一、直流和交流怎么區別?
直流和交流的區別是:
- 直流電流一個方向
- 交流電流不止一個方向
或者說:
直流電和交流電定義中唯一的區別是:直流電是一個方向的,交流電不止一個方向。
再或者說:
以我們最常用的家用交流電和電池、直流電源這樣的直流電來做區分:直流電是一個方向的,交流電是兩個方向的。
這個區別是作者發現和自定義的,注意和課本相印證,
很多說方向大小不變是直流電,作者的異議是隨著電池電量減少仍然是直流電,另外一個大小變化的脈動直流電都是斷續的,也稱為直流電;交流電一般認為是大小方向周期變化的,但是大小不成周期變化,方向成周期變化的交流電也有。一般課本是給出個可以容易分析的特例來學習,公式容易導出。但我們生活在一個混沌的世界,各種電磁波是雜亂的,即使人們用于控制電器的各種電形式也是多種多樣的,所以不要太死板的去理解。實際上設備或器件需要什么樣的電(各種各樣形式的電流、電波),我們就提供給它什么樣的。
如果不涉及到較深的電磁場理論,常用的電路分析,定性的給出幾個基本設定:
- 以電流作為研究對象,電子的運動產生電流
- 電流的方向與電子運動的方向相反
- 直流電一個方向,交流電兩個方向(一般都以兩個方向的交流電作為研究對象)
- 電流從電壓高的地方流到電壓低的地方
- 直流電是交流電的特例
例行送福利(以下為壓縮餅干,太干,請自備飲料):
向導:總目錄:最好的電子、計算機從入門到工程師教程初中、高中、大學電路課程銜接有問題,最關鍵的問題是入門階段的書籍寫得過于艱深了,基本上就是在半空中寫,也就是一個名詞還沒解釋清楚,到了下個章節立刻就應用這個名詞,甚至完全沒有鋪墊就用專業名詞推導公式或者解釋專業名詞,猶如用文言文解釋甲骨文,這樣能鼓搗懂的要么是天才,要么就是毅力超強的家伙們,自行花費大量時間去涉獵、補充基礎知識,然后才能初步掌握電路原理,并且因為學習不系統,沒有整體認知導致存在各種缺陷,進展緩慢。
個人認為電路基礎課程的教學設計有些倒置了,非常晦澀難懂。
現在鼓搗電路的很多是半路出家的和尚...
也是沒法子,因為基本找不到合適的各階段的理論書籍。
下面是我寫的電子入門課,嘗試改變下課程思路,自薦下。
電子類文章整理到兩個專欄:
- 電子編程技術從入門到工程師(初稿未整理,全但雜亂)
- 電子技術從入門到工程師(已整理但不全)
年輕人的福利,拓展閱讀:
第一節 電 電流 電壓 電路 基本電子元件
一、電與水
一般我們把電子知識想復雜了,實際電就可以理解為是水,電的特性和水的特性是類似的,因為電是看不見的,所以我們理解起來有困難。
二、電流與電流表
這個是水流量計( 1單位流量= 1噸/小時=1T/H)
這個是電流表(安培 1A= 1庫倫/秒)
電流表實際就可以看成是水流量表,
就是計算水的流量,電的流量的意思。
我們水管中流出了多少水,很容易理解,
實際電在電線中流動,可以看成水的流動是一樣的 。
三、電壓與電壓表
這個是水壓表
這個是電壓表
我們可以認為水壓表測量水對水管的壓力,
電壓表是測量電對電線的壓力。
水是從水壓高的地方流到水壓低的地方,
補充:關于高低處水壓與電壓類比及電流大小,另外寫了一篇:向導:電壓與水壓 電流大小與電流速度(覺得比較重要,直接在下面詳述了)
神圖一張!
高處的壓力(水壓/電壓)更高,還是更低?
從上圖可以看出,最大壓力集中在容器底部,每個水口處水壓是更上面的水柱形成的。
另外,大家注意左側串聯電池是倒置的,一般我們習慣畫法是電池正極向上,電池反轉后正好可以對應左圖,所以底部壓力最大(電壓最高)
大部分講電子的書中有一個概念是講解模糊的,就是電流大小,看起來四個字很簡單,但是這里極度容易讓人誤解。
- 大部分人認為電流大是類似于粗水管可以放的水量大,電流小只能是涓涓細流。
- 這樣理解不能說錯,但是容易讓人跑偏,實際上電流大還有另一種情況,就是電流速度快,這樣是更容易貼近電流原本定義的理解。單位時間內流過的水(電)多了,自然水流、電流也可以說大了。
假設我們鋪設一個固定口徑的管道(水管、電阻器),這個時候注意,要用第二種情況理解電流大小,電流速度大,電流大,速度小,電流小。壓力大,電流速度大,電流大。
右側圖幾個放水口的口徑都是固定的,所以壓力大,水流速度快、水流大。
左側圖,為什么底部電壓越高,燈泡越亮?是因為,壓力大,電流速度快,短時間內通過燈泡的電子多,電流大,越亮,電壓低,反之亦然!
注意:以上分析基于電線、出水口口徑固定(阻力固定),可以認為電線、出水口無電阻(超導體)、水阻。當電線有電阻時,就會出現電壓降低,電線越長,電阻越大,電壓越低。
電流總是從電壓高的地方流到電壓低的地方。總結一下 :
- 電可以認為是看不見的水
- 電壓類似于水壓
- 電流類似于水流
四、水路與電路 水路圖與電路圖
大魚吃小魚,小魚吃蝦,蝦吃水,水落石出;
小溪入大河,大河入江,江入海,海闊天空!
讀下去,云山霧罩的你可能會撥云見日,神清氣爽...
水到處流動 形成小河、小溪之類。電到處流動,形成什么,就是電路。水走的路是水路,電路這樣就好理解了水路圖 家裝用的
電路圖
不要把電路圖當中的東西看復雜了 ,我們看水路圖 實際就是一個個水閥、洗衣機、熱水器之類的。電路圖中每個元件、設備、也就是類似于那些水路中的設備,
無非是一個用水來驅動、控制,一個用電的。
總結一下:
- 水路 水走的路
- 電路 電走的路
電路圖中有很多元件,
我們可以把很多元件看成水路中的很多元件就容易理解。
五、二極管
二極管實際是單向閥門, 意思就是說 水只能從一頭進另一頭出 。二極管就是這么個作用,它只能從一邊過來的電能通過,
從另一邊過來的實際就過不去,記得電看成是水。
這個就是二極管的符合,很形象,右邊有個豎杠,很明顯,從左邊來的電能流到右邊,從右邊來的就被擋到了。左邊來擋片沖開,右邊來抵死。
二極管在電路中的特性與水路中的單向閥基本原理一致。
加強理解:向導:3.1 二極管 水類比動畫
二極管 實物圖
下面以油路單向閥為例也是一樣的。
單向閥就是這樣的,進油口看成進水口推動球可以把閥門頂開,然后就從出油口出去了,反過來頂不開這就是單向閥。
六、三極管
三極管實際是個小閥門控制大閥門的器件。
Ib 處的來點小水流(電流)頂開閥門 Ie 到Ic 這個大水管 就可以過很多水了。注意這個模型對應的是NPN型的三極管
加深理解:向導:3.2 三極管 水類比動畫
再來看一張圖,下面這個圖對應的是PNP型三極管
三極管 大家想著是一小段水柱頂著一個大水管的閥門,
這個小水柱水抽走越少閥門關閉越多,大水管流的水就越少。
(抽走的水越少,B點電壓越高,EC電流越小)
當小水柱水被抽走越多閥門打開的越多,大水管水流越大,
(抽走的水越多,B點電壓越低,EC電流越大)
這個可以對應常見的共基極PNP型電源控制開關
這樣小水柱就可以控制大水流,這就是三極管的放大作用 ,
并不是小水柱突然變大了,
而是一邊是小水池連到小水柱控制,
另一邊還有個大水池連到大水管供水。
這就是雙電源供電一個大水池,一個小水池。
小水流控制大水流 就實現了,這實際就是三極管放大作用 。
三極管不是憑空把電放大了,而是說: 小的電信號(小水流)
把另一個通路的大電流的閥門打開了,
后面的器件能夠感受到這個大電流, 所以是放大了。
對電來說 實際有兩個電源供電的 一個是小電源 一個是大電源
咱們的收音機,實際就是天線,接收到空氣中的小電流,你可以理解為毛毛雨。這個毛毛雨到了三極管的一個腳上打開閥門,
電池供電通過另外兩個腳流動,再打開一個后面的三極管,
一級級的這樣不斷打開,一般收音機最早的時候是三管收音機、六管收音機,
就是這么個意思一直到這個水流大到能夠推動喇叭就發聲了。打開一個三向閥 再打開一個 。。。
過大水流 三極管放大就完成了
看看下面的收音機電路圖,是不是一下子就理解了:)
再深入一點理解三極管看這個鏈接:
綠色是信號,是從天線來的電信號,往后,實際到了第一個三極管的后級,再往后傳遞的都是電池提供的電流(藍色),并且藍色的電池電流,只有大小變化,都是從上往下流的。
關于三極管大壩結構參考下這個鏈接:
下面就是三極管符號:
NPN 表示實際就是這個水管只能從C 流到E端 ,PNP 就是水從E流到C端(看箭頭方向)
七、電阻
電阻實際是粗細不同的水管
為了讓水流的小一點,慢一點,這樣后面的器件,不至于受到大電流沖擊搞壞了 。
電阻無方向,電阻就是阻礙電的流動,
你可以想象一個水管里有水垢,水垢越多,電阻越大 水阻越大。
八、電容
電容,就是水桶、水缸。
存儲電的容器,存水的是水缸,存電的是電容。還有一種電容是漏斗、篩網,用來過濾的。
因為后面的元件需要是穩定的水流, 你可以這樣想象我們拿著水桶往水缸里倒水的時候,水面上起的水花是很大的,這樣的水花,對后面的器件是有損傷的。假設你在水缸的底部開個洞,接個水管,不管水面怎么起浪花,水管的水是穩定的,
這就是電容, 就是個水缸,存水的 。
篩沙子的過濾網,讓細沙過去,粗砂留下來,這個網是另一種電容。
雜亂的水波(電波、頻率快或慢)被篩掉,剩下的是后端電路能用的電波信號。
九、電感
電感可以對應于電容來理解,電容是盛電的容器,電感其實應該叫做磁容,或者叫磁缸,
拓展閱讀:
首先發現的是電磁感應,所以先給他起了個名字叫做電感,實際上它就是能夠存儲磁能的容器。
這些磁能的變化會引起電能的變化,然后利用這種特性放到電路中,做成變壓器、濾波電感之類(也是個篩子,篩去一定的電波)。
總結
- 電就是水 看不見的水
- 電壓類似于水壓
- 電流類似于水流
- 水走的路是水路,電走的路是電路
- 二極管是單向閥
- 三極管是小閥門控制大閥門的器件,三極管放大是小電流控制大電流而不是憑空把小水流變為大電流
- 多個三極管的組合猶如一級一級的大壩,逐漸抬高水位或者降低水位
- 電阻是粗細不同的管道
- 電容是盛放電能的容器
- 電感是盛放磁能的容器
這樣你再看電路圖很快就能理解了,第一節入門完成后,第二節會把直流電、交流電搞清楚,保證幾節課就可以基本入門電子電路。
本節課結束。
第二節 交流電 直流電 交流變直流
為了繼續降低理解難度,每節課增加視頻講解:
一、 什么是交流電?什么是直流電?
