電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)英語翻譯課件

1、part1unit1taxe A電力變壓器的結(jié)構(gòu)和原理在許多能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，變壓器是一個(gè)不了缺少的原件。它使得在經(jīng)濟(jì)的發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生電能并以最經(jīng)歷的傳輸電壓傳輸電能，同時(shí)對于特定的使用者合適的電壓使用電能成為可能。變壓器同樣廣泛的應(yīng)用于低功率低電流的電子電路和控制電路中，來執(zhí)行像匹配電源組抗和負(fù)載以求得最大的傳輸效率。隔離一個(gè)電路與另一個(gè)電路在兩個(gè)電路之間隔離直流電而保證交流電繼續(xù)通道的功能。在本質(zhì)上，變壓器是一個(gè)由兩個(gè)或多個(gè)繞組通過相互的磁通耦合而組成的，如果這其中的一個(gè)繞組，原邊連接到交流電壓源將產(chǎn)生交流磁通它的幅值決定于原邊的電壓所提供的電壓頻率及匝數(shù)。感應(yīng)磁通將與其他繞組交鏈，在副邊中將

2、感應(yīng)出一個(gè)電壓其幅值將取決于副邊的匝數(shù)及感應(yīng)磁通量和頻率。通過使原副邊匝數(shù)比例適應(yīng)，任何所期望的電壓比例或轉(zhuǎn)換比例都可以得到。變壓器工作的本質(zhì)僅要求存在與兩個(gè)繞組相交鏈的時(shí)變的感應(yīng)磁通。這樣的作用也可以發(fā)生在通過空氣耦合的兩組繞組中，但用鐵心或其他鐵磁材料可以使繞組之間的耦合作用增強(qiáng)，因?yàn)橐淮蟛糠执磐ū幌拗圃谂c兩個(gè)繞組交鏈的高磁導(dǎo)率的路徑中。這種變壓器通常被稱作為心式變壓器。大部分變壓器都是這種類型。以下的討論幾乎全部圍繞心事變壓器。為減少鐵心中的渦流所產(chǎn)生的損耗，磁路通常由一疊薄的疊片所組成。如圖1.1所示兩種常見的結(jié)構(gòu)形式用示意圖表示出來。芯式變壓器的繞組繞在兩個(gè)矩形鐵心柱上，殼式變壓器的

3、繞組繞在三個(gè)鐵心柱中間的那個(gè)鐵心柱上，。0.14毫米厚的硅鋼片通常被用于在低頻率低于幾百Hz下運(yùn)行的變壓器中，硅鋼片具有價(jià)格低鐵心損耗小，在高磁通密度下，磁導(dǎo)率高的理想性能，能用做高頻率低能耗的標(biāo)準(zhǔn)的通訊電路中的小型變壓器的鐵心是由被稱為鐵氧體的粉末壓縮制成的鐵磁合金所構(gòu)成的。在這些結(jié)構(gòu)中，大部分的磁通被限制在固定的鐵心中與兩個(gè)繞組相交鏈。繞組也產(chǎn)生多余的磁通，像漏磁通，只經(jīng)過一個(gè)繞組和另外的繞組不相交鏈。雖然漏磁通只是所有磁通的一小部分，但它在決定變壓器的運(yùn)行情況中起著重要的作用。在實(shí)際的變壓器中，可以通過將繞組分成埃的越近五越好的幾部分來減少漏磁通。在芯式結(jié)構(gòu)中，每個(gè)繞組由兩部分組成，兩個(gè)

4、鐵心柱上每一個(gè)上各有一部分。原邊副邊是同心繞組，在殼式變壓器中，將利用同心式繞組排列的變化或者三做可能由一些原邊個(gè)副邊交叉放置而疊在一起的扁平線圈組成。unit2textA直流電機(jī)商業(yè)直流發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)是以同樣的方式構(gòu)成的，因此，任何直流發(fā)電機(jī)都可以按電動(dòng)機(jī)操作。反之亦然直流發(fā)電機(jī)的電樞繞組在轉(zhuǎn)子上通過電刷產(chǎn)生電流，勵(lì)磁繞組在定子上并由直流電激勵(lì)。電樞繞組由N匝單獨(dú)線圈組成，在轉(zhuǎn)子上與軸相平行的導(dǎo)體，在直徑上相對的線圈兩側(cè)被標(biāo)有和-與轉(zhuǎn)子軸相連接的原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子以恒定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，氣隙磁場分布接近平頂波而不是交流電機(jī)中的正弦波。轉(zhuǎn)子線圈產(chǎn)生的線圈電壓是一個(gè)與空間磁通密度分布具有相同波形的時(shí)間函數(shù)

