谢世鹏
(广州市谷源建筑科技有限公司广东省广州市510235)
摘要:电力系统并联补偿装置有调相机、并联电容器补偿装置、静补装置和高压并联电抗补偿装置等四种。超高压并联电抗器主要是补偿输电线路的充电功率,以降低系统的工频过电压水平等功能。除了超高压并联电抗器之外,其他几种补偿装置主要用来对电网的容性或感性无功功率进行调节。
关键字:并联;电力系统;补偿装置;容量;
一、并联补偿装置型式的选型
无功负荷的无功负荷变化的频率、幅值和速率和安装点母线谐波电压正弦波形畸变率,是选用调相机、并联电容补偿装置及静补装置的基本判据。不同的系统需选择相对应的无功补偿装置,系统不仅不能达到理想中运行状态,还会使系统的稳定性遭受破坏,甚至导致瘫痪。
(一)调相机的选型
无功变化的频率为每小时数次,变化的幅值较小,变化的速率大于1s,同时需要提高系统稳定性、防止电压崩溃及装设大容量集中补偿,并且具有水冷却条件时,可选用调相机。
(二)并联电容补偿装置的选型
无功变化的频率为每天数次,或变化的幅值较大(甚至无功符号改变)时,可选用并联电容补偿装置或静补装置。具体的补偿方式可以依据实际需求来确定,分别选择高压集中补偿、低压分散补偿或低压集中补偿等。
(三)静补装置的选型
无功变化的频率为每小时数十次,或变化的幅值较大(甚至无功符号改变),或变化的速率等于或小于1s时,即所谓需补偿的无功负荷成为“无功冲击负荷”时必须选用静补装置。
(四)高压并联电抗补偿装置的选型
高压并联电抗补偿装置仅提供感性无功功率,常与并联电容器补偿装置组合使用。
在330kV及以上超高压线路上,需降低系统的工频过电压水平,提高送电可靠性时,需在线路中间开关站或末端变电所中并联超高压并联电抗器。
二、并联补偿装置容量的选择
(一)调相机、并联电容补偿装置最大容性无功量
(1)对于直接供电的末端变电所,安装的最大容性无功量置所在母线上的负荷提高功率因数所需补偿的最大无功量与变压器所需补偿的最大无功量之和。
:母线上的最大有功负荷();
:补偿前的最大功率因数角(°);:补偿后的最小功率因数角(°);
:由补偿到时,每有功负荷所需补偿的容量无功量();
:需要补偿的变压器一侧的阻抗电压百分值;
:母线装设补偿装置后,通过变压器需要补偿一侧的最大负荷电流值;
:变压器需要补偿一侧的额定电流值;
:变压器空载电流百分值;
:变压器需要补偿一侧的额定容量()。
(2)对于枢纽变电所和地区变电所,安装大容量无功量,应经系统调相调压计算及经济比较后确定的需要补偿的最大容量无功量。常采用经济功率因数法、经济无功负荷发、以提高变电所母线运行电压为目的、以降低线路有功损耗为目的及统计法等确定补偿装置容量。
当工程中往往采用统计法,估算出某安装点所需补偿的最大容性无功量。若缺乏资料时,对于35~110kV变电所,可按主变压器额定容量的10%~30%作为所需补偿的最大容性无功量。
(二)调相机、并联电抗补偿装置最大感性无功量
对于调相机,若电网无功变化范围能在调相机输出的无功范围(标幺值为1~-0.5)内得到满足,或并联电容器组的投切满足电网无功变化的要求,则不需另外安装并联电抗器补偿装,除此之外,需安装并联电抗补偿装置,其安装的最大感性无功量需满足:
或
:母线处零秒时三相短路容量();
:为使母线最高运行下降至规定的最大值以下时,预计母线电压应下降的百分值;
:计算点上的最小有功负荷();
:计算点上出现时的超前功率因数角(°);
(三)静补装置最大容性无功量与最大感性无功量
安装的最大容性无功量与调相机、并联电容补偿装置最大容性无功量计算相同。
静补装置的最大感性无功量,通常应等于电网无功变化量的最大幅值。如果电网只需单独安装感性无功容量时,因为静补装置为一谐波源,且价格比线性并联电抗器贵,不采用静补装置的感性无功设备。
三、并联补偿装置选择需注意的问题
(一)调相机的启动
调相机启动方式有以下几种:第一,低频启动。设置专门的柴油发电机组对调相机专线供电,并实现调相机启动工作。当调相机缺乏启动设备时,而电网系统对无功功率需求存在着必然性时,可以采取低频启动方式,具体操作方法是将调相机及发电机同时设置于电力网完全隔离的母线及线路之上,拖动调相机发电机不应低于调相机容量的30%,为调相机加入励磁电流,闭合调相机开关,关闭发电机开关,启动发电机后发电机与调相机在同一时间点转动。增加调相机励磁电流并将其设置到额定值,将其并入电网。这种启动方式对调相机所具备的电流冲击十分小,然而系统运行方式复杂,操作繁琐困难。第二,可控硅启动方式。调相机可控硅启动方式,是由启动变压器、整流器逆变器及交直流并联电抗器共同构成的一种启动装置,在执行调相机启动作业时,控制整流装置操作可以增加电流,提高调相机速度,当调相机转速值达到10%额定转速后,可以对其逆变侧向进行控制,在达到额定标准时并入到电网。这种操作方式启动便捷,快速,且具备较高的自动化水平,然而可控硅启动方式价格昂贵,占地面积较大;第三,同轴励磁启动方式。其启动主要是通过同轴主励磁作为直流电动机进行启动。其启动方式较为平稳,整体调速十分平滑,可以将调相机调整到同步转速,然而同轴励磁机作为直流发电机,其本身存在着一定损耗;第四,同轴发电机启动方式。通过安装同轴异步电动机进行调相机启动,通过发动机调相机及联轴器连接,电动机启动完成后,电动机需要与调相机脱离。这种启动方式十分便捷简单,成本较低,然而考虑到异步发动机其所具备的启动电流较大,会引起母线电压波动问题,容易引起母线电压波动。在实际应用中,需要依据实际情况合理选择调相机启动方式。
(二)设置并联电容补偿装置可能发生的谐波问题
电力系统中并联补偿电容器,其在一定频率下,可能会产生谐波放大问题,引起并联谐振问题引起电容器熔断及损坏问题,为电力系统带来较为严重的谐波污染,让谐波电压含量率严重超标。为此,应积极采取谐波抑制方法,较为典型的操作方法为:采取带串联电抗的无功补偿电容组,用来消除电路中谐振问题,从而实现谐波电流方法的有效抑制。
结束语
新技术和设备的不断引入和应用,势必会为我们电网建设和发展带来源源不断的动力,要不断进行知识的积累,为建设贡献绵薄之力。
参考文献
[1]水利电力部西北电力设计院主编,《电力工程电气设计手册:电气一次部分》中国电力出版社出版
[2]李振国.电网的无功补偿探讨[J].中小企业管理与科技(上旬刊).2011(09)