我們看上面的插座,想象成兩個水的出口。
我們接上個U型水管,兩頭分別接到插口上。
一會水將從左邊出口流出,從右邊出口回去,
一會從右邊出口流出從左邊回去。
這樣的來回流動是一秒鐘的時間內變化了50次。
并且水量的大小也是變化的。
具體變化過程第一個方向時從沒有水慢慢變大到最大,然后逐漸減小到沒有(百分之一秒內完成),這個時候注意,水管換了方向再逐漸變大到最大再逐漸減小到沒有(另一個百分之一秒)。我們學習中一般畫個正弦圖形對應了這種變化。減小到最小就到了x周,x軸下方的圖形實際是代表換了方向(50分之一秒內做完這個變化,1秒內50次這種變換)。
圖中兩個100分之一秒分別來了兩個方向的電流, 50分之一秒(0.02秒) 兩個電流波動都跑完了,正好是一個周期,0.01秒(百分之一)是半個周期,也就是一個方向的一段變化的交流電流通過,另百分之一秒換方向的交流電流返回。
這個水的變化,就是電的變化, 這個電就是交流電。
如果我們在這個U型的水管上,裝上個單向閥門,
水只能從左邊流到右邊,反過來不行,
那么這個時候水管中流動的電,可以看成是直流電。
直流電和交流電定義中唯一的區別, 直流電是一個方向的,交流電不止一個方向的。
這個區別是作者發現和自定義的,
注意和課本相印證,
很多說方向大小不變是直流電,
作者的異議是隨著電池電量減少仍然是直流電
另外一個大小變化的脈動直流電都是斷續的,
也稱為直流電;
交流電一般認為是大小方向周期變化的,
但是大小不成周期變化,
方向成周期變化的交流電也有。
一般課本是給出個可以容易分析的特例來學習,
公式容易導出,
但我們生活在一個混沌的世界,
各種電磁波是雜亂的,
即使人們用于控制電器的各種電形式
也是多種多樣的,
所以不要太死板的去理解。
這些東西先不要細究,
當任何理論細究之后你會發現,
你必須是愛因斯坦水準才能做做區分,
借用一句名言,你太認真你就輸了!
容易成強迫癥+所謂的瘋子天才,
但是這樣的人物自身的命運往往是可悲的。
二、 為什么要把交流電變成直流電,怎么改變?
現在知道交流電和直流電差別,
交流電是不穩定的,水量有大有小,方向也不固定。
我們很多家用電器,需要的是:
水量、水壓、 方向都是一定的水(電)。
世界上沒有新東西,
人們只能去發現,而不能去創造。
所謂的創造其實是又發現了世界隱藏的秘密而已。
人們發現穩定的直流電才好控制。
那么電路設計中,第一個動作就是把發電廠送過來的交流電(交流水) 變成直流的。
簡單實現就是一個單向閥(二極管);
一個水缸(電容) 實現交流變直流。
D1 就是個二極管(單向閥門) C1 就是個電容(水缸) 從D1 左邊插口1來的水能夠過去,然后流過水缸 (來的水時大時小)
給電容(水缸灌滿水后)繼續往下流。所以有一定的水位。
電容的充電和放電_百度文庫電容的充電和放電_百度文庫電容的充電和放電_百度文庫
過段時間,從插口2倒著流過來的水,經過R1 ,D1 往插口1流動時
被D1這個閥門擋住了, 就不流動了 。
這樣只有從插口1來的水 可以流到后面供給用水的設備。
從插口2來的被阻住了。
但是這個時候因為在水缸里存儲到一定程度,電容開始放電, 繼續往下流,放電時間一直維持到第一次的情況,二極管又通了再給電容充電,所以電容上端的水位是維持到一定程度的。這樣水就是穩定的,并且只有一個方向往后流。但是交流電變化很快(1秒50次)所以電容只放水一點點接著又充滿。
對后面的設備來說損失了一半的水,所以效率低 ,只有一半的直流電流流到了后面。
后來發明了全橋電路解決了只有一半電流的問題,無論從1 或2口來的水都流到了后面。
AC2就是發電機出來的交流電,AC2上下兩端相當于插座的兩個口。 AM1 是一個電流表(水量表)VM1是一個電壓表(水壓表)觀察下接法, AM1是串在電路(水路)中的,VM1是并接在燈泡兩端的。
從1口(AC2上端)來的電經過D1--> 燈泡--> D3 流回2口(下端);注意電先是沒有,然后變大,電壓也相應變大一直到220伏,然后再逐漸減小到沒有,電壓歸零。 從2口(AC2下端)來的電經過D2--> 燈泡--> D4 流回到1口。注意換方向,但是大小變化也是從0到220v然后再到0。 這個過程1秒變化50次,就是家用電 50Hz(赫茲)的來歷(一秒鐘來回50次)。
赫茲就是每秒變化的次數。
大家看電從 1口來的時候,只能經過D1,不能經過D4 為什么?
是因為二極管都是單向閥,二極管上有豎杠的一端是負極,
電只能從正極流到負極,所以D4 負極對著1口所以流不過去。
下面這個更形象(注意不是50HZ,因為太快,頻率設定為100mhz,這樣人眼能看清楚)
100mhz=0.1hz hz是1秒變化次數 0.1就是10秒變化一次,方向變化一次完成要10秒,單方向5秒 我們看燈泡上下兩端箭頭,發現電流只能從上往下流了,
這就是全橋的作用,
把兩個方向的交流電,變成了一個方向的直流電。
這樣所有的水都能流到后面去了,給后面的設備供電(供水)。
三、 全橋的應用
正極,負極,說法實際上是:電或水只能從壓力高的地方流到壓力低的地方。
壓力高的地方是正,壓力低的地方是負。
另外電和水是類似的,比如水車是需要流動的水來驅動的。
家用電器、燈泡也需要流動的電驅動。
假設水不流動了(小河上游 下游 水壓一樣)水車是不動的。
電也是一樣, 假設電池沒電了,
電池兩端電壓一樣了,電路中(水管中)就沒有了流動的電流,
那么燈泡就不亮了,設備也不工作了,(這樣可以理解上面那個半橋電路中 從2端過來不通的電,就是無用的電,損耗在線路中了)
無論直流電,交流電,都是在不斷流動的電。
因為發電廠來的電都是交流電 ,家用電器相當一大部分都是需要直流電,
手機 、電視、 平板、 電腦所以這些需要直流電的設備里面都有這套全橋整流電路。
這個全橋很多在充電器中,電視就直接在電視機內部了。
以前的燈泡、 電飯鍋、 電風扇是直接用的交流電,就不需要半橋或者全橋轉換電路了。
這是充電器
這是充電器中的全橋 圈中二極管
總結
- 交流電是個方向大小變化的電,
- 直流電只有一個方向大小可能變化(脈動直流電)也可能一樣。
- 電的變化流動可以看成水的變化流動。
- 這里的半橋電路,全橋電路就是僅僅為了把交流電變成直流電。
- 后面設備用什么電,我們就想辦法提供什么電。
如果覺得有用給點個贊,或者評論下,讓更多的人受益。感謝!
第三節 基本電路之交流電路與變壓器
一、最簡單的交流電路
觀察下面電路,其中插座就是我們家里面的220的插座,燈泡是老式的鎢絲燈泡
對不起,我不認識什么是鎢絲燈泡:) 看圖說話...
上圖的燈泡 當來電的時候 實際上是時明時暗的 途中箭頭代表電流的方向 電流(水流)的方向是變化的 ~ 這個符號 代表是交流電
電線(水管)中的交流電是這樣變化的,
當插座口1來電流向插座口2時,開始的水時一點也沒有的,水管的水開始慢慢變多,一直到灌滿水管,然后再慢慢變少,變到沒有,
這個時候從插口1不來電了,而是從插座口2來電(來水)從插口1流回,也是開始是一點沒有,然后慢慢變多,灌滿水管后再慢慢變少,最后水又沒有了。
1流到2,2流到1,這種供水的方式不斷進行,就如上圖所示,因為水是時大時小的 所以燈泡也就時明時暗。
這樣的變化1秒鐘50次,所以我們看到燈泡就不是明暗變化了,因為變得很快。
為什么不是像水管供水那樣,來水一樣大,而是來水時大時小,方向還來回變化?
這是因為發電廠的發電機決定的,發電機產生的電就是這樣變化的,這就是交流發電機。交流發電機因為設計簡單,成本低,所以大家都用交流發電機發電。還有一個原因就是這樣的交流電傳輸距離很遠。
下面是交流發電機的模型,紅色、白色的物體是兩塊磁鐵 鐵環旋轉就發出電了 鐵環轉的角度不同 受到的磁力就不一樣 所以發出的電大小不一樣 轉過半圈時 電的方向會變化 這樣不斷旋轉 方向變化 大小變化的電就發出來了 然后通過電線可以給燈泡供電 神奇的發電機!
