳纤维、碳气溶胶和碳纳米管材料等)，主要遵循双电层电容储能原理 ，即利用碳材料具有较大的表面积，通过碳材料吸附电解液中的离子在电极表面形成双电层来完成储能过程[4];
b过渡金属氧化物电极材料
对过渡金属氧化物而言，主要是通过在电极表面发生高度可逆的氧化还原反应来实现电荷的储存，自1975年conway发表了过渡金属氧化物准电容储能理论[5]，目前已有许多关于过渡金属氧化物如RuO2[6]、IrO2[7]、MnO2[8]、NiO[9]、Co3O4[10]、V2O5[11]、SnO2[12]作为超级电容器电极材料的报道。按同等表面积计算，遵循法拉第准电容理论的过渡金属氧化物电极，其比容量可达到碳电极材料的10-100倍，其中氧化钌电极材料具有最好的电容特性，但氧化钌昂贵的价格极大的限制了其具体应用，对于用氧化钌制备的超级电容器，氧化钌电极材料的成本就占据了整个电容器价格的90%，所以目前人们进行了许多研究，尝试采用廉价金属氧化物取代
氧化钌电极。
C导电聚合物材料
除了碳材料和过渡金属氧化物可作为超级电容器材料以外，高分子聚合物材料[13]目前也被用于超级电容器电极材料的制备，其储能也是遵循法拉第准电容原理。相比过渡金属氧化物电极工作电压较低的特点，采用高分子聚合物材料可以在高电压下工作，同时也具有较大的能量密度和功率密度，高分子聚合物电极材料代表了超级电容器电极材料研究的一个新的发展方向。但其可逆性相比碳电极和过渡金属氧化物电极较差，此外在长时间的循环过程中保证其稳定性(包括防止外形的膨胀或收缩)及内阻较大也是目前急需解决的问题，而这些因素常常会限制高分子聚合物电极的进一步应用，目前高分子聚合物电极材料仍处于基础研究阶段。
一、超级电容器简介
超级电容器又称超大容量电容器或者电化学电容器，是介于传统电容器和电池之间的一种新型储能器件。与传统电容器相比，超级电容器具有更大的容量以及更高的能量密度，其容量可达法拉级(F)甚至数千法拉，而传统的电容器只有微法(μF)级，1F=106μF;与电池相比，超级电容器具有更高的功率密度和更长的循环寿命，可实现大电流充放电，工作温度范围可达-25 ~ +75℃，已成为世界各国的研究开发的热点。超级电容器在航空航天、军工领域、汽车行业、通信领域、仪器仪表、消费电子、电动玩具等领域都具有重要的应用市场。
1超级电容器概况
1.1超级电容器的原理
超级电容器是利用电极和电解液之间形成的界面双电层电容来存储能量的一种新型储能器件。
当电极插入电解液时，电极表面上的净电荷将从溶液中吸引部分不规则分配的带异种电荷的离子，使它们在电极-溶液界面的溶液一侧离电极一定距离排成一排，形成一个电荷数量与电极表面剩余电荷数量相等而符号相反的界面层。这个界面由两个电荷层组成，一层在电极上，另一层在溶液中，因此称为双电层。 根据电容器原理，电容量C=(其中，ε—介电常数;S—电极有效表面积;d—电介质厚度)，表面积S越大，电介质厚度d越小，电容器容量C就越大。
对于超级电容器，d为溶剂化离子半径，一般水化后的离子半径为0.3~0.5nm，而一般电解电容器的介电质氧化膜厚度在数十纳米以上;另外，超级电容器的电极材料一般选用高比表面积的多孔炭材料，其比表面积可高达2000-3000m2/g，远大于电解电容器的电极面积。因此，双电层电容器可以取得法拉级甚至数千法拉的高电容量。
1.2超级电容器的特性
超级电容器作为一种新型储能器件，兼具电池和传统电容器的优点(见表1)，具体叙述如下：
(1)可储存巨大的能量，容量达几法拉级甚至数千法拉;其存储的能量E=1/2CU2(C：器件的电容量;U：器件的端电压)。
(2)环境友好，无需采用污染性物质为原料;
(3)免维护，长时间放置不失效，即使几年不用仍可保留原有的性能指标。
(4)超级电容器充放电速度快(根据容量的不同为几秒~几分钟)，可以在瞬间释放出安培级至数千安培级的大电流，具有独特的大电流充放电特性，特别适合
大功率脉冲电路的应用。
