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光控点动开关工作原理?

电机 2025-05-26 06:55

一、光控点动开关工作原理?

本电路可实现通过光敏电阻“点动”控制LED的显示,即用光照射一下光敏电阻RG,就可实现LED亮,再用光照射一下光敏电阻RG(时间要比上次要久些)可实现LED熄灭。

  

  电路工作过程:

  1、当电路上电后,光敏电阻RG受到一个短时间的光照时,三极管Q1导通,Q1发射极输出的电流分成两部分:一部分走VD1,R4,Q3的基极使Q3导通,Q3导通后,继电器K的线圈中有电流流过,常开触点吸合,电源经限流电阻R3点亮发光二极管D3,同时电源经R4,Q3的基极继续维持Q3的导通,形成一个自锁的功能,这时候即使光敏电阻RG上已经没有光照时,发光二极管D3仍能保持亮的状态。Q1发射极输出的电流另一部分经R1给电容C1充电,由于光照时间短,所以Q1的开通时间也很短,电容上只充了一点电荷,不足以使Q2导通,Q2还是保持的截止状态。

  2、要想熄灭LED,只需给光敏电阻RG一个长时间的光照,让三极管Q1的导通时间更长一些,从而使电解电容C1上的充电电压达到使三极管Q2饱和导通。三极管Q2饱和导通后,Q2集电极的电压接近0V,使Q3截止,继电器释放,常开触点弹起,发光二极管D3熄灭。

  解释:

  本电路的关键在于两次光照的时间不一样,第一次短时间,第二次长时间。

  因为第一次短时间,所以电容C1上的充电电压较小,不会改变电路的状态。

二、发电机的工作原理?请通俗点讲。

一个热动专业的,不得不从高中电磁学开始复习,零基础学习发电机。

以下内容是我的学习笔记。学习中收集的视频资料都在下面的链接中,有需要的自取。

抛开复杂的公式,我利用高中物理,对同步、异步、有功、无功、励磁等概念建立了初步的认识。但这种认识是浅薄的希望大神能够批评指正。继续努力学习吧。

1. 交流电、直流电、滑环、碳刷

闭合电路,切割磁感线,感应电流,灯泡发光(高中物理)。问题在于,下面这张图,如何避免导线在旋转过程中纠缠在一起?

附件“交流AC直流DC发电机工作原理”视频截图

答案是加上滑环(slip rings)和碳刷(carbon brushes),另外把切割磁感线的线圈中与滑环接触的部分变成“一长一短”,分别与两个滑环连接。灯泡接收到了交流电(AC,Alternating Current)。这张图高中物理书上画的很明白,只不过当初从未留心观察思考。

附件“交流AC直流DC发电机工作原理”视频截图

但是,有刷发电机存在一个缺点,可以形象的理解为,运行过程中,呲呲冒火星(也就是损耗高,效率低,碳刷要经常更换)。

附件“无刷直流电机的工作原理”视频截图,需要注意,我没找到有刷发电机的结构视频,动图中显示的是一台有刷电动机

因此,我们需要造一台无刷发电机(brushless generator)。但是问题来了,导线圆周运动切割磁感线的过程中,一直在不停的转动。如何才能不用电刷就对外输出电流呢?答案是,把导线固定,让磁铁转动。感应电流经导线直接流出,无需安装滑环和电刷。

附件“三相电”

至此,第一阶段学习完成。不过有一个小问题,既然导线旋转切割磁感线,产生的是交流电,那爱迪生的直流(DC,Direct Current)发电机是怎么做出来的呢?答案是,他没用滑环,用的是换向器(commutator,split rings,一个环,中间劈开两半)。用高中的右手定则比划一下就明白了,灯泡外电路感受到的是永远直流电。至于交流和直流的对比说明,这位答主解答的非常详细。