注意:這個線圈,箭頭基本上轉到向左時,線圈中電流一個方向,向右時,電流是另一個方向,線圈越是垂直(穿過線圈的磁越多)電流越大,越是水平(穿過線圈的磁越少)電流越小
二、 變壓器
從發電廠發出來的電,為了能夠傳輸的遠,都會是10多萬伏的高壓電。
想象水壓越大,是不是水通過水管會流的越遠,是一樣的道理。
但是10萬伏的高壓電是沒法家用的,家里的電器設備220伏的 110伏的,或者更小的。
這就要用到變壓器
變壓器說穿了很簡單,不要想復雜了,變壓,就是把前面的電壓變成后面使用的高的或低的電壓
用銅線在一個鐵圈一邊繞上幾圈(紅線) 在另一邊繞上幾圈(綠線)
紅圈中交流電來的時候(可以想成水),鐵芯就有了磁場(可以想成油),磁場在這個環里轉動,綠色線里就有了水的流動。
紅色的圈數如果比綠色的圈數多那么就降壓,反過來就升壓
這就是變壓器升降壓 電生磁 磁生電。
為什么變壓器圈數多就升壓?圈數少就降壓?擴展閱讀下面鏈接:
因為常用所以下面先介紹下,避免接錯線:
電線桿上四根線 一般是三根火線,一根中線,這是三相電(三相四線)
任何兩個火線接出來是380伏電,任何一根火線和中線接出來是220伏電。
具體是怎么回事,后續再講。
另外380伏 220伏電都屬于能電死人的,如果不專業,就不要亂接,我們這個教程后續主要針對弱電(36V 以下)對人較為安全的電。
以上兩種電屬于強電,一般專業電工操作,他們的防護措施比較好,
這里講一個原則,技術懂就是懂,不能不懂裝懂,因為你是騙不了技術的,他總會在你認為正確的時候給你下套,讓你栽跟頭,做技術越踏實越好
不懂就問,不懂就不要先操作,等學會了再做不遲,特別是針對有危險的強電作業,不懂不做不可恥,不懂裝懂很要命,不要因為別人一句話傷自尊了就冒冒失失不顧安全進行作業,
回他一句,有本事你去,做個馬扎看熱鬧即可!
第四節 電路識圖
一、 電路圖
把元器件放在電路中去識別功能,比單獨學元器件的特性,進展更快。這節課我們開始了解電路原理圖(簡稱電路圖)
世界上原本沒有圖,畫的人多了,總結出些規律,然后就形成了所謂的圖紙。實際上開始有了電子元器件,直接就是焊焊連連,沒有什么所謂的電路圖、電路板。用過程發現,穩定性非常差,所以就為這些元器件做了個支架,就是電路板(PCB)。然后為了明白工作原理,每個元件又給造了各種符號,在紙上連起來就形成了電路圖。
有了個人計算機后,使用把紙上的電路圖繪制到了電腦上,就是我們現在用的電路圖(電路原理圖)各種符號不統一,國際化標準組織就開始規劃把各種電子元件的符號標準化,就形成了我們現在看到的標準電路符號。但是各個國家、各個廠家甚至各位工程師都不服,都覺得用自己的電路符號最好,所以還是能夠看到各種五花八門的符號代表各種元器件。
這給我識別電路圖帶來了麻煩,我們也就是拿到一種電路圖來開講,別的就要依靠自己觸類旁通了。
首先我們學習電路知識,一定要記得什么是細枝末節,什么是重點。 所有炫技的技巧性東西是細致末節,原理、流程、規則是重要技能。技能和技巧不是一個東西,學會了技能,你會自行總結出各種技巧,但是你僅會幾種技巧,稍微變通一下,然后就蒙圈,這就不是正道。
能夠畫一個電路圖不是重點,能夠明白這個電路圖是為什么這樣畫出來的是重點。
二、網絡標號(電線的名字)
大量的書籍把一些概念默認為大家都是懂得,細究起來,每個概念對初學者來說都是大問題。 每個名詞、每個概念都需要一本書來澄清它,為什么會有這個名詞,它用來做什么的,在不同的場合應該怎么表示,那些地方這個名詞的用法不對可能造成問題...
作者水平有限,在不忽悠的前提下,能就自己的理解將最基本的概念上講清楚,盡量讓大家知其然知其所以然。
那么我們從網絡標號開始。
看上面這個電路,左邊是個交流電源,右邊是個燈泡,大家說這個簡單,但是我們是不是遺漏了點什么?
紅藍兩根線跳出來,把我們當什么了,沒有我們把電源和燈泡連起來,電怎么通過去,怒氣值滿格!
稍安勿躁,稍安勿躁,現在就開始講你們。
我們看到實際這個電路上下還有兩根線,在計算機中怎么表示它?
電路中的線很多,遠遠不止這兩根,當所有線都連起來后,感覺就是密密麻麻的網了,所以電路中把這些連線叫做網絡。
不要拿村長不當干部,蚊子再小也是肉,一個東西存在就的有名字才行。
計算機沒有那么聰明,線不給它取個名字,計算機是不認識的,每一根線都要取名字。
這個名字就是網絡標號。
實際上這個網絡標號的名稱是隨便起的,上面這根線叫做王二狗,下面那根線叫做三妮子都行。
這個時候一大批專家的磚頭就給我飛過來了,俗不可耐,庸俗,低級,寫到書上怎么能夠叫做二狗。
怕了你們了,我改。
L N 就是這兩根線的網絡標號,就是給線起了個名稱。但是,人還是比較懶的,一張復雜的電路圖那么多線,一根根的起個名字? 實際上不用,計算機繪圖軟件會自動起名,如果你不給他個名字,它自動生成 AC1-1 AC1-2 ...
計算機繪圖軟件中的電路圖每根線都有自己的名字:網絡標號。
三、 端口
當一張圖紙畫不下電路,需要兩張或者更多張,但是這兩張電路圖的線路是連接在一起的,怎么辦? 第一張圖與第二張圖,需要連線的電路尾端放上一個端口符號,代表這兩張圖的線路是連在一起的。
VBUS 這就是一個端口,代表兩張電路圖這根線實際上是連在一起的。
總結
- 網絡標號是一張電路圖中線路(電線、連線)的名稱。
- 端口號是多張電路圖為了能夠標明連在一起的符號。
第五節 電路圖中元器件的名字
一、位號 (電子元件在電路中的名字)
上一節我們知道連線都需要名字,每個元件(電子元器件的簡稱,電子零件的通俗叫法)當然也要有自己的名字,這個就是元件的位號。
標準化才能傳播廣泛,利于溝通交流。
標準化組織這個是又跳了出來,給出了大部分元件命名的標準方法:
- R:電阻
- C:電容
- L:電感
- Q:晶體管三極管 場效應管
- D:二極管
- J: 插座
- U:IC(集成電路)
- F:保險絲
- 其他各歸其位
上一節課我們已經說過,各門派對標準化組織不服,所以一定范圍內的使用不一定使用這種命名規則,但是大同小異,注意區分。 大家一定要記得一個原則,規則是人定義的,沒有放之四海而皆準的規則,很多時候變通是必須的。
容易鉆牛角尖的地方是,我學的集成電路的命名是U1、U2...,為什么你的就是IC1、IC2... 你一定是錯了!
這種想法是不對的,這就是盲目崇拜權威,世界上根本沒有權威的說法,都只能是某個特定領域、某個特定時期的掌握某種規則的人,一旦跨出他的領域或者跨時代都不一定正確。
學以致用,兩種名稱,只是名與號的區別,最關鍵的還都是那個人,我們了解的是這個人的秉性,而不是這個人掛了多少頭銜。
風暴降生丹妮莉絲,鐵王座的繼承人,安達爾人和先民的合法女王,七國守護者,龍之母,大草原上的卡麗熙,彌林女王,不焚者,解放者--龍母 《權利的游戲》
稱號雖多,都是龍母這個人!
位號就是電子元器件的名稱簡寫+序號
已經說過計算機沒那么聰明,所以一組電路圖中每個電子元器件都要有唯一的名稱才能識別,那么:
電阻,我們知道它的名字就是,R1、R2、R3... 電容, C1、C2... C10001; 其他類似
位號又稱為元件位號,英文是:Designator 但這個僅僅是Altium Desiger(AD) Altium公司的定義,其他繪制電路圖的公司不一定是這個名稱。因為目前大學中使用AD教學的比較多,所以我們后續原理圖、PCB一些知識也以AD為模板。
位號我們要記得代表的是元器件唯一的名字就好了。
二、 綜合說明 端口號 網絡標號 位號
- 黃色標簽 FLOW DC5V 等都是端口號;
- 藍色字體 U15、F4、R18、D27... 是元件位號;
- 棕色字體 PD7、DC5V、GND、485B、485A... 是網絡標號;
第六節 圖形 符號 符號庫
一、 實物轉化為圖形
不應該讓規則限制思維!
下面是三極管的符號
假設我們是三極管的發明人,開始的符號一定是這樣的嗎?
實物是存在的,下面是三極管的樣子:
我們看第一個圖形,三條腿的三極管,我不管課本上的三極管符合是怎樣畫的,大家想象下,如果自己畫這個三極管的符號怎么完成它?
下面是我畫的:
符號這個東西,先入為主,大家覺得太low,但是我們仔細想一下,假設是三極管的發明人畫出這個來,就會被驚為天人。其實還是一個圈三個爪。
實際上我們拿到其他人的電路板(PCB),有時候沒有電路圖,還真的就是用這種畫法來分析電路。
我們用萬用表量測一下線路通斷,找到幾個主要元件的連接線路,然后隨手繪制圖形符號,位置、幾個爪(引腳)排列清楚,能夠練上即可。
二、 圖形轉為符號,符號形成文件庫
圖形標準化,就形成了我們現在看到的各種電子元器件的符號。
前面已經說過,實際上各廠家不服氣武林盟主(標準化組織),所以山頭林立,宗門眾多,符號也是千差萬別。但是實物的種類是大同小異的,抄來抄去,一家公司的創立,有可能是另一家公司的骨干出走,然后形成兩個公司。
所以不同符號、不同名稱的電子元器件功能是一樣的很多。
有了一定的標準符號后,我們用手繪制很麻煩,最后又是到了用電腦軟件繪制,例如Altium designer、cadence、pads、lceda、kicad、autocad...
每家也是各有風格,對初學者來說,從兩方面來學習比較好,一個是找資料最多的,另外一個是你所在公司正在用的。這樣學習過程中可以從網上很快找到資料,或者問問周邊的同事朋友可以很快的進行下去。
大部分從入門到放棄最根本的原因是碰到問題卡住,然后獲得不了解決方案,最終導致無法完成所預想的目標,然后放棄!
實際就是要找到方法進行下去,無論是那種,自學能成就自學,不能自學就找老師帶,最關鍵問題就是學習過程不能長時間卡住。
很多教授的學習方法是錯的,學習王陽明的格物致志,格竹子?
首先對自己要明確,王陽明的家庭是衣食無憂的,他坐在那里格竹子,餓不死,我們難道坐在那里餓了啃竹子,你快變成大熊貓算了。
我的專欄首頁文章就是教大家不要太鉆牛角尖,鉆牛角尖也是有條件的,變通著往下進行,想盡各種辦法學下去,哪怕不完美的進行下去,而不是卡住不得寸進,先種竹子換錢再啃竹子比較好。
符號有了,各種軟件為了我們畫圖方便,把各種電子元器件的符號集中起來,放到一個文件中,這個文件就叫做原理圖庫,實際全稱應該叫做電路圖符號庫或者原理圖符號庫。這樣后續我們畫電路圖時,直接從這個文件調出符號來,就沒必要一個個畫了。
有了原理圖庫,我們把各個元件放到原理圖中,然后連起線來,放上各種端口、網絡標號、給元件起個唯一的名稱,實際就完成了我們的電路圖繪制。
第七節 封裝 電路板 模塊化
一、 封裝是什么
不知道封裝是什么,鱉孫都要笑了。
I see,I see。 我明白了。
就是烏龜殼啊!