【关键词】平行板电容器;圆柱形电容器;球形电容器;电介质;电容
电容器电容的计算是大学物理课程中最基本的内容之一,而各向同性电介质电容器电容的计算方法也是多样的,大学物理教材中主要从定义公式来介绍电容器的电容,学生在做课后习题时,不能举一反三,很少考虑到用其他方法来求解电容器的电容,本文介绍了用三种方法求解大学物理学中常见的电容器的电容,并对三种方法进行了讨论分析。
1利用定义公式来计算各向同性电介质电容器的电容
这种方法是大学物理书上介绍的较多的也是学生比较熟悉的的一种求解方法,具体的解题步骤可归纳如下:
(1)运用高斯定律求解电容器极板之间的电位移矢量D的大小。
(2)根据各向同性电介质中电位移D与电场强度E的关系E=■,求出两极板之间的电场强度E的大小。
(3)再利用电位差U与场强E的关系式U=■■.d■,求解两板之间电位差U。
(4)应用定义C=■,求解电容器的电容,其中公式中的Q表示一块极板所带的电量的大小。
[例1]平行板电容器两板之间的距离为d,极板面积为s,两板之间的电势差为U,左右两部分空间分别充满介电常数为ε1和ε2的电介质,ε1充满的空间的极板面积为s1,求电容器的电容C。
图1平行板电容器示意图
[解]:直接应用定义[1]C=■=■+■这种方法比较容易,不做详细解答。
球形电容器和圆柱形电容器也能够采用此方法来求解电容器的电容,这种方法比较简单,本文不再具体讨论。
2利用叠加法来计算各向同性电容器的电容
这种方法在大学物理书上介绍的很少,学生做课后习题时往往忽略了这种方法,也很少有学生想到这种方法,用叠加法来求解电容器的电容,具体步骤可归纳如下:
(1)把电容器看成是由两个或者多个电容器的串联或者并联而成,先求各个电容器的电容,C1,C2…Cn。
(2)根据叠加原理[2],利用电容器串联公式■=■+■+…■或者电容器的并联公式C=C1+C2+…Cn来求解电容器的电容C。
[例2]如图所示,圆柱形电容器由两个同轴的圆柱面构成,长度均为l,半径分别为R2和R1(R2>R1),且l>>R2-R1两柱面之间充有介电常数ε的均匀电介质,当两圆柱面分别带等量异号电荷+Q和-Q时,求:圆柱形电容器的电容。
图2圆柱形电容器串联示意图
[解]:把整个圆柱形电容器看成由很多个半径为r,厚度为dr,高度为l的圆柱体微元电容器构成,整个圆柱形电容器可看成是由这些圆柱体电容器串联而成,微元电容器的电容:
dC=■(2.1)
因为r>>dr微元电容器的电容为:
dC=■(2.2)
电容器的串联方法得出电容器的总电容满足:
■=■■(2.3)
圆柱形电容器的总电容为
C=■(2.4)
平行板电容器、球形电容器的电容的计算也可以采用此方法来求解,[例1]就可以看成左右两个电容器的并联,利用并联公式求解C,本文不再讨论。
3利用能量法来求解各向同性电介质中电容器的电容
用这种方法来求解电容器的电容要求学生熟悉能量与电容的关系式,很多时候是能量已经在前一步骤已经计算出来了或者题目中已提供能量的大小,这个时候可以直接运用公式C=■来求解电容器的电容,具体求解步骤可归纳如下:
(1)运用高斯定律求解电容器极板之间的电位移矢量D的大小。
(2)在各向同性电介质中,电位移D与电场强度E的关系为E=■,利用这个式子求出两极板之间的电场强度E的大小。
(3)利用电位差U与场强E的关系式U=■■.d■,求出两板之间电位差U的大小。
(4)利用公式W=■QU求出整个电容器的能量W。
(5)利用公式C=■求出电容器的电容C。
[例3]如图所示,两个同轴球面半径分别为R2和R1(R2>>R1),带有等量异号电荷+Q和-Q,两球面之间充满介电常数为ε的电介质,求球形电容器的电容。(下转第34页)
图3球形电容器示意图
[解]:根据介质中的高斯定律两球面之间的电位移大小为:
D=■(3.1)
由电位移与电场强度的关系求出电场强度E的大小为:
E=■=■(3.2)
利用电势与场强的关系U=■Edr,求出两板之间的电位差为:
U=■(3.3)
整个电容器的能量为:
W=■QU=■(3.4)
整个电容器的电容为:
C=■=■(3.5)
电容器的能量除了用上述方法来求,通常采用W=■ωdV来求能量,或者把电容器分割成一系列小的电容器,把每部分的能量叠加起来求出电容器的总能量,然后再求电容器的电容C,这里不再一一介绍。这种方法也可以用来求平行板电容器和圆柱形电容器的电容。
总之,上面用了三种方法来讲述电容器电容的计算,三种方法各有自己的优缺点,具体采用哪种方法要视情况而定,用定义公式和用叠加法较简单计算各向同性电介质的电容过程比较简单,但定义直接计算非线性的各向异性电介质比较复杂,能量法一般是题中已经提供了能量或者前一步骤已经计算出能量才运用能量法求解,要不反倒会使问题变得复杂。学生在做课后练习时,要做到举一反三,能够运用不同的方法来解决同一个问题。
【参考文献】
一
话剧《切·格瓦拉》是一部激情诗剧,这是它之所以能够在演出过程中,激起观众一阵又一阵强烈共鸣的主要原因。坦率地说,我坐在剧场里欣赏《切·格瓦拉》,也时时为之打动,在这个意义上说,这篇文章正是我的剧场体验的产物。一部戏剧作品只有令观众感动,才有足够的理由引发人们思考,思考这部作品何以会令人感动,以及这种感动的性质与价值之所在——《切·格瓦拉》毫无疑问找到了观众情感领域最为敏感的某些部位,拔动了观众的心弦,否则就不可能获得目前的成功。
不过,当我说这部戏是激情诗剧时,同时还在考虑另一个层面,那就是,当戏剧的编导与演员们以他们独特的手法勾起观众的情感共鸣时,我们还需要细加分辨,看看它所藉以感动观众的是什么手段——虽然一部能引起观众兴趣并且引起共鸣的戏剧作品,从艺术层面上看就是成功的,然而这种艺术层面上的成功或者说“美”(感动),并不完全等同于“善”(好、优秀)或“真”(正确)。引起观众的共鸣或兴趣并不是一部艺术作品的全部价值所在,毕竟我们还是需要考虑,它与观众是在哪些点上形成了共鸣,共鸣的指向是什么。
