热交换器工作原理

2024-10-05

热交换器工作原理（共11篇）

1.热交换器工作原理篇一

电压/频率转换器BG382的原理及应用

1 概述

在利用单片机设计的自动测量和控制系统中，经常要将电压信号转换为频率信号或将频率信号转换成电压信号。这里要介绍的V/F和F/V转换器件BG382就可实现电压和频率的相互转换，而且具有较高的精度、线性和积分输入特性，利用它可以抑制串扰干扰。如果将其输出的信号调制成射频信号或光脉冲，还可在不受电磁影响的情况下进行无线或光纤等远距离通信传输。

2 BG382的封装及引脚

图1所示是BG382的外型封装形式。其引脚及功能如表1所列。

表1 BG382的引脚功能

管脚12345678功能恒流源Io输出端Io大小控制端输出频率端地Io充电时间选择端门限控制端信号输入端电源端

3 BG382的V/F和F/V转换

3.1 V/F转换电路(本网网收集整理)

图2所示是由BG382组成的简单V/F变换器，其输入为10mV~10V，输出为10Hz~10kHz，满刻度线性精度的典型值为±0.5%。

影响上面电路线性精度的原因是恒流源1端的电压会随输入端输入电压的变化而变化，从而使恒流源的性能变差，Io约为137μA。如果输入电压由10mV变为10V，由此所引起的Io变化约为1μA，即对Io的影响为1/137。而Io的变化将影响输出频率的变化，从而使线性精度的曲线上端向上翘;另外，由于集成电路内比较器的输入端，即6、7脚存在失调现象，影响了线性精度的低端;同时由于比较器的增益较低，也影响了其灵敏度，增大了误差。

以上电路仅适用于精度要求不高方面的应用，图3所示是由BG382组成的高精度V/F转换电路，其精度可达±0.05%，该电路采用了由运放BG305和积分电容C1组成的有源积分电路，这个积分电路将负载输入电压变为正斜坡电压，当积分器输出达到BG382 内部比较器的比较电平时，单稳电路被触发，恒流源的电流Io从1端流出，使积分器的.输出急剧下降，单稳输出结束时，斜坡输出电压上升，重复以上转换周期。

由于信号从运算放大器的反相端输入，因此要求输入信号为负值，如果信号从运算放大器同相端输入，则输入信号应为正。

该电路线性精度高的原因在于：恒流源的1端接在运算放大器的虚地端，使恒流源总是处在电位上，这样恒流源电流Io的大小不再受输入电压变化的影响。可选择低失调电压、低失调电流的运算放大器，如OP07，同时，也要求选择稳定性好、温度系数低的电容。

3.2 F/V转换电路

图4是由BG382组成的F/V转换电路。其线性精度可达±1%，当输入频率一方波时，其输出经过后面的运算放大器构成了一级低通滤波器。

为了获得到较好的效果，电路中的阻容元件就采用低温度系数的稳定器件，如金属膜电阻和绝缘介质高的聚苯乙稀或丙稀电容。

4 典型应用电路

图5是由BG382构成的V/F转换器与单片机8098的接口电路。图中，通过光电耦合器件4N28的隔离措施，可以减少转换通道及电源对单片机的干扰。CD4049用于削弱残留电压对8098单片机HIS口的影响。

图5

图5电路由于利用了8098单片机的高速输入HIS功能以及8098单片机简便的测频和输出频率可编程技术，因此，该接口电路非常简单，且占用计算机资源少，同时还能以查询和中断两种编程方式来工作。

2.热交换器工作原理篇二

A/D转换器是数字化测量和显示仪表的重要组成部分。A/D转换器的转换速度、精度和分辨率,直接影响着测量结果和显示的质量指标。常用的A/D转换器有多斜式、多周期式、循环余数式、脉宽转换式、双斜式等几类。下面就常用的A/D转换器的转换原理和特点进行分析与比较,以利于在A/D转换电路设计中ADC的使用和采用元件组装A/D转换器时,能够选用合适的A/D转换方式。

1 循环余数式转换

循环余数式A/D转换技术一般采用类似于图一所示的线路设计,是一种常见的逐次逼近方法的多周期转换。它利用把可变的参考电压与未知信号进行比较的方法,将输入信号与精密数模转换器(DAC)的输出相比较,此DAC由DAC放大器和二进制阶梯电阻网络组成,通过模数放大器的输出信号,来判断何时数模转换器DAC的输出大于输入电压。转换过程被分解成几个周期,所以一个6位(bit)DAC能通过连续的逐次逼近,有效地产生比它本身大得多的转换位数。

在第一个比较周期中,输入电压与DAC的输出相比较,DAC位开关的每一位都依次被试验,依据比较器输出极性决定每一位的舍取。并将一组二进制转换结果值贮存起来,而输入电压和DAC输出之间的余差电压则被放大且保存在一个电容中。在下一个比较和余数存贮周期中,DAC输出与被放大的余数相比较,产生下一组二进制值和一个更小的余数电压。最后,所有各个位组经综合处理产生一个A-D采样值。每次采样前,插入一个零状态,在此状态中,A-D输入端的任何失调值都可以被存贮在一个电容中,这些失调值在以后可被抵消。

循环余数式A/D转换的主要特点是它的速度可以达到逐次逼近法的速度。完成一次61/2d的转换一般只要2ms,高分辨率的读数速率可达到每秒500次。然而,由于这种技术本身对电源的噪音没有抑制能力,在高灵敏度测量的场合中,这是一个十分不利的因素,即使采取了对多个采样值作平均的措施,以抑制电源频率的影响,但由于采样速率的限制,仍无法消除较高次谐波的影响。

在一般的计量实验室中,虽然不要求特别高的读数速率,然而,这种技术仍然存在着转换非线性的问题。由于二进制权电阻的不匹配,也由于数值的读取是被分解成多个比较周期,其中某些比较包含放大过程,所以存在不连续性。由于微分线性不可能达到后面所述的单周期积分技术所能达到的水平,这种技术不是比较测量的理想技术,而比较测量在计量实验室却是经常使用的。

2 脉宽式转换

这种转换之所以称之为脉宽式转换,是因为模拟输入被一个ADC转换成宽度与其大小成正比的数字脉冲序列。用这些脉冲选通在加/减计数器中形成累加值的高速时钟。

当输入电压为零时,强迫方波电压连续地加向积分器的输入端、积分器输出方波向上和向下通过两个比较器的门坎电平,如图二所示。如果输入信号保持为零,积分器输出斜波对称于比较器的参考电平,并且比较器产生的正负信号具有相同的占空比。如果输入信号不为零,斜波就向上或向下移动,相应的比较器信号的占空比随之不同。当用这些信号把时钟脉冲选通到一个加/减计数器,就获得了加脉冲和减脉冲的测量值。