(5)循环寿命长(>10万次)，充放电效率高(>95%)，充放电过程仅发生离子的吸附脱附，电极结构不会发生变化;
(6)工作温度范围宽(-25~75℃)，可满足恶劣环境使用的要求。
(7)相对成本低，尽管价格比铅酸电池高3倍，但寿命比铅酸电池高20倍。
(8)体积比容量与重量比容量高，外形紧凑，易于安装，符合新型电子产品对电源的短小轻薄要求;
(9)通过串并联可制成高耐压、大容量组件，满足不同领域的需要。 元器件
普通电容器
超级电容器
充电电池 表1超级电容器与普通电容器、充电电池的性能比较 能量密度 功率密度 循环寿命 /次 / Wh·kg-1 / W·kg-1 <0.2 0.2-20 20-200 104-106 102-104 <500 >106 >105 10
31.3超级电容器应用领域
根据放电量、放电时间、工作电压以及电容量大小，超级电容器可用作后备、替换和主电源三类，主要应用领域如下：
(1)军事领域
用于新一代激光武器、粒子束武器、微波武器、潜艇、导弹等大功率脉冲电源;航天飞行器、军用坦克和卡车等军事装备的启动电源上。
(2)无线通讯领域
GSM手机通讯脉冲电源，移动电脑、PDA、其它使用微处理器的便携式设备以及其它数据通讯设备的备用电源。
(3)消费电子领域
音响、视频和其它电子产品断电时须用记忆保持电路的产品;电子玩具;无线电话;电热水瓶;照相机闪光灯系统;助听器等。
(4)工业领域
智能水表、电表与气表，远程载波抄表，无线报警系统，电磁阀，电子门锁，脉冲电源，UPS，电焊机，充磁机，电动工具，税控机。
(5)交通运输领域
主要应用于汽车、火车、船舶和码头等领域。如交通工具的启动设备，瞬间提供大电流，以及与电池配合使用组成混合动力车和开发纯电容交通车，提供动力驱动电源。应用于汽车零部件领域，如音响、电动座椅、空调、转向和制动等。应用于码头的集装箱起重机等领域。
(6)特殊要求的智能设备或电路设计领域。
(7)其它应用领域，如太阳能光伏产品储能器件等。
1.4超级电容器的性能指标
(1)容量：电容器在一定的重量或者体积范围内存储的容量，量纲为F(法拉)。
(2)内阻：又称为等效串联电阻，分为直流内阻和交流内阻，量纲为Ω。
(3)漏电流：恒定电压情况下，一定时间后测得的电流，量纲为mA。
(4)比能量：是指单位重量或单位体积的电容器所给出的能量，也叫重量比能量或体积比能量，也称能量密度，量纲为Wh/kg或Wh/L。
(5)比功率：单位重量或单位体积的超级电容器所给出的功率，表征超级电容器所承受电流的大小，超级电容器的比功率是电池的数量级倍数，量纲为W/kg或Wh/L。
(6)循环寿命：超级电容器经历一次充电和放电，称为一次循环或叫一个周期。
(7)高低温性能：在高温、低温环境下其电性能的变化情况。
1.5超级电容器的组成与关键技术 如图1所示，超级电容器主要由极化电极、集电极、电解液、隔膜、引线和封装材料几部分组成。电极材料、电解质的组成、隔膜质量以及电极制造技术对超级电容器的性能有决定性的影响。电极材料的性能决定其电容量的大小;电解质的分解电压决定超级电容器的工作电压，以水溶液为电解液的电容器工作电压只有lV左右，而有机电解液的可达3V左右。超级电容器的关键技术包括：
(1)高比容量电极材料的制备技术;
(2)高性能电解液的合成技术;
真空电容范文第3篇
1、电感线圈对交变电流的阻碍作用
(1)电感线圈中通过交变电流时产生自感电动势，阻碍电流变化，对交变电流有阻碍作用，用感抗来表示，XL=2πf L，线圈自感系数越大，交变电流的频率越高，感抗越大。
(2)线圈的作用：线圈有“通直流、阻交流”、“通低频，阻高频”特征。
(3)线圈的应用
①低频扼流圈：自感系数很大。对低频交变电流有很大的阻碍作用。即“通直流、阻交流”。
②高频扼流圈：自感系数小。对低频交变电流阻碍小，对高频交变电流阻碍大。即“通低频、阻高频 ”。
2、电容器对交变电流的阻碍作用
(1)交变电流能够“通过”电容器，但自由电荷没有通过两极板间的绝缘介质。电容器交替进行充电和放电，电路中就有了流，表现为交流电“通过”了电容器。
