交流电路
本帖最后由 能量海 于 2017-8-8 02:38 编辑
第三章:静脉冲系统
交流电路
这是为那些没有读过12章节的电子学指南的人对交流电电路和脉冲直流电路所做的轻量级介绍。让我再说一遍，我主要靠自学，因而这只是基于目前我的认识能力的一般性的介绍。
交流电，通常称作“AC”，所谓交流是因为这种类型的电源的电压不是一个恒定值。例如，一块汽车电池，是直流并有一个相当恒定的电压。通常在充满电的状态下约为12.8伏。如果你把一个伏特计与汽车电池连接，电压读数不会变化。一分钟一分钟过去，还是相同读数，因为它是直流电源。
如果你把一个交流伏特计跨接在交流电源上，它也会给你一个稳定的读数，但它在撒谎。尽管有稳定的仪表读数，但电压每时每刻都在变化。仪表所做的是假定交流电波形是一个正弦波形，就象这样：
并基于这个假定，它显示的电压读数谓之“均方根”或“RMS”值。正弦波的主要困难是电压的零下伏特时间与零伏特的时间完全相等，所以如果你取平均值，结果是零伏特，这可不是个满意的结果，因为你会遭到电击，因而不能是零伏特，不管它有怎样的算术平均值。
要解决这个问题，每秒测量电压成千上万次而产生的平方（既这个值自我相乘），而后求这些值的平均值。这样做的好处是，当电压，比如说，是负10伏，而你求它的平方，得到100伏。事实上，所有的答案将是正数，这意味着你可以把它们加在一起，取平均值，得出一个合理的结果。然而，你最终得到一个远远过高的值，因为你给每次测量结果取平方，所以你需要取这个平均（或“中间”）值的平方根，这就是听来挺花哨的“均方根”的名字的由来——你求的是测定值平方的（平均或）中间值的（平方）根。
像这样的正弦波，电压峰值比无方根值高41.4%，这是每个人都考虑的事情。这意味着当你喂入100伏交流通过四个二极管的整流电桥进入一个电容器，电容器电压将不是100伏直流，而是141.1伏直流，当你选择电容器额定电压时你要记住这一点。在该实例中，我会建议电容器的操作电压要高于200伏。
也许这一切你已经知道了，但你可能不会想到如果你用一台标准的交流伏特计测量波形，而那不是正弦波形，仪表上的读数是最不可能是正确的或近乎正确的。所以，不要兴高采烈地把交流伏特计连接到一个正在产生电压尖峰的电路上，例如，约翰·贝迪尼的一个电池脉冲电路，并认为仪表读数意味着一切（除了这个你并不明白你在做什么）。
你可望能学会功率瓦是基于电流安培与电压伏特相乘。例如，12伏电源流出10安培的电流，表示120瓦的功率。不幸的是，这只适用于只有电阻器的直流或交流电路。在无电阻元件电路里情况就发生变化了。
这类电路你可能会碰到有线圈在其中，当你处理这类电路时你需要考虑你在做什么。例如，想想这个电路：
这是你刚做成的一个原型的输出部分。输入到这个原型的是直流电并测量到12伏在2安培上（24瓦）。你的交流伏特计在输出端读数是15伏，而你的交流安培表读数是2.5安培，你满心欢喜，因为15 x 2.5 = 37.5，这可是大大多于你的24瓦的输入功率。但是，在你仓促跑上YouTube 宣布你做了一个COP＝1.56或156%的能效的原型机之前，你需要想一想真正的事实。
这是一个交流电路，除非你的原型机产生的是一个完美的正弦波，那么交流伏特计的读数将变得毫无意义。这只在你的交流伏特计是少数几个可以准确地测量电流、而不管伺入的是什么波形的型号，才有可能。但这明显是一台数码仪表，它通过测量一个与输出串联的电阻的交流电压而对电流进行评估，如果真是这样，它将可能会假设一个正弦波。赔率是两个读数都错，但让我们把情况放在我们有一台最棒的仪表，其读数绝对正确。那么输出就是37.5瓦，不是吗？这里的原因是这个电路由变压器绕组伺入的，它是一个线圈，而线圈可不是这样工作的。
问题是，不象电阻，当你在一个线圈上形成电压，线圈开始吸收能量并把它伺进给围绕线圈的磁场，所以在电流达到最大值前有一个延滞。对直流电，这通常根本无关紧要，但对于电压总是变化的交流电，就非常重要。情形就象 下面的电压和电流曲线图那样：
