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以化學(xué)電池為例,由于氧化還原反應(yīng),在電源正、負(fù)極附近分別出現(xiàn)了厚度約為10-10m~10-6m的偶電層ad和cb,如圖2所示。由圖2可知,電源對(duì)外供電時(shí),其內(nèi)部電場(chǎng)可分為三個(gè)區(qū)域:絕大部分區(qū)域(dc)內(nèi),場(chǎng)強(qiáng)方向由負(fù)極指向正極,而在靠近兩極的偶電層ad和cb內(nèi),場(chǎng)強(qiáng)方向則由正極指向負(fù)極。因此,在偶電層內(nèi),非靜電力(化學(xué)力)克服電場(chǎng)力做功,使被移送的正電荷電勢(shì)能增加,沿電流方向電勢(shì)“躍升”,把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能而形成電源的電動(dòng)勢(shì)。在電源內(nèi)部的dc區(qū)域,存在內(nèi)電阻,電場(chǎng)力做正功,被移送的正電荷電勢(shì)能減少,沿電流方向電勢(shì)降低,從而把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(焦耳熱)。與此類同,在電源外部的外電路中,電流通過(guò)外電阻時(shí),電場(chǎng)力也做正功,被移送的正電荷電勢(shì)能減少,沿電流方向電勢(shì)降低,把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能??梢?jiàn),在電流通過(guò)內(nèi)、外電阻時(shí),電場(chǎng)力都做正功,電勢(shì)均降落,減少的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。
在閉合電路中,沿電流方向電勢(shì)的變化如圖3所示。由圖3可知,被移送的正電荷在電源正、負(fù)極附近偶電層的電勢(shì)“躍升”恰等于其在內(nèi)、外電阻上的電勢(shì)降落,表達(dá)為Uad+Ucb=Uab+Ucd,即電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于內(nèi)外電路電勢(shì)降落之和,表達(dá)為E=U外+U內(nèi);當(dāng)外電路短路時(shí),U外=Uab=0,E=U內(nèi)=Ucd,沿電流方向電勢(shì)的變化如圖4所示;當(dāng)外電路斷路時(shí),電勢(shì)的變化如圖5所示,U內(nèi)=Ucd=0,U外=Uab=Uad+Ucb=E,這就是通常利用電壓表粗測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)的原理。電源(E、r)供電時(shí),內(nèi)外電路電勢(shì)的升降也可以用圖6描述,且內(nèi)外電壓隨外電阻R變化的半定量關(guān)系圖象,如圖7所示。
從能量轉(zhuǎn)化的角度看,電源是通過(guò)非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置。物理學(xué)中用電動(dòng)勢(shì)來(lái)描述電源的這種特性,定義為E=,即電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功。而在閉合電路的內(nèi)、外電阻上,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)降低,分別形成路端電壓和內(nèi)電壓,并把減少的電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,因此,電壓定義為U=。由能量轉(zhuǎn)化與守恒定律可知,在閉合電路中,W非=W電=W電外+W電內(nèi),結(jié)合電動(dòng)勢(shì)和電壓的定義式可得,qE=qU外+qU內(nèi),即E=U外+U內(nèi)。
閉合電路的內(nèi)、外電壓與電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系也可以利用在圖8所示的裝置(高級(jí)中學(xué)物理課本第二冊(cè)第50頁(yè)圖2-20,人民教育出版社,1990年10月第1版)實(shí)驗(yàn)探究。在圖8中,C為化學(xué)電池,A、B是插在電池兩個(gè)電極內(nèi)側(cè)的探針,電壓表V和V′分別測(cè)量路端電壓U外和內(nèi)電壓U內(nèi),滑動(dòng)變阻器作為外電路。先斷開(kāi)外電路,用電壓表V測(cè)出電源的電動(dòng)勢(shì)E,然后接通外電路,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,分別同步記錄電壓表V和V′的示數(shù)U外和U內(nèi)。分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),在誤差允許的范圍內(nèi),內(nèi)、外電壓之和恒等于電源的電動(dòng)勢(shì),即E=U外+U內(nèi)。
可見(jiàn),在閉合電路中,利用電路中電勢(shì)變化的示意圖、電路中的能量關(guān)系和實(shí)驗(yàn)探究都可以得到:電源內(nèi)部電勢(shì)升高的數(shù)值等于內(nèi)、外電路中電勢(shì)降落的數(shù)值。雖然電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于內(nèi)、外電壓之和,但是,電動(dòng)勢(shì)是描述電源內(nèi)部非靜電力做功,沿電流方向電勢(shì)躍升,把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的物理量,是電源本身的屬性,由電源的性質(zhì)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定,而與外電路無(wú)關(guān)。電動(dòng)勢(shì)是在電源的正、負(fù)極附近產(chǎn)生的,可用兩臺(tái)抽水機(jī)來(lái)比喻;而電壓則是反映內(nèi)、外電路中電場(chǎng)力做功,沿電流方向電勢(shì)降落,把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的物理量,與電源和電路中的用電器有關(guān)。
綜上所述,雖然圖2結(jié)構(gòu)稍微復(fù)雜,但可以清晰地呈現(xiàn)電場(chǎng)力做功和非靜電力做功的不同過(guò)程,使內(nèi)電壓意義具體,便于對(duì)閉合電路中電勢(shì)躍升和電勢(shì)降落做具體分析,并與常見(jiàn)的電池模型相吻合。因此,建議再版時(shí)把圖1修改為圖2。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】中專物理 電源電動(dòng)勢(shì) 教學(xué)方法論
【中圖分類號(hào)】G 632 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089(2014)1-0214-02
一、中專物理中電源電動(dòng)勢(shì)的相關(guān)定義
中專物理教學(xué)中,電源電動(dòng)勢(shì)是直流電路單元的一個(gè)重點(diǎn)概念,也是本單元的難點(diǎn)。在教學(xué)中,教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的具體情況,結(jié)合其初中時(shí)已經(jīng)學(xué)過(guò)的物理電學(xué)知識(shí),從概念入手來(lái)開(kāi)展電源電動(dòng)勢(shì)教學(xué)。