(2)容抗：电容对交流电的阻碍大小的作用 Xc=1/(2πf C)，电容器的电容越大，交变电流频率越高，容抗越小。
真空电容范文第4篇
摘要：针对我国目前高低温环境中圆光栅角度编码器无法校准的问题，设计一种适用于高低温环境下圆光栅角度编码器的校准装置，该校准装置通过机械传动的方式将高低温环境下的角位移量传递至常温环境中来实现校准功能。根据现代仪器精度与误差理论，对该校准装置的各项误差源进行分析，得到各误差分量的计算公式，并按给定精度指标进行误差分配。计算结果表明，所设计的高低温环境角度编码器校准装置的最大允许误差为4.98气满足测量精度要求。
关键词：高低温环境;角度编码器校准;轴系扭转角;精度设计
0 引言
近年来，随着我国航天事业的发展，我国在进行空间站建造、探月工程以及火星探测等重大航天工程领域的研制实施过程中，有大量精密、复杂的
收稿日期：2018-08-13;收到修改稿日期：2018-10-30
基金项目：国家重点研发计划资助（2017YFF0108000）
作者简介：张宝玉（1993-），男，山东青岛市人，硕士研究生，专业方向为高低温环境圆光栅角度编码器校准。机构和组件需要在地面模拟空间真空、高低温等极端环境下进行机构装配精度、传动效率、振动、力和力矩、刚度以及电性能参数等多项性能测试和可靠性考核[1-3]。在地面模拟测试中对高低温环境下各机构、组件角位移运动的检测主要采用圆光栅角度编码器，为了保证角位移测量结果的准确可靠，需定期对其进行校准[4-5]。
目前国内外对于角度编码器主要采用光电自准直仪配合精密转台实现校准[6-10]其中中国计量科学研究院自行研制的激光小角度基准装置在测量范围为±1°～±5°时，其不确定度为0.1\"（k=3）;德国Moeller-Wedel公司的ELCOMAT HR光电自准直仪的不确定度甚至可达±0.03\"。
然而上述圆光栅角度编码器的校准方法都是在常温条件下进行的，与本装置实际的高低温（-70～100℃）条件有较大差别。基于此，本文借鉴常温环境下圆光栅角度编码器校准方法[11-14]，围绕高低温环境圆光栅角度编码器校准技术进行研究，设计了一种测量范围为0°～360°，不确定度为5\"的高低温圆光栅角度编码器校准装置，该装置能模拟高低温工作环境，采用传动轴将高低温环境中的圆光栅角度编码器与外部高精度角度编码器进行同轴连接，实现对高低温圆光栅角度编码器的在线校准。最后，本文对传动轴本身的标准量、偏心、轴扭转角、角不对中等误差进行分析和精度设计，以满足装置技术指标的要求。
1 高低温圆光栅角度编码器校准装置工作原理与结构
本文设计的应用于地面测试机构的高低温圆光栅角度编码器校准装置的基本结构如图1所示。该校准装置的工作原理是：在高低温箱外部左侧的伺服电机给予动力，驱动传动轴产生角位移，位于高低温箱内部的被校圆光栅角度编码器和高低温箱右侧外部的高精度角度编码器均安装在传动轴上，同时带动圆光栅角度编码器和校准装置进行角位移运动，采用高精度标准角度编码器的测量结果与被校圆光栅角度编码器的测量结果相比较的方式，来实现校准目的。此外，校准装置中采用的高精度标准角度编码器可送至国防科技工业一级计量站或省级计量测试机构校准，从而可将高低温圆光栅角度编码器的测量结果溯源至我国角度计量基准，建立地面模拟测试时所使用的高低温圆光栅角度编码器的完整溯源链，以保证测量结果的准确性。
从图1可以看出，高低温箱内部安装有内部支撑，其上装有被校圆光栅角度编码器，并且被校圆光栅角度编码器与传动轴连接;传动轴与高低温箱外左侧的伺服电机相连，为校准装置提供动力;高低温箱右侧高精度标准角度编码器通过轴套与传动轴连接，固定在外部支撑上;外部支撑与支撑平台相固定，安装在微调整平台上，且微调整平台固定在测量平台上，以方便调节高精度标准角度编码器与传动轴的同轴度。