起初，看起来没什么大不了的，但它对实际功率瓦有一个非常显着影响。要得到我们刚才谈到的37.5瓦输出，我们用平均电流幅值乘平均电压幅值。但这两个值不会发生在同一时间，而且有很大影响。
因为这可能有点难，让我们取峰值而不是平均值，因为它易于查看。让我们说在我们的示例图表中电压峰值是10伏而电流峰值是3安培。如果这是直流电，我们会把它相乘，并说功率是30瓦。但对于交流电， 由于时差，这就不能奏效：
当电压达到峰值，电流还远未到达其3安培的峰值：
由于这个结果，而不是我们预期的峰值功率在电压峰值的最高处，实际功率瓦非常低——比我们预期的一半还低。那可不太好，但你贴近一点看情况更糟糕。看一看当电流交叉零线时, 是什么电压，既当电流为零时。当电流为零时输出功率为零，而此时电压却在一个很高的值上：
这同样适用于电压为零时。当电压为零时，那么功率也为零，而你发现此时电流却处在一个高值上：
这同样适用于电压为零时。当电压为零时，那么功率也为零，而你发现此时电流却处在一个高值上：
通过红色垂直线标示的时间对电压和电流采样，而这些数据用于计算有效功率位准。在这个例子里，只显示了很少的采样，但在实际中，取样数量是非常大的。做这种工作的设备谓之瓦特计，因为它测量功率的瓦特数。采样可通过仪表的内部绕组完成，造成一台仪表因过载而损坏，而不产生指针的满偏转；或可通过数码采样和数学整合来完成。大多数这些仪表的数码采样型号只在高频下运行，通常每秒超过400,000周。这两个品种的瓦特计都可以处理任何波形而不仅仅是正弦波。
电力公司给你家供能，计量电流并假定任何时候都是满电压下电流被汲取的。如果你正在用市电为一台强力电动机供电，那么这种电流延滞会让你花更多的钱，因为电力公司把这种延滞计算在内。可以跨接一个或多个合适的电容器到电机来使功损降到最低来改善这种状况。
第三章:静脉冲系统
交流电路
这是为那些没有读过12章节的电子学指南的人对交流电电路和脉冲直流电路所做的轻量级介绍。让我再说一遍，我主要靠自学，因而这只是基于目前我的认识能力的一般性的介绍。
交流电，通常称作“AC”，所谓交流是因为这种类型的电源的电压不是一个恒定值。例如，一块汽车电池，是直流并有一个相当恒定的电压。通常在充满电的状态下约为12.8伏。如果你把一个伏特计与汽车电池连接，电压读数不会变化。一分钟一分钟过去，还是相同读数，因为它是直流电源。
如果你把一个交流伏特计跨接在交流电源上，它也会给你一个稳定的读数，但它在撒谎。尽管有稳定的仪表读数，但电压每时每刻都在变化。仪表所做的是假定交流电波形是一个正弦波形，就象这样：
并基于这个假定，它显示的电压读数谓之“均方根”或“RMS”值。正弦波的主要困难是电压的零下伏特时间与零伏特的时间完全相等，所以如果你取平均值，结果是零伏特，这可不是个满意的结果，因为你会遭到电击，因而不能是零伏特，不管它有怎样的算术平均值。
要解决这个问题，每秒测量电压成千上万次而产生的平方（既这个值自我相乘），而后求这些值的平均值。这样做的好处是，当电压，比如说，是负10伏，而你求它的平方，得到100伏。事实上，所有的答案将是正数，这意味着你可以把它们加在一起，取平均值，得出一个合理的结果。然而，你最终得到一个远远过高的值，因为你给每次测量结果取平方，所以你需要取这个平均（或“中间”）值的平方根，这就是听来挺花哨的“均方根”的名字的由来——你求的是测定值平方的（平均或）中间值的（平方）根。
像这样的正弦波，电压峰值比无方根值高41.4%，这是每个人都考虑的事情。这意味着当你喂入100伏交流通过四个二极管的整流电桥进入一个电容器，电容器电压将不是100伏直流，而是141.1伏直流，当你选择电容器额定电压时你要记住这一点。在该实例中，我会建议电容器的操作电压要高于200伏。