脉宽式转换设计方案利用一个反馈回路把正和负的参考电压回送到A/D的输入端,强迫积分器处于零平衡。当积分器的输出超过任何一个比较电平时,一个极性相应的参考电压就被施加到反馈通路,当积分输出低于此比较电平,则该参考电压就被切断。在零输入时,反馈是不带直流成份的方波,所以积分器输出为零。当一个信号施加到A/D上,则一个适量的参考电平就被施加到A/D去抵消此信号并重新使积分器处于零平衡。在重新平衡的过程中,积累的计数值就给出了输入信号的大小。可以看出,对于所有的输入信号值,积分器总是动态地处于零平衡。另外,任何漂移的电压都被自动校正,因为漂移会在斜波中引起偏移。

世界上第一台8 1/2d的DMM中就使用了这种A/D技术。这种技术具有非常好的线性,且能非常灵活地选择积分时间,以获得良好的电源频率抑制效果。此外,信号总是被接在A/D的输入端,这点对于一些特殊的应用是很重要的。但这种技术的最大的缺点是在高分辨时的速度较慢,一般来说,一个81/2d的读数可能要花50秒的时间。

3 多斜式积分器

从理论上讲,双斜式A/D转换的精度取决于参考电压精度和对时钟周期的计数能力。双斜积分线路要求时钟、积分器的电阻和电容在转换周期内保持稳定,因为这些元件的长期变化和精度无关,可以根据给定的分辨率和速度要求选择积分时间。值得注意的是,采用积分时间等于电源周期的整倍数,可以获得极好的对电源频率(及其所有谐波)抑制的性能。

使用这种设计在高精度积分器中所遇到的问题是比较器的速度和灵敏度,目前,即使最好的A/D大约是每微秒一个字的水平。这将意味着对于一个满量程的7 1/2d的读数大约需要20秒时间,这个时间太长了。另外,积分电容的漏电流导致非线性和读数速率的误差,因为在积分周期贮存吸收网络中的电荷在参考时间内不被复原,所以就不被计数,这种介质吸收现象使真正的电荷平衡在一个短的测量时间内不能实现。当信号接近零时,比较器可能检到一个噪音脉冲而选择错误极性的参考电压,结果引起积分器输出错误,直至计数器溢出,形成一个大于满刻度的读数,这种现象即使在输入信号真正为零时也会产生。

Datron公司研制了一种多斜、多周期的积分器,如图三所示,用以克服上述各种问题,这种转换器使用两种不同的参考周期,Ref和Ref/16,以克服比较器速度慢的问题,其原理是:首先,快速计数直到接近于零时,转换到一个较低的参考电压值(Ref/16),以一个比较慢的计数速率向零接近。

这种办法以比较低的转换率通过零点,从而允许比较器的带宽较低,由此达到低噪音的效果。在何处积分器转换到Ref/16不是重要问题,只要转换同步于时钟,则系统计数正确。在Ref周期内,系统以16为单位计数,而在Ref/16周期内,系统以1为单位计数。

因为Ref/16周期与Ref周期相比较是非常小的,这方法有效地加速转换16倍,Ref/16周期约占满刻度的千分之一,所以,为了使线性优于满刻度的0.2ppm,就要求Ref/16的精度要优于万分之二,这点用电阻是很容易实现的。

这种设计的特点为:

(1)使用一个偏置斜率以克服在零区的问题。在积分周期的末尾,加入一个非常小的已知信号(正向反馈),其办法是接入一个“错误”的参考电压,用以保证正确的参考电压被接入时积分器能正确地运行并回到零,因为偏置信号的幅度、时间都是已知的,所以此偏置信号的影响是可以计算的。

(2)多周期意味着可使用比较小的积分电容,结果降低了介质吸收效应和改善了线性。

(3)在多周期转换中,信号和参考输入是同时施加,而不是分别施加的,结果提高了转换的速度。

(4)由于每一次转换,正负参考电压使用的次数相等,因而保证参考电压的转换误差是恒定的,并且可以在一个积分周期消除。

(5)一个动态的零系统取代了较通用的取样保持型的零线路,后者在过载时可能会处于饱和状态,从而降低过载恢复的速度。这种动态系统也克服了动态漂移。

当A/D不转换输入信号时就进入复位。这种复位技术使缓慢漂移的积分器的输出保持在零附近,其方法是施加小量的-Ref/250,然后施加+Ref/250,使积分器输出为零。因此,这个复位周期很短(50 sec),而且在每个测量周期至少有一个复位周期,这样就可以避免中断校零过程。

-Ref/256和+Ref/256的施加方法如图四所示,其结果使积分器输出的每个斜波都通过零点,并利用+Ref/256的最后一个零位过程的时间为预先确定的常数个时钟周期。复位周期然后被重复,以维持积分器的输出在零附近。可以看到,即使积分器在复位与复位周期之间可能有漂移,但在每个复位周期的结束时,积分器输出是精确地处于相同的位置上。根据读数速率和分辨率的要求,这种A/D能够构成单周期或者多周期转换。多周期提供了极大的灵活性以选择各种有用的积分周期。使用比较小的积分电容,利用斜波多次上升和下降获得比较长的积分周期,有效地避免了积分器的饱和。

这种多周期设计的基本特点是除了最后一个周期外,所有周期内的被测信号是连续不断地施加的,而各种参考电压与被测信号同时加入,如图五所示。换言之,这种工作方式有效地减少了读数的时间。

单周期的转换图解清楚地说明这种转换技术的基本特点。当接到一个读数转换命令,最后一个复位周期在50微秒延迟时间内结束,信号就被加到输入端,如图六所示。积分器输出斜波上升,经过一段固定的时间以后,信号仍然施加着的时候,一个正向偏置被反馈到参考输入端;接着在一个固定延迟时间里,零信号同时加入到参考输入端和被测信号输入端,其目的是为了保证系统不会同时把两个参考电压切换进积累器,在此周期中,向参考输入端加入-Ref。最后积分器输出经过零点,这代表了一个“粗”的转换周期的结束。积分器自身又构成了最后阶段的更精确或者说更精细的转换结构。

为了避免切换的瞬态误差,首先把零加入到信号和参考的输入端,跟着把+Ref/16加到参考输入端,施加的时间为固定值。使用这样的参考电压极性是为了保证不管被测信号极性如何,总是使用+Ref/256参考电压产生最后一个斜波,克服比较器响应期间的任何的不对称。经过又一个“死”时间后,+Ref/16被加向参考输入。这是转换的最后一部分,并且它和动态自动稳零周期的结束阶段是一样的。换句话讲,积分器的输出精确地回到了它开始的地方后结束。