在伺服电机驱动下，被校圆光栅角度编码器和高精度标准角度编码器通过传动轴同时转动，高低温圆光栅角度编码器校准装置通过固定在外部支撑上的高精度标准角度编码器获取传动轴转动的角度数值，通过比较该校准装置与被校圆光栅角度编码器的示数来实现校准。
2 高低温圆光栅角度编码器校准装置的误差分析
本校准装置的校准对象为高低温环境下使用的圓光栅角度编码器，最高精度为15\"，因此，根据计量学理论，本项目校准装置的最大允许误差设计为5\"，为此必须对该校准装置测量过程中的误差源进行全面分析。
高低温圆光栅角度编码器校准装置的位移校准数学模型：
△θ=θ1-θ2+δ1+δ2+δ3（1）
式中：△θ——被校圆光栅角度编码器的误差值（\"）;
θ1——被校圆光栅角度编码器的测量值（\"）;
θ2——高精度标准角度编码器的测量值（\"）;
δ1——高精度标准角度编码器标准量误差;
δ2——高精度标准角度编码器偏心误差;
δ3——为传动轴的轴扭转角误差。
由式（1）可知：装置的主要误差来源有：标准量误差和轴扭转角误差，此外偏心误差以及其他误差也会对测量结果产生影响。
2.1 标准量误差
高低温圆光栅角度编码器校准装置通过传动轴将高低温箱内部的位移传递至常温环境下，再用高精度标准角度编码器测量，因此标准量高精度标准角度编码器的示值误差δ1（x）成为该校准装置的标准量误差的主要来源。
2.2 偏心误差
高低温圆光栅角度编码器校准装置的伺服电机通过传动轴同时带动被校圆光栅角度编码器和高精度标准角度编码器转动，高精度標准角度编码器通过轴套与传动轴连接，因此高精度标准角度编码器圆光栅圆心与传动轴的轴心由于安装等因素的影响会发生偏心，故测量过程中会产生偏心误差。产生偏心误差示意图如图2所示。
图中θ2是高精度标准角度编码器测量得到的角度;φ是传动轴旋转角度;r2是高精度编码器理论旋转轨迹半径;O1为编码器理论旋转轨迹中心;O2为编码器实际旋转轨迹中心;：是测量过程中高精度标准角度编码器的理论旋转中心与实际旋转中心的距离;r1为编码器实际旋转中心半径，产生的偏心误差为δ2（x），则偏心误差的计算公式[2-3]为：
2.3 轴扭转角误差
因高低温圆光栅角度编码器校准装置通过传动轴进行角位移的传递，而传动轴本身在受到伺服电机给予的力矩作用时，会发生扭曲，产生扭转角，因此会产生轴扭转角误差。
传动轴选取的材料为4J36因瓦合金，设轴的长度为L，半径为R，伺服电机输出扭矩为T，根据轴扭转的刚度条件求最大扭转角：
式中：[B]许用扭转角;
G——传动轴的切变模量;
Ip——截面极惯性矩。
本校准装置采用的传动轴为实心轴，实心轴长度和半径已知，故可求得截面极惯性矩Ip：
因此式（3）即可转换为：
记为：
2.4 角不对中误差
被校圆光栅角度编码器通过内部支撑安装在高低温箱内部，因高低温箱内外温度不一致，造成内部支撑会产生热变形，使得高精度标准角度编码器与被校圆光栅角度编码器的角位移测量值产生角不对中误差。产生的角不对中误差示意图如图3所示。
图中A为传动轴上被测圆光栅角度编码器安装点;B为传动轴与箱壁交界点;C为传动轴上高精度标准角度编码器安装点;φ1为传动轴AB段转动角度;φ2为传动轴BC转动角度;β为传动轴AB段与水平线的偏角;△H为内部支撑受温度影响的高度变化量;L1为传动轴箱内理论长度。
从动轴转角向主动轴投影得：
tanφ1=tanφ2cosβ（7）
在存在角不对中的情况下，高精度标准角度编码器和被校圆光栅角度编码器旋转一周时，只有在主动轴转角ω为0°、180°和360°时，从动轴转角φ2：与主动轴转角φ1相等，令
φ2=φ1+△φ（8）
其中△φ为任意时刻引入的角度误差。
联立式（7）、式（8）可得：
在偏角值β固定不变时，安装误差△φ与传动轴BC段转角值φ2呈正弦关系，周期为π，其值在nπ/2处为0，在（2n+1）π/4处达到最大值△φmax，（n=1，2，3，…）。且：
设内部支撑高度为H，内部传动轴长为L1，材料的热膨胀系数为α，高低温箱内部温度变化为△T，则：
△H=H×α×△T（11）
根据三角转换公式可知cosβ的数值，进而可求得△φmax的数值，记为β4（x）。