特高压为啥还有直流?看看新时代交直流大战!
附件“交流AC直流DC发电机工作原理”视频截图

2. 有功功率、无功功率、电感、励磁

这里是难点。我是热动专业的,电气零基础。

因此,以下理解,全部基于高中三角函数知识和电路知识。如果有错误,希望大神指出。想真正学会,一定要耐心学习《电路原理》。

首先,正弦交流电的数学表达式和图形如下,幅值、角频率和初相位是构成三角函数的三要素,同样也是交流电的三要素。

如果我是一个白炽灯(纯电阻原件),那我看到的世界是这样的:电压和电流,同时来到了我的身边。在图形上表现为,电流和电压没有相位差。

如果我是一个电容,世界变成了这个样子:电流先来到了我的身边,帮我在两个极板上积累电荷,达到一定程度后,我有了相应的电压。在图形上表现为,容抗的存在使电流领先电压。

电感是什么?一个缠绕了导线的铁芯,就构成了一个电感。电感世界中,电流和电压的先后顺序,可以用下面图中变压器的工作原理来解释。

左侧的交变电流,在铁心中感应出了变化的磁场;变化的磁场又在右侧线圈中产生感应电动势;右侧回路如果闭合,就会有感应电流。在图形上表现为,感抗的存在使电流落后电压。(电磁感应定律的关键,在于一个“变”字。直流电为什么不能变压,因为直流电不能感应出“变化的”磁场)

附件:“变压器的工作原理”

于是,现实世界中,电流和电压是有先后顺序的。这个先后顺序,就是理解无功功率的基础。还是以变压器为例,传输过来的总功率S=UI(电流乘电压)要被分为两部分,一部分Q=UIsinφ“先”用于建立磁场,另一部分P=UIcosφ才是“后续”电路实际消耗的。S,P,Q三者构成了功率三角形,其中S为视在功率,Q为无功功率,P为有功功率。cosφ即为功率因数,提高cosφ即为无功补偿。

懵逼了,对不?我学到这里也懵了。但是,下面这张图又使我清醒了。前面,我们提到无刷发电机,导线固定(定子),磁铁旋转(转子)。磁铁可以是永磁铁(Permanent magnet),也可以替换成一个“被缠绕了线圈的铁芯”。而一个缠绕了线圈的铁芯,就构成了一个电感。对一个电感通电,使“铁芯”变为“磁铁”的过程,即为“励磁”(excitation)。因此,发电机的工作,也是有先后顺序的,先励磁,后发电。励磁,对应着无功;发电,对应着有功。

附件:发电机励磁

第二阶段结束。还有一个小问题,之前不是说,碳刷有缺点吗,但上面的动图里,励磁系统为什么又用到碳刷了呢?这与励磁系统的形式有关,下面再讨论吧。另外,技术没有绝对的好坏。如果一项被抛弃的技术又重新回归,只能说明科学家和工程师克服了该技术原有的缺点,并且充分利用了其优点。工程设计方案优化,就是一个扬长避短的过程。

3. 磁极对数

磁极是啥?就是是中间旋转的那个。可以是永磁,也可以是励磁。外面的定子绕线,无论接的有多复杂,其目的,只是为了输出三相电。

附件“三相电”

中间旋转的,可以是1对磁极(2极,一个N,一个S),可以是2对、三对、很多对……

磁极对数p与转子转速n的关系如下,其中,f为电网工频。对于我国,f为50Hz。

汽轮发电机,磁极对数很少,一般为1、2对,所以它的转速很高,为3000r/min或1500r/min。

风机的磁极对数相当多,所以他的转速很低,每分钟十几转。

汽轮发电机可以降低转速吗?转那么快干啥,多危险。答案是不行。因为锅炉产生的高温高压蒸汽,流速远高于自然界的风速,且能量大(水蒸气焓值高)。因此原动机(汽轮机)必须用高转速来适应高流速、高能量的蒸汽(汽轮机原理)。