负极性信号的转换次序与上述正极性信号转换次序略有不同,但是,是对于每次转换,每一种参考电压都被平衡,而任何很小的比较器的延迟时间误差和由于最后一个斜波引起的电荷注入效应都被动态稳零自动消除。

参考文献

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3.热交换器工作原理篇三

风机盘管控制工作原理

风机盘管控制多采用就地控制的方案，分简单控制和温度控制两种：

风机盘管简单控制：使用三速开关直接手动控制风机的三速转换与启停。

风机盘管温度控制：使用温控器根据设定温度与实际检测温度的比较、运算，自动控制电动两/三通阀的开闭，风机的三速转换，或直接控制风机的三速转换与启停，从而通过控制系统水流或风量达到恒温。

风机盘管系统工作原理

风机盘管主要由风机，换热盘管和机壳组成，按风机盘管机外静压可分为标准型和高静压型、按换热盘管排数可分为两排和三排，换热盘管一般是采用铜管串铝翅片，铜管外径为10～16mm，翅片厚度约0.15～0.2mm，间距2.0～3.0mm，风机一般采用双进风前弯形叶片离心风机，电机采用电容式4极单相电机、三档转速、机壳和凝水盘隔热。

风机盘管原理图-风机盘管工作及控制原理

风机盘管空调系统的工作原理

借助风机盘管机组不断地循环室内空气，使之通过盘管而被冷却或加热，以保持房间要求的温度和一定的相对湿度。盘管使用的冷水或热水，由集中冷源和热源供应，与此同时，由新风空调机房集中处理后的新风，通过专门的新风管道分别送人各空调房间，以满足空调房间的卫生要求。

风机盘管空调系统与集中式系统相比，没有大风道，只有水管和较小的新风管，具有布置和安装方便、占用建筑空间小、单独调节好等优点，广泛用于温、湿度精度要求不高、房间数多、房间较小、需要单独控制的舒适性空调中。

风机盘管工作原理没有中央空调复杂，其实我们可以把风机盘管形象的看做是一台电扇，只是这台电扇吹出来的风是我们需要的温度。目前市面上风机盘管很多，为了节约成本，很多公司会选择国产风机盘管，而采用进口中央空调主机，这样并不影响整个中央空调系统的运行和使用效果。

中央空调风机盘管机基础知识

为满足不同场合的设计选用，风机盘管种类有：卧式暗装(带回风箱) 风机盘管、卧式明装风机盘管、立式暗装风机盘管、立式明装风机盘管、卡式二出风风机盘管、卡式四出风风机盘管及壁挂式风机盘管等多种。

风机盘管机组主要由低噪声电机、盘管等组成，

盘管内的冷（热）媒水由机器房集中供给。

中央空调风机盘管按照形式分为：卧式暗装、卧式明装、立式暗装、立式明装、卡式五种；

卧式风机盘管按照厚度可以分成：超薄型、普通型；卡式风机盘管按照有无冷凝水泵可以分成：普通型、豪华型；中央空调风机盘管根据机组静压大小可以分成：0Pa、12Pa、30Pa、50Pa、80Pa等，这里是指机外静压；中央空调风机盘管按照排管数量可以分成：两排管、三排管；还有两管制和四管制之分：两管制即普通风机盘管夏季走冷水制冷，冬季走热水制热；四管制风机盘管多用于一些比较豪华场所，可以同时走热水和冷水，即可以根据需要有的房间制冷，有的房间取暖。两排管是夏季一管进冷水，一管出冷水，冬季一管进热水，一管出热水；三排管是两管进水，一管进冷水，一管进热水，同时一管出水。

主要特点

风机盘管机体结构精致，紧凑，坚固耐用，外型美观且高贵幽雅。

风机盘管采用优质镀锌板机壳，冷凝水盘采用模压工艺一体成型，无焊缝、焊点、符合防火规范的保温材料整体连接于水盘。

风机盘管体积小: 机体设计轻巧。排水管及线路安装简便，左右接管及回风方式可随时变换，以配合现场情况。机组能安装于任何空间场所。

风机盘管效率高: 先进的胀管工艺,保证了换热器铜管和铝箔的紧密接触,传热性能好；

风机盘管噪音低: 合理的风机与气流结构设计,优质的吸音保温材料,使机组噪音低于国家标准1-3dB(A)；

风机盘管能耗低: 风机与换热器合理匹配,三档可调风量,使风机用电最省。

工作原理

风机盘管主要依靠风机的强制作用，使空气通过加热器表面时被加热，因而强化了散热器与空气间的对流换热器，能够迅速加热房间的空气。风机盘管是空调系统的末端装置，其工作原理是机组内不断的再循环所在房间的空气，使空气通过冷水（热水）盘管后被冷却（加热），以保持房间温度的恒定。通常，通过新风机组处理后送入室内，以满足空调房间新风量的需要。

但是，由于这种采暖方式只基于对流换热，而致使室内达不到最佳的舒适水平，故只适用于人停留时间较短的场所，如：办公室及宾馆，而不用于普通住宅。由于增加了风机，提高了造价和运行费用，设备的维护和管理也较为复杂。

风机盘管控制多采用就地控制的方案，分简单控制和温度控制两种。简单控制：使用三速开关直接手动控制风机的三速转换与启停。温度控制：STC 系列温控器根据设定温度与实际检测温度的比较、运算，自动控制 STV 系列电动两 / 三通阀的开闭；风机的三速转换。或直接控制风机的三速转换与启停，从而通过控制系统水流或风量达到恒温的目的。

4.风电工作原理篇四

机控制系统控制和检测每时每刻的工作情况。它将风机维持在正常工作的范围内，确保风机的各个工作参数位于允许的范围之内。

控制系统是由数字程序控制器组成的(PLC)。其中心单元位于塔架底部的开关柜内。在主机箱内也装有部分控制单元，它们用于传递各传感器发出的检测信号。例如：风速，主轴转速，高速轴转速，温度等。检测信号经PLC控制电路，在PLC里信号经过数字信号和模拟信号转换，然后经串联接口传输给中心控制电脑，中心控制电脑用于指令，记录错误信息，利用调制/解调器和远程检测系统连接。

在风机部分负载的情况下，风速低于标称风速时，发电机的转矩是通过电流变换器来调节的。输出功率的忧化是根据转矩-风速曲线来确定的。

风速如果超过额定值, 那么可以通过调整桨叶的角度来使发电机的输出功率保持平衡。利用这个原理, 可以使得发电机的转矩保持恒定。在风速突然加快的情况下，桨叶的转速通过变矩调整，可以基本保持恒速。