2.5 其他误差
其他误差主要包括振动、湿度、测量软件以及测量人员引起的误差，设这些误差量大小为δ5（x）。
3 高低温圆光栅角度编码器校准装置的精度设计
3.1 等作用原则的初步精度设计
根据上述对高低温圆光栅角度编码器校准装置的误差来源、机械结构及所设计的具体精度要求的分析，现对高低温圆光栅角度编码器校准装置的精度进行设计。依据等作用原则和最大允许误差5\"的要求，可利用方和根公式求得各个误差分量均为：
从误差分配结果可看出该校准装置对各个误差分量的要求相同，然而由于加工工艺及成本的限制，应根据实际情况对测量误差进行合理调整与重新分配。
3.2 标准量误差设计
标准量误差来源主要是高精度标准角度编码器的示值误差。根据选用的高精度标准角度编码器的测量精度，取高精度标准角度编码器的示值误差δ1（x）=1\"，并且可将其送至国防科技工业一级计量站或省级计量测试机构校准。
因此，标准量的误差较小，可以将其精度要求适量提高。
3.3 偏心误差设计
所设计的传动轴通过轴套与高精度标准角度编码器连接时，可将偏心距离ε控制在50μm内，所选用的高精度标准角度编码器的圆光栅半径r1=180mm，在校准时，每次转动的角位移为300，则产生偏心误差为：
将度转换成角秒，可得：
δ2（x）=2.86\"
由于测量过程中，传动轴会产生径向跳动，因此偏心距离大小难以精确控制，偏心误差进一步减小困难，因此应适量放宽对偏心误差的限制，此处将偏心误差控制在3\"以内。
3.4 轴扭转角误差设计
传动轴选取的材料为4J36因瓦合金，设计轴的长度L为1000mm，半径R为30mm，伺服电机输出扭矩为T=5N·m，4J36因瓦合金的切变模量G未知，弹性模量E=144GPa，有弹性模量E、泊松比μ、切变模量之间的关系为：
G=E/2（1+μ）（12）
其中，根据4J36材料本身性质，μ取值为0.3，由此可求得切变模量的数值G=55-38GPa。
许用扭转角[B]对于精密轴取值为0.15°/m～0.30°/m，此处取值0.15°/m，将上述数值代入式（6），可得：
δ3（x）=γ=1.04×10-3°≤[θ]
将度换算成角秒，取轴扭转角误差δ3（x）=3.75\"。
3.5 角不对中误差
已知内部支撑高度为H=340mm，内部传动轴长为L1=300mm，材料的热膨胀系数为α=1.5×10-6℃，则在-70℃时的内部支撑受温度影响的高度变化量4H=△4.59×10-2mm，进而可得cosβ≈1，将上述值带入式（10）中可得：△φmax≈0\"，即δ4（x）≈0\"。
由上述得出的角不对中数值大小可知，本装置受到高低温箱内温度的影响较小，可忽略不计。
3.6 其他误差设计
其他测量误差主要包括硬件电路误差、软件程序误差、环境振动、湿度以及其他未知误差。软、硬件误差可以通过选用高精度的采集卡、芯片以及编写完善的测量程序来减小，而除软、硬件误差之外的误差难以获取，从而无法修正，因此分配给该项的误差应较大，取δ5（x）=0.9\"。
3. 7测量误差的合成
根据误差独立作用原理，按照方和根公式对上述误差进行合成，可得校准装置的总体最大允许误差为：
因此，校准装置的总体最大允许测量误差为4.98\"<5\"，满足设定的精度要求。
4 结束语
本文对应用于地面测试机构的高低温圆光栅角度编码器校准装置进行了设计，其能在高低温环境下对所采用的圆光栅角度编码器进行校准，并详细分析了该校准装置的主要误差来源，重点考虑了偏心误差、轴扭转角误差的影响。同时对校准装置的主要误差来源进行了误差分配和精度设计。结合实际测量条件，经计算可得该高低温圆光栅角度编码器的最大允许误差为4.98\"，满足提出的不确定度为5\"的设计要求。这为进一步研究应用于地面测试机构的高低温圆光栅角度编码器校准技术提供了依据。
参考文献
[1]郭喜春.空间站转位机构高低温性能测试系统若干关键技术的研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2016.