话剧《切·格瓦拉》所使用的艺术语汇是中年以上的观众相当熟悉的,虽然编导大量使用包括影像在内的现代戏剧常用的拼贴手法,虽然编导让主人公格瓦拉始终象征性地缺席于具体的舞台情境,以营造出一种强烈而独特的戏剧氛围——这些手法都具有很强的实验色彩,但是,我们还是不难从戏剧整体的叙述手法中触摸到一个熟悉的幽灵。正面人物与反面人物的两分法,在灯光烘托下正面人物的英雄定位与反面人物的漫画化处理,舞台人物的群体造型以及台词的语调,以及这种形体与声调在戏剧逐渐推向高潮时起到的特殊作用;舞台上正面人物基于历史决定论,将自己或者所代表的社会群体看作一股不可抗拒的力量的自信,②敌视除马克思主义之外的所有西方思想,手握绝对真理因而不容旁人分说的话语逻辑,都或多或少地会让人感受到,话剧《切·格瓦拉》在艺术表现领域,堪称“”期间常见的红卫兵风格近年里最为精彩的再现。尤其是正面人物昂首挺胸的舞台表演,一味亢奋激昂直至声嘶力竭,藉以营造出一种典型却单调的崇高风格;甚至就连剧本的文字风格也是高度“”化的,对“”稍有了解的人都会很容易地从《切·格瓦拉》联想到《西沙之战》一类作品。因此,我把《切·格瓦拉》称为一部激情诗剧时,脑海里浮现出的范本,正是“”时期最为常见的那类曾经被命名为所谓“革命浪漫主义”的特殊的舞台艺术作品,至于它是否能够称为“史诗剧”,我还持有保留。
当然,我不会简单地将话剧《切·格瓦拉》与“”期间最为盛行的御用文学等量齐观,平心而论,在“”时期绝对不可能出现像《切·格瓦拉》这样的作品。
一份有趣的历史资料说明,在第二批“样板戏”里的典范之作《杜鹃山》创作过程中,曾经明确说过要反对卡斯特罗和格瓦拉的“游击中心主义”。①无论这是不是的个人见解,按照这样的说法,话剧《切·格瓦拉》在“”期间就已经绝对没有可能生存,至于卡斯特罗是不是因受格瓦拉的株连而被冤枉了,倒在其次。
除了这个偶然原因,更关键的问题在于,《切·格瓦拉》显然带有对现实社会强烈的批判色彩,而这样的批判,在“”期间更是完全没有可能。有评论凳尽肚小裢呃酚徐远按竺裰鳌钡那阆颍绻傅氖恰拔母铩逼诩淠茄摹按竺裰鳌保峙录仁嵌哉獠孔髌返奈蠖烈彩嵌浴拔母铩钡奈蠼猓导噬显凇拔母铩逼诩洌苤诙喔呒陡刹渴艿嚼醋悦裰诘某寤鳎钦嬲庖迳系摹懊裰鳌辈⒉淮嬖冢覆簧稀按蟆薄>窒抻谝帐趿煊蚩矗裰诶靡帐跏侄我耘老质瞪缁嶂械囊醢得娴目赡苄越咏诹悖烁吒琛靶问拼蠛迷嚼丛胶谩币酝猓帐醯呐辛χ荒苡玫健巴创蚵渌贰敝稀R帐醯谋硐肿苁谴嬖谝恍┚圆辉市砩孀愕慕颐恳唤锥伪辉市砉械亩韵螅急谎细裣抻谇斩ǖ姆段е凇R虼耍飧鍪贝乃健按竺裰鳌保涫抵徊还恰懊裢酢弊萑菹碌姆浅V坑胗邢薜摹懊裰鳌薄?/P>
话剧《切·格瓦拉》的批判指向,虽然不乏主流意识形态一直来觉得不方便与之正面交锋的某些对象,但我宁肯相信这样的批判并没有得到任何纵容与暗示;何况话剧《切·格瓦拉》确实尖锐地批判了一些为公众所深恶痛绝的现实社会弊端,我也真诚地相信该剧因如此激烈的批判而经常不慎误伤他们的“同志”决非出于本意。在民众缺乏顺畅的言路,知识分子的批判精神又日渐萎缩的时代,话剧《切·格瓦拉》所表达的这种直率与激烈的批判,确实可以看作一种独立的声音,至少在一定程度上,与民众的心声是合拍的。在这个意义上,话剧《切·格瓦拉》的作者们不像“”期间的红卫兵文学那样,在其虚张声势的外表下隐藏着趋附强权的委琐,它之有可能——哪怕只依赖于其中的片言只语——赢得公众同情与共鸣,也就不难理解。
认识到这样两个重要区别,我们才有可能避免将话剧《切·格瓦拉》完全等同于“”戏剧。但即使存在这两个重要差异,话剧《切·格瓦拉》与“”期间盛行的艺术风格之间的联系,却并不能因之被排除,因为《切·格瓦拉》的编导们所赖以实现其社会批判的工具,包括编导们刻意追求的煸动性,至少有一多半来自“”;至于它所用以从事社会批判的思想资源,与“”以及孕育了“”的那些理论,更有千丝万缕的联系。可惜话剧《切·格瓦拉》是在“”已经结束之后二十多年出现的,因此它所体现的只能是一种不合时宜的崇高,设若不考虑它所讴歌的对象,其表现形式在“”时期或许能够引起更大的轰动,放置在今天,就多少显得有些虚张声势。至于它是否会像“”那样导向对社会秩序的破坏,则是另一个研究的课题,不宜于在这里讨论。
二
不合时宜的崇高也是崇高。我要再次重申,不管它是否与“”艺术有渊源关系,话剧《切·格瓦拉》确实有许多令人感动之处——实际上“”之所以能让那么多人颠狂,一个重要因素就是它成功地采取了那些极具情感蛊惑力的手段——因此我们还是需要讨论该剧藉以打动观众的是些什么思想与情感内涵。
如果要寻找话剧《切·格瓦拉》与观众思想与情感的契合点,我们很容易想到该剧不时涌现出的对弱势群体乃至国际政治领域的弱国的关切与同情,而这样的关切与同情,又是与它对资本主义社会的批判结合在一起的。这样,话剧《切·格瓦拉》就成为一个典型的马克思主义文本,它揭露了社会上普遍存在压迫与剥削的事实,将社会上存在贫穷与不公正的根源,归之于以这种压迫与剥削为本质特征的资本主义制度的存在,同时希望以一种格瓦拉式的革命,这一制度,消除贫困,建立一个人与人之间,进而是国与国之间互相平等,公正得以维护的理想社会。
这样的主题曾经在人类历史上反复出现,话剧《切·格瓦拉》的作者也确实在有意建立他们的精神取向与远至陈胜、吴广和斯巴达克思等平民起义者的联系。但是建立了这样的联系并不等于就天然地获得了历史价值,《切·格瓦拉》的编导们显然并没有意识到,如果纯粹从情感的层面上讨论这部戏剧作品,那么我们会发现,其中最令观众感动的那些内涵,却存在着无法弥合的内在矛盾。
简单地说,话剧《切·格瓦拉》最具感染力的内涵,主要基于两个均具有崇高风格的维度,其一是理想主义,其二是人道主义。前一个维度指的是编导们为之心醉神迷的格瓦拉式的为乌托邦而献身的牺牲精神。由于20世纪末世界共产主义运动遭受的普遍挫折,以及80年代以来理想主义精神在中国社会受到普遍怀疑直至日渐丧失其生存空间,使这种格瓦拉式的牺牲精神一度被公众所唾弃,但是理想主义本身的魅力、社会平等的乌托邦非同寻常的号召力却并不会因为时势一时的变易而消失,相反,正由于它在现实社会里的稀缺,才显得特别珍贵。兼之这种牺牲精神是过去几十年里成长起来的几代人耳熟能详的,所以它在观众群中,非常易于引起敬仰与怀恋交织在一起的共鸣。后一个维度则体现出编导们对社会中存在的弱势群体的深切同情,在国内它指向的是对“穷人”这个群体的同情,这样的同情还理所当然地延伸到了国际政治领域,延伸为对所有因为与强国为敌而遭受打压的国家(尤其是因涉嫌在科索沃地区实行种族清洗的南斯拉夫和野蛮践踏国际法入侵吞并科威特的伊拉克)的同情。由于改革开放以来社会中各种不平等现象日益凸现,这样的同情很容易让观众联想起自己不如意的处境;由于媒体在报道国际事件时进行了严格而有意识的信息过滤,人们对南斯拉夫和伊拉克的同情超过了对更弱势的科索沃阿族和科威特的同情,因此,它在剧场里能取得很好的效果,并不令人意外。
