直流電與交流電

2023-04-08 09:36 作者:自動(dòng)化小知 0人讀過(guò) | 我要投稿

一、直流電與直流電路

1 直流電

直流電（DC）是指電流方向不隨時(shí)間作周期性變化，由正極流向負(fù)極，但電流的大小可能會(huì)變化。

直流電可以分為脈動(dòng)直流電和恒定直流電兩種，如下圖所示，脈動(dòng)直流電中電流大小不穩(wěn)定；而恒定直流中的電流大小是恒定不變的。

一般將可提供直流電的裝置稱為直流電源，例如干電池、蓄電池、直流發(fā)電機(jī)等。直流電源有正、負(fù)兩極。當(dāng)直流電源為電路供電時(shí)，直流電源能夠使電路兩端之間保持恒定的電位差，從而在外電路中形成由電源正極到負(fù)極的電流，如下圖所示。

2 直流電路

由直流電源作用的電路稱為直流電路，它主要是由直流電源和負(fù)載構(gòu)成的閉合電路。

在生活和生產(chǎn)中電池供電的電器都屬于直流供電方式，如低壓小功率照明燈、直流電動(dòng)機(jī)等。還有許多電器是利用交流-直流變換器，將交流電變成直流電再為電器供電。下圖為直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，它采用直流電源供電，這是一個(gè)典型的直流電路。

家庭或企事業(yè)單位的供電都是采用交流220V、50HZ的電源，而電子產(chǎn)品內(nèi)部各電路單元及其元器件則往往需要多種直流電壓，因而需要一些電路將交流220V電壓變?yōu)橹绷麟妷?，供電路各部分使用?/span>

下圖所示，交流220V電壓經(jīng)變壓器T，先變成交流低壓12V，再經(jīng)整流二極管VD整流后變成脈動(dòng)直流，脈動(dòng)直流經(jīng)LC濾波后變成穩(wěn)定的直流電壓。

二、交流電與交流電路

1 交流電

交流電（AC）是指大小和方向會(huì)隨時(shí)間周期性變化的電壓或電流。

交流220V電壓是指相線（即火線）對(duì)零線的電壓。

如下圖所示，交流電是由交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的，交流發(fā)電機(jī)有產(chǎn)生單相交流電的機(jī)型和產(chǎn)生三相交流電的機(jī)型。

交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是由永磁體構(gòu)成的，當(dāng)水輪機(jī)或汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)，會(huì)對(duì)定子線圈輻射磁場(chǎng)，磁力線切割定子線圈，定子線圈中便會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，轉(zhuǎn)子磁極轉(zhuǎn)動(dòng)一周就會(huì)使定子線圈產(chǎn)生相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)（電壓）。由于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的強(qiáng)弱與感應(yīng)磁場(chǎng)的強(qiáng)度成正比，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的極性也與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的極性相對(duì)應(yīng)。定子線圈所受到的感應(yīng)磁場(chǎng)是正反向交替周期性變化的。轉(zhuǎn)子磁極勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)磁場(chǎng)是按正弦規(guī)律變化的，發(fā)電機(jī)輸出的電動(dòng)勢(shì)波形為正弦波形。

如下圖所示，發(fā)電機(jī)根據(jù)電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)線圈受到變化磁場(chǎng)的作用時(shí)，即線圈切割磁力線便會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，感應(yīng)磁場(chǎng)的方向與作用磁場(chǎng)方向相反。

（1）單相交流電

單相交流電在電路中具有單一交變的電壓，該電壓以一定的頻率隨時(shí)間變化，如下圖所示，在單相交流發(fā)電機(jī)中，只有一個(gè)線圈繞制在鐵芯上構(gòu)成定子，轉(zhuǎn)子是永磁體，當(dāng)其內(nèi)部的定子和線圈為一組時(shí)，它所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（電壓）也為一組，由兩條線進(jìn)行傳輸。

（2）兩相交流電

在發(fā)電機(jī)內(nèi)設(shè)有兩組定子線圈互相垂直地分布在轉(zhuǎn)子外圍，如下圖所示。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)兩組定子線圈產(chǎn)生兩組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這兩組電動(dòng)勢(shì)之間有90°的相位差，這種電源稱為兩相電源，多用在自動(dòng)化設(shè)備中。

（3）三相交流電

三相交流電是由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。在定子槽內(nèi)放置著三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的定子繞組A、B、C，這些繞組在空間互隔120°。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，其磁場(chǎng)在空間按正弦規(guī)律變化，當(dāng)轉(zhuǎn)子由水輪機(jī)或汽輪機(jī)帶動(dòng)以角速度等速順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，在三個(gè)定子繞組中就會(huì)產(chǎn)生頻率相同、幅值相等、相位上互差120°的三個(gè)正弦電動(dòng)勢(shì)，即對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)，如下圖所示。

2 交流電路

將交流電通過(guò)的電路稱為交流電路。交流電路普遍用于日常生活和生產(chǎn)中。

（1）單相交流電路

單相交流電路的供電方式主要有單相兩線制、單向三線制，一般的家庭用電都是單相交流電路。

單相兩線制：?jiǎn)蜗鄡删€制是指供配電線路由一根相線（L）和一根零線（N）構(gòu)成，通過(guò)這兩根線獲取220V單相電壓，分配給各用電設(shè)備。下圖為單相兩線交流電路在家庭照明中的應(yīng)用。

單向三線制：是在單相兩線制的基礎(chǔ)上添加一根地線，即由一根相線、零線和地線構(gòu)成。其中，地線與相線之間的電壓為220V，零線（中性線N）與相線（L）之間的電壓為220V。由于不同接地點(diǎn)存在一定的電位差，因而零線與地線之間可能有一定的電壓。下圖為單向三線制交流電路在家庭照明中的應(yīng)用。