[2]张求知，王鹏.光栅角编码器偏心误差修正方法研究[J].电光与控制，2011，18（7）：64-67.
[3]艾晨光，褚明，孙汉旭，等.基准圆光栅偏心检测及测角误差补偿[J].光学精密工程，2012，20（11）：2479-2484.
[4]李文一，程增杰.基于阿贝误差补偿光路的水准标尺检定装置及不确定度分析[J].中国测试，2015，41（10）：34-38.
[5]GAO W，KIM S W，BOSSE H，et al.Measurementtechnologies for precision positioning[J].CIRP Annals-Manufacturing Technology，2015，64（2）：773-796.
[6]杨飒，赵新宇.圆光栅误差分析与补偿方法实验验证[J].科技创新导报，2013（10）：37-38.
[7]王福全，王珏，谢志江，等.精密转台角分度误差补偿[J].光学精密工程，2017，25（8）：2165-2172.
[8]MATSUZOE Y，TSUJI N，NAKAYAMA T，et al.High-performance absolute rotary encoder using multitrack and M-code[J].Optical Engineering，2003，42（1）：124-131.
[9]张洪波，万秋华，王树洁，等.小型编码器动态精度检测的安装误差控制[J].光学精密工程，2016，24（7）：1655-1660.
[10]糜小涛，高胜英.圆光栅偏心对仿真转台角位置精度的影响[J].长春理工大学学报（自然科学版），2014（3）：9-12.
[11]石广豐，张玉石，郭丰杰，等.激光衍射对刀矩孔倾斜角度的误差校正方法研究[J].光学技术，2018（4）：391-394.
[12]KAPLYA E V.Identification and compensation of staticerrors in the phase coordinates of elements of an opticalencoder D].Measurement Techniques，2014，57（5）：493-500.
[13]周继昆，张荣，凌明祥，等.高精密机床主轴回转误差在线测试系统[J].中国测试，2016，42（7）：64-67.
[14]平面角计量器具检定系统表：JJG2057-2006[S].北京：中国计量出版社，2006.
（编辑：商丹丹）
真空电容范文第5篇
1 电力电容器的保护
1.1 电容器组应采用适当保护措施
如采用差动保护或短时限过电流保护, 对于3k V及以上的电容器, 必须在每个电容器上配置单独的熔断器, 熔断器的额定电流应按熔丝的特性和接通时的涌流来选定, 一般选用1.5倍电容器的额定电流, 以防止电容器内部短路时油箱爆炸。
1.2 除上述的保护形式外, 一般还应装设下面的几种保护
(1) 过电压保护:如果系统电压长时性升高, 需采取措施使电压升高不超过1.1倍额定电压;如果电容器同架空线路或真空断路器联接时, 可用合适的避雷器来进行大气过电压或操作过电压保护;如果电容器在运行中出现的过电压, 则装设过电压继电器保护动作于跳闸。 (2) 过电流保护:用合适的电流自动开关或电流继电器进行保护, 使电流升高不超过1.3倍额定电流。 (3) 在中性点不接地系统中, 短路单相电流超过20A时, 并且短路电流的保护装置或熔丝不能可靠地保护接地故障时, 则应装设单相接地保护装置。 (4) 低电压保护:如果母线电压低于0.5Ue (母线额定电压) , 装设低电压保护并动作于电容器组的电源开关跳闸。 (5) 对于双三角形接线的电容器组装设横差动保护;对于双星形接线的电容器组装设中性线不平衡电流保护;对于单星形接线的电容器组装设开口三角电压保护;对大容量分组电容器装设零序电流保护。
1.3 正确选择电容器组的保护
正确选择电容器组的保护方式是确保电容器安全可靠运行的首要条件, 但无论采用何种保护方式, 均应符合以下要求。