5、。雖然最終目的是產(chǎn)生直流電壓，但是獨(dú)立的電樞線圈所感應(yīng)的電壓是交流電壓，因此必須進(jìn)行整流，交流電機(jī)輸出電壓可利用半導(dǎo)體整流器進(jìn)行整流，這是與傳統(tǒng)直流電機(jī)的一個(gè)對照，直流電機(jī)用換向器來完機(jī)械整流。換向器是安裝在轉(zhuǎn)子軸上且與軸絕緣的，銅片組成的圓柱體，換向片與換向片之間用云母或其他絕緣材料絕緣。碳刷被放在換向器截面上通過繞組直接到外面的電樞尾端，需要換向是因?yàn)橹绷麟姍C(jī)的電樞繞組位于轉(zhuǎn)子上。S極下方的換向器任何時(shí)刻都通過線圈一側(cè)與N極下方的反向換向器相連接，如圖1.2。換向器提供全波整流，將電刷之間的電壓波形轉(zhuǎn)換成圖1.3所示那樣，并對應(yīng)電路輸出一個(gè)直流電壓，通過增加換向片數(shù)，可以減弱直流電壓的脈動(dòng)

6、，我們可以去獲得較平緩的直流電壓?，F(xiàn)代直流發(fā)電機(jī)感應(yīng)出的電壓在5的范圍內(nèi)波動(dòng)。當(dāng)然如圖1.2所示的電機(jī)被簡化為在實(shí)際意義中的理想模型，但操作原理是容易理解的。直流電在直流電機(jī)勵(lì)磁繞組的作用是感應(yīng)一個(gè)相對轉(zhuǎn)子靜止的磁通分布。類似的，換向器的作用是當(dāng)直流電通過碳刷流過電樞的，電樞會(huì)產(chǎn)生一個(gè)空間 ，的磁通分布，此磁通的軸向由電機(jī)設(shè)計(jì)和電刷位置決定。典型方向與主極磁場的磁通方向正交。因此，正如在交流電機(jī)中那樣，這兩個(gè)磁通分布相互作用產(chǎn)生直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。如果電機(jī)工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，這個(gè)轉(zhuǎn)矩阻礙旋轉(zhuǎn)，如果工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，電機(jī)械沿轉(zhuǎn)矩方向旋轉(zhuǎn)。unit3textA同步電機(jī)通過討論由一個(gè)非常簡單的凸極交流同步

7、發(fā)電機(jī)的電樞感應(yīng)的電壓，可以得到一個(gè)描述同步電機(jī)特征的基本圖片，如圖1.4所示。因?yàn)檫@個(gè)電機(jī)的激磁繞組產(chǎn)生一對磁極，所以這個(gè)電機(jī)被稱為雙極電機(jī)。同步電機(jī)的電樞繞組在定子上，激磁繞組在轉(zhuǎn)子上。激磁繞組被流過它的直流電所激勵(lì)，這個(gè)直流電通過連接在轉(zhuǎn)動(dòng)滑環(huán)或集電環(huán)的碳刷流到激磁繞組上。這兩個(gè)繞組的取向通常由實(shí)際的因素確定。在轉(zhuǎn)子上的單一的低功率激磁繞組而在定子上的高功率的點(diǎn)名的多組電樞繞組有利。在這里電樞繞組僅僅是由N匝單獨(dú)的線圈組成，如圖1.4所示，在橫截面上，位于定子內(nèi)圓表面上在直徑上相對的狹窄的槽內(nèi)，用標(biāo)有和-的兩個(gè)線圈表示。組成線圈的導(dǎo)體與電機(jī)的軸平行并相互串聯(lián)（圖中沒有顯示出)。轉(zhuǎn)子由與它

8、的軸連接的原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)并以恒定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。假設(shè)電樞繞組是開路，所以電樞中的磁通僅僅是由磁繞組產(chǎn)生的。在圖1.4中虛線表示磁通的路徑。非常理想化的分析這個(gè)電機(jī)，我們將假設(shè)在氣隙中的磁通呈正弦分布。圖1.5a給出了氣隙磁通密度B的合成空間分布，他是轉(zhuǎn)子周圍空間角a的函數(shù)。實(shí)際上，通過適當(dāng)?shù)闹谱魍箻O電極的極面可以使凸極電極的氣隙磁通密度近似是正弦分布。由于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，與電樞繞組相交鏈的磁通隨時(shí)間變化。在假定磁通呈正弦分布且轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速恒定的情況下，感應(yīng)的線圈電壓將隨時(shí)間正弦變化，如圖1.5b所示。圖1.4所示的兩極電極每轉(zhuǎn)一圈，線圈電壓就經(jīng)過一個(gè)完整的周期，電壓的交變頻率等于用每秒轉(zhuǎn)數(shù)為單位的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，即感