物理學(xué)中所講的電源是指通過(guò)非靜電力做功把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,而電源電動(dòng)勢(shì)則是用來(lái)衡量該種能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中非靜電力做功本領(lǐng)的物理量。電源電動(dòng)勢(shì)的概念為,電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功。在教學(xué)中,要使學(xué)生掌握這一概念,首先要讓學(xué)生對(duì)"靜電力"和"非靜電力"及其所做的功清楚認(rèn)識(shí)且理解,在此基礎(chǔ)上保證其更好的理解電源電動(dòng)勢(shì)。我們知道,能夠推動(dòng)電荷移動(dòng)的力主要有三種,即靜電力、化學(xué)力和電磁力,后面兩種力也就是我們所說(shuō)的非靜電力。非靜電力中的化學(xué)力主要以蓄電池類的電源為代表,而電磁力則可能是一些以外力影響磁場(chǎng)而產(chǎn)生的力,這些都會(huì)推動(dòng)電源中的電荷移動(dòng)。
初中物理中已經(jīng)講述過(guò)磁場(chǎng)的相關(guān)概念及磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線作用力等問(wèn)題。在磁場(chǎng)中,以一種外力的施加來(lái)使電路中的單根導(dǎo)線切割磁場(chǎng)中的磁感線,導(dǎo)線內(nèi)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電勢(shì)。根據(jù)右手定則來(lái)判斷電荷在導(dǎo)線內(nèi)的運(yùn)動(dòng)方向,又根據(jù)電源內(nèi)部電流方向是由負(fù)極到正極的規(guī)律來(lái)確定電勢(shì)高的一端為電源的正極而電勢(shì)低的一端則為負(fù)極。
二、注重電源電動(dòng)勢(shì)教學(xué)中相關(guān)概念的區(qū)別
在中專物理教學(xué)中,由于某些電學(xué)概念字面上存在一定的相似性,為使學(xué)生更好的掌握相關(guān)概念和原理教師便要進(jìn)行區(qū)別教學(xué)。就電源電動(dòng)勢(shì)而言,容易和它混淆的概念便是電壓,將兩者在教學(xué)中進(jìn)行比較、區(qū)別能夠加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)知和理解。
電源電動(dòng)勢(shì)是由于非靜電力對(duì)電荷做功并將他種形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程,而電壓則是由于電場(chǎng)中對(duì)正電荷做功將電能轉(zhuǎn)化為他種形式能的過(guò)程。當(dāng)我們將這兩個(gè)概念及其做功過(guò)程分析清楚時(shí)便能讓學(xué)生更好地理解掌握,從而避免混淆。
兩者的比較教學(xué)還可以以電路分析的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般而言,我們所說(shuō)的電路端的電壓是加諸于電路兩端的電壓,它隨著電路負(fù)荷的變化而有所變化,而電源電動(dòng)勢(shì)對(duì)固定的電源則是不變的。電壓變化的原因是電場(chǎng)力,而電源電動(dòng)勢(shì)的變化則是電源內(nèi)部非靜電力做功的原因。就電源電動(dòng)勢(shì)與電源端電壓的關(guān)系而言,在教學(xué)中根據(jù)學(xué)生掌握的具體情況進(jìn)行講解和分析,避免學(xué)生硬背公式或者定理,通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式使學(xué)生更好地理解電荷運(yùn)動(dòng)過(guò)程,增強(qiáng)對(duì)兩者區(qū)別的認(rèn)識(shí)。
三、電動(dòng)勢(shì)的實(shí)踐教學(xué)
在電動(dòng)勢(shì)教學(xué)中,為保證學(xué)生更好的掌握相關(guān)內(nèi)容,便要讓他們更好的理解非靜電力、靜電力等相關(guān)概念。這便要求教師在教學(xué)過(guò)程中,除了注重概念教學(xué)外,還要以實(shí)驗(yàn)操作來(lái)加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。
非靜電力做功是電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的重要?jiǎng)恿?,在電?dòng)勢(shì)教學(xué)中,可以從非靜電力的概念引入,也可以從能量的角度引入。通常我們會(huì)從能量轉(zhuǎn)化的角度來(lái)研究非靜電力或者是從不同物質(zhì)間的相互作用力角度來(lái)研究,力通過(guò)做功而產(chǎn)生能,將兩者聯(lián)系起來(lái)。非靜電力因電源類型的不同而呈現(xiàn)出不同的物理特性,蓄電池中的非靜電力是由化學(xué)作用而產(chǎn)生的,而電磁感應(yīng)中的非靜電力則是由于磁場(chǎng)中的電荷運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生,其產(chǎn)生的原因不同但是在效果或者力上卻有著相同或者相似的效果。
從能量轉(zhuǎn)換的角度來(lái)講解電動(dòng)勢(shì)。以電路分析的方式來(lái)測(cè)量單位電荷通過(guò)電路時(shí)所需要的電能,通過(guò)計(jì)算得到電壓與電源電動(dòng)勢(shì)的相關(guān)數(shù)值并且從中探討兩者的區(qū)別于聯(lián)系。在實(shí)驗(yàn)中我們將所經(jīng)過(guò)電路的電荷量設(shè)為q,電動(dòng)勢(shì)設(shè)為E,由電源所提供的電能為w,則我們可以得到等式E=w。從物理計(jì)算的角度,我們可以用上式來(lái)表示電動(dòng)勢(shì)與電路中能量的關(guān)系,但它卻不能將電動(dòng)勢(shì)的本質(zhì)更好的予以揭示。
為了讓學(xué)生們更好的理解電源電動(dòng)勢(shì)的概念及相關(guān)問(wèn)題,在教學(xué)中可以將實(shí)驗(yàn)與多媒體教學(xué)相結(jié)合,在明確電源供電特性等的基礎(chǔ)上讓學(xué)生理解持續(xù)供電情況下的電源特性、電源供電的內(nèi)在動(dòng)因等。對(duì)此,我們可以通過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)操作使其更為清晰。實(shí)驗(yàn)中,我們將電路圖及其所需的實(shí)驗(yàn)器材等以多媒體的形式呈現(xiàn)出來(lái),并且可以通過(guò)視頻的形式來(lái)演示電流的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,使學(xué)生更為直觀的感受到非靜電力做功時(shí)電荷的運(yùn)動(dòng)及其電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生過(guò)程。
參考文獻(xiàn):
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圖1圖2圖3
本實(shí)驗(yàn)通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器的阻值,從電流表、電壓表中讀出多組(U、I)值,其數(shù)據(jù)處理方法有兩種,其一,組合兩組U、I值(U1、I1)和(U2、I2),由U=E測(cè)-Ir測(cè)可得E測(cè)=I1U2-I2U11I1-I2、r測(cè)=U2-U11I1-I2。得到多個(gè)E測(cè),r測(cè)后取平均值。其二,畫(huà)出U-I線(如圖3)求解E和r,根據(jù)公式U=E-Ir不難得到U-I線的縱截距即為電動(dòng)勢(shì)E,而斜率的絕對(duì)值即為內(nèi)阻r=|ΔU|1|ΔI|=E1I短。
本實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)在于誤差分析,即真實(shí)值(E真,r真)與測(cè)量值(E測(cè),r測(cè))之間的大小關(guān)系。在近幾年的教學(xué)中,發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)這一問(wèn)題普遍感覺(jué)到非常難,很多學(xué)生就算能夠記住結(jié)論,對(duì)其原因也是迷迷糊糊、一知半解的。所以筆者對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差作些分析探討。