(1) 保护装置应有足够的灵敏度。 (2) 能够有选择地切除故障电容器, 或在电容器组电源全部断开后, 便于检查出已损坏的电容器。 (3) 在电容器停送电过程中及电力系统发生接地或其它故障时, 保护装置不能有误动作。 (4) 保护装置应便于进行安装、调试和运行维护。
1.4 电容器不允许装设自动重合闸装置
相反应装设无压释放自动跳闸装置, 主要是因电容器放电需要一定时间, 当电容器组的开关跳闸后, 如果马上重合闸, 电容器是来不及放电的, 在电容器中就可能残存着与重合闸电压极性相反的电荷, 这将使合闸瞬间产生很大的冲击电流, 从而造成电容器外壳膨胀、喷油甚至爆炸。
当电容器安装于“谐波源”较多的电网上时, 为了防止谐波电流引起电容器内部相间短路, 故应在电容器前串联适当的电抗器。
2 电力电容器的接通和断开
(1) 电力电容器组在接通前应用兆欧表检查绝缘及放电网络。 (2) 接通和断开电容器组时, 须考虑以下几个方面: (1) 当母线上的电压超过1.1倍额定电压最大允许值时, 禁止将电容器组接入电网。 (2) 在电容器组自电网断开后1min内不得重新接入, 但自动重复接入情况除外。 (3) 在接通和断开电容器组时, 要选用不能产生危险过电压的断路器。
3 电力电容器的放电
(1) 电容器每次从电网中断开后, 应该自动进行放电。其端电压迅速降低, 不论电容器额定电压是多少, 在电容器从电网上断开5min内, 其端电压应不超过65V。 (2) 为了保护电容器组, 自动放电装置应装在电容器断路器的负荷侧, 并与电容器直接并联 (中间不准装设断路器、隔离开关和熔断器等) 。具有非专用放电装置的电容器组, 例如:对于高压电容器用的电压互感器, 对于低压电容器用的白炽灯泡, 以及与电动机直接联接的电容器组, 可以不再装设放电装置。为了延长灯泡的使用寿命, 应适当地增加灯泡串联个数。 (3) 在接触从电网断开的电容器的导电部分前, 必须用绝缘的接地金属杆进行单独放电。
4 电力电容器组倒闸操作时必须注意的事项
(1) 在正常情况下, 全所停电操作时, 应先断开电容器组断路器后, 再拉开各路出线断路器。恢复送电时应与此顺序相反。 (2) 在变电所事故停电情况下须将电容器组的断路器断开。 (3) 电容器组断路器跳闸后不准强送电;保护熔丝熔断后, 未查明原因之前, 不准更换熔丝送电。 (4) 电容器组禁止带电荷合闸。电容器组再次合闸时, 必须在断路器断开3min之后才可进行。
5 电容器在运行中的故障处理
(1) 当电容器喷油、爆炸着火时, 应立即断开电源, 并用砂子或干式灭火器灭火。 (2) 电容器的断路器跳闸, 而分路熔断器熔丝未熔断。操作人员应对电容器放电3 m i n后, 再检查断路器、电流互感器、电力电缆及电容器外部等情况, 经检查后, 若未发现异常情况, 可以试投, 否则应进一步对保护以及电容器做全面的试验检查。 (3) 当电容器的熔断器熔丝熔断时, 应向值班调度员汇报, 待取得同意后, 再断开电容器的断路器。在切断电源并对电容器放电后, 先进行外部检查, 如套管的外部有无闪络痕迹、外壳是否变形、漏油及接地装置有无短路等, 然后用绝缘摇表摇测极间及极对地的绝缘电阻值。如未发现故障迹象, 可换好熔断器熔丝后继续投入运行。如经送电后熔断器的熔丝仍熔断, 则应退出故障电容器, 并恢复对其余部分的送电运行。
总之, 装设安全可靠的保护装置以及加强对电容器组的运行维护, 不仅可以保障电力系统的供电质量和提高经济效益, 还可以增加电容器的使用寿命。
摘要：本文主要阐述了电力电容器的保护、电力电容器的接通和断开、电力电容器的放电、电力电容器组倒闸操作时必须注意的事项、电容器在运行中的故障处理内容。
关键词：电力电容器,保护,运行维护
参考文献
[1] 许建安.电力系统微机继电保护[M].北京:中国水利水电出版社, 1988.
[2] 孙成宝, 李广泽.配电网实用技术[M].北京:中国水利水电出版社, 1997.
[3] 陈珩.电力系统稳态分析[M].北京:水利电力出版社, 1995.