9、應(yīng)電壓的電氣頻率與機(jī)械轉(zhuǎn)速同步。這也是同步電機(jī)的設(shè)計(jì)根據(jù)。因此兩極同步電機(jī)必須每分鐘轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生50Hz的電壓。許多同步電機(jī)的磁極數(shù)都大于2，同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的三相定子繞組就直接與負(fù)載相接，而不是通過過大的，不同的滑環(huán)和碳刷。靜止的定子也使繞組的絕緣變得容易，因此他們不受離心力的影響。圖1.6是這種發(fā)電機(jī)的簡易圖示，有時(shí)候它也被叫做交流發(fā)電機(jī)。它的磁場由直流發(fā)電機(jī)激勵(lì)，它們通常安放在相同的軸上相連。注意換向器的電刷必須在滑環(huán)的另一個(gè)電刷端子上，以使為旋轉(zhuǎn)的磁場提供直流電壓。與同步發(fā)電機(jī)相對應(yīng)的是同步電動(dòng)機(jī)，為了產(chǎn)生恒定的機(jī)電轉(zhuǎn)矩，定子和轉(zhuǎn)子磁場必須有恒定的幅值，并且相對靜止。在同步電

10、動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定狀態(tài)取決于磁極數(shù)和電樞電流的頻率。在發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)中，都產(chǎn)生機(jī)電轉(zhuǎn)矩和回轉(zhuǎn)電壓。這是機(jī)電能量轉(zhuǎn)換中不可少的條件。unit4textA可變磁阻電機(jī)可變磁阻電機(jī)（通?？s寫為VRMs）幾乎是結(jié)構(gòu)最簡單的電機(jī)。它們由纏繞著激磁繞組的定子和高磁導(dǎo)率的轉(zhuǎn)子組成。轉(zhuǎn)子上沒有繞組，其產(chǎn)生磁矩的原因是轉(zhuǎn)子總是處在是定子磁鏈最大的位置。定子繞組電感是轉(zhuǎn)子位置角的函數(shù)。盡管可變磁阻電機(jī)的概念已經(jīng)持續(xù)了很長時(shí)間，但是只是在最近的十年中，這些電機(jī)才被廣泛的應(yīng)用于工程實(shí)際中。在很大程度上歸咎于這個(gè)事實(shí)，盡管他們在結(jié)構(gòu)上很簡單，但是有些難于控制(在控制上有些復(fù)雜)。例如轉(zhuǎn)子的位置是已知的，一邊于正確的設(shè)計(jì)

11、相繞組以產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。她們的廣泛可利用性和低的微電子，電力電子的成本使它們在一系列的廣泛應(yīng)用中，可以和其他的電機(jī)工業(yè)技術(shù)相競爭。順序激勵(lì)可變磁阻電機(jī)的各項(xiàng)繞組，其轉(zhuǎn)子就會(huì)一步步旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過一個(gè)特定的角度。可變磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)及其逆變器被設(shè)計(jì)成與如下標(biāo)準(zhǔn)相符合:低成本，恒轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子位置角無關(guān)，具有想要的運(yùn)行速度范圍，高效率。由于在任何工程師職業(yè)中，對設(shè)計(jì)者來說，一個(gè)特殊應(yīng)用的最終設(shè)計(jì)方案都是多種可利用的選擇之間的，方案。因?yàn)榭勺兇抛桦姍C(jī)需要某種電子器件并且需要控制其運(yùn)行，設(shè)計(jì)者們經(jīng)常要考慮使安全驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特殊性盡可能完整，這個(gè)給發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)添加了額外的限制條件。可變磁阻電機(jī)可以被制作成各種不同的

12、結(jié)構(gòu)如凸極和雙凸極結(jié)構(gòu)。盡管這兩種形式的設(shè)計(jì)方案都可以，但通常優(yōu)選雙凸極結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗趥€(gè)給定的環(huán)境下一般可以產(chǎn)生比較大的轉(zhuǎn)矩。圖1.8所示是6/4式可變磁阻電機(jī)，從圖中我們可以看出6/4式電機(jī)的基本特征是不可能同時(shí)調(diào)整相電感，因此這種電極沒某空轉(zhuǎn)矩位置，這一點(diǎn)很重要。因此消除了轉(zhuǎn)子會(huì)在某一位置停頓的可能性除了這一事實(shí)外，不存在可以同時(shí)調(diào)整6/4可變磁阻電機(jī)的位置，可以看出，也不存在單一轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)子位置。因此通過適當(dāng)?shù)目刂葡嚯娏鳎梢缘玫脚c轉(zhuǎn)子位置無關(guān)的恒轉(zhuǎn)矩。一般來講，可變磁阻電機(jī)的每一個(gè)電極上都纏繞著獨(dú)立的線圈，盡管有可能控制每一個(gè)繞組使其分離為單獨(dú)的一相，實(shí)際上通常將它們合并某極的一組同時(shí)被