因为G56/850 风机具有60米高度的钢结构塔架，因此塔架的自然震荡频率范围应该是与桨叶的旋转频率范围相同，这样塔架的谐振检测是必要的。通过电脑的特殊程序，可以将塔架的特征谐振频率输入给控制单元。当这个频率到来时，可以通过变矩系统将桨叶的转动频率在+/-5% 的范围内予以主动地变换，以此避免谐振的发生。

当风机工作时，程序控制器的各分支部分将检测有关的数据如：桨叶变矩系统，和偏航系统，以及网络运行质量，测风系统的工作情况等等。如果，风机出现了异常的情况，各部的程序控制器将会更正这些异常的现象。如果出现的是某些意外的情况，那么风机将进入紧急停机状态，最终煞车停机。

5.电脑电源工作原理篇五

上图工作原理简述：

220V交流电经过第一、二级EMI滤波后变成较纯净的50Hz交流电，经全桥整流和滤波后输出300V的直流电压，300V直流电压同时加到主开关管、主开关变压器、待机电源开关管、待机电源开关变压器。

由于此时主开关管没有开关信号，处于截止状态，因此主电源开关变压器上没有电压输出，上图中的-12V至+3.3V，5组电压均没电压输出。

但我们同时注意到，300V直流电加到待机电源开关管和待机电源开关变压器后，由于待机电源开关管被设计成自激式振荡方式，待机电源开关管立即开始工作，在待机电源开关变压器的次级上输出二组交流电压，经整流滤波后，输出+5VSB和+22V电压，+22V电压是专门为主控IC供电的。+5VSB加到主板上作为待机电压。当用户按动机箱的Power

启动按键后，（绿）色线处于低电平，主控IC内部的振荡电路立即启动，产生脉冲信号，经推动管放大后，脉冲信号经推动变压器加到主开关管的基极，使主开关管工作在高频开关状态。主开关变压器输出各组电压，经整流和滤波后得到各组直流电压，输出到主板。但此时主板上的CPU仍未启动，必须等+5V的电压从零上升到95%后，IC检测到+5V上升到4.75V时，IC发出P.G信号，使CPU启动，电脑正常工作。当用户关机时，绿色线处于高电平，IC内部立即停止振荡，主开关管因没有脉冲信号而停止工作。-12至+3.3的各组电压降至为零。电源处于待机状态。

输出电压的稳定则是依赖对脉冲宽度的改变来实现，这就叫做脉宽调制PWM。由高压直流到低压多路直流的这一过程也可称DC-DC变换，是开关电源的核心技术。采用开关变换的显著优点是大大提高了电能的转换效率，典型的PC电源效率为70―75%，而相应的线性稳压电源的效率仅有50%左右。

保护电路的工作原理：

在正常使用过程中，当IC检测到负载处于：短路、过流、过压、欠压、过载等状态时，IC内部发出信号，使内部的振荡停止，主开关管因没有脉冲信而停止工作。从而达到保护电源的目的。

由上述原理可知，即使我们关了电脑后，如果不切断交流输入端，待机电源是一直工作的，电源仍有5到10瓦的功耗，

内部电路结构电源的内部电路分为抗干扰电路、整流滤波电路、开关电路、保护电路、输出电路等。

抗干扰电路电源的抗干扰电路位于电源输入插座后，由线圈和电容组成一个滤波电路（如图1 ），它可以滤除电源线上的高频杂波和同相干扰信号，构成了电源抗电磁干扰的第一道防线。由于这部分电路不影响电源的正常工作，很多便宜的电源会把它省略。随着3 C 认证制度的实施，在这部分开始增加P F C （功率因数校正）电路，凡是3 C 认证的电脑电源，必须增加P F C 电路。PFC 电路可以减少对电网的谐波污染和干扰。PFC 电路有两种：有源PFC 和无源P F C 。无源P F C 一般采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，有源P F C 由电感电容及电子元器件组成，能够获得更高的功率因数，但成本也相对较高。有源P F C 电路具有低损耗和高可靠性等优点，可获得高度稳定的输出电压，因此，有源P F C 的电源不需要采用很大容量的滤波电容。PFC电路是面已经提到PFC，PFC电路称为功率因素校正电路，功率因素越高，电能利用率就越大，目前PFC电路有两种方式：无源PFC（对称作被动式PFC）和有源PFC（主动式PFC）。电+脑*维+修-知.识_网(w_ww*dnw_xzs*co_m)

无源PFC

无源PFC：通过一个笨重的工频电感来补尝交流输入的基波电流与电压的相位差，强逼电流与电压相位一致。无源PFC效率较低，一般只有65%―70%，且所用工频电感又大又笨重，但由于其成本低，许多ATX电源都采用这种方式（参见上图）。

有源PFC

有源PFC：有源PFC由电子元器件组成，体积小重量轻，通过专通的IC去调整电流波形的相位，效率大大提高，达95%以上。采用有源PFC的电源通常输入端只有一只高压滤波电容，同时由于有源PFC本身可作辅助电源，因而可省去待机电源，而且采用有源PFC的电源输出电压纹

极小。但由于有源PFC成本较高，所以通常只有在高级应用场合才能见到。如下图所示：

6.热交换器工作原理篇六

1 电路结构

双向直流变换器包括两个工作模式, 即boost工作模式和buck工作模式。当双向直流变换器工作于boost工作模式时, 电机正常驱动电动汽车, 储能电池通过变换器为电机供电。当双向直流变换器工作于buck工作模式时, 电机反向制动并通过变换器向储能电池充电。电路结构见图1。

在图1中, Vlo为储能电池电压;Vhi为电机侧直流电压。开关管S1与S2为软开关双向直流变换器的工作开关管, 其作用取决于变换器的工作模式。当变换器工作于boost模式时, 开关管S1为主开关管, 开关管S2为同步开关管。当变换器工作于buck模式时, 开关管S2为主开关管, 开关管S1为同步开关管。电感L2, 电容Ca, 二极管D1与D2以及开关管S3与S4共同构成有源缓冲电路, 为变换器实现软开关创造条件。二极管D3与D4为有源缓冲电路的电压钳位二极管。二极管DS1, DS2, DS3, DS4分别为开关管S1, S2, S3, S4的寄生二极管。CS1与CS2分别为开关管S1与S2的寄生电容。

2 双向直流变换器boost工作模式的工作原理

双向直流变换器的boost工作模式在一个工作周期中可细分为8个阶段。VGS1, VGS2, VGS3, VGS4分别为开关管S1, S2, S3, S4的栅源极电压。VS1与VS2分别为开关管S1与S2的漏源极电压。iL1与iL2分别为电感L1与L2的电感电流。iS1与iS2分别为开关管S1与S2导通时流过开关管的电流。