一、公式計(jì)算法
實(shí)際上電流表和電壓表都是有內(nèi)阻的,假設(shè)分別為RV和RA。
對(duì)于圖1,電壓表讀數(shù)U是真實(shí)的路端電壓,而真實(shí)的總電流應(yīng)比電流表讀數(shù)I要大,應(yīng)為I+U1RV,那么本實(shí)驗(yàn)的真實(shí)值公式應(yīng)該是U=E真-(I+U1RV)r真,最后推導(dǎo)得出E測(cè)=RV1RV+r真E真和r測(cè)=RV1(RV+r真)r真??梢缘玫紼測(cè)
對(duì)于圖2,電流表讀數(shù)I是真實(shí)的總電流,而真實(shí)的路端電壓應(yīng)比電壓表讀數(shù)U要大,應(yīng)為U+IRA,那么本實(shí)驗(yàn)的真實(shí)值公式應(yīng)該是U=E真-I(RA+r真)。最后推導(dǎo)得出E測(cè)=E真和r測(cè)=RA+r真。仔細(xì)分析還可以得到r測(cè)是電流表與電源內(nèi)阻的串聯(lián)阻值。
二、圖像分析法
圖4圖5外接法(圖1)是由于電壓表讀數(shù)真實(shí),而電流表讀數(shù)偏小,導(dǎo)致誤差,I真=I測(cè)+U1RV,即對(duì)于相同的電壓U,真實(shí)值I真一定大于測(cè)量值I測(cè),而且U越大,I真和I測(cè)之間的差值就越大,但當(dāng)U=0即短路時(shí),兩者相等,如圖4,如果直線①是根據(jù)U、I的測(cè)量值所作出的U-I圖線,直線②就是電源真實(shí)值反映的伏安特性曲線,由圖線可以很直觀地看出E測(cè)
內(nèi)接法(圖2)是由于電流表讀數(shù)真實(shí),而電壓表讀數(shù)偏小,導(dǎo)致誤差U真=U測(cè)+IRA,即對(duì)于相同的電流I,真實(shí)值U真一定大于測(cè)量值U測(cè),而且I越大,U真和U測(cè)之間的差值就越大,但當(dāng)I=0即開(kāi)路時(shí)兩者相等。如圖5,如果直線①是根據(jù)U、I的測(cè)量值所作出的U-I圖線,直線②就是電源真實(shí)值反映的伏安特性曲線,由圖線可以很直觀地看出E測(cè)=E真,r測(cè)>r真。
三、等效電源法
圖6圖7
外接法(圖1)的實(shí)驗(yàn)電路的誤差源于電壓表的不理想,那么可以理解為將實(shí)際電壓表等效為理想電壓表和內(nèi)阻RV的并聯(lián),然后將RV和電源并聯(lián),看成一個(gè)“新電源”,如圖6所示。
一、測(cè)量原理、電路及系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因
測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的原理是閉合電路歐姆定律,常見(jiàn)的測(cè)量電路有兩種,如圖1、2所示,
由閉合電路歐姆定律可得:
E=U1+I1r ①E=U2+I2r ② 解得:E= ③r= ④
公式①②中電壓是路端電壓,電流是總電流。由于電表存在內(nèi)阻,圖1中電流表存在分壓,電壓表所測(cè)并非路端電壓,電壓表所測(cè)電壓小于路端電壓;圖2中由于電壓表存在分流,電流表所測(cè)并非總電流,電流表所測(cè)電流小于總電流。因此,利用③④式所測(cè)得電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻存在系統(tǒng)誤差。
二、分析誤差的方法
1.公式法
因?yàn)楣舰佗谥形纯紤]電表的內(nèi)阻從而造成誤差,所以只要考慮電表內(nèi)阻,利用閉合電路歐姆定律就可以求出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻理論上的準(zhǔn)確值,再與③④式中E和r進(jìn)行比較,即可判斷系統(tǒng)誤差是偏大還是偏小??紤]到電表內(nèi)阻,對(duì)于圖1由閉合電路歐姆定律可得:
E0=U1+I1(r0+RA)E0=U2+I2(r0+RA)
解得:E0==Er0==-RA
可見(jiàn),電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值等于真實(shí)值,而內(nèi)阻的測(cè)量值大于真實(shí)值。
對(duì)于圖2,同理可得:
E0=U1+I1+?搖r0E0=U2+I2+?搖r0
解得:E0=>Er0=>r
可見(jiàn),電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量值都小于真實(shí)值。
在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該采取哪種電路進(jìn)行測(cè)量呢?實(shí)際中電流表的內(nèi)阻和電池內(nèi)阻比較相近,而電壓表的內(nèi)阻通常較大,所以實(shí)驗(yàn)中采取電路圖2誤差較小。
2.圖象法
對(duì)于電路圖1,由于實(shí)際所測(cè)的電壓U小于真實(shí)路端電壓U0,而且在斷路狀態(tài)下U=U0,所以真實(shí)反應(yīng)電源的U-I圖線如圖3中的虛線,據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)做出實(shí)際U-I圖線如圖3中的實(shí)線。
由數(shù)學(xué)知識(shí)可知,圖象中直線的斜率絕對(duì)值表示內(nèi)阻,縱軸截距表示電動(dòng)勢(shì),由圖3中圖線可以很直觀地看出E=E0,r>r0。
對(duì)于電路圖2,由于實(shí)際所測(cè)的電流I小于真實(shí)電流I0,而且在短路狀態(tài)下I=I0,所以真實(shí)反應(yīng)電源的U-I圖線如圖4中的虛線,據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)做出實(shí)際U-I圖線如圖4中的實(shí)線。
由圖線斜率絕對(duì)值及縱軸截距的物理意義,可以很直觀地看出E
3.等效電源法
由戴維南定量可知,任何線性含源二端網(wǎng)絡(luò)均可等效為一個(gè)電源,等效電源的電動(dòng)勢(shì)等于二端網(wǎng)絡(luò)斷路時(shí)兩端電壓,等效電源內(nèi)阻等于除去電動(dòng)勢(shì)兩端的電阻。
若認(rèn)為公式①②中的電壓是路端電壓,電流是總電流,對(duì)圖1而言,則公式③④中E和r表示的是圖1虛線框內(nèi)等效電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。當(dāng)虛線框與外電路斷開(kāi)時(shí),電流表中沒(méi)有電流,兩端電壓E=E0,兩端電阻r=r0+RA>r0??梢?jiàn),電動(dòng)勢(shì)測(cè)量無(wú)系統(tǒng)誤差,而內(nèi)阻的測(cè)量值偏大,要想減小誤差只能減小電流表的內(nèi)阻,但在實(shí)驗(yàn)室很難使其內(nèi)阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電池內(nèi)阻,所以實(shí)驗(yàn)中一般不選取圖1進(jìn)行測(cè)量。
若認(rèn)為公式①②中的電壓是路端電壓,電流是總電流,對(duì)圖2而言,則公式③④中E和r表示的是圖2虛線框內(nèi)等效電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。當(dāng)虛線框與外電路斷開(kāi)時(shí),電壓表中有電流通過(guò),其兩端電壓E=E0和E0=E>E;兩端電阻為:
r=,r0==>r。
可見(jiàn),電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量均存在系統(tǒng)誤差,均小于真實(shí)值。若要減小誤差,應(yīng)使電壓表的電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電池的電阻,實(shí)驗(yàn)中是很容易做到的。所以,實(shí)驗(yàn)中通常采取圖2電路。