13、激勵(lì)的繞組，例如圖1.8所示的6/4可變磁阻電機(jī)被聯(lián)結(jié)成了相電機(jī)，其相反的電極被聯(lián)結(jié)在相同的相上，在這種情況下，繞組使磁通以相同的方向通過轉(zhuǎn)子。一般來講，當(dāng)給定的一相被激勵(lì)時(shí)，轉(zhuǎn)矩總是使轉(zhuǎn)子趨于最后的使磁通交鏈最大的位置，當(dāng)激勵(lì)從另一相轉(zhuǎn)移時(shí)，則下一相被激勵(lì)。轉(zhuǎn)子隨著趨于新的使磁通交鏈最大的位置，這樣轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速由相電流的頻率決定。然而和同步電機(jī)的情況不同，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與相繞組激勵(lì)的頻率和順序之間的關(guān)系很復(fù)雜，這種關(guān)系依賴于每一相中轉(zhuǎn)子極數(shù)和定子極數(shù)。unit5textA繼電器當(dāng)我們需要用小電流控制大電流大電壓時(shí)。繼電器是非常有用的，當(dāng)觸頭通過磁場打開或關(guān)斷時(shí)，產(chǎn)生磁場的繼電器線圈僅僅消耗一小部分瓦

14、特的電能量，但它可以傳導(dǎo)向負(fù)載傳導(dǎo)比瓦特大幾百倍的能量。事實(shí)上，繼電器就像一個(gè)2進(jìn)制的放大器一樣工作。如圖1.10所示，當(dāng)單刀單擲觸頭關(guān)斷高壓（AC380V）電路時(shí)，繼電器線圈被激勵(lì)通過低壓（12V DC）電源供電。與給繼電器線圈加電壓所需要電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于觸頭的電流等級很相像。典型的繼電器線圈電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1安陪，然而典型的工業(yè)繼電器觸頭等級至少要10安陪。一個(gè)繼電器線圈通?？赡鼙挥米黩?qū)動(dòng)多個(gè)觸頭。這些觸頭可以是常開或者常閉，或者這兩種形式的任意組合。就像開關(guān)一樣，斷電時(shí)的線圈的狀態(tài)就是繼電器觸頭的的通常的狀態(tài)，就像你把繼電器放在一邊而不與其他電路相連一樣。選擇繼電器觸頭的指標(biāo)要與開關(guān)觸頭的指標(biāo)相

15、匹配。在空氣中常開的觸頭最好應(yīng)用在大電流的場合，但是在工業(yè)環(huán)境中的他們?nèi)菀赘g產(chǎn)生火花而引起一些問題。水銀和簧片觸頭不產(chǎn)生火花也不易腐蝕，但是它們受載流能力的限制。如圖5.11所示是三個(gè)小的繼電器（每個(gè)大約兩英尺高），把他們安裝在面板上作為市政的水處理車間電控系統(tǒng)的一部分。在這里繼電器被叫做八角底座，因?yàn)樗鼈儾逶趯?yīng)的插座上，通過八個(gè)金屬插角。把電線連接在一個(gè)安全的通道上。就像你從圖中看到的螺絲接線端實(shí)際上是插座的組成部分，導(dǎo)線通過接線端連接到繼電器上，每個(gè)繼電器都被插在插座上。這種連接方式使得出現(xiàn)故障的麻煩和重新安裝繼電器變得容易。繼電器除具有用一個(gè)小電信號開關(guān)一個(gè)大電信號的能力外，還可以在

16、線圈電路與出點(diǎn)電路之間起電氣隔離的作用，這說明驅(qū)動(dòng)線圈電路與觸電電路之間是相互隔離的。也許其中一個(gè)電路是直流的而另一個(gè)是交流的，通過連接或?qū)λ倪B接，它們處在完全不同的電壓水平。8然而繼電器在本質(zhì)上是雙重設(shè)備，或者完全打開，或者完全關(guān)斷，在運(yùn)行環(huán)境中它們的狀態(tài)是不確定的，就像半導(dǎo)體邏輯門一樣。為了保證使繼電器的線圈能夠驅(qū)動(dòng)觸電而在線圈中流過的最小電流稱作動(dòng)作電流。這與為保證邏輯門有高電平而需施加的最小電壓（TTL的典型值2伏，CMOS為3.5伏）相似。在電樞回到它的彈簧安放位置它的觸頭恢復(fù)到常態(tài)以前，線圈電流必須降落到一個(gè)很明顯的數(shù)值，這個(gè)值要小于動(dòng)作電流。這個(gè)電流水平稱為返回電流，這與為保證