在一个工作周期开始之前, 即t<t0时, 开关管S2与S4处于导通状态, 电感电流iL1与iL2分别线性减小至各自的最小值Im2与-IS2, 开关管电流iS2方向由负变为正。

工作阶段1 (t0≤t<t1) :当t=t0时, 开关管S2关断。开关管寄生电容CS1开始放电, 而CS2开始充电。开关管电压VS1线性下降, 开关管电压VS2线性上升。工作阶段1的时间间隔Tt1的表达式为

其中:Vhi为电机侧直流电压;IS2为电感电流iL2的最小值的绝对值;Im2为电感电流iL1的最小值。

工作阶段2 (t1≤t<t2) :当t=t1时, 开关管电压VS2线性上升至电机侧直流电压Vhi, 开关管电压VS1线性下降至零, 开关管寄生二极管DS1导通。由于开关管电压VS1在开关管S1导通前降为零, 因此该工作阶段开关管S1实现了零电压开关。电感电流iL1与iL2该工作阶段持续线性上升。

工作阶段3 (t2≤t<t3) :当t=t2时, 电感电流iL2变为零, 二极管D2关断。辅助开关管S4随后在零电流条件下关断。开关管电流iS2与电感电流iL1相等。

工作阶段4 (t3≤t<t4) :当t=t3时, 辅助开关管S3导通。电感电流iL2线性上升。开关管电流iS1为电感电流iL1与iL2的总和。当工作阶段4结束时, 电感电流iL1与iL2分别达到各自的最大值Im1与IS1。

工作阶段5 (t4≤t<t5) :当t=t4时, 开关管S1关断, 寄生电容CS1开始充电, 寄生电容CS2开始放电, VS1线性上升, VS2线性下降。由于CS1与CS2的电容值较小, 该工作阶段的时间间隔Tt5很小, 其表达式为

工作阶段6 (t5≤t<t6) :当t=t5时, 开关管电压VS1升高至电机侧直流电压Vhi, 开关管电压VS2降为零, 寄生二极管DS2导通。由于开关管电压VS2在开关管S2导通前降为零, 因此开关管S2在工作阶段6实现了零电压开关。电感电流iL1与iL2在该工作阶段线性下降, 其表达式为

工作阶段7 (t6≤t<t7) :当t=t6时, 电感电流iL2下降为零, 二极管D1关断。随后, 辅助开关管S3在零电流条件下关断。开关管电流iS2与电感电流-iL1相等。

工作阶段8 (t7≤t<t8) :当t=t7时, 辅助开关管S4导通。电感电流iL2线性下降。开关管电流iS2为电感电流-iL1与-iL2的总和。在工作阶段8结束时, 电感电流iL1降至其最小值Im2, 电感电流iL2降至其最小值-IS2。

3 实验结果及分析

根据本文提出的软开关双向直流变换器, 试制了一台功率为200 W的样机。其中, 储能电池电压Vlo=48 V, 电机侧直流电压Vhi=160 V, 工作周期TS=20μs, 时间参数ΔTS=0.42μs, 电感L1=183μH, 电感L1=6.7μH, 电容Ca=2μF。开关管S1及S2采用IRF640N, 开关管S3与S4采用FDP150N, 变换器控制电路芯片采用TMS320F28335。实验所得波形见图2和第53页图3。

图2中, 上方波形为电感电流iL1在boost工作模式下的波形, 下方波形为电感电流iL2在boost工作模式下的波形。由图2可以看出, 当变换器工作于boost工作模式时, 流过电感iL2的电流很小, 且时间较短。由此可知, 变换器的有源缓冲电路仅在实现软开关时处于上电工作状态, 其开通时间很短, 导通损耗也很小, 大大提高了变换器的效率。

图3中, 上方波形为开关管S1在boost工作模式下的漏源极电压波形, 下方波形为开关管S1在boost工作模式下的栅源极电压波形。由图3可以看出, 在开关管S1导通前, 其两端电压已降为零, 即开关管S1在boost工作模式下实现了零电压开关。同样可知, 开关管S2在boost工作模式下实现了零电压开关。由于开关管S1与S2在boost工作模式下均实现了零电压开关, 变换器的开关导通损耗大大减少, 有效提高了变换器boost工作模式下的效率。

为了进一步检验笔者提出的软开关双向直流变换器的效率性能, 将其与传统双向直流变换器、传统软开关双向直流变换器进行比较[3]。参与效率比较的变换器均工作于boost工作模式。当变换器处于轻载状态时, 由于开关管的开关损耗较小, 没有辅助电路的传统双向直流变换器的效率较高。随着变换器负载的不断增加, 能够实现软开关的双向直流变换器表现出较高的效率性能, 而变换器辅助电路的损耗则渐渐被忽略[4]。由于笔者提出的变换器采用有源缓冲电路, 而有源缓冲电路仅在实现软开关时处于上电工作状态, 开通时间很短, 其导通损耗较传统软开关双向直流变换器更小, 因此在重载情况下笔者提出的变换器效率最优。

4 结论

通过与传统双向直流变换器及传统软开关双向直流变换器相比, 笔者提出的软开关双向直流变换器boost工作模式在较大负载范围内具有最优效率曲线, 表现出良好的效率性能。由于笔者提出的变换器的有源缓冲电路只有在实现开关管软开关时才处于上电工作状态, 因此该电路的导通损耗很小, 对变换器的效率影响不大, 并且很好地解决了开关管寄生二极管的反向恢复问题, 使变换器在具有较高效率的同时又能够稳定的输出。

参考文献

[1]Pan Xuewei, Rathore A K.Naturally clamped soft-switching current-fed three-phase bidirectional dc/dc converter[J].IEEE Transaction on Industrial Electronics, 2015, 62 (5) :3316-3324.

[2]刘福鑫, 潘子周, 阮新波.一种Boost型双向桥式直流变换器的软开关分析[J].中国电机工程学报, 2013, 33 (3) :44-51.

[3]Liu Fuxin, Pan Zizhou, Ruan Xinbo.Soft-switching analysis of a boost-integrated bidirectional active bridge dc/dc converter[J].Proceedings of The CSEE, 2013, 33 (3) :44-51.

