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交流电和直流电基础知识

发布日期:2020-02-28 10:30:35来源:土木工程网责任编辑:土木龙


导读:
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我们来分析直流电与交流电的波形,看看有何区别。从图1中看到,直流电压是稳定的,随着时间的推移,直流电压的大小和方向都未发生改变。另外,从图1中看到交流电压也是稳定的,但交流电压的大小和方向随着时间发生周期性变化。注
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我们来分析直流电与交流电的波形,看看有何区别。

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从图1中看到,直流电压是稳定的,随着时间的推移,直流电压的大小和方向都未发生改变。

另外,从图1中看到交流电压也是稳定的,但交流电压的大小和方向随着时间发生周期性变化。

注意:所谓大小,指的是电压的幅值。直流电压的幅值大小始终未发生变化,而在0到T/2半个周期内,交流电压的幅值大小从零变到最大值,然后再从最大值变到零。从T/2到T的后半个周期内,电压的方向改变了,它从零开始变到反方向的最大值,然后再变回到零。

为了准确地描述交流电流和交流电压,我们把图1中的直流电路密封在保温箱内,经过了时间t,箱体内的温度升高到θt。然后我们更换交流电路在箱体内,并且使得箱体的初始温度与直流电路试验的初始温度完全一致。经过了时间t,我们发现两者的温度完全一致,都是θt。也即:

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于是我们定义,直流电流I的值为交流电流i的有效值。同理,我们定义直流电压Udc为交流电压Uac的有效值。

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最有意思的是整流后的直流电压波形,有人认为它是交流电。其实,这也是直流电,准确名称叫做脉动直流。

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所谓直流电,指的就是方向不变的电流或者电压,并且一定要出现在电能供应的环节中。

至于脉动直流,还有锯齿波、方波等等,我们把这种脉动的直流叫做电脉冲信号,以区别于直流电。

现在,我们可以展开讨论了。

第一:直流电相对交流电,它不存在周期性的变化,显得更加稳定。

这一点,从图1中就能明确地看到。

对于半导体电子电路的供电,几乎没有例外,都采取直流供电。如若采用交流供电,则必须先行整流滤波,变成稳定的直流电压后再给电路供电。

下图是一个典型的单片机电路:

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图2中,交流电源经过整流滤波得到直流电源,然后再经过三端稳压器(直流稳压电源)变换,得到合适的直流工作电压供电路使用。

利用这套方法,不管家用电器也好,工业控制器也好,甚至连我们手上正在使用的手机以及其他的电子设备,它们内部的供电都是直流电。当然,对于移动电子设备,其内部要配套可充电电池,以实现工作的连续性和稳定性。

第二,直流磁路与交流磁路相比更加稳定,重要场合的继电保护一般均采用直流供电的继电器。

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图3中,当线圈通电后,铁芯与衔铁之间会产生电磁吸力。电磁吸力克服反力弹簧施加的反力,使得衔铁及触点系统一起吸附在铁芯上。当线圈失电后,衔铁和触点系统则在反力弹簧作用下返回初始位置。

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由于直流电流是稳定的,直流磁通也是稳定的,直流磁势当然也是稳定的。因此,我们把直流电磁系统叫做恒磁势系统。

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对于直流电来说,这几个参量都是固定值,因此,直流电的电磁吸力是恒定的。

但对于交流电又会如何?

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也就是说,交流磁路的电磁吸力是不稳定的,必须在磁极端面上安装分磁环,使得磁通过零时它的吸力不为零。尽管如此,交流磁路中铁芯与衔铁之间还是会出现交流声,并且会发热。

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