17、邏輯門有低電平而需施加的高電壓(TTL的典型值為0.8伏，CMOS為1.5伏)相似。9滯回現(xiàn)象，或者動(dòng)作電流和返回電流之間的不同的產(chǎn)生 類似于施密特出發(fā)死邏輯。不同的繼電器的動(dòng)作電流和返回電流值變化很大，它們都規(guī)定廠商標(biāo)定。unit6textA斷路器和它的主要部件1根據(jù)國際電氣制造業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)可以定義斷路器為非自動(dòng)方式開關(guān)的器件，這個(gè)器件在它的電流等級以內(nèi)達(dá)到預(yù)先確立的過電流并當(dāng)斷路器的等級以內(nèi)正確使用它時(shí)，它可以在預(yù)先確定好過電流下自動(dòng)斷開電路而不損害自己。2圖1.15給出了許多不同類型的斷路器，它們的最終目的是相同的，但是它們也有非常顯著的區(qū)別。3一個(gè)斷路器可能會(huì)在閉合時(shí)作為單一的部件使用，

18、或者在通常的閉合電路中被用于連接許多其他的設(shè)備，如圖1.16所示的負(fù)載中心，控制版，配電板。4不管斷路器在哪，如何使用，你將會(huì)發(fā)現(xiàn)它在電能的傳輸，分配和使用中起著關(guān)鍵的作用。5一般來講，所有的斷路器都具有以下的共同結(jié)構(gòu)和功能特性:一個(gè)框架，觸頭和操作機(jī)構(gòu)，脫扣器，消除電弧的一種方法，一種裝配方法，根據(jù)指定的標(biāo)準(zhǔn)可以做適當(dāng)?shù)淖兓?前面四個(gè)特征是斷路器的組成部分，在圖1.17中給出了每一個(gè)單獨(dú)的元件?？蚣軇傂缘臄嗦菲骺蚣芴峁┝艘粋€(gè)方法，這個(gè)方法所有要求的元件都可以被安裝并且在合適的位置，以保證繼電器正常工作。斷路器的框架提供足夠的剛度和強(qiáng)度，才能夠成功的處理分?jǐn)噙^程并獲得所期望的分?jǐn)嗦?，框架的機(jī)械

19、強(qiáng)度必須保證足以承受由電流的平方產(chǎn)生的力，這個(gè)力會(huì)很大，并具有潛在的破壞性。框架還起到了絕緣和隔離電流的作用，以保護(hù)在設(shè)備附近進(jìn)行操作的人員?？蚣苓€在使斷路器符合應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的功能方面氣到了關(guān)鍵性的作用。觸頭和操作機(jī)構(gòu)斷路器的觸頭提供了一個(gè)連接電路和系統(tǒng)的方法。它們還提供了隔離系統(tǒng)中一部分電路的方法。一個(gè)觸頭裝置包括一個(gè)靜觸頭和一個(gè)動(dòng)觸頭。當(dāng)斷路器打開或者閉合時(shí)，靜觸頭則保持不動(dòng)，而動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)以打開或閉合電路?？偠灾|頭執(zhí)行一個(gè)簡單的功能，它們打開或關(guān)閉。如圖1.18給了含有一組觸頭的家用電燈開關(guān)。當(dāng)家庭的主人打開燈時(shí)，從技術(shù)上他啟動(dòng)了操作機(jī)構(gòu)。操作機(jī)構(gòu)的動(dòng)觸頭和靜觸頭接觸，電路接通，電流流過

20、燈，燈就亮了。當(dāng)家庭的主人關(guān)掉燈時(shí)，操作機(jī)構(gòu)的動(dòng)觸頭和靜觸頭分開，電路斷開，電流停止流過電燈，燈就熄滅了。斷路器需要一些類型的操作機(jī)構(gòu)以打開和關(guān)斷連接，這個(gè)操作機(jī)構(gòu)可以是機(jī)械的可以是機(jī)械和動(dòng)力聯(lián)合的。讓我們設(shè)想一個(gè)基本的三相斷路器。它被設(shè)計(jì)成三個(gè)連接裝置同時(shí)打開或者閉合。這就要求所有的連接裝置以某種方式連在一起。操作機(jī)構(gòu)的這一部分也被機(jī)械的連接在公共的手柄上，。當(dāng)這個(gè)手柄被操作時(shí)，他會(huì)使機(jī)構(gòu)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)同時(shí)通過打開或閉合接觸以打開或閉合斷路器，如圖1.19所示。實(shí)際上，操作裝置并不像前面描述那么簡單。由于尺寸自己一些標(biāo)準(zhǔn)要求，斷路器還需要一些輔助裝置使操作裝置運(yùn)動(dòng)去分開或關(guān)斷觸頭。這個(gè)輔助裝置