因為各種電子元器件,內部暴露在外,容易損傷,也不容易包裝、運輸、使用,所以很多廠家經過多年的探索,把各種電子元器件外面用一些絕緣非絕緣材料包裹起來。就是封裝。
基本的封裝材料有金屬,陶瓷,塑料。
不同的封裝形式還給起來不同的名字,大部分是根據外形尺寸區別的:
具體各大引擎搜索“封裝”,我們課程是索引大于解釋,方向路線為主,知道從哪里獲取資料就夠了。
二、 電路板 封裝庫
我們經常聽到PCB這個詞,去搜索也能知道大概,印刷電路板的意思。
電路板給各個電子元器件一個骨架,不至于連在一起東倒西歪,類似于樓盤的地基。
早期的電路板是各種孔,因為原先的電子元器件都是帶金屬引腳的,這樣裝在電路板中,再焊接上就很牢固。
后來發現,這種金屬引腳的電子元件,組裝困難,很多時候必須人工操作,效率很低。后來發明了貼片工藝。
電子元件的封裝從直插件變成了貼片件。從此有了SMT的說法,叫做表面貼裝技術。
SMT就是把貼片的電子元器件焊接到電路板上的技術。現在有了專門的工廠來協助我們把這些貼片的元件焊接好(從PCB加工成PCBA,下面有解釋),這個工廠就簡稱SMT工廠。
直插電子元器件(直插元件)
貼片電子元器件(貼片元件 貼片封裝形式的元件)
SMT 貼片完成的電路板
到這里我們發現個問題,原理圖的符號和電路板上的器件符號怎么不一樣?
是真的不一樣,為了讓電路圖的符號和電路板的符號對應起來。
畫電路板圖時,需要再建一個單獨的文件,叫做PCB封裝庫(電路板封裝庫、電路板封裝符號庫)
這個庫里面存放的都是PCB用的電路符號,約定俗成的叫法就是封裝庫。
把封裝庫的符號,放到電路板繪圖區域,再用線連起來,就是繪制的PCB板圖,可以發到PCB加工廠制作出來。
然后我們再去找SMT加工廠,將采購的元件和pcb提供給他們,幫我們加工成焊上元件的電路板。
PCB焊上元件后有個專門的名稱,叫做 PCBA (A是組裝的意思,實際就是組裝好的PCB,組裝好的電路板)
三、 模塊化
功能單一或者可以重復利用的PCBA,可以單獨拿來用,穩定可靠,就是電路模塊。
wifi模塊、電源模塊、功放模塊等等
第八節 維修工具之萬用表
一、 萬用表
為什么叫做萬用表?它可能有的功能如下:
- 測量電阻
- 測量電壓
- 測量電流
- 測量電容值
- 測量二極管狀態
- 測量通斷
- 測量三極管放大倍數
- 測量溫度
- 最新型號的萬用表表甚至能測量波形和頻率 ...
二、 基本原則
首先要明確,萬用表所有的測量值都是拿來對比的。舉個例子,一個人身高1.6米,如果沒有參照物,這個1.6米其他人是不知道多高的,要么有尺子這個測量基準,要么有其他人與他的身高進行對比。類似的,萬用表各個檔位會測量出來不同的值,這些值實際上都有參照、都有基準可以進行對比。要么與其他產品測量值進行對比,要么有標準的其他測量電表進行對比,或者就以前的測量經驗進行對比。
所以說好的維修方法,就是嘗試與對比出來的,必須先明確這一點。
下圖是常用的數字萬用表模型:
下圖簡要介紹萬用表的組成:
三、 PCBA
對電子產品來說,我們主要用萬用表量測PCBA和其他電線電路。
3.1. 地基
我們以Arduino Uno電路板舉例,是一位意大利教授為了讓學生更容易的學好電子技術做的一款開源產品。
一般產品都是有外殼的,原因是為了保護里面的電路板和電子元件避免損壞,如果不帶外殼就是上圖的樣子。
完美主義者說,產品怎么能沒外殼呢?偉大的中國人民就給他做了個殼套上,然后作為產品出售(某寶搜索 Arduino Uno 外殼)。
作為電子設計師,自然就不在意有沒有殼了,我們都喜歡裸奔。
一般這樣的裸板有個專業名稱統一叫做 PCBA (PCB+A,Printed Circuit Board +Assembly),PCB是印刷電路板,PCBA是組裝完成后的PCB組件。Assembly是組裝的意思。
PCB是電子產品的地基,在這個地基上鋪設管道,蓋房子(焊接上電子元器件)。
PCB 3D演示圖:
PCB 2D預覽圖:
PCB 設計圖:
PCB是在一塊絕緣材料上,粘上銅皮,像arduino上下面都有銅皮,設計時我們畫圖一般用紅色作為頂面銅皮,藍色作為底面銅皮,這是為了作區分,實際銅皮的顏色都是銅的顏色(偏黃銅色)。
然后經過一系列加工過程,在銅板上刻出(腐蝕出)銅線來,在pcb(電路板)上的銅線就是電線。
我們看到pcb大部分是綠色的,也有藍色、棕紅、黑色等,是在pcb銅線上面又刷了一層保護漆,是漆的顏色。
我們維修時,測量大部分時候是測量的這些銅線。或者焊在銅皮上的電子元器件的引腳。
四、電壓檔的測量原理與實用技巧
電壓檔的使用條件是下面兩個:
- 不要超過電壓檔的測量量程
- 電路板需要供電
4.1. 連通器
我們還是以水類比電。 管道形狀不同,但是不影響水位的高低,最終水位會趨向一致。 粗管道,阻力小,水流大;細管道,阻力大,水流小。 一個連通器的各個管道的頂點水位都相等。如果連通器所有管道的頂部都密封,給水施加足夠的壓力,那么一個連通器的所有的位置水壓都近似于相等。
把這些管道換成粗細不同的電線(電路),原理一致。 電阻小的電線(電路),電流大;電阻大的電線(電路)電流小。
電路就類似于密封的連通器的管道。如果這個電路只是用電線連接(電阻接近0)那么這根電線上無論分多少條支路,電壓處處相等。
4.2. 供電
我們說要為連通器加壓,才能量到水壓,同樣要為電路加壓,才能量到電壓。如果上圖這個板子是電池供電,就是用電池給他加壓,如果是外接直流電源,那就是直流電源加壓。
測量電壓,就是測量這些管道的壓力。如果一個電路板上不加電,它是沒有電壓的,類似于我們的新房子,雖然有水管,但是不供水,是沒有水壓的。
維修或者產品測試階段,常用的供電設備是可調直流穩壓電源(DC Power Supply)
對于 Arduino 板子來說它還可以用USB線接電腦供電。
4.3. 直流電壓檔與交流電壓檔
家用電220V是交流,電池供電手機充電器出來的5V都是直流電,量電池電壓要用直流電壓檔,量220V,要用交流電壓檔,紅黑表筆的插口位置都是如圖的位置。
測量電壓,實際上還是可以用連通器類比表示就容易明白。
黑表筆找到電路板的公共點(地),紅表筆測量任意位置(不超過萬用表量程就可以) 可以直接讀出電壓(電路板通電時),電壓測量實際就是黑表筆/紅表筆接地,然后量測裸露的其他
依照圖示測量,我們得到一個 5.030V 的電壓。
- 我們表盤轉到了直流電壓檔(V-) 20檔的位置,只要我們測量的電壓不超過 20V 就會顯示正常數值。
- 給電路板供電12.06V
- 黑表筆放到了地的位置(注意是一個裸露的漏出銅的孔上)
- 紅表筆量測一個元件的中間腳位置(實際是個穩壓集成電路,中間腳輸出5V)
電子比較難于入門的一個很大的原因是,每當我們要去理解一個名詞或者一個基本原理時,會帶出一連串的問題和新名詞。
比如說到了這里,可能會有如下問題:
- 為什么電路板供電12V,測量出來的是5V
- 為什么電源是12.06V,而不是12V
- 為什么量出來的是5.030V,不是5V
- 為什么紅表筆去量測而不是黑表筆去量
- 為什么黑表筆接地而不是紅表筆接地
- 為什么萬用表上有四個插孔,連接的是最右邊的兩個插孔?
- 供電電源是怎樣調電壓的,它是怎樣供電的,為什么能提供12V? ...
- 為什么電路板供電12V,測量出來的是5V 給電路板供電是12V,但是我們量測的位置是經過一個電子元件降壓的,這個元件是穩壓芯片,
- 為什么電源是12.06V,而不是12V
- 為什么量出來的是5.030V,不是5V
- 為什么紅表筆去量測而不是黑表筆去量
- 為什么黑表筆接地而不是紅表筆接地
- 為什么萬用表上有四個插孔,連接的是最右邊的兩個插孔?
- 供電電源是怎樣調電壓的,它是怎樣供電的,為什么能提供12V? ...
五、二極管的測量原理與實用技巧
二極管檔與電壓檔測量是作者個人維修時的首選方法。
直接參考下面三個鏈接:
每個電子元件的電流電壓是有范圍限制的,
如果給它過大的電流、電壓就會導致損壞。
也就是功率(電流乘以電壓)超標。
六、維修起步
基本維修方法有如下幾種(依照使用頻率排序)
- 替換法
- 電壓法
- 二極管檔測量法(作者自創)
- 電阻法
- 電流法
- 對比測量法
- 其他萬用表檔位檢測
- 假信號接入
- 示波器測量法
- 邏輯分析儀檢測法
- 專用設備檢測法
- 仿真模擬檢測
- ...