理想主义与人道主义都是非常值得推崇的价值。知识分子的责任之一就是为有缺陷的现实社会提供理想,尽管所有理想都必然具有乌托邦的性质,但理想和乌托邦的存在始终代表了引领社会与人类进步的巨大力量,而为这种乌托邦献身的精神,更是人类所可能拥有的最优秀的品质这一。抗击强权与同情弱者,为弱势群体争取其应有的社会权利,更是任何时代的知识分子应负的社会与文化责任,任何一个社会,无论是在国内还是国际政治领域,都需要这样一种可贵的声音。
但是在实践领域,理想主义与人道主义之间,却存在着一个令人忽视的缝隙,甚至可以说,存在无法弥合的鸿沟。人道主义是以人类那些最为直接与最为真实的需求和欲望为出发点的,它的精神实质,是从正面肯定人类诸如食、色乃至基本的温饱、居住空间与隐私、自主支配其生命与财产、免受威胁、参与公共事务、信仰或改变信仰、尊严等不同梯度的需求与欲望的合理性,包括肯定《世界人权宣言》所说的“人人享有言论和信仰自由并免于恐惧和匮乏”的权利①。而理想主义的献身精神,恰恰意味着实施者为了某种非个人的目标,而放弃自己某一部分个人需求和欲望;理想主义的牺牲精神的要义,以及它之令人敬仰的高尚情怀,正在于不管是否真正出于自愿,它总是指向为了某个集团的和远大的目标,而放弃某些个人的和现实的基本需求,遏止自己的某些欲望。理想主义歌颂以放弃这些个人需求与欲望为表征的牺牲,并且要求每个人都必须以牺牲精神,投身于为理想而奋斗的事业。这样的事业,可以是消除贫困,可以是追求社会平等与公正,可以是民族或国家的兴盛,也可以是我们已经耳熟能详的各种各样的乌托邦。
在这个意义上说,理想主义与人道主义是无法共存于同一个精神空间的——因为理想主义的根本在于,它对理想主义者本身并不施以人道的标准,它似乎是要以牺牲自我的人权为前提以追求他人的人权,牺牲现实的人道为前提争取将来的人道。它并不以人道的标准来设计与实现自身的生命,甚至往往以放弃对自身的人道的尊重做为是否奉行理想主义的铁门槛。因此,虽然理想主义所设定的终极目标,往往与人道主义有诸多重合之处,在20世纪的国际共运实践中,我们却不断看到这样触目惊心的现象——以理想为旗号要求人们无节制地放弃个人利益、压抑个人欲望,而种种非人道的甚至是反人道的行为,经常在这样的理想主义幌子掩饰下堂而皇之地、不受谴责地出现,其中既有远至斯大林时期的大清洗那样残酷的杀戳,也有近至北韩普通百姓普遍陷入极度贫困的事实。这就导致了从“冷战”时期直到今天,人权总是被话剧《切·格瓦拉》的作者喜欢称之为“旧社会”的国家当作向“新社会”施压的工具而不是相反;而在国际政治领域,以反抗强权为由实施非人道的独裁统治,也远不止于伊拉克的萨达姆和阿富汗的。“二战”以后仍然有一些以先知或使徒自命者,在继承着格瓦拉们的事业与行为方式,像日本的“赤军”,意大利的“红色旅”,秘鲁的“光辉道路”,本·拉登的原教旨主义武装等等,它们之渐渐被这个世界唾弃,并不是因为他们缺乏理想主义信念与牺牲精神,相反往往是由于他们坚执理想主义过于狂热,缺乏对人道的尊重和对不同意识形态的受容,而堕入戕害同类的恐怖组织之列。
实际上,即使人道主义可以成为或者经常成为理想主义的最终目标,它也很容易遭到有意无意的曲解与。这和革命成功之后的格瓦拉每个季度究竟是参加240小时还是480小时的义务劳动无关。关键在于当理想主义仅仅是一种个人的自觉行为时,为了理想主动克制个人合理的需求与欲望是令人敬仰的;然而,当它衍化为群体的行为规范,牺牲就已经不再限于每个人的主动选择,它必然成为所有社会成员是否能被群体受容的先决条件,而对那些不可避免地会受到生理与心理的需求与欲望驱动的个体,形成巨大的精神压力。就像话剧《切·格瓦拉》所呈现的那样,格瓦拉不仅仅要求自己苦行僧般地自我殉道,他还希望自己是一个榜样,即希望他的下属、他的战友与同事也成为像他一样的人,至少是接近于他的人。在这种场合,人道主义就不再有可能成为衡量是非的维度,人道主义精神本身甚至有可能成为禁忌。②
在这种场合,理想主义与人道主义的冲突是一目了然的。鲁迅曾经以他惯有的尖锐,借阿尔志跋绥夫的小说质问“梦想将来的黄金世界的理想家”们:“你们将黄金世界预约给他们的子孙了,可是有什么给他们自己呢?”③当一项事业——哪怕是很高尚的事业——要求众多的参与者长久地放弃自己的个人利益,甚至要以普遍牺牲那些人之所以为人的最基本的需求与欲望为代价时,它就必然要走到其初衷的反面,必然导致虚伪与欺骗。悲剧还在于一旦虚伪与欺骗成为维系一个社会的主要手段,我们再也不能对它抱有任何的希望,期待这项事业能引领我们走向它曾经许诺的光明未来。
确实,为了某种终极关怀,人类有时不得不放弃某些现实的利益。就像卢梭所说,为了社会秩序人们不得不将自己一部分天赋的权力让渡给另一些人以组成负责管理社会的政府,然而,人权即人道的考虑,应该是这种放弃的底线。也就是说,无论为了什么理想,都不应该以普遍人道作为牺牲的祭品。尤其是不应该以普通民众的人道需求为牺牲,一个人为理想的自我牺牲是可贵的,但是为了理想动用权力要求甚至强迫别人做出牺牲,就不仅不再可贵而且是一种暴政。我不否认少数社会精英自觉与主动的牺牲的价值,只是说这样的牺牲不能推之于广大民众,不能作为针对民众的行为规范与要求;更不用说那些以未来为借口要求甚至强迫民众牺牲当下基本利益的理想主义,倡导者们几乎无一例外地总是率先背叛这种理想;尤其因为那些倡导者比起被倡导者有更多的机会背叛这一理想,这样的理想主义更是必然导致双倍的虚伪。
坦率地说,那些以社会公正与平等为理想的运动,从来没有真正实现过它们的初衷,而今天中国社会里人们所感受到的贫富差距以及不平等,也未见得比他们所怀念的那些似乎更符合理想状态的日子更甚。诚然,近二十年多来权钱结合的巧取豪夺确实越来越令人发指,如话剧《切·格瓦拉》所揭露的“大亨寡头翻云覆雨”和“黎民百姓任人宰割”;“富婆款姐挥金如土”和“布衣寒士度日如年”;“一枚公章变万贯家财”和“一生辛劳化一无所有”的强烈对比的存在无可讳言,而且事实可能更为触目惊心。但是,在仿佛令人怀念的改革开放之前的年代,又何尝有过真正意义上的公正与平等?