21、采用彈簧的形式，彈簧在精確的確定斷路器機(jī)構(gòu)中起了很大的作用，彈簧被壓縮或伸長以提供正確的開通或關(guān)斷接觸的必要的輔助能量。unit7textA什么是電弧你是否想過你從墻上的插座上拔插頭，并且看到火花出現(xiàn)？就像圖1.24所示，你看到的，就是在一個(gè)小范圍內(nèi)在墻上的插座和你手中的插頭之間形成電弧的趨勢。為了討論電弧形成的原因。我們定義電弧是電流流過兩個(gè)觸電之間的間隙放電的結(jié)果，當(dāng)斷路器的觸頭在負(fù)載情況下斷開時(shí)就會(huì)形成電弧。電弧有很大的破壞性，并且在大小和強(qiáng)弱方面變化很大。典故的電弧的大小取決于觸頭分離時(shí)電流的數(shù)值。例如，正常的負(fù)載電流被分段的產(chǎn)生電弧遠(yuǎn)小于短路電流被分?jǐn)鄷r(shí)產(chǎn)生的電弧。因?yàn)殡娀『茈y避免，

22、所以必須設(shè)計(jì)控制電弧的電器。3與電弧相關(guān)連的的熱量會(huì)產(chǎn)生電離氣體環(huán)境。電離越多，這個(gè)條件越適合電弧的維持和增強(qiáng)。電弧越大，產(chǎn)生的能量就越多，變色你的電離也就越多。電弧是一個(gè)必須快速有效的處理掉的情形。這里需要記住的最重要的事情是控制電弧的能力是決定斷路器分?jǐn)嗟亩搪冯娏髂芰Φ年P(guān)鍵。這也是選擇斷路器的一個(gè)關(guān)鍵因素。短路是具有最嚴(yán)重的破壞性的電流現(xiàn)象。電流零點(diǎn)或者零點(diǎn)是滅弧的一個(gè)很重要的時(shí)刻。在電流零點(diǎn)，是避免電弧繼續(xù)燃燒的最佳時(shí)刻當(dāng)正弦曲線在0，180和360時(shí)的電流就是所謂的電流零點(diǎn)。如圖1.28所示，電壓也是必須考慮的一個(gè)重要因素因?yàn)殡妷菏潜３蛛娏鬟\(yùn)動(dòng)的原動(dòng)力。左邊不能抑制的電壓將會(huì)維持推進(jìn)電

23、流過電流零點(diǎn)并且給電弧新生命。電壓并不能很善意的在熄滅電弧的過程中沿著它的軌跡說停就停。如果電弧重新燃燒，他將損傷整個(gè)電力系統(tǒng)。通過同時(shí)打開觸頭，并熄滅電弧來考慮斷路器的工作過程。有效的滅弧方法往往取決于觸頭之間的氣隙的絕緣強(qiáng)度。絕緣強(qiáng)度是指絕緣體在沒有被破壞的情況下承受的最大電壓。絕緣體是指兩導(dǎo)體頭間的任何絕緣材料。在這些討論中，斷路器的觸頭就是導(dǎo)體，同時(shí)空氣氣隙和真空就是絕緣敗將。如果絕緣強(qiáng)度比試圖點(diǎn)燃電弧的電壓大時(shí)，滅弧就成功了，如圖1.26所示。unit8textA電器可靠性實(shí)驗(yàn)1電器的可靠性是指電器產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。它可以促進(jìn)儀器表現(xiàn)出很好的工作特性

24、，表現(xiàn)在無故障率，維修性，耐久性，有效性，使用經(jīng)濟(jì)性和壽命上。所以穩(wěn)定性是一個(gè)很重要的性能指標(biāo)。2儀器可靠性實(shí)驗(yàn)可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行也可以在現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)。在近20年里，中國對可靠性實(shí)驗(yàn)的研究大多局限在實(shí)驗(yàn)室中。已經(jīng)完成的實(shí)驗(yàn)成果中包括電磁式中間繼電器，小容量交流接觸器熔斷器，斷路器，漏電開關(guān)等等。這樣的研究對于提高低壓電器的性能是很有效的。在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行可靠性實(shí)驗(yàn)研究，具有試驗(yàn)品的實(shí)驗(yàn)條件和故障率評判標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，可比性強(qiáng)以及便于確定其可靠性考核指標(biāo)和評判方法的優(yōu)點(diǎn)。但是實(shí)驗(yàn)的條件與產(chǎn)品的使用條件是不同的。對于一些產(chǎn)品的主要技術(shù)性能的可靠性實(shí)驗(yàn)花費(fèi)的多并且由于費(fèi)用的限制和一些昂貴的產(chǎn)品的數(shù)量的限制，完成可

25、靠性實(shí)驗(yàn)幾乎是不可能的。例如，電流接觸器的可靠性實(shí)驗(yàn)僅僅測試主電路和小容量交流接觸器的空載運(yùn)行性能并且僅僅因?yàn)榛ㄙM(fèi)太高而對壽命和開斷能力的測試任然不能進(jìn)行。熔斷器的可靠性實(shí)驗(yàn)僅僅可以測試由于電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流所引起的瞬時(shí)電流對于熔斷器的壽命的判斷。而對它的斷開能力的測試也不能進(jìn)行。斷路器的可靠性實(shí)驗(yàn)僅僅能夠測試空載的操作。而對于電保護(hù)特性壽命和極限的斷開保護(hù)還沒有涉及到。3電器設(shè)備在不同的操作環(huán)境下運(yùn)行。在實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行的可靠性實(shí)驗(yàn)不可能考慮到所有的可能的條件，包括溫度濕度，沖擊，震動(dòng)，有害介質(zhì)等等。對于現(xiàn)場的調(diào)查，通過選擇現(xiàn)場調(diào)查的場所，在各種實(shí)際的環(huán)境下的可靠性可以很清楚的被反映出來。低壓電器設(shè)