也许这一切你已经知道了，但你可能不会想到如果你用一台标准的交流伏特计测量波形，而那不是正弦波形，仪表上的读数是最不可能是正确的或近乎正确的。所以，不要兴高采烈地把交流伏特计连接到一个正在产生电压尖峰的电路上，例如，约翰·贝迪尼的一个电池脉冲电路，并认为仪表读数意味着一切（除了这个你并不明白你在做什么）。
你可望能学会功率瓦是基于电流安培与电压伏特相乘。例如，12伏电源流出10安培的电流，表示120瓦的功率。不幸的是，这只适用于只有电阻器的直流或交流电路。在无电阻元件电路里情况就发生变化了。
这类电路你可能会碰到有线圈在其中，当你处理这类电路时你需要考虑你在做什么。例如，想想这个电路：
这是你刚做成的一个原型的输出部分。输入到这个原型的是直流电并测量到12伏在2安培上（24瓦）。你的交流伏特计在输出端读数是15伏，而你的交流安培表读数是2.5安培，你满心欢喜，因为15 x 2.5 = 37.5，这可是大大多于你的24瓦的输入功率。但是，在你仓促跑上YouTube 宣布你做了一个COP＝1.56或156%的能效的原型机之前，你需要想一想真正的事实。
这是一个交流电路，除非你的原型机产生的是一个完美的正弦波，那么交流伏特计的读数将变得毫无意义。这只在你的交流伏特计是少数几个可以准确地测量电流、而不管伺入的是什么波形的型号，才有可能。但这明显是一台数码仪表，它通过测量一个与输出串联的电阻的交流电压而对电流进行评估，如果真是这样，它将可能会假设一个正弦波。赔率是两个读数都错，但让我们把情况放在我们有一台最棒的仪表，其读数绝对正确。那么输出就是37.5瓦，不是吗？这里的原因是这个电路由变压器绕组伺入的，它是一个线圈，而线圈可不是这样工作的。
问题是，不象电阻，当你在一个线圈上形成电压，线圈开始吸收能量并把它伺进给围绕线圈的磁场，所以在电流达到最大值前有一个延滞。对直流电，这通常根本无关紧要，但对于电压总是变化的交流电，就非常重要。情形就象 下面的电压和电流曲线图那样：
起初，看起来没什么大不了的，但它对实际功率瓦有一个非常显着影响。要得到我们刚才谈到的37.5瓦输出，我们用平均电流幅值乘平均电压幅值。但这两个值不会发生在同一时间，而且有很大影响。
因为这可能有点难，让我们取峰值而不是平均值，因为它易于查看。让我们说在我们的示例图表中电压峰值是10伏而电流峰值是3安培。如果这是直流电，我们会把它相乘，并说功率是30瓦。但对于交流电， 由于时差，这就不能奏效：
当电压达到峰值，电流还远未到达其3安培的峰值：
由于这个结果，而不是我们预期的峰值功率在电压峰值的最高处，实际功率瓦非常低——比我们预期的一半还低。那可不太好，但你贴近一点看情况更糟糕。看一看当电流交叉零线时, 是什么电压，既当电流为零时。当电流为零时输出功率为零，而此时电压却在一个很高的值上：
这同样适用于电压为零时。当电压为零时，那么功率也为零，而你发现此时电流却处在一个高值上：
这同样适用于电压为零时。当电压为零时，那么功率也为零，而你发现此时电流却处在一个高值上：
通过红色垂直线标示的时间对电压和电流采样，而这些数据用于计算有效功率位准。在这个例子里，只显示了很少的采样，但在实际中，取样数量是非常大的。做这种工作的设备谓之瓦特计，因为它测量功率的瓦特数。采样可通过仪表的内部绕组完成，造成一台仪表因过载而损坏，而不产生指针的满偏转；或可通过数码采样和数学整合来完成。大多数这些仪表的数码采样型号只在高频下运行，通常每秒超过400,000周。这两个品种的瓦特计都可以处理任何波形而不仅仅是正弦波。
电力公司给你家供能，计量电流并假定任何时候都是满电压下电流被汲取的。如果你正在用市电为一台强力电动机供电，那么这种电流延滞会让你花更多的钱，因为电力公司把这种延滞计算在内。可以跨接一个或多个合适的电容器到电机来使功损降到最低来改善这种状况。
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