在那样一个完全不允许异见存在的社会环境里,要想建立真正意义上的社会公正,简直是幻想和无知。由于政治运动频仍,哪个领导都可以给某个他看不顺眼的下属戴上一顶什么帽子,将他打入万劫不复之境,冤假错案之多,绝对是史无前例的。至于“平等”云云也只不过是谎言。且不提“三年困难时期”宣布自己半年不吃肉的例子(满脑子特权思想的人们把这看成与民众同患难的惊人之举,但是他们忘记了这句话背后的潜台词:能够说他不吃肉是因为他只要想吃每时每刻都有肉可吃,而几亿老百姓是连想吃一点粗菜淡饭都极其困难,饿殍遍野,能吃的草根树皮都已经被吃光)——我只想以自己的例子来加以说明——我有幸生活在父母均系城镇居民的家庭里,节衣缩食之后总算能保证基本的温饱,还多少会有点零花钱,但我知道那些和我一起读书游玩的同龄的农民孩子,他们父母的勤俭的程度远远超过了我父母,但许多家庭却要等鸡生了蛋才有钱买盐;同样,我每天自己去学校读书,而我所在的那个区的区委书记和我同龄的孩子,每天上学和放学都要由保姆护送,更不用说他每天都能喝上牛奶,这一点可怜的享受在我们孩提时代简直是无法企及的奢侈。这些现象确实发生在号称是人民当家作主的、消灭了贫富差距的年代。虽然1949年的革命彻底改变了中国大陆的阶级结构,然而社会的不平等从未真正消失。大到城镇居民与农民这两个巨大的社会群体之间与阶级差异极其雷同的不平等,小到不同级别与不同岗位的人拥有公共资源不同程度的支配权,社会所发生的变化只是在不平等的两极,角色发生了变化。理想主义者想当然地以为只要革命成功就能够建立由“工人农民当家作主”的“新社会”的乌托邦,从来没有真正成为事实。
应该认识到,20世纪的国际共运,无论是在阶级斗争还是民族解放运动层面上,始终都是以对最广大平民以及殖民地国家的悲惨境遇的深切同情出发的,也即是从强烈的人道主义精神出发的,但是其结果却往往是南辕北辙。用话剧《切·格瓦拉》的台词说,“面对旧世界的收买、围剿、招安,革命的股民自然高官厚禄大宅子小车子服务员保健员,很快实现了投资回报利益返还。他们经营的,那点不是旧世界?只不过改了作者,换了封面,准确地说,是张旧世界的‘盗版’。”因此我们需要思考的是,何以这些充满理想主义精神的、曾经因为拥有浓厚的人道主义色彩而获得普遍拥护的运动,成功之后却几乎无一例外地丢弃了人道主义?难道真是由于“旧世界的收买、围剿、招安”吗?真正理想化的“新世界”又在哪里,难道只有在格拉玛号上才可能存在,只有像格瓦拉那样“不断革命”才能保持其理想的一贯性?
我想决非如此。理想主义与人道主义并不是完全不能融合,它只不过是在格瓦拉式的宗教狂热里无法融合。事实上有许多例子能够让我们看到理想主义与人道主义并存的可能,中国古代的圣哲孔子就是其中之一。孔子无疑是具有理想主义精神的,他的所谓“知其不可为而为之”的精神正是理想主义最为直观的写照。然而,假如我们把孔子“道不行,乘桴浮于海”的坚毅与格瓦拉相对照,就不难看到,在那样的情境里孔子能够接受“从我者,其由与?”①的事实,他那只木筏与“格拉玛号”本质的区别,正在于他不会将那些不随同他远征的人看作是叛徒、懦夫或者落后者,他的理想并不需要以自虐为前提,更拒绝他虐。
由此可见,天理可以出于人情,或者至少可以不太悖于人情。“存天理,灭人欲”的反人道的理想主义才是社会的灾祸。正由于人道以及人类的基本需求与欲望被当成理想的祭品,20世纪那些试图建立理想社会的努力,几乎无一例外总是以基于人道主义立场的理想主义始,以反人道主义的理想主义终。也正是在这个悖论面前,话剧《切·格瓦拉》的编导们误入了一个历史的圈套。因此,关键的问题当然不在于革命还是改良,而在于如何避免走到人道主义的对面;格瓦拉式的革命以前没有给人类带来社会公正与平等的理想状态,而今天社会存在的诸多“黑暗邪恶”,其中的不公正与不平等,也决不可能通过一场格瓦拉式的革命而铲平。
三
由于理想主义与人道主义之间存在事实上的对立,因此话剧《切·格瓦拉》不断在这样两个维度之间转换,使得观众很难真正理解编导们究竟想要达到怎样的艺术效果。而一种缺乏对艺术效果的明确定位的社会批判,只能触及一些皮毛,只能算做是一番长达两个小时的牢骚,虽然是一番发得很精彩的牢骚。
首先谈两个细节。
话剧《切·格瓦拉》的编导在从事他们非常有意义的社会批判的同时,也毫不容情地批判某些自由主义知识分子。我并不能认同自由主义知识分子们的许多思想观点,但是我还是不能不指出,话剧《切·格瓦拉》的编导们这样的批判,像90年代以来中国大陆的“新左派”一样片面,却没有“新左派”所注重的学理依据。他们义正辞严地指责道:“为换取剥削社会的良民证,有些人公开放弃了对正义的追求、理想的探索,当众宣布与格瓦拉们的事业一刀两断”②。这一说法就很不符合实际,事实不仅远比这复杂得多而且很可能恰恰与之相反。正由于“格瓦拉们的事业”包含了太多虚伪的成分,隐含着巨大的社会风险和破坏性,因此,当众宣布与这个事业一刀两断的,恰恰包括一大批代表社会的良心、比话剧《切·格瓦拉》的编导们更自觉、更无私地为追求正义、探索理想而献身的人,将他们的所作所为说成只是为了“换取剥削社会的良民证”,岂止是不公,简单是一种无法容忍的亵渎。我相信话剧《切·格瓦拉》的编导们不会不知道他们所处的特殊语境,在当代中国的意识形态背景下,“为穷人说话”未见得比“为富人说话”更困难,而直言不讳地指出资本主义制度内在的某些合理性比起歌颂社会主义的优越性,仍然具有更大的风险,因而也就需要更大的道德与理论勇气。在这个意义上说,宣扬格瓦拉和宣扬革命的人们,比起那些批评格瓦拉以及呼吁告别革命的人们,更容易得到主流意识形态的亲睐——实际上这一点已经无需置喙,话剧《切·格瓦拉》的编导们已经在享受着这种亲睐。
有趣的是,话剧《切·格瓦拉》的编导并不是没有看到,格瓦拉当年想的“旧社会”不仅没有如其所愿纷纷崩溃,相反它们自身已经发生了巨大的变化。剧本试图用当年历史学家挖空心思想出的“让步政策”解释这样的变化,从侧面证明“格瓦拉们的事业”的价值。剧本是这样写的:
正C:没有革命,他们肯改良么?!