26、備的可靠性設(shè)計(jì)需要所有部件的可靠的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)要想在實(shí)驗(yàn)室獲得具有一定的局限性。但是通過現(xiàn)場調(diào)查，實(shí)驗(yàn)可以反映市里的運(yùn)行情況并為設(shè)計(jì)提供可靠的數(shù)據(jù)。4傳統(tǒng)的設(shè)備可靠性實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行有一定的局限性，比如太嚴(yán)格的測試條件或比較少的測試參數(shù)。對于貴重的產(chǎn)品，在現(xiàn)場測試要比在實(shí)驗(yàn)測試好的多。在使用這樣的設(shè)備的過程中為了保證高可靠性和避免在故障出現(xiàn)之后維修或更換零件所帶來的損耗，在它正常使用時(shí)搜集和分析電器可靠性指標(biāo)的數(shù)據(jù)變得很重要。掌握失效的數(shù)據(jù)，然后在這設(shè)備故障出現(xiàn)前給一些預(yù)告是很有必要的。5生物免疫系統(tǒng)是一個(gè)由血管細(xì)胞和分子組成的復(fù)雜的系統(tǒng)。它是除神經(jīng)系統(tǒng)外，機(jī)體能特異的識(shí)別自己和非己刺激，

27、對此做出精確的應(yīng)答保留記憶的功能系統(tǒng)。它具有諸如模式識(shí)別，自學(xué)習(xí)，記憶功能，分布式檢測等等特性。從生命免疫系統(tǒng)發(fā)展而來的人工免疫系統(tǒng)，可以識(shí)別和處理輸入的信號，獲得正確的輸入，產(chǎn)生免疫并對反常的事物進(jìn)行排斥。把這些從現(xiàn)場搜集到的數(shù)據(jù)作為人工免疫系統(tǒng)的輸入，這個(gè)系統(tǒng)可以判斷設(shè)備不正常運(yùn)行的數(shù)據(jù)，。這樣就可以及時(shí)維修和更換零件避免電器損失。所以，人工免疫系統(tǒng)是一個(gè)新穎的方法對于電器可靠性實(shí)驗(yàn)。part2nuit1textA電磁學(xué)電學(xué)和磁學(xué)之間的關(guān)系就像科學(xué)家說的一樣是意外中無意間發(fā)現(xiàn)的。1820年的一天丹麥物理學(xué)家奧斯特在講課中指出電學(xué)和磁學(xué)之間可能擁有某種關(guān)系，并且在講課的過程中他在全班面前通過

28、做實(shí)驗(yàn)結(jié)論性的證明了這一點(diǎn)。奧斯特在懸放于磁羅盤上方金屬中通入電流，發(fā)現(xiàn)磁羅盤指針明確運(yùn)動(dòng)，在課上所做的猜想最后被證明是事實(shí)。他偶然發(fā)現(xiàn)的事情為整個(gè)新的科學(xué)分支-電磁學(xué)奠定基礎(chǔ)。詳細(xì)實(shí)驗(yàn)表明電流產(chǎn)生的磁場的方向總是垂直于電流的方向，右手定則是一個(gè)可以說明這種關(guān)系的簡潔方法。簡單的說，右手定位就是當(dāng)大拇指指向電流的方向時(shí)，載流導(dǎo)線所產(chǎn)生礠力線的方向與人的右手四指彎曲方向一致，如圖2.1所示。磁場環(huán)境在載流導(dǎo)線的直的部分，礠力線沒有明確的南極，北極。雖然磁場環(huán)流導(dǎo)線確實(shí)很有趣，但是平時(shí)的電流只能讓樓盤指針偏轉(zhuǎn)一個(gè)很小的角度。為了使同樣大小的角度。為了使同樣大小的電流產(chǎn)生更強(qiáng)的磁場力，我們可以把導(dǎo)線