實際來說,掌握前三種方法, 90%以上的故障已經可以輕松排除,2~4 可僅用萬用表即可進行檢查維修。
人身安全保護
- 安全第一
- 置位法(拆裝器件 固定位置放置)
- 隔離防護
- 順序操作
- 保持良好習慣
設備保護
- 功率電流保護法
- 防靜電擊穿
- 防高壓損壞
維修基本常識
- 拆裝拍照、記錄
- 順序檢查 (電源 晶振 復位 功能模塊)
- 先易后難
- 分清左右 (左壞右好)
- 分清顏色 (紅正 黑負)
- 分清標識 (采用習慣性標準標識)
一般認為,電子維修需要很多知識,然后許多人看到復雜的電路板、機器,首先是不敢動手了,因為看到的都是不懂的東西,人是這樣的,對陌生的東西是抗拒的。其實這個想法是錯誤的,許多人會修電腦,換主板、換內存、換硬盤。實際這就是替換法,無非是這個替換的元件更小而已。
基本的檢測步驟是,用電壓法判斷故障范圍,確定一個大范圍的某一塊出了問題。然后用精細的二極管檔法、電阻法確定更小的位置。 如果在工廠的話,有更簡單的方法是對比測量法,對比好的設備判斷不良的設備情況。
僅就維修來說,會基本的電路圖,甚至不懂電路,也可以維修,最大的困難有以下幾點,導致大部分人無法入門維修。
心理作用
- 帶電的就會死人,不敢動手
- 解決辦法,要了解什么是安全電壓、安全電流,另外就是斷電維修是安全的。
- 怕損壞設備,不敢動手
- 解決辦法,新手應該有自知之明,從便宜的設備、板子開始練手。玩具、不超過百元的電子設備...
真實困難
- 最大的問題是,手生,沒練習過焊接,猶如醫生拿手術刀手抖,這不是在維修,這會擴大故障,解決辦法,找廢舊板子,多練習,無其他更好的辦法。
七、 維修的基本原理與方法
家里的門把手壞了,怎么辦,更換! 門鎖壞掉怎么辦,暴力拆掉,或者卸開螺絲,維修鎖芯。
維修這個詞,實際上發明者深刻理解了維修的內涵,維護和修理,東西沒壞之前的維護保養很關鍵,壞掉后,就只能修理了。
類比法是無處不在的,也是快速理解一樣技能的好方法,我們看看電路板的類比:
我們可以看到電路板就類似于一個工廠,該有的都有。
如果電路板上的壓力容器(電容)壞掉,我可以直接換掉,因為就是幾角幾塊錢,但是工廠的壓力容器,幾萬、幾十萬、幾百萬,我能夠直接更換嗎?
另外就是工廠的設備就是大型的了,人可以到里面去修理,電子元器件都是小型化、微型化的,實在爬不到里面去,如果能爬進去...
所以電子維修基本方法與生活中的維修技能一致:
- 更換
- 完全壞掉,無法維修,直接更換;
- 疏通
- 堵住的管道,進行疏通;
- 連接
- 斷掉的管道,連接好;
- 堵漏
- 泄漏的管道、設備,進行堵漏
電子技術中,有兩個經常聽到的名詞,開路與短路。
大家猜猜對應上面四個情況的那些?
- 開路,實際就是需要連接的斷掉的管道,斷掉的通路,完全堵住的管道也是這個情況,就是管路不通,電路不通。
- 短路,是泄漏,需要進行堵漏,泄漏比較嚴重,猶如潰壩,這就是完全短路,一般出現在主通路,也就是電源通路,主管道出現大泄漏。
總結
- 電子維修的方法是:更換、疏通、連接與堵漏。
- 開路是管路、電路、電線斷掉。
- 短路是管路、電路泄漏。
第九節 電流保護
實施維修前,把電流保護調整好,剛好讓設備工作。
上一節已經提到,下面詳述。
上圖是直流穩壓電源,
左邊兩個旋鈕就是調整電流的,全部左旋到底,碰觸紅色和黑色的夾子,
CC這個紅燈會亮,這個時候左邊顯示的就是短路保護電流。
慢慢調整這兩個旋鈕增大這個電流值,
下面給幾個典型電流值:
右邊顯示的是電壓,
24V <0.300 A
12V <0.500 A
3.3V 5V 9V <0.700 A
這幾個是經驗值(小功率設備,手機、平板、控制板、機頂盒等)
實際上我們如果是在工廠,工程師會給出這個這個標準的電流電壓。
我們應用時,就從最小電流開始調起,右旋剛剛不過流即可。
這樣如果設備中有元件損壞導致過流(漏水)或者我們線接反了,
不會燒壞其他元件。
另外 電壓設置必須是設備所允許的電壓,而不是自己隨意調一個,
一般都是標準的,在插座或插頭上都有標注。
第十節 通俗理解無線電波發送接收基本原理
無線電波的發現不可置疑的偉大,但是它看不見、摸不著,是我們學習電子技術的一道難關。
- 電臺、電視臺、基站負責無線電波的發射
- 收音機、電視機、手機負責無線電波的接收
我們以最基本也是最原始的電臺和收音機來理解無線電波的發射接收原理。
一、無線電波的發射
首先我們從兩種波開始說明
- 聲波
- 載波
我們說話發出聲音,是一種音頻波,轉換成電臺能夠使用的信號,就是音頻信號。
載波很多人就迷糊了,這是個什么玩意?
載波這個術語起的非常好,一個形象的比喻它是我們的高鐵車廂
載波是高鐵動車,音頻信號是人。
藍色為音頻信號,實際音頻非常雜亂的信號,這里用了一個標準的10hz正弦波表示。
黃色為載波,是100khz的正弦波信號。
載波實際上電臺的頻率,如果我們聽過收音機,播音員會講這里是調幅XXXkhz 中央人民廣播電臺,這里是調頻89Mhz 山東人民廣播電臺,這里舉例,頻率不一定對 。
中央人民廣播電臺的載波, 裝載中央臺主持人聲波的動車。
青島電臺的載波,裝載青島臺主持人聲波的動車。
實際上載波就對應著電臺說的這個頻率。
為了區分不同的電臺,當然每個電臺都用不同的載波(不同的動車)才行。
這樣中央人民廣播電臺假設它的頻率是540khz,那么這個電臺的載波就是540khz,再把播音員的聲音信號疊加到這個頻率上。
會變成以下的樣子:
紅色的就是載波疊加上藍色信號(聲音)的樣子,注意因為電路設計的原因實際上黃色和藍色信號應該看上面一個動圖,很規律的信號,現在變了是因為電路反射造成的。
現在我們把聲音信號和電臺的載波頻率疊加在一起(專業名詞是調幅),通過天線發射出去,就是無線電波的發送!
注意觀察紅色的動圖,大的波動是隨著聲音信號變化的,快的波動是按照載波變化的。
載波信號實際上是音頻+載波,正好載波外邊緣的變化就是我們的聲音信號。
更復雜的電臺框架圖是下面這個
為什么我們看電臺電路這么復雜?實際上是工程師研究電路碰到各種問題,不得已才把電路復雜化。
- 發射距離不夠怎么辦,需要增大功率
- 聲波與載波串入干擾怎么辦?
- 怎么把兩個波混疊在一起?
- 話筒輸入有雜音怎么辦?
這里我們不學習復雜的發射電路,主要是明白,電路基礎原理就是載波+聲波,通過特定的電路混合后發射到空中。
二、無線電波的接收
大家考慮下,如果你明白了無線電發射的原理,現在發射器有了,你來發明接收器的話,怎么辦?
人要喝水,剛好老天還是想讓你活,天上起了烏云,要下雨了,以前我們類比過,雨水就可以認為是無線電波,你怎么接到雨水活下來?
無論想各種辦法,第一步就是找到個容器,能夠盛水。
雨水落在容器中,是雜亂無章的,叮叮當當響個不停。假設這個雨水有規律的敲擊盆子。你就會得到規律的信號:
- 當當當停一秒,再當當當,再停一秒,這是一種信號,
- 當當停一秒,再當當,這是另一種信號。
這就是最先實現的電報接收機,摩爾電碼。
聲音也是規律的,你不會沒有間隔,沒有頓挫,沒有高低吧!
上面說的載波,更是非常規律的頻率信號。
我要找到一個容器,能夠監控到這個規律信號,剩下的就好辦了。
最早的收音機,防止敵人挖地道破城,裝個罐子聽聲。
無線電波的接收容器是天線,它以某種方式接收無線電波(電場/磁場能量),但是你不用它,能量自然就消耗掉。
雨水敲擊盆(鼓)你會明顯察覺到盆(鼓)的振動,雨一旦停止,沒有后續能量補充,振動也就慢慢減緩到消失。
天線這個容器負責接收無線電波,但是我們還要想辦法把感受到的這個振動進行傳遞,最終傳遞到喇叭發聲。
無線電波是電磁波的一種特殊應用,所以它當然符合電磁場的基本原理。
電磁場有點像鎖鏈,想象下電臺、電視臺、基站往外發射鎖鏈的樣子:)
收心,繼續...
現在我們知道了,空中的無線電波是到處飛舞的鎖鏈,當磁場碰到天線,天線感受到的是磁場的能量,當電場碰到天線,天線感受到電場的能量。
電磁波往一個方向傳遞,電場運動產生了磁場,接著磁場運動又產生電場,一環套一環的傳遞。
我們大部分人只是把波想象成平面的東西,其實有更好的例子來說明電磁波的傳遞
電場、磁場很多時候表現的不是一根線、一個面,一個環,而是一個球、一個半球,我想用電場球、磁場球來表示。有些同學會說,一根線、一個面都難于理解了,形成球體不是更難于理解?
所謂波動,實際上就是被砸了個坑,這個坑被積壓,自然會擠的其他地方變高變低。氣球撞擊最能形象的表示電磁波的傳遞,一個紅色氣球是磁場,一個藍色氣球是電場,紅從上面砸向藍球,藍球當然會被壓扁,壓扁就會積壓空間,變低變寬,變寬后自然積壓其他磁場的空間,磁場球變高變窄,又砸向了另一個電場球,另一個球又變窄,空間球是一直存在的,它原本就在那里,只是其他空間球(場)積壓它,然后某種東西感受到這種擠壓,通過某種儀器測量了這種壓力(電壓表、壓力表),或通過某種設備把這種不斷的擠壓變形轉換為聲音釋放(喇叭)。
水是有形物質,看得見,電場、磁場看不見,分不清是介質傳遞還是本身存在,但是它就在那里,所以我們分析時就可以認為它存在,認為其有形。
所以在空中,就是有很多的電場球、磁場球相互積壓然后就可以向四周傳遞能量,傳遞壓力、傳遞震動。
三、天線
天線這個容器,就是可以感受到電場或磁場積壓、撞擊的器件!