反丙:咱们肯么?
正A:没有农民一次次起义,会有历朝历代的让步政策么?!
众反:(歪头)嗯!
正B:没有工人运动的不断高涨,社会主义阵营的建立,战后会出现福利国家么?
众反:(侧脸)嗯!
正C:没有古巴人民站立起来,美国会在经济上给拉丁美洲小恩小惠么?
反甲:有这事儿?
正A:没有中国人民站立起来,集团会在台湾实行么?
众反:(扭胯)嗯!
众正:没有被剥削者攥紧拳,剥夺者会解囊么?!
众反:估计,不──会──吧!
这段表演既牵强附会,也很难自圆其说。即使国际共运确实是资本主义社会改良的动因之一甚至是最主要的动因,这样的论述也很难真正讲清,何以应该更关心民众利益的社会主义阵营,反而在社会福利制度的建立与完善方面比不上资本主义国家;那些经历了革命的国家,在民主、人权和经济发展等重要指标上,与那些仅限于改良的国家相比何以仍然存在明显的差距。至于在国际政治领域,“二战”以后南北之间的对话与合作关系,已经成为国家交往的新模式,由于穷国与富国之间确实有可能通过谈判与协商,找到符合双方利益的途径,“剥夺者”因为对“被剥削者攥紧拳”的恐惧而“解囊”的描述,也显得很矫情和荒唐。我不愿意用小偷盗窃手段的提高与警察破案能力的增强之间的因果关系来比附这样的逻辑,至少可以用《切·格瓦拉》式的口气质问道:“没有美国的封锁,我们能造出原子弹么?”回答也断然是:“估计,不会吧!”然而,你觉得中国政府真会把原子弹的研制成功归功于美国当局吗?
当然,我不能满足于指出话剧《切·格瓦拉》的编导们这种枝节的失误。如前所述,话剧《切·格瓦拉》具有很强的社会批判色彩,但关键在于批判本身不能成为目的,批判只能是一种手段,也即用以表达作者立场的一种手段。因此,我们不仅要分析《切·格瓦拉》的批判,同时更应该从这些批判出发,探究与考察作者所用以从事社会批判的立场。
有关“穷人”的“富人”之间的两分法,在国际政治领域则是资本主义国家与第三世界的两分法,是话剧《切·格瓦拉》重点提及的,也可以看做是话剧《切·格瓦拉》一以贯之想要强调的主题之一。
把贫富差距这样一些经济学意义上的社会不公正现象,归之于社会学层面上的阶级差异,这是马克思主义政治经济学的精髓之所在。我想《切·格瓦拉》的编导们也是这样想的,他们也许正是自觉不自觉地在运用马克思主义作为从事社会批判的武器。然而,必须指出的是,像马克思的《资本论》这样的理论巨著,假如将它看作是对资本主义社会运行规律的高度抽象,那么它确实是非常之深刻的,不过,正由于这种规律是对社会整体进行高度抽象得出的结论,因此它们并不能直接用之于具体的社会现象的描述。抽象理论假如确实有足够程度的抽象性,那么它就不可能从现实生活中找到它的对应物,正如抽象意义上的“人”不可能存在于现实社会中一样,否则就不能成为抽象。对贫富差距的渊源的揭示以及社会阶级的区分,正是这样一种真正意义上的抽象。
因此,我们决不能将这种宏观的理论,庸俗化为社会每个具体单元的微观描述。容我举个例子,当说95%的群众都是“好的”和“比较好的”时,不管他这段话说得是否正确得体,都不能将这样的宏观描述理解为必定能在每个单位里揪出5%的坏人,需要在每个单位深挖5%的“资产阶级代言人”。我的意思是说,马克思将社会不平等与贫富差距的根源归之于阶级的存在,并不等于我们就可以将现实社会里的人分为几个不同的、互相对立的阶级,更不等于说由于人类每个群体里必然存在相对意义上的富人与穷人,他们就会天然地分成为互相对立的两个阶级,或者用话剧《切·格瓦拉》形象的说法,把人类分为生活在街的北面和南面的两群;社会确实存在剥削与压迫,但也并不是说通过一场由被剥削阶级剥削阶级的革命,就可能完全消除社会不平等现象与贫富差距。更不用说马克思的理论虽然揭示了资本主义的秘密,却并没有给出更具合理性的新的社会模式,或者说,他非常明智地将新的更理性的社会模式系之于遥远的未来,由此我们当可以理解马克思拒绝承认自己是一位“马克思主义者”的良苦用心①。
以拥有社会财富的多少作为判断一个人的道德水平的标准,进而把国家的经济与军事力量的差异视为评价一个国家意志之善恶的标准,把社会不公正现象归之于富人与强国的存在以及他们与生俱来的原罪,将社会丑恶现象完全归之于富人或强国,这是连话剧《切·格瓦拉》的作者自己也感到力不从心的指责。格瓦拉的游击队想要彻底改变其被压迫剥削命运的农民中的一员却出卖了这支队伍的事实,更消解了将整个人类分为穷人与富人两大阵营的两分法的迷思,进一步说明将马克思对社会的抽象分析与理论机械地应用于具体情境,会带来什么样的谬误。②毕竟“朱门酒肉臭”并不是“路有冻死骨”的全部根源,把工业化国家的经济迅速发展原因全部归结为对后发达国家的掠夺,就像把近二十年中国东南地区的迅速发展视为对中国西部的剥夺的结果一样简单化和非理性。不同的社会利益集团之间,国家与国家之间,并不是完全找不到利益的契合点,而随着人类文明水平的提高,不同利益集团以及不同国家之间通过互相协商,达成尽可能兼顾各方利益的妥协,这种方法比起对抗与战争,可能是成本更低,也更符合绝大多数人以及国家利益的途径。令人感到十分遗憾的是,这些事实的存在,并没有指引《切·格瓦拉》的编导们继续深思其根源,他们只是停留于社会丑恶与不平等现象的存在本身,试图通过不分青红皂白地一味批判各种社会丑恶现象,使自己膨胀成为道德巨人。
客观地说,编导们对穷人这样的社会弱势群体的同情,以及对社会丑恶现象的控诉,确实是充满正义感的,足以打动人心。然而无论是在阶级关系领域还是在国际关系领域,他们都是徒有热情而缺乏理性,因之,也就使话剧《切·格瓦拉》成为一部虽然煸情,但却幼稚的即兴之作。而且,这种煸情的幼稚,足以锻造许多艘新的“格拉玛号”,虽然不无理想主义光辉,却充溢着于世事无补甚至有害的非理性的狂热和冲动。
我想话剧《切·格瓦拉》的作者们其实拥有足够的才华和智慧,完全有可能看到他们的社会批判背后隐含的误导;我也充分理解话剧市场的低迷,使得想在这个市场分一杯羹的任何人,都不得不使出浑身解数,甚至以险招取胜。但我还是想用最善意的词语为话剧《切·格瓦拉》的主创人员们开脱,就引用当年鲁迅为易卜生开脱的话吧,他说易卜生“是在做诗,不是为社会提出问题来而且代为解答。就如黄莺一样,因为他自己要歌唱,所以他歌唱,不是要唱给人们听得有趣,有益。”③如果确实如此,我们要感谢话剧《切·格瓦拉》为我们提供了一个深思当前中国现实问题的绝好文本,不过我仍然怀疑,《切·格瓦拉》剧组对于我为他们做的开脱,并不领情。那么,我们还应该对这部话剧说些什么?