例:利用下圖電路測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,試分析所測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻系統(tǒng)誤差。
解:圖5實(shí)驗(yàn)原理是E=U1+rE=U2+r
由于電壓表的分流作用,實(shí)驗(yàn)中存在系統(tǒng)誤差。由實(shí)驗(yàn)原理可知,所測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)際是虛線框內(nèi)等效電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。由等效電壓源法可知,所測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻均小于真實(shí)值。
圖6實(shí)驗(yàn)原理是:
E=I1(r+R1)E=I2(r+R2)
一、 安阻法
11 電原理圖:如圖1所示。
圖1
1.2 原理:E=IR+Ir ①
① 式中I、R分別為電流表、變阻器的讀數(shù)。實(shí)驗(yàn)時(shí)改變R的阻值,多讀幾組I、R的值,代入上述原理公式,可通過(guò)解聯(lián)立方程組求得幾個(gè)E和r的值,分別求其平均值E、r即為E和r的測(cè)量值。
1.3 數(shù)據(jù)處理方法:
1.3.1 公式法:(見(jiàn)1.2.原理部分)
1.3.2 圖象法:由①式得:
R=1IE-r ②
可見(jiàn),以R為縱坐標(biāo),1I為橫坐標(biāo),用描點(diǎn)法做出R~1I圖象,即可求出E和r的測(cè)量值。E為圖象的斜率,r為圖象在縱軸上截距的絕對(duì)值。即E=tan α, rOA,如圖2所示。
圖2
1.4 誤差分析方法
1.4.1 公式法:令圖1中電流表的內(nèi)阻為RA,則E0=IR+Ir0+IRA ③
③式中E0、r0分別為電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的真實(shí)值,I、R分別為電流表、變阻器的讀數(shù)。實(shí)驗(yàn)時(shí)改變R的阻值,多讀幾組I、R的值,代入 ③式,可通過(guò)解聯(lián)立方程組求得幾個(gè)E0和r0的值,分別求其平均值E0、r0即為E0和r0的真實(shí)值。將E與E0、r與r0比較,便知測(cè)量誤差,這一計(jì)算過(guò)程非常繁瑣、冗長(zhǎng),實(shí)際上對(duì)比①、 ③兩式,易得:E=E0,r=r0+RA。即安阻法測(cè)得的電源電動(dòng)勢(shì)無(wú)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)原理而引入的系統(tǒng)誤差,而內(nèi)阻偏大,其絕對(duì)誤差為Δr=RA。
1.4.2 圖象法:圖1所示為本實(shí)驗(yàn)電原理圖,①式E=IR+Ir為本實(shí)驗(yàn)原理,由全電路的歐姆定律可知,I應(yīng)為通過(guò)電源的電流強(qiáng)度,與圖1中電流表讀數(shù)相等;R為外電路的總電阻,比圖1中變阻器的讀數(shù)大RA,可見(jiàn)圖2中橫坐標(biāo)準(zhǔn)確,縱坐標(biāo)偏小RA,所以將其向y軸正方向平移RA可得到求真實(shí)值的圖象,如圖3虛線所示。顯然,E=tan α,E0=tan β,且α=β。故E=E0;r=OA,r0=OB,故r=r0+RA。分析結(jié)果與1.4.1相同,但這種方法與1.4.1比較,省去了繁瑣的計(jì)算,顯得更加簡(jiǎn)便、直觀。
圖3
二、 伏阻法
2.1 電原理圖:如圖4所示。
圖4
22 原理:E=U+URr ④
④式中U、R分別為電壓表、變阻器的讀數(shù)。實(shí)驗(yàn)時(shí)改變R的阻值,多讀幾組U、R的值,代入上述原理公式,可通過(guò)解聯(lián)立方程組求得幾個(gè)E和r的值,分別求其平均值E、r即為E和r的測(cè)量值。
2.3 數(shù)據(jù)處理方法:
2.3.1 公式法:(見(jiàn)2.2原理部分)
2.3.2 圖象法:由④式得:
1U=1E+rE×1R ⑤
可見(jiàn),以1U為縱坐標(biāo),1R為橫坐標(biāo),用描點(diǎn)法做出1U~1R圖象,即可求出E和r的測(cè)量值。E為圖象在縱軸上截距的倒數(shù),r為圖象在橫軸上截距的絕對(duì)值的倒數(shù)。即:
E=1縱截距=
1OB,r=1|縱截距|=
1OA, 如圖5所示。
圖5
2.4 誤差分析方法
2.4.1 公式法:令圖5中電壓表的內(nèi)阻為RV,則:
1U=
1E+
rE×
1R+1R-r
⑥
⑥式中E0、r0分別為電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的真實(shí)值,U、R分別為電壓表、變阻器的讀數(shù)。實(shí)驗(yàn)時(shí)改變R的阻值,多讀幾組U、R的值,代入⑥式,可通過(guò)解聯(lián)立方程組求得幾個(gè)E0和r0的值,分別求其平均值E0、r0即為E0和r0的真實(shí)值。將E與E0、r與r0比較,便知測(cè)量誤差.這一計(jì)算過(guò)程很繁瑣,這里不再贅述。
2.4.2 圖象法:圖4所示為本實(shí)驗(yàn)電原理圖,④式E=URr為本實(shí)驗(yàn)原理,由全電路的歐姆定律可知,U應(yīng)為通過(guò)電源的路端電壓,與圖4中電壓表讀數(shù)相等;1R應(yīng)為外電路的總電阻的倒數(shù),比圖4中變阻器的讀數(shù)的倒數(shù)1R大1RV,可見(jiàn)圖5所示圖象各點(diǎn)的縱坐標(biāo)準(zhǔn)確,橫坐標(biāo)偏小1RV,所以將其向x軸正方向平移1RV可得到求真實(shí)值的圖象,如圖5虛線所示。E=1OB,E0=1OA,r=
1OA,r0=1OA。顯然,E<E0,r<r0。分析結(jié)果與2.4.1相同,但這種方法比較簡(jiǎn)便、直觀。
三、 結(jié)束語(yǔ)
3.1 比較1.3.2與1.3.1;1.4.2與1.4.1;2.3.2與2.3.1;2.4.2與2.4.1均能顯示兩方面的優(yōu)點(diǎn):一是大大減小了運(yùn)算量,二是彰顯被測(cè)量的物理意義。
3.2 普通高等學(xué)校招生考試《考試說(shuō)明》中關(guān)于實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ恼f(shuō)明中指出:“要求考生掌握實(shí)驗(yàn)原理,……會(huì)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論,了解誤差知識(shí)”。相信本文內(nèi)容對(duì)學(xué)生和青年教師準(zhǔn)確理解實(shí)驗(yàn)原理,提高實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力和數(shù)學(xué)應(yīng)用能力會(huì)有較大的幫助與啟發(fā)。
【附錄】:r=
1|縱截距|=1OA的推導(dǎo):
將文中⑤式與圖5對(duì)照,易知
1E=OB,-rE=斜率=
OBOA,所以r=1OA,又
OA=|縱截距|,則r=
“沒(méi)見(jiàn)過(guò)有車來(lái)充電。”在北京西三環(huán)航天橋充電站,一位保安這樣告訴記者。而映入記者眼中的則是空蕩和塵埃。
航天橋充電站,北京市第一個(gè)電動(dòng)汽車充電站,2010年12月完成建設(shè),至今無(wú)車問(wèn)津。并且據(jù)記者了解,這不是特例,目前全國(guó)各地已建成的充電站運(yùn)營(yíng)情況普遍不理想,大部分處于閑置狀態(tài)。
但是即便如此,也擋不住各方資本的投資熱情。為建電動(dòng)汽車充電站,南方電網(wǎng)10億布局,國(guó)家電網(wǎng)不計(jì)成本。隨后,中石油、中海油也相繼加入了戰(zhàn)斗。能夠在商業(yè)化條件尚不成熟的情況下,引起處于兩個(gè)不同行業(yè)的龍頭企業(yè)火拼,電動(dòng)汽車充電站市場(chǎng)究竟有什么吸引力呢?