7.原电池工作原理教案篇七

今天老师要做一个有趣的家庭小实验，水果电池，用水果真的可以做电池吗？和老师一起走进今天的实验吧。

【视频】实验所需要的材料有：柠檬、铁钉、铜币、导线和发光二极管。在每一块柠檬中插入一枚铜币和一根铁钉，用导线像这样子把它们连接好，最后连上发光二极管，仔细观察，发光二极管亮了。

【ppt】想知道水果电池的原理吗？这节课让我们学习原电池的工作原理。接下来请同学们认真观察下面的演示实验。

【视频】向烧杯中加入稀硫酸，先将锌片插入稀硫酸中，观察到锌片上产生大量气泡，现在我们将铜片插入稀硫酸中，观察到铜片上没有任何现象，这是什么原因呢？这是因为锌的金属活泼性比氢强，铜的金属活泼性比氢弱，所以硫酸中的氢可以被锌置换，而不能被铜置换。用导线将铜片与电流表的正极相连，锌片与电流表的负极相连，观察到锌片上的气泡减少，铜片上有气泡产生，电流表的指针发生了偏转。

实验的装置是一套将化学能转变成电能的装置，我们就把这样的装置叫做原电池。由刚才实验观察到，电流计的指针偏转方向可知，电子由锌电极流出，流向铜极，那么我们就把有电子流出的一极叫做负极，有电子流入的一极叫做正极，显然，锌在这里是负极，铜在这里是正极。

我们再来看他下面的动画，同学们就更清楚它的工作原理了。锌失去电子成为锌离子，被溶解，失去的电子沿导线流向铜电极，溶液中的氢离子被吸引到铜电极得到电子成为氢气，外电路因为电子的定向移动形成电流，从而使灯泡亮了。

同学们看懂了吗？我们再来看一遍，该原电池的锌电极为负极，铜电极为正极，在负级，锌失去了电子成为锌离子进入溶液，失电子的反应叫氧化反应，锌失去的电子沿导线传递给正极，由于铜电极有了外来的电子，它吸引了溶液中的阳离子-氢离子，氢离子在铜的这一极得到电子，生成了氢气，得电子的反应叫还原反应，在外电路中，电子的定向移动形成电流使指针偏转，电子的移动方向与电流的移动方向相反。那么在电池的内部，离子有没有发生移动呢？方向又是怎样的呢？其实在电池的内部，正极消耗了大量的H+，所以溶液中的阳离子移向正极，而负极处生成了大量的Zn2+，所以需要大量的阴离子移向负极。

根据以上的两个电极反应式，该原电池的总反应为，锌和两摩尔氢离子反应，生成一摩尔锌离子和一摩尔氢气。

同学们，学习了有关原电池工作原理的知识，大家知道，水果为什么能做成电池了吗？其实柠檬中的化学物质类似于铜锌原电池中的电解质稀硫酸,而铜币相当于铜片做正极，铁钉相当于锌片做负极。水果中的化学能转变为了电能。

掌握了这些知识点，我们来做一道练习题……

8.热交换器腐蚀的原因及治理篇八

1 热交换器腐蚀原因

1.1 热交换器腐蚀表象

对腐蚀内漏的换热器进行解剖分析后, 发现腐蚀漏点大多在汽水交换和水水交换的界面处, 腐蚀呈冲刷沟状, 类似化学腐蚀。我们连续两个采暖季对供暖系统水质进行了抽样化验, 同时与洛阳市各热力中心的水质进行比照, 根据化验结果研究分析, 最终确定换热器和系统管路是酸性腐蚀, 而系统水质偏酸性的根源是公司锅炉房水质处理不完善造成的。

1.2 腐蚀机理分析

公司的锅炉上水取自公司自备井, 原水中的硬度为12mg/L, 碱度为6.4 mg/L, 存在大量的HCO3-, 原水经锅炉水处理钠离子交换器后, 碱度没有改变, HCO3-进入锅炉受热分解产生大量的CO2气体, CO2随锅炉产生的蒸汽源源不断地进入供暖系统, CO2溶于水形成H2CO3, H2CO3不稳定形成H+和HCO3-, 使系统水质偏酸性。尤其在汽水换热器冷凝处, 酸的浓度最大, 对此处的换热板的腐蚀程度也最大。水质化验结果表明, 蒸汽冷凝水pH值为5.81, 系统循环水pH值为6.28, 酸性冷凝水作为补水进入采暖系统, 采暖循环水呈弱酸性, 对整个二次供暖管网也存在较大的腐蚀隐患。腐蚀原因的理论分析在公司蒸汽采暖系统发现的冷凝水管腐蚀泄漏中也得到了实际验证。由此表明公司锅炉的水处理系统不够完善, 仅仅处理原水中的Ca2+、Mg2+离子, 达到锅炉上水的硬度标准是不行的。

2 热交换器腐蚀治理

2.1 初步治理

针对公司锅炉酸性水质, 我们初步采取了一些改善措施, 第一个措施是利用锅炉连续排污水加入锅炉房最近的一个热交换站补水箱, 调整供暖系统水的酸碱度, 使系统循环水的pH值达8以上, 收到了明显的效果, 该交换站二次管网的腐蚀现象得到了较好地抑制。但是, 由于锅炉排污水量有限, 只能保证一个热交换站, 其他两个热交换站的腐蚀依然非常严重。其中厂外新建的热交换站于1999年投运, 仅1个多月的时间, 其系统凝结水管路就发生了腐蚀穿孔现象, 腐蚀速度相当惊人。因此从根本上还未解决腐蚀问题。

第二个措施是在远离锅炉房的热交换站的补水箱内投放Na3PO3加碱法, 但是因系统大且呈开式结构, 不便操作和费用大而停止。

2.2 根本治理

热交换器及供暖系统腐蚀的根本原因是由于公司锅炉水处理系统不完善造成的。因此, 需要对锅炉房的给水处理系统进行改造, 由现有的Na离子交换系统改造为H-Na离子交换系统。

我公司锅炉排污率严重超标也是与锅炉水处理系统不完善有直接关联的, 排污率达36%, 远远超过规范规定的10%标准。每次定排时, 因排污量过大, 造成锅炉给水不足, 锅炉汽包水位严重下降, 既影响锅炉的安全运行, 又严重浪费能源。

H-Na离子交换系统是在原钠离子交换器前增加氢离子交换器, 其目的是降低锅炉碱度, 减少排污, 同时蒸汽中的CO2含量大大减少, 这样也就解决了采暖系统腐蚀根源, 一举两得。

3 改造方案

3.1 改造方案的原理

结合公司现有的锅炉水处理系统的现场位置, 锅炉房的给水处理系统由Na离子交换系统改为H-Na离子交换系统, 系统原理如下图:

氢离子交换剂的分子式用HR表示, 则反应方程式如下:

原水经氢钠离子交换器后产生的H2CO3可以经过CO2器除去, 所以水中的碱度和含盐量均可降低。

3.2 改造方案比较

氢钠离子交换系统有串联和并联两种形式, 其不同点是:在并联系统中只有一部分水进入钠离子交换器, 而串联系统中, 全部原水都要通过钠离子交换器。所以从设备选择来说, 串联系统投资较高。但从运行来看, 并联系统需要严格控制水量的比例, 加强化学监督, 才能避免H-Na离子交换系统的混合水呈酸性。而串联系统中使经氢离子交换器的水和原水的混合带有酸性, 由于还要经过钠离子交换器, 最后就不会呈现酸性, 因而运行可靠。通过比较改造方案确定采用串联式。