參考(提前,這里幾篇文章非常好,大家可以移步學習):
天線是如何接收到電磁波的? - 知乎 https://www.zhihu.com/question/328054510天線是如何接收到電磁波的? - 宮非的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/328054510/answer/723741386天線是如何接收到電磁波的? - ba5rw的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/328054510/answer/836523462
單一的天線,只是被動接收到電磁場(電磁波)信號,感受到這種振動,但是這個振動頻率不同,不同頻率的各種電磁波混疊在一起,我只想要需要的頻率信號。這個時候就要用到LC振蕩器把不同頻率(振蕩周期不同)的信號分開提取出來。
頻率就是每秒變化的次數,雨水一秒敲打鼓十次,那么就是10hz,電磁波一秒敲打天線1000次,就是1khz頻率的電磁信號。
實驗中發現,電容和電感這個器件的組合,能夠接收到空中的無線電波(電磁場)。并且有些頻率的電磁波能夠接收很多,有些就接收很少,有點像篩子,小顆粒能透過去,大顆粒過不去。
L 是電感(當然也可以叫“磁感”)C是電容器。
LC這兩個器件組合,當某種頻率的電磁波撞上這個電路后,會形成某種平衡的狀態,就是電感把磁能放出來,轉換成電能給電容充電,電容充飽后,把電能釋放給電感充磁能。電感磁能飽了再釋放出來。如果假設電容、電感、線路能夠把這個能量完全相互轉換,那么這種變化就永遠停不下來,但是電感、電容、線路都會有電抗(容抗、感抗、阻抗的統稱)會阻礙和消耗量,過一會如果沒有這個頻率的信號再進來,就會逐漸消耗掉。這個特定的頻率是能夠被LC電路完全接收,并來回傳遞(振蕩起來、專業名詞叫做諧振或者共振),其他頻率的就消耗掉或者相互傳遞的能量很少。
我們這個時候實際上想想我可以設置個門檻電路,讓能量到達一定程度的信號才能過去,
這樣我們就抓出了一個特定頻率的信號來。
門檻電路實際上就是利用了三極管是電流驅動型的器件,當電流不夠(能量不夠)是無法放大接收到的信號的。
到底LC電路能諧振的頻率是多少?
有個公式
L是電感量,單位是H,C是電容,單位是F。
如果電臺載波頻率等于諧振頻率,這個LC電路就能產生振蕩,并且能夠最大化的吸取這個頻率的電磁波能量,然后把它傳遞到后面的電路,我們就接收到了電臺,一般收音機L不變,調整電容(可變電容器)可變電容器就是收音機的選臺旋鈕。
B1 是天線 C1A C1B 是可變電容器 C1a C1b 是并聯在可變電容器上的兩個可調的電容器,用來微調電臺信號范圍(補償電容)。
電路圖的樣子可能變化,但是核心就是LC 電感和電容組成的振蕩電路(諧振電路)來選臺。
到這一步,我們就能夠知道,通過天線接收到被反復積壓的電磁波信號,通過LC選出電臺來,通過三極管放大選出的電臺信號,往后繼續放大再放大(中間還有個去掉載波的過程,叫做檢波 這里不講)到最后驅動喇叭發聲。
第十一節 為什么電池電壓一樣 有些用不久(電壓與電量的關系)
一個電池中你可以想象成有很多個管道組成的設備,太陽能就很形象。
這個太陽能假設為一個12V電池,
只要有一根管是滿水,那么就可以到10~11V,
全部滿水可以到13~15V。
把一半水放掉,還有12V左右。
所以你量一個電池,雖然看起來電壓還夠,但是電量不足,就是可放的水少了。
電壓是點電位,也就是測量一個點的電壓,其他管路電量不足,不代表單一管路的電壓低。
電壓的公式是U=I×R,電量的公式是Q=I×t,電壓與電量的關系為:Q=U/R×t。
I 是電流,流過管路的電流(水流)和時間算出來電量。我們很多時候錯誤的觀念是看水管、電線就是一根線、一根管,實際只要是把電線想成電纜(大管里裝著多根管的管路)。
一個設備、單一總管道,實際上都是多路管道并聯組成的。你才好理解電量(電的容量)。
實際上存電的電子器件都是這樣的原理,
可以想象成很多可以存電的毛細管路(并接在一起)的設備。
電容、電池..
第十二節 為什么電子知識難于理解?或許本節能為你解惑
一、維度
知乎上經常討論維度,零維、一維、二維、三維、四維...
我們的教科書和書籍資料、網絡文章中經常出現各種電子電路的波形、頻率、信號變換等等圖形。
這兩者有什么聯系?
先簡單說下維度,一般的說法:零維是一個點,一維是一根線,二維是一個面,三維是一個體。
四維兩種說法,一種是在三維上再增加一個未知維度變成四維。 另一種說法是三維上加上時間作為一個維度。
很多人對四維是完全理解不了的,那個未知維度是個什么鬼?時間加三維這種四維概念又是什么?
見證奇跡的時刻到了,作者為大家拋出一個問題,大家明白了,就知道為什么電子知識難學難懂了!說不準,順路把多維的概念也多少能夠悟通一點。
首先來看個圖:
那么問題來了,請問上面這個圖形是幾維圖形?
二維?
三維?
錯!錯!錯!
我們初中物理就開始學的交流電、正弦波是四維圖形!
這就是為什么難!!!
因為現在大部分教程,在用二維計算的方式理解四維波形!
一開始我們就是站在了上帝的視角看這個交流波形的,橫軸是時間,劃重點!在時間上跑的不是一根線、一個點,而是流體!
下面論證下為什么是四維波形:
1、電流的概念(百度百科)
電流的強弱用電流強度來描述,電流強度是單位時間內通過導體某一橫截面的電荷量,簡稱電流,用I表示。 電流強度是標量,習慣上常將正電荷的運動方向規定為電流的方向。 在導體中,電流的方向總是沿著電場方向從高電勢處指向低電勢處。 在國際單位制中,電流強度的單位是安培(A),它是SI制中的七個基本單位之一。
橫截面是什么?面,二維!
2、周期
周期是一個漢語詞匯,讀音為zhōu qī,出自《敬齋古今黈》。若一組事件或現象按同樣的順序重復出現,則把完成這一組事件或現象的時間或空間間隔,稱為周期。
一個周期累積的電流是多少?
舉個簡單例子,一個10米水管中有一段水柱,加上一個周期就是10米的水柱,最前面的水流和最后面的水流實際上不是一個時間出現的,出現最早的水到了最前面,100米的水那么就是10個周期了。
一段水柱是什么?體,一個一個面累積成了體積。 電類似。
3、那么上圖橫軸是時間,周期變換的正弦變化的交流電,我們研究的是什么?
三維的體加上一維的時間就是第二種四維概念,我們站在上帝的視角看到了電/水的存在與消失,生生死死!
二、視頻理解
書上的正弦交流電:
但是,實際它是下面這樣子的:
上面視頻我想描述的是假設我們把電流看成一個面,在一個面上,開始隨機出現一個粒子(這個粒子不真實存在,我們把能夠給電線產生1V的壓力的一堆電子類比為一個粒子),第二個面出現2個,以此類推到了能產生220V的粒子,然后再依次減少最后到0,這就是正弦交流電正半軸的變化。
它還可以是這樣子的:
降維觀察(二維,電流截面)
這樣就完了嗎?
我們還要考慮一個情況,電的傳輸速度是很快的,下面演示的是交流瞬間充滿一段電線的情況,也就是我們觀察一段電線,不是像上面的視頻演示的,而是這一段電線,同時只有一點粒子,又同時增加、減少(下視頻僅演示增加的部分)也就是正半周的一半,從0到220的過程。
電的傳播速度決定了,我們觀察電,瞬達,時間差都是空開、線路轉換的設備造成的延遲,實際如果一根線從地球繞一圈,也是瞬達的。
速度決定了,電真的就是有、沒有(多、少)問題,發電機一旦產生電,直連的電線上,處處與發電機一致才是對的。
大學生、研究生、博士研究的物理、電學是什么? 這里很明確的說,他們至少是研究五維或者五維以上的波形!(個人觀點:當把本篇最上面正弦圖看成四維的壓縮圖形,自然再增加任何方向的維度就是五維,如果不看成壓縮的,五維實際是表示不出來的)
不是學生不聰明,而是我們一開始的教學就錯了,用一維、二維、三維的方式教授四維的知識,學生不暈才怪,寥寥數人能懂,也只是因為記憶力強,死記硬背一些公式來解題了。
所以四維概念并不難,難的是我們一開始就被帶到溝里了。
希望以后的大學生再開始編制教材,多用圖形、多用動圖、多用三維軟件分解分析,再加上現在的各種軟件、動畫、虛擬現實工具,讓四度空間不再可怕!
思路對了,我們去改進教程,電學將會越來越簡單!
難嗎?當然難!
說不難,也不難,找對路,理解對了,二維的問題找二維的媽處理,四維的問題找四維的爹處理,跳出井口看天,廣闊天地,大有作為!