注释:
①见黄纪苏:《关于史诗剧《切·格瓦拉》创作及演出的一些情况》,《文艺理论与批评》2000年第5期。作为一个当事者,黄纪苏的文章写得非常客观,令人敬佩。
②话剧《切·格瓦拉》尽管含有挑战“规律”和“必然”的意味,实际上它本身就隐含有很浓厚的历史决定论色彩。剧本充满信心地写道:“从罗马到伦敦,从孟买到墨西哥城,格瓦拉为弱者拔刀为正义献身的精神,在世界各地点燃了一颗颗心灵。剥削压迫社会的长夜正在酝酿下一次革命。从星火往前,将是燎原;从燎原往前,将是黎明!”(引见话剧《切·格瓦拉》剧本。在演出节目单上,该剧署名为“黄纪苏编剧”,但是网络上的文本署名为“《切·格瓦拉》剧组集体创作”。本文有关这个剧本的引文,均下载自网站黑板报,但是没有人能为这种信心提供足够充分的来源和依据,有关论述参见波普尔:《历史决定论的贫困》,华夏出版社1987年出版。
①参见杨健:《第二批样板戏的产生及艺术成就》,《戏剧》2000年第3期。
①参见《世界人权宣言》中文版,联合国人权高级专员办公室官方网。
②一个可以用以为佐证的事实就是,80年代初提倡人道主义者就曾经被当做“精神污染”。
③鲁迅《坟·娜拉走后怎样》,《鲁迅全集》第一卷,人民文学出版社1987年版第160页。
①孔子:《论语·公冶长第五》。
②话剧《切·格瓦拉》“创作大纲”,引自黄纪苏:《关于史诗剧《切·格瓦拉》创作及演出的一些情况》,《文艺理论与批评》2000年第5期。
①恩格斯:《给〈萨克森工人报〉编辑部的答复》,《马克思恩格斯选集》第四卷,人民出版社1977年版第269页。
[关键词]电网谐波危害高压并联无功补偿电容器谐振消谐并联滤波器
谐波是目前电网中影响电能质量的一项重要指标。随着现代电力电子技术的发展,非线性电力负荷在电力系统中大大增加。使电气设备运行不正常,加速绝缘老化,缩短设备的使用寿命等许多不良后果。本文结合实际重点讨论电网谐波“污染”对高压并联电容器的影响及解决办法。
一、故障的产生
电网变电所及大用户变电所的10KV高压并联无功补偿电容器常常发生故障。这些故障发生在不同变电所,故障现象都是继电保护不平衡电压或差压保护动作,开关跳闸,检查后大多发现10KV高压并联无功补偿电容器组有一个或多个单只电容器熔丝熔断,这类故障有时在同一变电所经常发生。
虽然这些故障发生在不同电压等级的变电所,但不难发现其中有某些内在共同因素:这些变电所附近都有较强烈的谐波源,或本身这个用户就是强烈谐波源,谐波连续监测已确证了这点,从而推断正是这些谐波“污染”源造成了这些高压并联电容器的故障。
1.产生故障的原因
(1)首先,基本可排除是某些电容器的质量问题,在发生故障的变电所,多次更换试验合格的电容器后仍不断发生同类故障,且特别发生故障的单只电容器呈现出无规则随机性的特点。
(2)其次,可排除是电网过电压造成电容器这类故障:测控装置的记录显示在故障发生时电容器所接系统电压无过电压现象,保护动作记录也表明没有一次是过电压保护动作。
(3)同一变电所和频繁发生这类电容器故障以前对比:电网结构和负荷性质与历史记录相比之下最明显的变化是变电所附近大多近几年新建一些大型用户变电所,而这些用户都使用大量的大功率电力电子设备。这些都是谐波源。
二、理论浅析
从以上这些二十四小时实测数据中,高次谐波确实存在,而且我们发现其中三次、五次谐波成分含量较高、出现较频繁。
在一个理想的电力系统,电能是以恒定频率(50HZ)和幅值的三相平衡正弦电压向用户供电。
在电网存在谐波时,我们实际观察到的波形是畸变的,曲线也呈锯齿状,同一测试点一般表现为电流波形比电压波形畸变大。
电力系统中为了补偿负荷的功率因数,提高电压水平,在变电所或负荷点处常常装有并联电容器,用于补偿无功功率。对于工频,系统的感抗一般比容抗小得多。
1.并联谐振注:In---电网中谐波电流源;Ls---系统等值电感
C--系统等值电容,它是变电所补偿电容,变电所出线电容与系统等值并联电容之和。
当谐波源电流注入变电所母线时,在某一谐波频率下,就可能发生并联谐振。令为等值电路的并联谐振频率,由谐振条件
显然如果谐波频率fn(n次谐波)与fP相近,变电所中就会发生并联谐振。
则由谐波注入点看进去的等值谐波电抗为(2)
谐波电流的注入点的母线电压(3)
谐振支路中电流分别为(4)
当时,很大,变电所母线的谐波电压将很高,同时谐振支路中谐波电流也很大,从而可能造成电气设备因过电压和过电流而遭受损坏。
2.串联谐振
当变电所靠近大的谐波源时,在如图4的接线方式下,将可能发生串联谐振。
当电容器投入的系统中有三次谐波电压分量存在时,电压互感器二次侧感应出的三次谐波相位相同电压值互相叠加产生不平衡电压,当系统中三次谐波电压分量大到产生的不平衡电压达到保护整定值时,保护就动作跳开高压开关。所以在三次谐波电压分量含量较大的用户,无功补偿的三相并联电容器会经常不平衡电压保护动作,导致电容器无法正常投入运行。强行投入则很可能导致电容器发生故障。
三、解决方法初步探讨
1.对那些含谐波源的大用户的用户变电所内的谐振问题,根据调整系统负荷分布或电路参数,确能避免、减少恶性电气故障的发生,调整系统负荷分布具体实施起来也比较容易,投入成本少。
2.在实际运行中,发生故障的电容器大多是不带串联电抗器的电容器组,在发生电容器故障后,针对这些电容器,我们根据电容器容量匹配帮助用户安装了高阻抗电抗器组,一方面提高了支路短路阻抗,改变了并联支路参数,避开谐振频率;另一方面阻止谐波成份进入电容器,使谐波电压的压降大部分落在高阻抗电抗器上,让高次谐波电流消耗在高阻抗电抗器上,特别是阻止畸变电压尖峰波通过,从而减少谐波对电容器的破坏,起到一定的保护作用。
四、结语
大功率冲击性非线性负荷对电网的污染所带来的问题同环境问题一样可怕,令人感到欣喜的是,人们现在对谐波污染这种看不见的污染的重视意识上有了极大的提高,对谐波的监测更严密,对谐波的治理力度也大大加强了。
参考文献:
[1]李令冬:《电能质量分析与治理技术现状及发展趋势》,安徽大学电能质量实验室
电容器在通电的电路中断电,电容器都储存有一定量电压的,电路中还有其它负载或元件时就会缓慢放电,也可以通过人为用小电阻或导线短路快速放电,低压电容器一般用放电电阻,高压电容器一般用放电线圈。
小电容,直接短路放电就行,要是高压大容量电容就只能用电阻器缓慢放电,或者用100瓦白炽灯和电炉丝放电,水里也行,不能直接短路放电,否则瞬时能量无穷大,火花相当耀眼,响声和炮弹一样大。
(来源:文章屋网)
1含电感直流电路的解题策略
对图1中的电路,在t1时刻将开关由2拨向1,经过较长的一段时间后,在t2时刻再将开关由1拨向2,根据RL电路的暂态过程的理论分析(见赵凯华、陈熙谋编著的《电磁学》),电感中的电流按指数规律变化iL=ER(1-e-RLt),整个过程如图2.