采用串联式新增设备有:两台70t/h氢离子交换器, 一台真空除CO2器, 一套酸再生系统和一个中间水箱。这里选用的CO2器虽然价格较高, 但是与鼓风式除C O2相比, 处理效果好。鼓风式除CO2价格低, 但随着排除CO2的同时会增加新的含氧量, 对锅炉除氧器的进行要求严格, 否则可能会引起锅炉新的氧腐蚀, 因此采用真空除CO2器。

4 结果

9.安全阀工作原理篇九

安全阀是为了防止压力设备和容器或易引起压力升高或容器内部压力超过限度而发生爆裂的安全装置。安全阀是压力容器、锅炉、压力管道等压力系统使用广泛的一种安全装置，保证压力系统安全运行。

当容器压力超过设计规定时，安全阀自动开启，排出气体降低器内的过高压，防止容器或管线破坏。而当容器内的压力降至正常操作压力时，即自动关闭避免因容器超压排出全部气体，从而造成浪费和生产中断。

10.电焊机工作原理篇十

1、普通电焊机的工作原理和变压器相似，是一个降压变压器。在齿及线圈的两端是被焊接工件和焊条，引燃电弧，在电弧的高温中将工件的缝隙和焊条熔接。

电焊变压器有自身的特点，就是具有电压急剧下降的特性。在焊条引燃后电压下降；在焊条被粘连短路时，电压也是急剧下降。这种现象产生的原因，是电焊变压器的铁芯特性产生的。

电焊机的工作电压的调节，除了一次的220/380电压变换，二次线圈也有抽头变换电压，同时还有用铁芯来调节的，可调铁芯的进入多少，就分流磁路，进入越多，焊接电压越低。

2、普通电焊机的工作原理和变压器相似，是一个降压变压器。在齿及线圈的两端是被焊接工件和焊条，引燃电弧，在电弧的高温中将工件的缝隙和焊条熔接。

11.交换机工作原理篇十一

一、交换机的工作原理

1.交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。

2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。

3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪（flood）。

4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。

二、交换机的三个主要功能

学习：以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。

转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。

消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。

三、交换机的工作特性

1.交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域。

2.交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内，也就是说，交换机不隔绝广播（惟一的例外是在配有VLAN的环境中）。

3.交换机依据帧头的信息进行转发，因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备（此处所述交换机仅指传统的二层交换设备）。

四、交换机的分类

依照交换机处理帧时不同的操作模式，主要可分为两类：

存储转发：交换机在转发之前必须接收整个帧，并进行错误校检，如无错误再将这一帧发往目的地址。帧通过交换机的转发时延随帧长度的不同而变化。

直通式：交换机只要检查到帧头中所包含的目的地址就立即转发该帧，而无需等待帧全部的被接收，也不进行错误校验。由于以太网帧头的长度总是固定的，因此帧通过交换机的转发时延也保持不变。五、二、三、四层交换机？多种理解的说法： 1.二层交换（也称为桥接）是基于硬件的桥接。基于每个末端站点的唯一MAC地址转发数据包。二层交换的高性能可以产生增加各子网主机数量的网络设计。其仍然有桥接所具有的特性和限制。

三层交换是基于硬件的路由选择。路由器和第三层交换机对数据包交换操作的主要区别在于物理上的实施。

四层交换的简单定义是：不仅基于MAC（第二层桥接）或源/目的地IP地址（第三层路由选择），同时也基于TCP/UDP应用端口来做出转发决定的能力。其使网络在决定路由时能够区分应用。能够基于具体应用对数据流进行优先级划分。它为基于策略的服务质量技术提供了更加细化的解决方案。提供了一种可以区分应用类型的方法。2.二层交换机基于MAC地址

三层交换机具有VLAN功能有交换和路由 ///基于IP，就是网络

四层交换机基于端口，就是应用 3.二层交换技术从网桥发展到VLAN（虚拟局域网），在局域网建设和改造中得到了广泛的应用。第二层交换技术是工作在OSI七层网络模型中的第二层，即数据链路层。它按照所接收到数据包的目的MAC地址来进行转发，对于网络层或者高层协议来说是透明的。它不处理网络层的IP地址，不处理高层协议的诸如TCP、UDP的端口地址，它只需要数据包的物理地址即MAC地址，数据交换是靠硬件来实现的，其速度相当快，这是二层交换的一个显著的优点。但是，它不能处理不同IP子网之间的数据交换。传统的路由器可以处理大量的跨越IP子网的数据包，但是它的转发效率比二层低，因此要想利用二层转发效率高这一优点，又要处理三层IP数据包，三层交换技术就诞生了。三层交换技术的工作原理

第三层交换工作在OSI七层网络模型中的第三层即网络层，是利用第三层协议中的IP包的包头信息来对后续数据业务流进行标记，具有同一标记的业务流的后续报文被交换到第二层数据链路层，从而打通源IP地址和目的IP地址之间的一条通路。这条通路经过第二层链路层。有了这条通路，三层交换机就没有必要每次将接收到的数据包进行拆包来判断路由，而是直接将数据包进行转发，将数据流进行交换 4.二层交换技术

二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。具体的工作流程如下：

（1）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的；

（2）再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口；

（3）如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上；

（4）如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。

不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。从二层交换机的工作原理可以推知以下三点：

（1）由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M，交换机总线带宽超过N×M，那么这交换机就可以实现线速交换；

（2）学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地址表的大小（一般两种表示方式：一为BEFFER RAM，一为MAC表项数值），地址表大小影响交换机的接入容量；

（3）还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC（Application specific Integrated Circuit）芯片，因此转发速度可以做到非常快。由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能。

以上三点也是评判二三层交换机性能优劣的主要技术参数，这一点请大家在考虑设备选型时注意比较。

（二）路由技术

路由器工作在OSI模型的第三层---网络层操作，其工作模式与二层交换相似，但路由器工作在第三层，这个区别决定了路由和交换在传递包时使用不同的控制信息，实现功能的方式就不同。工作原理是在路由器的内部也有一个表，这个表所标示的是如果要去某一个地方，下一步应该向那里走，如果能从路由表中找到数据包下一步往那里走，把链路层信息加上转发出去；如果不能知道下一步走向那里，则将此包丢弃，然后返回一个信息交给源地址。