29、繞城螺旋形，在螺旋線圈中導(dǎo)線周圍的圓形磁場可以疊加成一個(gè)更強(qiáng)的具有明確極性的磁場。導(dǎo)線圈所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢的大小與導(dǎo)線中流過的電流和線圈匝數(shù)的乘機(jī)成正比，這個(gè)場力叫做磁動(dòng)勢它跟電路中的電動(dòng)勢非常相似。電磁鐵是一段通過電流并能產(chǎn)生磁場的導(dǎo)線。盡管所有的載流導(dǎo)線都能產(chǎn)生磁場，但是為了某種特定的目的，一個(gè)電磁鐵通常以某種方式被構(gòu)造，在這種方式下它產(chǎn)生的磁場能達(dá)到最大幅值。電磁體被頻繁的應(yīng)用在研究，工業(yè)，醫(yī)學(xué)，和日常民用電中。最為一個(gè)電控磁鐵，電磁鐵被廣泛的應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備中:通過電力影響機(jī)械力或機(jī)械運(yùn)動(dòng)的機(jī)械。也許最常見的例子就是電動(dòng)機(jī)。另一個(gè)就是繼電器，一個(gè)電控開關(guān)。如果構(gòu)造一個(gè)可以通過應(yīng)用磁場開通

30、或關(guān)斷的觸頭裝置并且一個(gè)電磁線圈被她放在附近來產(chǎn)生所需的磁場。事實(shí)上，這給了我們一個(gè)能夠使用電控制電成為可能的裝置，如圖2.3所示。nuit2textA支路電流法本單元翻譯的不好。一般來說，網(wǎng)絡(luò)分析任何一種過去常常精確地分析電路的構(gòu)造技術(shù)（一個(gè)互相聯(lián)系的元件網(wǎng)絡(luò)）。技術(shù)員或工程師經(jīng)常會(huì)遇到一些包含若干電源或其他組成部分，并且難于用串并連分析法將其簡化的電路。這種情況下，他或她就會(huì)不得不應(yīng)用其他方法。在分析這種復(fù)雜的電路時(shí)支路電流法和網(wǎng)孔電流法都是很有用的技術(shù)。最早和最直觀的網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)被叫做支路電流法。在這種方法中，我們先假設(shè)網(wǎng)絡(luò)電流的方向，然后我們通過基爾霍夫定律和歐姆定律列寫方程來描述它們

31、之間的關(guān)系。一旦我們建立了一個(gè)關(guān)于每個(gè)未知的電流的方程，我們可以解連立方程式特定的網(wǎng)絡(luò)中所有的電流和電壓降。讓我們用如圖2.6所示的電路來舉例說明這個(gè)方法4段，5段，記住這一點(diǎn)電流方向是假設(shè)的，幸運(yùn)的，如果我們所做的任何一個(gè)假設(shè)錯(cuò)了，我們從數(shù)學(xué)上解決電路我們都知道（任何一個(gè)錯(cuò)的電流方向都將在我們的解中被一個(gè)負(fù)值顯示出來。）。基爾霍夫定律指出流入節(jié)電和流出節(jié)電的電流在數(shù)值上必須為0，所以我們可以用一個(gè)方程來表示這3個(gè)電流之間的關(guān)系。按慣例，將流入節(jié)電的電流記為正，流出節(jié)點(diǎn)的電流記為負(fù)。下一步是根據(jù)我們假設(shè)的電流方向標(biāo)出所有通過電阻的電壓降的極性。記住相對于其他電阻一個(gè)電阻的上游端總是負(fù)的，同理，

32、下游端是正的，因?yàn)殡娮涌偸菐ж?fù)電，如圖2.9所示。當(dāng)然電池的極性應(yīng)該和他們的符號的極性相同。（短的為負(fù)長的為正）。如果電阻壓降的額極性和離他最近的電池極性不相符，但只要電阻電壓極性是基于假設(shè)通過它的電流的極性見過你就是正確的。在某種情況下我們并發(fā)現(xiàn)電流被反向通過電池，引起這個(gè)特殊的效應(yīng)。在這里要記住的最重要的事情是電阻器的極性和隨后的計(jì)算都要基于最初假設(shè)的電流極性。像最初所描述的那樣，如果你的假設(shè)是錯(cuò)誤的，一旦方程被解出來這將是很顯然的（依據(jù)負(fù)數(shù)）。然而解的數(shù)將被改正?；鶢柣舴蚨芍赋?，在一個(gè)回路中所有的電壓的代數(shù)和也是0，所以我們的聯(lián)立方程組根據(jù)電流條件建立更多的方程。建立一個(gè)KVL方程，我們必須計(jì)算電路回路中的電壓降，即使我們可以用伏特計(jì)測量。Unit 4 Text A電磁干擾和電磁兼容1. 電磁干擾是現(xiàn)代電子電路中的一個(gè)主要問題。為了消除干擾，設(shè)計(jì)者不得不移走干擾源，或者保護(hù)電路不受影響。最終目標(biāo)是使電路想期望的那樣在電磁兼容的情況下運(yùn)行。1. 電磁兼容:一個(gè)設(shè)備或系統(tǒng)在它期望的電磁環(huán)境中沒有誤差的運(yùn)行的能力。1. 電磁干擾:來自一個(gè)設(shè)備或系統(tǒng)的電磁輻射對另一個(gè)設(shè)