規(guī)劃中的大蛋糕
自去年成功超越美國(guó),成為世界汽車產(chǎn)銷量第一大國(guó)之后,中國(guó)又提出了新的宏偉發(fā)展目標(biāo):純電動(dòng)車成為汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型的主要戰(zhàn)略取向,用10年時(shí)間投入1000億元左右實(shí)現(xiàn)新能源汽車產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)規(guī)模世界第一。
眾企業(yè)紛紛響應(yīng)并付諸行動(dòng)。一時(shí)間,在中國(guó)掀起了一場(chǎng)震動(dòng)全球汽車業(yè)的電動(dòng)車熱潮。而產(chǎn)業(yè)鏈醞釀的巨大商機(jī)也同時(shí)浮出水面。在眾多業(yè)內(nèi)人士眼中,充電站等基礎(chǔ)配套設(shè)施則是最具投資價(jià)值的環(huán)節(jié)。
傳統(tǒng)汽車靠加油站支撐,電動(dòng)汽車則靠充電站支撐。誰(shuí)掌握了電動(dòng)汽車的能源供給,誰(shuí)就掌握了電動(dòng)汽車的未來(lái)。甚至有專家測(cè)算后稱,充電站未來(lái)盈利堪比印鈔機(jī),未來(lái)市場(chǎng)成熟時(shí),一座中型的充電站每月能賺34.2萬(wàn)元,如果投資一座充電站平均為300萬(wàn)元,那么三年時(shí)間就能收回成本,而剩下的就是“坐等收錢”。
在2009年之前,能源企業(yè)還一直在為電動(dòng)汽車和充電站是先有雞還是先有蛋,與汽車企業(yè)爭(zhēng)論不休。似乎一夜之間,他們的態(tài)度發(fā)生了翻天覆地的變化,在認(rèn)識(shí)到充電站的“無(wú)限錢途”之后,開(kāi)始悄悄加速充電站的建設(shè)布局。
早在2009年12月28日,南方電網(wǎng)公司首批電動(dòng)汽車充電站在深圳建成投運(yùn),建設(shè)規(guī)模為2個(gè)充電站、134個(gè)充電樁,充電容量總計(jì)達(dá)2480千伏安。到2012年,南方電網(wǎng)還計(jì)劃在深圳建設(shè)89個(gè)充電站以及29500個(gè)充電樁,預(yù)計(jì)總投資額將超過(guò)10億元。
目前國(guó)家電網(wǎng)電動(dòng)汽車充換電設(shè)施試點(diǎn)工程已建成并投運(yùn)覆蓋26個(gè)城市的87座標(biāo)準(zhǔn)化充換電站、5179臺(tái)充電機(jī)和7031臺(tái)交流充電樁,使我國(guó)成為世界上電動(dòng)汽車充電裝置最多的國(guó)家。今年它還將在環(huán)渤海和長(zhǎng)三角兩個(gè)區(qū)域建設(shè)跨城際的智能充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。“成為最大的交通能源供應(yīng)商”是國(guó)家電網(wǎng)的目標(biāo)。
而在去年剛剛宣布暫不涉足電動(dòng)汽車充電站的中石油,如今也開(kāi)始考慮在自己加油站網(wǎng)絡(luò)里鋪設(shè)充電站的可能性。
充電站建設(shè)熱的背后,各地政府也是主要推動(dòng)力之一,北京、上海、深圳、西安等眾多城市都有著自己的電動(dòng)汽車充電站建設(shè)規(guī)劃。
雖然市場(chǎng)條件尚不成熟,整個(gè)充電站市場(chǎng)的發(fā)展前景尚屬空中樓閣,但是目前充電站建設(shè)的一大重任就是培育市場(chǎng),拉近新能源汽車與消費(fèi)者之間的距離。用國(guó)家電網(wǎng)的話說(shuō),就是為了造勢(shì)。
備受爭(zhēng)議的運(yùn)營(yíng)模式
雖然國(guó)家電網(wǎng)已明確公布了自己“換電為主、插充為輔、集中充電、統(tǒng)一配送”的商業(yè)模式,但是換電好,還是充電好?業(yè)內(nèi)至今仍沒(méi)有定論。在京華高科總經(jīng)理翟東波看來(lái),這兩種模式也各有優(yōu)劣。
充電有快充和慢充兩種,充電時(shí)間半小時(shí)到七八個(gè)小時(shí)不等,并且頻繁快充對(duì)電池性能損害嚴(yán)重。換電模式看似可以解決充電的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)問(wèn)題和損害電池性能問(wèn)題,但是它的實(shí)施難度較大,它要求所有汽車統(tǒng)一電池規(guī)格和安裝位置、安裝方式。
“這就有個(gè)問(wèn)題,電池廠商是否愿意?”翟東波稱,如果電網(wǎng)實(shí)施換電方案,勢(shì)必要形成高度壟斷,數(shù)百上千家電池企業(yè)很難進(jìn)入他們的選購(gòu)范圍,電網(wǎng)有可能自己上電池廠,其他電池廠根本進(jìn)不來(lái),或者只有極少數(shù)能夠進(jìn)來(lái),準(zhǔn)入的門檻將會(huì)很高。
可見(jiàn),無(wú)論是換電還是充電,任何一種模式的確定都會(huì)引起整個(gè)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)大變革。一旦國(guó)家決定要推行“換電池”模式的電動(dòng)汽車,那就意味著一部分的研發(fā)準(zhǔn)備和商業(yè)化投入前功盡棄。這或許也可從一個(gè)側(cè)面解釋國(guó)家相關(guān)補(bǔ)貼遲遲未見(jiàn)出臺(tái)的原因。
“充電站的商業(yè)模式是天然產(chǎn)生的,是由市場(chǎng)選擇的。充電這個(gè)方案不存在可行性不可行性的問(wèn)題,只是有好壞之分?!钡詵|波稱。
目前,電網(wǎng)公司更傾向于換電模式,而汽車廠商更傾向于充電,雙方誰(shuí)也沒(méi)有說(shuō)服對(duì)方,電網(wǎng)公司已經(jīng)在集合部分企業(yè)開(kāi)始換點(diǎn)車型的產(chǎn)業(yè)化推廣,而一些主流車企也紛紛開(kāi)始加大充電模式的研發(fā)投入。當(dāng)務(wù)之急是,組織整車、電池和基礎(chǔ)設(shè)施三環(huán)節(jié)的相關(guān)企業(yè),大家一塊坐下來(lái)討論,形成共識(shí),通力合作。
