《電子技術(shù)應(yīng)用》
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電力電子課程第 1 部分:什么是電子電力

2022-09-06
來(lái)源:laocuo1142
關(guān)鍵詞: 電力電子 電氣系統(tǒng)

  電力電子在當(dāng)今的技術(shù)中發(fā)揮著重要作用,,能源管理變得極為重要,。除了安全之外,提高所有設(shè)備的效率也是保護(hù)環(huán)境的責(zé)任,。

  本課程將以簡(jiǎn)單易懂的方式涵蓋廣泛的主題,。它將包括各種技術(shù)解釋、數(shù)學(xué)概念,、圖表和電子模擬,。

  介紹

  電流是電荷在導(dǎo)電空間中的有序運(yùn)動(dòng)和位移。

  后者通常由銅,、銀,、鋁或金等金屬制成。

  一個(gè)端子和另一個(gè)端子之間存在任何電位差都會(huì)導(dǎo)致這種運(yùn)動(dòng)(電壓),。如果電路兩端的電位相等,,則電子會(huì)因熱攪動(dòng)而無(wú)序地向各個(gè)方向移動(dòng)。

  在這種情況下,,它們的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有熱效應(yīng),,它們的行為類似于池塘中的靜水。另一方面,,如果將充電電池連接在兩個(gè)極端之間,,則電子的運(yùn)動(dòng)會(huì)變得有序,因?yàn)樵陔娐分袝?huì)產(chǎn)生電位差,。電子以極快的速度組織有序地移動(dòng)以恢復(fù)系統(tǒng)中的平衡,,從負(fù)極到正極,從一個(gè)原子到另一個(gè)原子,,就像管內(nèi)水的強(qiáng)制流動(dòng)一樣,。按照慣例,使用電流的方向,,從正極到負(fù)極,。電流最重要的特性之一是通過(guò)一定時(shí)間空間的量。即在一定時(shí)間間隔內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體的電子數(shù)量,。在國(guó)際體系中,,電流的測(cè)量單位是安培。根據(jù)以下公式,1 A 相當(dāng)于通過(guò)大約 6.28 × 10導(dǎo)線中每秒18 個(gè)電子:

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  當(dāng)電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí),,會(huì)產(chǎn)生熱量,,因?yàn)槊總€(gè)導(dǎo)體都會(huì)對(duì)電流產(chǎn)生一定的阻力。耗散(和未使用)的功率必須通過(guò)出色的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行處理,,這些系統(tǒng)通常笨重,、笨重且昂貴。了解電流安培數(shù)非常重要,,因?yàn)榱魅雽?dǎo)體的安培數(shù)越多,,產(chǎn)生的熱量就越多(參見圖 1)。您可以通過(guò)觸摸堅(jiān)固的電氣設(shè)備(例如電烤箱或洗衣機(jī))的電纜來(lái)體驗(yàn)這種加熱效果,。熱量產(chǎn)生的測(cè)量使您可以適當(dāng)?shù)卮_定電線的尺寸和截面,,以避免在導(dǎo)體無(wú)法承受傳輸中的電流量時(shí)過(guò)熱甚至發(fā)生火災(zāi)。圖 1 顯示了兩個(gè)電導(dǎo)體,。底部有幾個(gè)電子穿過(guò),,它的工作溫度很低。頂部有許多電子穿過(guò),,其工作溫度非常高,。在這種情況下,設(shè)計(jì)人員必須立即進(jìn)行干預(yù)以修改電路或以不同方式確定連接系統(tǒng)的尺寸,。

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  圖 1:電子在導(dǎo)體中的通過(guò)會(huì)產(chǎn)生與其數(shù)量成正比的熱量,。

  電力電子

  電力電子系統(tǒng)的基本特征之一是它們以非常高的能量效率運(yùn)行。如果連接所有量的數(shù)學(xué)概念沒(méi)有得到很好的理解,,就無(wú)法談?wù)撾娏?、電壓、功率和電阻,。歐姆定律將電路運(yùn)行中涉及的所有電氣參數(shù)結(jié)合在一起,,因此不可能忽略作為電氣元件計(jì)算和選型基礎(chǔ)的公式。

  歐姆定律是描述介入電路的基本量之間關(guān)系的公式,;即電路中的電壓,、電流、電阻和功率,。電力電子學(xué)是通用電子學(xué)的一個(gè)領(lǐng)域,研究電流大于 5-10A 時(shí)的管理方法,。換句話說(shuō),,如果你想設(shè)計(jì)一個(gè)小型放大器來(lái)處理幾毫安的微弱電流,你不需要不需要電力電子設(shè)備,。相反,,如果您需要設(shè)計(jì)一種能夠提供 20 至 30A 電流的電源,那么電力電子設(shè)備就會(huì)發(fā)揮作用。

  圖 2 顯示了兩個(gè)基本電氣圖,。左邊的一個(gè)與 15 個(gè) LED 的照明系統(tǒng)相關(guān),,通過(guò)直接連接到 230-VAC 家庭電網(wǎng)。盡管該系統(tǒng)在相當(dāng)高的電壓下運(yùn)行,,但它不是電源電路,,因?yàn)橹挥袔缀涟驳碾娏魍ㄟ^(guò)它。相反,,右邊的電路是大功率方案,,因?yàn)樗侵冈诘蛪合鹿ぷ鲿r(shí)可以提供20 A電流的電源。

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  圖 2:低功率(左)和高功率(右)接線圖

  電力電子的概念已經(jīng)發(fā)展,,如今它與與電力轉(zhuǎn)換,、其控制和相對(duì)效率相關(guān)的技術(shù)相關(guān)聯(lián)。該部門還與適合能源轉(zhuǎn)換的所有電氣和電子系統(tǒng)密切相關(guān),。在電力電子中進(jìn)行的電路研究主要集中在效率上,。能源是一種非常寶貴的資源,必須以盡可能最便宜的方式使用,。正是由于這個(gè)原因,,必須盡量減少電子設(shè)備中的散熱和功率損耗。換句話說(shuō),,從設(shè)備的輸入端傳遞到輸出端的能量不應(yīng)該減少和減少,。電力電子系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越多,跨越不同的領(lǐng)域,。DC/DC,、AC/DC 和 AC/AC 轉(zhuǎn)換器、不間斷電源,、電池充電器和電源只是功率因數(shù)校正和絕緣概念發(fā)揮作用的一些示例,。在企業(yè)、工廠甚至家庭中,,有許多設(shè)備會(huì)吸收大量能量,。它們必須以最佳方式設(shè)計(jì),以確保極高的安全性和可靠性,,但最重要的是,,要超過(guò)政府和當(dāng)局為獲得認(rèn)證而規(guī)定的規(guī)格。電力電子的目的是節(jié)省電力,,降低運(yùn)營(yíng)成本并提高電氣系統(tǒng)的安全性,。它們必須以最佳方式設(shè)計(jì),以確保極高的安全性和可靠性,,但最重要的是,,要超過(guò)政府和當(dāng)局為獲得認(rèn)證而規(guī)定的規(guī)格,。電力電子的目的是節(jié)省電力,降低運(yùn)營(yíng)成本并提高電氣系統(tǒng)的安全性,。它們必須以最佳方式設(shè)計(jì),,以確保極高的安全性和可靠性,但最重要的是,,要超過(guò)政府和當(dāng)局為獲得認(rèn)證而規(guī)定的規(guī)格,。電力電子的目的是節(jié)省電力,降低運(yùn)營(yíng)成本并提高電氣系統(tǒng)的安全性,。



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