翻譯的一個系列文章第一篇,拓展知識:
靜電 電是怎么來的
1. 摩擦起電
幾個世紀前就發現, 某些類型的材料在相互摩擦后會神秘地相互吸引。例如, 在一塊玻璃上摩擦一塊絲綢后, 絲綢和玻璃往往會粘在一起:
- Attraction 吸引力
- Glass Rod 玻璃棒
- Silk Cloth 絲綢
玻璃和絲綢并不是唯一已知具有這種行為的材料。碰過氣球的人也發現它會粘到身上。另一種被早期實驗者認為在摩擦后會表現出吸引力的材料是石蠟和羊毛布:
- Wax 石蠟
- Wool Cloth 羊毛布
相同的材料用布摩擦后, 總是相互排斥, 這種現象變得更加有趣:
- Repulsion 排斥
當一塊用絲綢摩擦過的玻璃與一塊用羊毛摩擦過的蠟接觸時, 這兩種材料會相互吸引:
- Attraction 吸引
此外, 人們發現任何在摩擦后表現出吸引或排斥特性的材料可以分為兩個不同的類別:
- 被玻璃吸引并被蠟排斥, 或被玻璃排斥被蠟吸引。
- 沒有發現會被玻璃、蠟吸引或排斥的材料, 對其中一種反應而不與另一種反應的材料。
觀察摩擦過的布料,發現用兩塊絲綢摩擦兩塊玻璃后, 不僅玻璃片相互排斥, 而且絲綢也相互排斥。用于擦蠟的羊毛布也存在同樣的現象:
這一切真的很奇怪?這些物體都沒有被摩擦明顯改變, 但它們的行為肯定與摩擦前不同。讓這些材料相互吸引或排斥的行為都是看不見的。
2. 電荷
一些實驗者推測, 在摩擦過程中, 看不見的“流體”從一個物體轉移到另一個物體, 這些“流體”能夠在一定距離內產生力。查爾斯·杜菲 (Charles Dufay) 是早期的實驗者之一, 他證明了通過將某些成對的物體摩擦會產生兩種不同類型的行為: 吸引力和排斥力。假設的"流體"被稱為電荷。
本杰明·富蘭克林做了開創性的研究,得出這樣的結論: 摩擦物體之間只有一種流體交換,而這兩種不同的“電荷”只不過是一種流體的過剩或不足。在對蠟和羊毛進行實驗后,富蘭克林認為羊毛去除了光滑蠟中的一些看不見的液體,導致羊毛上的液體過多,蠟上的液體不足。由此產生的羊毛和蠟之間的液體含量差異產生一種吸引力,因為液體試圖恢復兩種材料之間以前的平衡。
假設存在這種單一的“液體”,通過摩擦得到或失去它,很好的解釋了所觀察到的行為: 這些材料在摩擦時規律的分為了兩類,最重要的是,兩種活性材料不變的吸引力可以證明相互摩擦總是分為相反的類別,換句話說,兩種材料相互摩擦后,不存在都變成了只有吸引力或只有排斥力的一種類型。
3. 庫倫
18世紀80年代, 法國物理學家查爾斯·庫倫(Charles Coulomb)使用稱為扭轉天平的裝置對兩個帶電物體之間產生的力進行了精確測量。庫侖的工作成果最終形成了以他的名字命名的電荷單位"庫侖". 如果兩個“點”物體(沒有明顯表面積的假設物體)以 1 庫侖的大小等量充電, 并且相距 1 米(約 1 碼), 它們將產生約 90 億牛頓(約 20 億磅), 吸引或排斥取決于所涉及的電荷類型。"庫侖"作為電荷的單位(根據點電荷之間產生的力)的實際定義是等于大約6,250,000,000,000,000,000個電子的過剩或不足。或者反過來說, 一個電子的電荷約為 0.00000000000000000016 庫侖。由于一個電子是已知的最小的電荷載體, 因此電子的最后一個電荷數被定義為基本電荷。
4. 原子的組成
此后的實驗表明, 所有物體都由稱為原子的極小“構件”組成, 而這些原子又由稱為粒子的較小組件組成。構成大多數原子的三種基本粒子稱為質子、中子和電子。雖然大多數原子具有質子、中子和電子的組合, 但并非所有原子都有中子。一個例子是氫(Hydrogen-1)的氕同位素(1H1), 它是氫的最輕和最常見的形式, 只有一個質子和一個電子。原子太小而無法看到, 但如果我們能看到一個, 它可能看起來這樣:
- Electron 電子
- Proton 質子
- Neutron 中子
盡管一塊材料中的每個原子都傾向于作為一個單元結合在一起, 但在電子與位于中間的質子和中子簇之間實際上有很多空白空間。
這個粗略的模型是元素碳的模型, 有六個質子、六個中子和六個電子。在任何原子中, 質子和中子都非常緊密地結合在一起, 這是一個重要的特性。原子中心的質子和中子緊密結合的團塊稱為原子核, 原子核中的質子數量決定了它的元素身份: 改變原子核中的質子數量, 就改變了原子核的類型。事實上, 如果你能從一個鉛原子的原子核中去除三個質子, 你就實現了古代煉金術士制造金子的夢想!原子核中質子的緊密結合是化學元素穩定的原因, 也是煉金術士無法實現夢想的原因。
與質子相比, 中子對原子的化學性質和特性的影響要小得多, 盡管它們緊密結合在一起,很難添加到原子核中或從原子核中移除。如果增加或獲得中子,原子仍然保持相同的化學特性,但其質量將略有變化,并可能獲得奇怪的核屬性,如放射性。
然而, 與質子或中子相比, 電子在原子中移動的空間要大得多。事實上, 它們可以從各自的位置上被擊出,甚至完全離開原子!所需要的能量遠低于驅逐原子核中的粒子所需的能量。如果發生這種情況, 原子仍然保留其化學特性, 但會出現不平衡的重要特性。電子和質子的獨特之處在于它們在一定距離內相互吸引。正是這種距離上的吸引力導致了被摩擦物體之間的吸引力, 電子從它們原來的原子中脫離, 停留在另一個物體的原子周圍。
電子傾向于在一定距離內排斥其他電子, 質子與其他質子也是如此。質子在原子核中結合在一起的原因是存在一種被稱為強核力的更強大的力, 它僅在非常短的距離下有效。由于單個粒子之間的這種吸引/排斥行為, 電子和質子被認為具有相反的電荷。也就是說, 每個電子都帶負電荷, 每個質子帶正電荷。在一個原子內, 它們以相等的數量相互抵消, 因此原子內的凈電荷為零。這就是為什么碳原子的圖片有六個電子: 用來平衡原子核中六個質子的電荷。如果電子離開或額外的電子到達, 原子的凈電荷將不平衡, 使原子作為一個整體“帶電”, 導致它與附近的帶電粒子和其他帶電原子相互作用。中子既不被電子、質子吸引也不排斥,也不被其他中子所吸引和排斥,所以中子被歸類為完全不帶電荷。
電子到達或離開的過程正是當某些材料組合被摩擦時發生的: 來自一種材料的原子的電子被摩擦迫使離開它們各自的原子并轉移到另一種材料的原子上。換句話說, 電子構成了本杰明富蘭克林所假設的“流體”。
5. 什么是靜電?
物體之間的這種“流體”(電子)不平衡的結果稱為靜電。之所以稱為“靜態”, 是因為移位的電子在從一種絕緣材料移動到另一種絕緣材料后往往保持靜止。在蠟和羊毛的情況下, 通過進一步的實驗確定, 羊毛中的電子實際上轉移到了蠟中的原子上, 這與富蘭克林的猜想完全相反!但為了紀念富蘭克林,指定蠟的電荷為“負”而羊毛的電荷為“正”。這是與常識有沖突的(我們一般認為多了點東西為正,但蠟多了電子帶負電)。因此, 原子接收到多余電子的物體被稱為帶負電, 而原子缺少電子的物體被稱為帶正電。發現電“流體”的真正本質時, 富蘭克林的電荷命名法已經非常成熟, 無法輕易更改, 因此一直沿用到今天。
邁克爾·法拉第 (Michael Faraday) 在1832年證明靜電與電池或發電機產生的電相同。在大多數情況下, 靜電是一種麻煩。因靜電可能發生火災或者損壞靜電敏感的半導體電路。雖然可以生產由靜電的高電壓和低電流特性驅動的電機, 但這并不經濟。靜電的少數實際應用包括靜電印刷、靜電空氣過濾器和高壓范德格拉夫發電機。
6. 總結
- 所有材料都是由稱為原子的微小“積木”組成的。
- 所有天然存在的原子都包含稱為電子、質子和中子的粒子, 但氫的氚同位素除外。
- 電子帶有負 (-) 電荷。
- 質子具有正(+)電荷。
- 中子沒有電荷。
- 電子比質子或中子更容易從原子中脫離。
- 原子核中質子的數量決定了它作為獨特元素的身份。
- 歷史原因,得到電子的材料帶負電,失去電子的材料帶正電。
7. 參考
8. 總目錄
聲明下:類比輔助理解而不是準確理解,以下及后續文章請批評式閱讀,有任何問題都可以指出來,進行修正,以求描述更準確點,一般學習知識入門后看專業書籍,查缺補漏糾錯即可,入門是最難的,無論想何種辦法先入門,才有興趣,才能進行下去。
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二、交流伺服電機和直流伺服電機的區別?
伺服電機是指在伺服系統中控制機械元件運轉的發動機,是一種補助馬達間接變速裝置。有交流伺服電機與直流伺服電機。他們的區別如下:
一、原理不同:
1、交流伺服電機的定子三相線圈是由伺服編碼控制電路供電的,轉子是永磁式的、電機的轉向、速度、轉角都是由編碼控制器所決定的。
2、直流伺服電機的轉子也是用磁體的,定子繞組則是由表伺服編碼脈沖電路供電。
二、維修成本不同:
1、交流伺服電機維護方便。
2、直流伺服電機容易實現調速,控制精度高,但維護成本高操作麻煩。
三、控制方式不同:
1、交流伺服電機控制方式有三種,幅值控制、相位控制和幅相控制。
2、直流伺服電機的控制方式主要有兩種:電樞電壓控制、勵磁磁場控制。
四、性能不同:
1、交流電機的特性是比較軟,當達到額定力矩后,如果負載力矩增加,就很容易造成突然的失速。但是直流電動機具有響應快速、較大的起動轉矩、從零轉速至額定轉速具備可提供額定轉矩的性能。 交流電機雖然沒有碳刷及整流子,免維護、堅固、應用廣,但特性上若要達到相當于直流電機的性能須用復雜控制技術才能達到。現今半導體發展迅速功率組件切換頻率加快許多,提升驅動電機的性能。
2、直流伺服電機,它包括定子、轉子鐵芯、電機轉軸、伺服電機繞組換向器、伺服電機繞組、測速電機繞組、測速電機換向器,所述的轉子鐵芯由矽鋼沖片疊壓固定在電機轉軸上構成。直流電機有著良好精確的速度控制特征不說,還有可以再整個速度區內實現平滑控制,幾乎沒有任何振蕩,高效率,不發熱。
三、直流無刷電機和交流伺服電機的區別?
伺服電機是指在伺服系統中控制機械元件運轉的發動機,是一種補助馬達間接變速裝置。有交流伺服電機與直流伺服電機。他們的區別如下:
1、交流伺服電機的定子三相線圈是由伺服編碼控制電路供電的,轉子是永磁式的、電機的轉向、速度、轉角都是由編碼控制器所決定的。
2、直流伺服電機的轉子也是用磁體的,定子繞組則是由表伺服編碼脈沖電路供電。
二、維修成本不同:
1、交流伺服電機維護方便。
2、直流伺服電機容易實現調速,控制精度高,但維護成本高操作麻煩。
三、控制方式不同:
1、交流伺服電機控制方式有三種,幅值控制、相位控制和幅相控制。
2、直流伺服電機的控制方式主要有兩種:電樞電壓控制、勵磁磁場控制。
四、性能不同:
1、交流電機的特性是比較軟,當達到額定力矩后,如果負載力矩增加,就很容易造成突然的失速。
但是直流電動機具有響應快速、較大的起動轉矩、從零轉速至額定轉速具備可提供額定轉矩的性能。
交流電機雖然沒有碳刷及整流子,免維護、堅固、應用廣,但特性上若要達到相當于直流電機的性能須用復雜控制技術才能達到。
現今半導體發展迅速功率組件切換頻率加快許多,提升驅動電機的性能。
2、直流伺服電機,它包括定子、轉子鐵芯、電機轉軸、伺服電機繞組換向器、伺服電機繞組、測速電機繞組、測速電機換向器,所述的轉子鐵芯由矽鋼沖片疊壓固定在電機轉軸上構成。
直流電機有著良好精確的速度控制特征不說,還有可以再整個速度區內實現平滑控制,幾乎沒有任何振蕩,高效率,不發熱。
四、交流有刷電機和直流有刷電機區別?