投資突破口
充電站主要靠向車主售電來(lái)盈利,關(guān)鍵取決于客戶群的壯大。目前,已建成的充電站主要起示范作用,均未盈利,而未來(lái)充電站能否盈利也尚不可知,不能排除因電動(dòng)汽車普及不夠?qū)е峦顿Y失敗的可能性。
建設(shè)充電站的兩大難題在于提供大功率電壓和取得土地資源。如今,四大國(guó)企已經(jīng)搶先一步。2010年,國(guó)家電網(wǎng)已與經(jīng)營(yíng)區(qū)域內(nèi)全部273個(gè)地市政府簽訂電動(dòng)汽車充電設(shè)施建設(shè)戰(zhàn)略合作框架協(xié)議,涉及20多個(gè)省。在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面,電網(wǎng)公司具有先天的優(yōu)勢(shì),再加上與兩大油企合作,利用對(duì)方的渠道優(yōu)勢(shì),彌補(bǔ)自己的短板。如果沒(méi)有雄厚的資本做后盾,后來(lái)者也較難在充電站運(yùn)營(yíng)上有長(zhǎng)足發(fā)展。
不過(guò)這不是說(shuō),充電站市場(chǎng),眾多投資者無(wú)用武之地,如今,越來(lái)越多的充電站項(xiàng)目開(kāi)始招標(biāo),項(xiàng)目建設(shè)本身就是投資者的一個(gè)機(jī)會(huì),包括充電、配電設(shè)備制造商和管理輔助設(shè)備制造商。
【關(guān)鍵詞】生物質(zhì);調(diào)整試驗(yàn);環(huán)保;秸桿發(fā)電
生物質(zhì)能源是以生物質(zhì)為載體將太陽(yáng)能以化學(xué)能形式貯存的一種能量,它直接或間接地來(lái)源于植物的光合作用。生物能的蘊(yùn)藏量極大,僅地球上的植物,每年生產(chǎn)量就像當(dāng)于目前人類消耗礦物能的20倍。在各種可再生能源中,生物質(zhì)是貯存的太陽(yáng)能,更是一種唯一可再生的碳源,可轉(zhuǎn)化成常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。農(nóng)作物秸稈、廢棄木料等生物質(zhì)直接燃燒供熱發(fā)電的利用方式,是一條將秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源的工藝技術(shù)路線,它存在節(jié)能、環(huán)保、碳排放平衡等特點(diǎn)。
僅山東省在每年的各類農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量即達(dá)7700萬(wàn)噸,占全國(guó)農(nóng)作物秸稈總量的十分之一,相當(dāng)于4100萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。全國(guó)薪柴和林業(yè)廢棄物資源量中,可開(kāi)發(fā)量每年達(dá)到6億噸以上。目前生物質(zhì)能源秸稈直接燃燒發(fā)電技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,已引起世界各國(guó)政府和科學(xué)家的關(guān)注,將生物質(zhì)能秸稈發(fā)電技術(shù)作為21世紀(jì)發(fā)展可再生能源戰(zhàn)略的重點(diǎn)工程。
根據(jù)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)高級(jí)可再生能源市場(chǎng)分析的預(yù)測(cè),同2005年至2011年相比,全球2011年至2017年可再生能源產(chǎn)生的電能將增長(zhǎng)60%以上。此外,包括美國(guó)在內(nèi)的12個(gè)經(jīng)濟(jì)合作和開(kāi)發(fā)組織國(guó)家以及中國(guó)、印度和巴西的可再生能源發(fā)電量將占全球總量的80%左右。
根據(jù)國(guó)家“十一五”規(guī)劃綱要提出的發(fā)展目標(biāo),未來(lái)將建設(shè)生物質(zhì)發(fā)電550萬(wàn)千瓦裝機(jī)容量,已公布的《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》也確定了到2020年生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)3000萬(wàn)千瓦的發(fā)展目標(biāo)。此外,國(guó)家已經(jīng)決定,將安排資金支持可再生能源的技術(shù)研發(fā)、設(shè)備制造及檢測(cè)認(rèn)證等產(chǎn)業(yè)服務(wù)體系建設(shè)。
生物質(zhì)發(fā)電的主要燃料秸稈的單位質(zhì)量熱值在3500大卡左右,與單位質(zhì)量燃煤的熱值相差不大,但其單位質(zhì)量燃料的堆積體積比較燃煤有較大差異,是燃煤體積的5倍左右。秸稈燃料中的灰分通常較低,用布袋除塵器即可實(shí)現(xiàn)有效清潔排放,硫份也非常低,對(duì)大氣造成污染的程度較低。與燃料的特性相適應(yīng),生物能電站的建設(shè)在機(jī)組容量、廠用電系統(tǒng)、燃料存放及輸送、鍋爐燃燒系統(tǒng)等方面也有其相應(yīng)的特點(diǎn)。
1.燃料管理
與常規(guī)煤化石類燃料不同,單位質(zhì)量的生物質(zhì)燃料的存放空間較大,因而需要一個(gè)較寬闊的料場(chǎng)來(lái)存放,同時(shí)與燃煤的自燃相比較秸稈燃料更容易點(diǎn)燃,這一特點(diǎn)對(duì)于鍋爐的穩(wěn)定燃燒非常有利,但對(duì)于燃料料場(chǎng)的防火安全則是一個(gè)風(fēng)險(xiǎn),煙頭、煙火等火源即可引發(fā)火情,一旦著火燃燒形成火勢(shì)后又不易撲滅,在燃料進(jìn)場(chǎng)以后,與燃料相關(guān)的消防、安全教育、安全巡檢等工作要予以重點(diǎn)落實(shí)。