路由技术实质上来说不过两种功能：决定最优路由和转发数据包。路由表中写入各种信息，由路由算法计算出到达目的地址的最佳路径，然后由相对简单直接的转发机制发送数据包。接受数据的下一台路由器依照相同的工作方式继续转发，依次类推，直到数据包到达目的路由器。

而路由表的维护，也有两种不同的方式。一种是路由信息的更新，将部分或者全部的路由信息公布出去，路由器通过互相学习路由信息，就掌握了全网的拓扑结构，这一类的路由协议称为距离矢量路由协议；另一种是路由器将自己的链路状态信息进行广播，通过互相学习掌握全网的路由信息，进而计算出最佳的转发路径，这类路由协议称为链路状态路由协议。

由于路由器需要做大量的路径计算工作，一般处理器的工作能力直接决定其性能的优劣。当然这一判断还是对中低端路由器而言，因为高端路由器往往采用分布式处理系统体系设计。

（三）三层交换技术

近年来的对三层技术的宣传，耳朵都能起茧子，到处都在喊三层技术，有人说这是个非常新的技术，也有人说，三层交换嘛，不就是路由器和二层交换机的堆叠，也没有什么新的玩意，事实果真如此吗？下面先来通过一个简单的网络来看看三层交换机的工作过程。组网比较简单

使用IP的设备A------------------------三层交换机------------------------使用IP的设备B 比如A要给B发送数据，已知目的IP，那么A就用子网掩码取得网络地址，判断目的IP是否与自己在同一网段。如果在同一网段，但不知道转发数据所需的MAC地址，A就发送一个ARP请求，B返回其MAC地址，A用此MAC封装数据包并发送给交换机，交换机起用二层交换模块，查找MAC地址表，将数据包转发到相应的端口。

如果目的IP地址显示不是同一网段的，那么A要实现和B的通讯，在流缓存条目中没有对应MAC地址条目，就将第一个正常数据包发送向一个缺省网关，这个缺省网关一般在操作系统中已经设好，对应第三层路由模块，所以可见对于不是同一子网的数据，最先在MAC表中放的是缺省网关的MAC地址；然后就由三层模块接收到此数据包，查询路由表以确定到达B的路由，将构造一个新的帧头，其中以缺省网关的MAC地址为源MAC地址，以主机B的MAC地址为目的MAC地址。通过一定的识别触发机制，确立主机A与B的MAC地址及转发端口的对应关系，并记录进流缓存条目表，以后的A到B的数据，就直接交由二层交换模块完成。这就通常所说的一次路由多次转发。以上就是三层交换机工作过程的简单概括，可以看出三层交换的特点：由硬件结合实现数据的高速转发。

这就不是简单的二层交换机和路由器的叠加，三层路由模块直接叠加在二层交换的高速背板总线上，突破了传统路由器的接口速率限制，速率可达几十Gbit/s。算上背板带宽，这些是三层交换机性能的两个重要参数。简洁的路由软件使路由过程简化。

大部分的数据转发，除了必要的路由选择交由路由软件处理，都是又二层模块高速转发，路由软件大多都是经过处理的高效优化软件，并不是简单照搬路由器中的软件。结论

二层交换机用于小型的局域网络。这个就不用多言了，在小型局域网中，广播包影响不大，二层交换机的快速交换功能、多个接入端口和低谦价格为小型网络用户提供了很完善的解决方案。

路由器的优点在于接口类型丰富，支持的三层功能强大，路由能力强大，适合用于大型的网络间的路由，它的优势在于选择最佳路由，负荷分担，链路备份及和其他网络进行路由信息的交换等等路由器所具有功能。

三层交换机的最重要的功能是加快大型局域网络内部的数据的快速转发，加入路由功能也是为这个目的服务的。如果把大型网络按照部门，地域等等因素划分成一个个小局域网，这将导致大量的网际互访，单纯的使用二层交换机不能实现网际互访；如单纯的使用路由器，由于接口数量有限和路由转发速度慢，将限制网络的速度和网络规模，采用具有路由功能的快速转发的三层交换机就成为首选。

一般来说，在内网数据流量大，要求快速转发响应的网络中，如全部由三层交换机来做这个工作，会造成三层交换机负担过重，响应速度受影响，将网间的路由交由路由器去完成，充分发挥不同设备的优点，不失为一种好的组网策略，当然，前提是客户的腰包很鼓，不然就退而求其次，让三层交换机也兼为网际互连。5.第四层交换的一个简单定义是：它是一种功能，它决定传输不仅仅依据MAC地址(第二层网桥)或源/目标IP地址(第三层路由),而且依据TCP/UDP(第四层)应用端口号。第四层交换功能就象是虚IP，指向物理服务器。它传输的业务服从的协议多种多样，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他协议。这些业务在物理服务器基础上，需要复杂的载量平衡算法。在IP世界，业务类型由终端TCP或UDP端口地址来决定，在第四层交换中的应用区间则由源端和终端IP地址、TCP和UDP端口共同决定。

在第四层交换中为每个供搜寻使用的服务器组设立虚IP地址（VIP），每组服务器支持某种应用。在域名服务器（DNS）中存储的每个应用服务器地址是VIP，而不是真实的服务器地址。

当某用户申请应用时，一个带有目标服务器组的VIP连接请求（例如一个TCP SYN包）发给服务器交换机。服务器交换机在组中选取最好的服务器，将终端地址中的VIP用实际服务器的IP取代，并将连接请求传给服务器。这样，同一区间所有的包由服务器交换机进行映射，在用户和同一服务器间进行传输。

第四层交换的原理

OSI模型的第四层是传输层。传输层负责端对端通信，即在网络源和目标系统之间协调通信。在IP协议栈中这是TCP（一种传输协议）和UDP（用户数据包协议）所在的协议层。

在第四层中，TCP和UDP标题包含端口号（portnumber），它们可以唯一区分每个数据包包含哪些应用协议（例如HTTP、FTP等）。端点系统利用这种信息来区分包中的数据，尤其是端口号使一个接收端计算机系统能够确定它所收到的IP包类型，并把它交给合适的高层软件。端口号和设备IP地址的组合通常称作“插口（socket）”。

1和255之间的端口号被保留，他们称为“熟知”端口，也就是说，在所有主机TCP/I

P协议栈实现中，这些端口号是相同的。除了“熟知”端口外，标准UNIX服务分配在256到1024端口范围，定制的应用一般在1024以上分配端口号.分配端口号的最近清单可以在RFc1700”Assigned Numbers”上找到。TCP／UDP端口号提供的附加信息可以为网络交换机所利用，这是第4层交换的基础。

“熟知”端口号举例:

应用协议

端口号

FTP

20（数据）

21（控制）

TELNET

SMTP

HTTP

NNTP

119

NNMP