对于这样的过程,我们把电路中的开关断开或闭合称为换路,把开关长时间闭合或断开后电感中的电流已经保持不变时的状态称为稳态,把电路由一个稳态向另一个稳态的过渡过程称为暂态.由图可以看出①换路前后瞬间电感中的电流不能突变(也因为电感存贮的磁场能不可以突变),②稳态时的电感可以看作导线,③暂态时的电感可以看作电阻或电源.
例1(2008年江苏)如图3所示的电路中,三个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接,电感的电阻忽略不计.电键S从闭合状态突然断开时,下列判断正确的有
A.a先变亮,然后逐渐变暗
B.b先变亮,然后逐渐变暗
C.c先变亮,然后逐渐变暗
D.b、c都逐渐变暗
解析开关闭合时,电路处于稳态1,两个电感可以看作导线,L2中的电流为I,L1中的电流为2I,开关断开后,两个电感中的电流均不能突变,L2中的电流从I开始变化,L1中的电流从2I开始变化,灯a现在的电流也只能由与它串联的电感L1来决定,与灯a原先的电流比较可以发现电流的大小和方向都发生了突变.灯b中的电流则由L1与L2共同决定,开关断开后b中的电流从I开始变化,与b之前的电流比较,其电流的大小和方向都没有发生突变.灯c中的电流由L2决定,与L2的变化情况相同,与c之前的电流比较,其电流的大小和方向都没有发生变化.当开关长时间断开后,电路进入稳态2,所有电流全部为零.三灯中的电流变化如图4.正解选A、D.
点评电路在发生换路的前后瞬间,电感中的电流是不能发生突变的,但灯中的电流与换路前比是否发生突变要由灯周围的电感电流来决定,与灯在换路前的电流无关,这一点特别要注意.
例2(2010年江苏卷)如图5所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,电感L的电阻不计,电阻R的阻值大于灯泡D的阻值.在t=0时刻闭合开关S,经过一段时间后,在t=t1时刻断开S.下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中,正确的是
解析开关闭合后,电感中的电流不能突变,从零开始慢慢增大,电感相当于一个电阻在不断减小的滑动变阻器,对电源来讲,等效外电阻在不断减小,UAB是电源的路端电压也随之减小,A、C错.开关断开后,电灯中的电流与之前的电流无关,由电感中的电流决定,由于电感中的电流不能突变,且比灯中原先电流小,所以电灯中的电流将瞬间变小,方向向上.UAB变为负值,D错,正解选B.
2含电容直流电路的解题策略
对图7中的电路,在t1时刻将开关由b拨向a,经过较长的一段时间后,在t2时刻再将开关由a拨向b,根据RC电路的暂态过程的理论分析电容两端的电压按指数规律变化uC=E(1-e-RCt),整个过程如图8.
由图可以看出①换路前后瞬间电容两端的电压不能突变(也因为电容存贮的电场能不可以突变),②稳态时的电容可以看作断路,③暂态时的电容可以看作电阻或电源.
例3(2009年江苏卷)在如图9所示的闪光灯电路中,电源的电动势为E,电容器的电容为C,当闪光灯两端电压达到击穿电压U时,闪光灯才有电流通过并发光,正常工作时,闪光灯周期性短暂闪光,则可以判定
A.电源的电动势E一定小于击穿电压U
B.电容器所带的最大电荷量一定为CE
C.闪光灯闪光时电容器所带的电荷量一定增大
D.在一个闪光周期内,通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等
解析电路中的闪光灯相当于一个电子开关,电压高于U2时开启,电压低于U1关闭.电路接通后电容向稳态1过渡(图10中线①),当电压触及U2时闪光灯开启,电容立即进入放电过程,向稳态2过渡(图10中线②),当电压下降到U1时闪光灯关闭,电容又重新开始充电,如此重复,形成周期性的闪光.由于电容的工作电压始终不会超过电源电动势E,所以A、B错误.闪光时电容在放电,电荷量减少,B错.一个周期后,电容带电量不发生变化,流过电阻R的电量相当于全部流过闪光灯,D正确.
点评此过程中的电容不断地处于充放电的交替过程中,向稳态发展但始终没有进入稳态,是典型的暂态过程形成的振荡电路.另外结合闭合电路欧姆定律也可以考查电路的动态问题,我们可以把例2的江苏高考题改编成例4.
例4如图11所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,电容量C较大,电阻R的阻值大于灯泡D的阻值.在t=0时刻闭合开关S,经过一段时间后,在t=t1时刻断开S.下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象(见例2中图6所示)中,正确的是
解析开关闭合前后瞬间,电容两端电压不能突变,只能从零开始增大,随着充电电流不断减小,电容可以等效为一个阻值在不断增大的电阻,直至最后看成断路,所以从电源来讲相当于电路的总外阻在不断地增大,路端电压UAB当然要增大,最后电容两端电压等于UAB.开关断开后,电容开始放电,可看作电源,电容两端电压不能突变从UAB开始减小,电灯D两端的电压从UAB′=RDRD+RUAB开始减小,由于电流方向不变,所以UAB的极性也不变.正解选C.
3含电感与电容交流电路的解题策略
Umsin1t上,3个电表各有不同的读数.
现在换一个电源供电,供电电压的瞬时值为u2=Umsin2t,2=21,改换电源后,3个电表的读数怎样变化?