秸稈燃料供應(yīng)系統(tǒng)有活底料倉(cāng)、皮帶棧橋輸送、爐前料倉(cāng)及緩沖料倉(cāng)、螺旋輸送機(jī)、水冷套輸送給料機(jī)、料包輸送軌道、料包抓取機(jī)等形式。棉花秸稈、玉米秸稈等長(zhǎng)桿類燃料在由料場(chǎng)向鍋爐輸送的過(guò)程之中,易出現(xiàn)蓬料、搭橋等情況并最終導(dǎo)致向鍋爐的燃料供應(yīng)減少或中斷。一旦出現(xiàn)1/4以上的燃料供應(yīng)中斷,就將明顯影響爐爐膛燃燒、并主蒸汽溫度迅速降低。對(duì)此在一定范圍內(nèi)可以采取降負(fù)荷、開(kāi)對(duì)空排汽的方法,以減緩汽溫下降的速度與幅度,確保不致于到達(dá)解列停機(jī)的臨界值。而在出現(xiàn)1/2以上的燃料供應(yīng)中斷時(shí),以開(kāi)對(duì)空排汽降負(fù)荷保汽溫的措施通常已經(jīng)難于奏效,主汽溫度將很容易到達(dá)10分鐘內(nèi)降幅超過(guò)50℃的限值,只能打閘停機(jī)以保設(shè)備安全。花生殼、木屑等顆粒類燃料易出現(xiàn)燃料沿給料線以流沙形式進(jìn)入爐膛而供應(yīng)量劇增的情況也不利于鍋爐的穩(wěn)定燃燒。
生物質(zhì)能源電站當(dāng)前越來(lái)越趁向于緊湊的鍋爐車間、汽機(jī)車間和寬闊的料場(chǎng)的搭配模式,當(dāng)前有較多的生物質(zhì)能源電站的料場(chǎng)取料采用了鏟車取料的模式,在料場(chǎng)場(chǎng)地采用土質(zhì)硬化時(shí),在取料時(shí)容易使燃料內(nèi)拌入大量的土,這不僅使得后續(xù)輸料環(huán)節(jié)中對(duì)周圍產(chǎn)生揚(yáng)塵污染,而且在進(jìn)入鍋爐燃燒時(shí)容易在爐排上出現(xiàn)燒結(jié)成塊的情況,導(dǎo)致鍋爐燃燒惡化。對(duì)于以方磚對(duì)料場(chǎng)進(jìn)行硬化的場(chǎng)地則可有效減少料中拌土的情況,但易出現(xiàn)被鏟車到料時(shí)誤取的情況,從而導(dǎo)致在后續(xù)輸料環(huán)節(jié)中增加卡塞料機(jī)的機(jī)率,故此,對(duì)燃料料場(chǎng)進(jìn)行水泥硬化應(yīng)是避免以上兩種情況的有效方式,只是此種方式的初期投資較大。
秸稈通常含有3%~5%的灰分。這種灰以鍋爐飛灰和灰渣/爐底灰的形式被收集,這種灰分含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分如鉀、鎂、磷和鈣,可用作高效農(nóng)業(yè)肥料,安裝一個(gè)布袋除塵器,以便收集煙氣中的飛灰,布袋除塵器的排放低于25mg/Nm3,大大低于中國(guó)燒煤發(fā)電廠的煙灰排放水平。
2.廠用電系統(tǒng)
當(dāng)前我國(guó)已經(jīng)投產(chǎn)的生物能電站均是單臺(tái)機(jī)組電站,其發(fā)電容量多數(shù)在12MW到40MW之間,機(jī)組容量的設(shè)計(jì)主要考慮周圍區(qū)域內(nèi)的可取用燃料數(shù)量。在此種電站中,其廠用電系統(tǒng)均未設(shè)計(jì)獨(dú)立的啟動(dòng)變壓器,而采用雙向變壓器方案,即主變壓器既作為發(fā)電機(jī)出口常規(guī)主變壓器,又作為全廠的啟動(dòng)變壓器,這種設(shè)計(jì)方式投資少,系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單,已經(jīng)成為一種比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的模式。
在國(guó)內(nèi)已經(jīng)完成試運(yùn)投產(chǎn)的多個(gè)生物電站項(xiàng)目上,廠用電受電是試運(yùn)前期階段一切工作之中的主線。在正式電源投用之前,施工用電在滿足現(xiàn)場(chǎng)施工用電、辦公生活用電外,僅能滿足部分小功率電機(jī)的試轉(zhuǎn)等工作,分系統(tǒng)的試運(yùn)工作受制約因素太多因而多數(shù)情況難以展開(kāi)。
廠用電系統(tǒng)的受電是個(gè)綜合工作,不僅需要廠內(nèi)部各項(xiàng)施工、試驗(yàn)等工作要完成就位,同時(shí)也要受到廠外因素的制約,比如輸電線路施工、鐵塔施工、與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的協(xié)調(diào)、與周圍居民的協(xié)調(diào)等情況等。相比較之下,廠區(qū)內(nèi)部的主變壓器施工及調(diào)試、線路保護(hù)柜的調(diào)試等工作則可以比較從容,只要設(shè)備能及時(shí)就、施工隊(duì)伍、調(diào)試隊(duì)伍能及時(shí)開(kāi)展工作,則廠區(qū)內(nèi)部的廠用電反送電工作則處在一個(gè)相對(duì)可以控制的狀態(tài)下進(jìn)行。我國(guó)內(nèi)蒙古自治某生物電站在試運(yùn)之初僅因?yàn)橥獠枯旊娋€路用電及上網(wǎng)協(xié)議談判、線路施工、奧運(yùn)保電等因素的影響而延期多達(dá)六個(gè)月,在此期間廠內(nèi)廠用電系統(tǒng)的一切施工、試驗(yàn)工作陸續(xù)完成,而在外部線路就位之后,廠用電很短時(shí)間之內(nèi)即完成受電,并在十天之內(nèi)完成了所有高壓電機(jī)試轉(zhuǎn)、鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)、鍋爐吹管等工作。
通常在國(guó)內(nèi)各生物能電站在招商引資的大形勢(shì)下,由當(dāng)?shù)卣鲗?dǎo)在各類開(kāi)發(fā)區(qū)投資辦廠的情況較多,除了配合協(xié)調(diào)燃料的收購(gòu)工作以外,在用電、用水等協(xié)調(diào)方面,當(dāng)?shù)卣捌湎嚓P(guān)部門在此也有較大的作為空間。
在廠用電系統(tǒng)一時(shí)無(wú)法正式受電的情況下,以施工用電作為單體調(diào)試的臨時(shí)電源可以在一定程度開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)的試運(yùn)工作,比如小功率電機(jī)試轉(zhuǎn)、汽機(jī)油系統(tǒng)過(guò)濾、DCS系統(tǒng)上電復(fù)原、靜態(tài)聯(lián)鎖調(diào)試、啟動(dòng)爐試運(yùn)等,化學(xué)制水系統(tǒng)的用電量也相對(duì)較小一般可以利用施工用電進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。通常施工用電的容量較小,其保護(hù)措施、設(shè)備可靠性方面也較薄弱,有時(shí)會(huì)引發(fā)低電壓、電源缺相等情況,對(duì)此需要加強(qiáng)監(jiān)控,否則一旦出現(xiàn)可能會(huì)聯(lián)鎖導(dǎo)致電機(jī)等設(shè)備損毀等情況。