關于這個問題,有刷電機分為直流有刷電機和交流有刷電機兩種類型。
直流有刷電機是指在電機轉子上安裝了刷子,通過刷子與轉子上的電刷接觸,使電流進入轉子,驅動電機轉動。直流有刷電機的優點是轉矩大、啟動、制動和反轉都比較容易控制,但缺點是噪音大、壽命短、效率低。
交流有刷電機是指在電機轉子上安裝了刷子,通過刷子與轉子上的電刷接觸,使電流進入轉子,驅動電機轉動。交流有刷電機的優點是壽命長、效率高、噪音小,但缺點是控制復雜,啟動困難。
綜上所述,直流有刷電機和交流有刷電機在使用時有不同的適用范圍和控制方式,需要根據具體應用場景來選擇。
五、交流無刷電機與直流無刷電機區別?
交流無刷電機和直流無刷電機是兩種不同類型的無刷電機,它們的區別如下:
1. 電源類型:交流無刷電機使用交流電源(常見為三相交流電),而直流無刷電機使用直流電源。
2. 磁極數量:交流無刷電機通常具有多個磁極,而直流無刷電機通常只有一個或少數幾個磁極。這意味著交流無刷電機在每個轉子轉過一個電周期時會產生多個脈沖,而直流無刷電機只會產生一個脈沖。
3. 控制方式:由于電源類型的不同,交流無刷電機和直流無刷電機的控制方式也不同。交流無刷電機需要通過復雜的控制算法來實現電源與電機之間的同步,而直流無刷電機則可以簡單地采用PWM技術進行控制。
4. 成本:由于復雜的控制系統和多個磁極的設計,交流無刷電機通常比直流無刷電機要昂貴一些。
總的來說,交流無刷電機和直流無刷電機都有各自的優缺點和適用場景,選擇哪種類型的電機取決于具體的應用需求。
六、交流同步電機與直流無刷電機區別?
1.電機的結構不同
交流電機中有一個線圈,該線圈的電阻通常不是很大,約為100歐姆,以移相為例,分為啟動繞組和運行繞組。
無刷直流電機的內部結構主要由定子和轉子組成。在過去,大多數電機都用的是有刷電機,現在也還有人在用,但維護稍微麻煩點。由于無刷直流電機的開發和設計,其體積比交流電動機和直流有刷電動機更小。所以,當今許多工業設備已切換為直流無刷電機。
2.工作原理不同
交流電動機的電源電壓為交流電流,并且可以使用交流開關組件來控制電動機的開和關。
對于直流無刷電機,其電源電壓為直流輸入,可以通過PWM技術進行控制。PWM是占空比可調的信號,可以輸入不同的信號。直流可以進行無級調速,可以將速度級數調整到很高的水平,并且可以增加反饋信號,閉環調速和制動功能,換句話說,可以使其在一定時間范圍內快速停止, 輸出穩定性更好。
3.不同的輸出功率
通常,無刷直流電動機的功率低于交流電動機,尤其是直流無刷電動機,直流無刷電動機克服了有刷電機的許多缺點,因此,在當前的電動機市場中,無刷直流電動機比有刷直流電動機更普及。
七、全直流和交流區別?
直流和交流的區別:
交流電:電流的大小和方向都隨時間做周期性變化的電流。
直流電:電流方向不隨時間做周期性變化的電流。
簡介:
一、交流電:交流電即交變電流,大小和方向都隨時間做周期性變化的電流。直流電則相反。電網公司一般使用交流電方式送電,但有高壓直流電用于遠距離大功率輸電、海底電纜輸電、非同步的交流系統之間的聯絡等。高壓直流輸電方式與高壓交流輸電方式相比,有明顯的優越性。
歷史上僅僅由于技術的原因,才使得交流輸電代替了直流輸電。下面先就交流電和直流電的主要優缺點作出比較,從而說明它們各自在應用中的價值。
交流電的優點主要表現在發電和配電方面:利用建立在電磁感應原理基礎上的交流發電機可以很經濟方便地把機械能(水流能、風能……)、化學能(石油、天然氣……)等其他形式的能轉化為電能;交流電源和交流變電站與同功率的直流電源和直流換流站相比,造價大為低廉;交流電可以方便地通過變壓器升壓和降壓,這給配送電能帶來極大的方便。這是交流電與直流電相比所具有的獨特優勢。
二、直流電:直流電:電流方向不隨時間做周期性變化的電流。直流電的優點主要在輸電方面:
①輸送相同功率時,直流輸電所用線材僅為交流輸電的2/3~l/2 。直流輸電采用兩線制,以大地或海水作回線,與采用三線制三相交流輸電相比,在輸電線載面積相同和電流密度相同的條件下,即使不考慮趨膚效應,也可以輸送相同的電功率,而輸電線和絕緣材料可節約1/3。
如果考慮到趨膚效應和各種損耗(絕緣材料的介質損耗、磁感應的渦流損耗、架空線的電暈損耗等),輸送同樣功率交流電所用導線截面積大于或等于直流輸電所用導線的截面積的1.33倍。因此,直流輸電所用的線材幾乎只有交流輸電的一半.同時,直流輸電桿塔結構也比同容量的三相交流輸電簡單,線路走廊占地面積也少。
②在電纜輸電線路中,直流輸電沒有電容電流產生,而交流輸電線路存在電容電流,引起損耗。
③直流輸電時,其兩側交流系統不需同步運行,而交流輸電必須同步運行.交流遠距離輸電時,電流的相位在交流輸電系統的兩端會產生顯著的相位差;并網的各系統交流電的頻率雖然規定統一為50HZ,但實際上常產生波動。
這兩種因素引起交流系統不能同步運行,需要用復雜龐大的補償系統和綜合性很強的技術加以調整,否則就可能在設備中形成強大的循環電流損壞設備,或造成不同步運行的停電事故.在技術不發達的國家里,交流輸電距離一般不超過300km而直流輸電線路互連時,它兩端的交流電網可以用各自的頻率和相位運行,不需進行同步調整。
④直流輸電發生故障的損失比交流輸電小.兩個交流系統若用交流線路互連,則當一側系統發生短路時,另一側要向故障一側輸送短路電流。
因此使兩側系統原有開關切斷短路電流的能力受到威脅,需要更換開關.而直流輸電中,由于采用可控硅裝置,電路功率能迅速、方便地進行調節,直流輸電線路上基本上不向發生短路的交流系統輸送短路電流,故障側交流系統的短路電流與沒有互連時一樣。因此不必更換兩側原有開關及載流設備。
八、直流電機和交流電機的區別?
1、首先兩者的外部供電不同,直流電機使用直流電做為電源;而交流電機則是使用交流電做為電源。
2、從結構上說,前者的原理相對簡單,但結構復雜,不便于維護;而后者原理復雜但結構相對簡單,而且比直流電機便于維護。
3、直流電機是磁場不動,導體在磁場中運動;交流電機是磁場旋轉運動,而導體不動。
4、在調速方面,直流電機可以實現平滑而經濟地調速,不需要其它設備的配合,只要改變輸入或勵磁電壓電流就能實現調速;而交流電機自身完成不了調速,需要借助變頻設備來實現速度的改變。
5、電機結構不同,直流電機通的是直流電,不會直接產生旋轉磁場,它依靠隨轉子轉動的換向器隨時改變進入轉子的電流方向,使轉子定子間的磁場的極性一直相反,這樣轉子才能轉動;而交流電機因為使用的是交流電,只要定子線圈按相位布局,自然會產生旋轉磁場。
九、直流電機和交流電機外觀區別?
交流電機和直流電機的區別:
從結構上說,直流電機的原理相對簡單,但結構復雜,不便于維護。而交流電機原理復雜但結構相對簡單,而且比直流電機便于維護。
直流電機是通過電刷和換向器把電流引入轉子電樞中,從而使轉子在定子磁場中受力而產生旋轉。交流電機(以常用的交流異步電動機為例)是把交流電通入定子繞組,從而在定轉子氣隙中產生旋轉磁場,旋轉磁場在轉子繞組中產生感應電流,進而使轉子在定子磁場中受力產生旋轉。
直流特點:
(一)調速性能好。所謂“調速性能”,是指電動機在一定負載的條件下,根據需要,人為地改變電動機的轉速。直流電動機可以在重負載條件下,實現均勻、平滑的無級調速,而且調速范圍較寬。
(二)起動力矩大。可以均勻而經濟地實現轉速調節。因此,凡是在重負載下起動或要求均勻調節轉速的機械。
交流特點:
交流電動機的工作效率較高,又沒有煙塵、氣味,不污染環境,噪聲也較小。由于它的一系列優點,所以在工農業生產、交通運輸、國防、商業及家用電器、醫療電器設備等各方面廣泛應用。
十、直流電機和交流異步電機的區別?
電機調速大致分為直流電機調速和交流異步電機調速兩大類。
直流電機調速有:1、電樞回路串電阻調速;2、調電樞電壓調速;3、調勵磁電壓調速。其中調電樞電壓調速使用最為廣泛,雙閉環調速系統就是屬于這一類。
直流電機和交流異步電機的區別:
1、直流電機是有直流電源來供電的,而交流異步電機是有交流電源來供電的。它們在結構上有很大區別。
2、直流電機是雙勵磁形式,即定子線圈通電產生勵磁,電樞繞組通電產生電磁力矩轉動帶動負載。而交流異步電機是單勵磁的設備,這和變壓器的原理差不多。定子繞組通電產生旋轉磁場,轉子繞組跟隨產生異步旋轉磁場帶動負載。
交流異步電機調速可分三大類:
1)轉差功率消耗型調速系統--全部轉差功率都轉換成熱能的形式而消耗掉了。它有(1)降電壓調速、(2)電磁轉差離合器調速、(3)繞線轉子異步電機轉子串電阻調速。
2)轉差功率回饋型調速系統--轉差功率的一部分消耗掉了,大部分則通過變流裝置回饋電網或者轉化為機械能予以利用,轉速越低時回收的功率也越多,繞線轉子異步電機串級調速屬于這一類。
3)轉差功率不變型調速系統--這類系統中無論轉速的高低,轉差功率的消耗基本不變,因此效率最高,能取代直流電機調速,最有發展前途。變極對數調速和變頻調速屬于這一類。
4/B或4/F是絕緣等級,F比B的絕緣等級高。4是4極電機。