3.煙風(fēng)系統(tǒng)的試運(yùn)
生物質(zhì)能燃料有較好的易燃性,在啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)后,鍋爐點(diǎn)火時(shí)只要用較小的點(diǎn)火熱量即可實(shí)現(xiàn)有效點(diǎn)燃,當(dāng)前多數(shù)鍋爐仍設(shè)計(jì)有油燃燒器,而實(shí)際運(yùn)行中人工點(diǎn)火較用油燃燒器點(diǎn)火的可操作性更強(qiáng),同時(shí)由于減少了燃油儲(chǔ)存、供應(yīng)系統(tǒng),油系統(tǒng)運(yùn)行方面的安全風(fēng)險(xiǎn)大為減少,運(yùn)行費(fèi)用開(kāi)支也因此節(jié)省。
生物燃料在經(jīng)過(guò)初級(jí)破碎后物料仍非粉末狀態(tài),在物料燃燒充分程度上受到較大制約。在鍋爐啟動(dòng)初期一次風(fēng)溫度較低時(shí),易發(fā)生尾部煙道余料燃燒,對(duì)此應(yīng)及早投入空器預(yù)熱器,充分提高一次風(fēng)的溫度,避免爐膛燃燒中心后移,使燃料得以充分的燃燒,提高燃燒效率。同時(shí)應(yīng)充分利用煙冷器的可調(diào)節(jié)性控制鍋爐排煙溫度,當(dāng)前生物質(zhì)能源電站的布袋除塵器工作溫度在120℃左右,過(guò)高的溫度易造成布袋及煙道各膨脹節(jié)損傷并浪費(fèi)能源,過(guò)低的溫度會(huì)導(dǎo)致尾部煙道腐蝕并不利于布袋除塵的效果。
采用水冷式振動(dòng)爐排是生物質(zhì)能源電站鍋爐中最常見(jiàn)的形式,為保證燃燒時(shí)間充分又不致于積料結(jié)焦,爐排的振動(dòng)需要有一個(gè)合適的振動(dòng)頻率,通常每一到兩分鐘之內(nèi)就要振動(dòng)一次,每次動(dòng)作時(shí)間10到15秒,針對(duì)每臺(tái)鍋爐具體數(shù)值需要根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際工況進(jìn)行調(diào)整而有所不同。在每次爐排振動(dòng)時(shí),爐膛負(fù)壓有較大的擾動(dòng),擾動(dòng)值在+300Pa到+400Pa之間,在出現(xiàn)正壓擾動(dòng)時(shí)若不及時(shí)調(diào)整,爐膛內(nèi)的正壓煙火極易順著給料線回火至緩沖料倉(cāng)而引發(fā)火情。在人工調(diào)整的情況下,鍋爐爐膛負(fù)壓控制要稍大一些(比如-300Pa),以防至在爐排排動(dòng)等時(shí)出現(xiàn)負(fù)壓竄升。在具備條件時(shí),爐膛負(fù)壓控制要及早投入自動(dòng)運(yùn)行,并適當(dāng)增大引風(fēng)機(jī)對(duì)負(fù)壓調(diào)節(jié)的微分作用,以將爐膛負(fù)壓控制在一個(gè)較安全的范圍之內(nèi)。這同時(shí)對(duì)引風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)裝置的設(shè)備可靠性提出了較高要求,不論是葉耦調(diào)節(jié)裝置,還是引風(fēng)機(jī)的進(jìn)口擋板調(diào)節(jié)裝置,都需要較高的可靠性。
在生物質(zhì)電站機(jī)組的試運(yùn)中,把握好燃燒、燃燒等環(huán)節(jié)的差異,并結(jié)合常規(guī)火力發(fā)電機(jī)組的試運(yùn)規(guī)律,通過(guò)科學(xué)合理的組織,可及時(shí)將生物能電站的靜態(tài)投資轉(zhuǎn)為生產(chǎn)力,發(fā)揮出其環(huán)保、低碳及可持續(xù)等優(yōu)勢(shì)。
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2、電動(dòng)車在行駛過(guò)程中由于振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致供電線接觸不良,這時(shí)可以檢查-下保險(xiǎn)絲和插接件,如果電動(dòng)車的電源一直是亮著的,有可能是剎車把手內(nèi)部的接線出現(xiàn)了問(wèn)題,反復(fù)捏緊或松開(kāi)剎車把手看剎車是否能恢復(fù)正常,如果能恢復(fù)正常說(shuō)明是剎車感應(yīng)線的問(wèn)題。
3、拆開(kāi)電池箱,檢查連接線是否有斷點(diǎn),一般電動(dòng)車的電瓶是放在電動(dòng)車的底部的,如果內(nèi)部的線路沒(méi)有連接好或者是因?yàn)轭嶔ざ鴶嚅_(kāi),這種情況只要重新將接頭連接上就可以了。
4、電瓶電量不足時(shí),電動(dòng)車會(huì)被限制行駛速度,主要是為了起到保護(hù)電瓶的作用,如果充滿電也會(huì)出現(xiàn)這種情況,說(shuō)明電動(dòng)車的控制系統(tǒng)設(shè)置有問(wèn)題。
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2、從安全的角度考慮,盡量購(gòu)買金屬外殼的移動(dòng)電源。因?yàn)榻饘偻鈿ぴ谝苿?dòng)電源的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中起到散熱器的作用,可以將鋰電池的熱量通過(guò)金屬外殼散發(fā),從而減少起火和爆炸風(fēng)險(xiǎn);
3、容量大小 要根據(jù)用途進(jìn)行選擇,過(guò)大攜帶不方便。并注意電源充電結(jié)束后要及時(shí)斷電,避免長(zhǎng)時(shí)間通電造成的風(fēng)險(xiǎn)。
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