风电的原动机是风机叶轮,原动力是自然界的风,它就是想快点转,也不可能。

4. 同步发电机,励磁系统

以上介绍的,全是同步发电机。或者说,我们在高中阶段学的交流电原理,是按照同步发电机的原理论述的。所谓“同步”(synchronous),指的是“转子的转速n”和“对电网输出的电力的频率f”之间,存在一个明确的、锁定的关系,也即上文“3. 磁极对数”中的公式:

同步发电机的励磁方式主要有:

(1)永磁同步发电机。转子是一块永磁铁,不需要励磁,直接发电就行了。缺点是什么?先看一下高中感应电动势的公式: 。如果励磁,那磁场强度B就是励磁电流I的函数 。随励磁电流的变化,B的大小可调,因而感应电动势可调。然而,永磁铁的磁场强度B很难调整,因而在运行过程中调节困难。

附件:发电机励磁

(2)直流励磁。用“滑环”和“碳刷”将外部直流电接入转子上的励磁绕组(绕组就是线圈)进行励磁。优点是成本低,缺点是维护工作量大。因此,小型同步发电机中采用的较多。

附件:发电机励磁

(3)无刷励磁。为了取消滑环和碳刷,必须将电流在定子侧接通。将励磁机和同步发电机放在一根转轴上。首先,向位于励磁机定子侧的励磁绕组通入小电流三相电,励磁机电枢(电枢就是导线)随主轴转动切割磁感线,产生感应交流电;经整流器变为直流电;直流电再对同步发电机的励磁绕组励磁;最后完成对外发电。转子侧的设备都安装在同一根转轴上,没有相对运动,交流和直流线路直接与相应的设备相连即可。

自己画的框图,删除了电气设备符号
附件:Generator Excitation system _ Brushless generator _ types of excitation system Shunt , PMG

(4)带副励磁机的无刷励磁。传统的无刷励磁还需要外界输入三相电。副励磁机的存在,可以使发电机励磁彻底摆脱外电源。所谓副励磁机(pilot exciter),就是一个小型永磁发电机。

自己画的框图,删除了电气设备符号
附件:Brushless alternator working at Basic Electrical Learning
附件:Generator Excitation system _ Brushless generator _ types of excitation system Shunt , PMG

(5)静止励磁(static excitation)。励磁功率取自发电机出口的交流电,经静止换流器整流为直流后,再通过滑环和电刷输入到发电机转子励磁绕组的励磁方式。

附件:Static excitation ( alternator)

5. 鼠笼异步发电机

风电中常见的异步发电机有两种:双馈异步发电机(DFIG,Double-Fed Induction Generator,转子为绕线型)、鼠笼异步发电机(笼式异步发电机,SCIG,Squirrel-Cage Induction Generator,转子为鼠笼结构)

那何为异步(asynchronous)呢?回顾一下高中物理,问自己这样一个问题:对于一个“被缠绕了线圈的铁芯”(也就是转子),有几种办法让它变成一块磁铁(完成励磁)?

方法一:通电。也就是上述同步发电机的做法。

方法二:电磁感应(Electromagnetic induction)。

下图是金属探测器的工作原理,利用高中电磁感应定律就能看明白。异步发电机的转子,就是通过电磁感应的方式进行励磁。

附件:3分钟带你了解金属探测器原理

把图中的金属块,换成一个“被缠绕了线圈的铁芯”(也就是转子)。

首先,发电机的定子与电网相连,通入50Hz的三相交变电流,感应出变化的磁场B1;

其次,转子线圈中就会像上图中的金属块一样,感应出磁场B2,也即完成了对转子的励磁;

最后,励磁后的转子旋转,使得定子线圈切割B2磁场的磁感线,产生感应电流,对外发电。

有两个小问题:①转子电路要闭合,不然不会有感应电流;②转子铁芯不能浑然一块,而是要用彼此绝缘的、薄薄的硅钢片叠成,降低因电涡流导致的铁芯发热损失。定子铁芯同理。

下图是笼式异步发电机的工作步骤。

第一步,对定子通入三相交流电(来自电网),定子会形成一个等效的旋转磁场。

附件:How does an Induction Motor work。注意,视频中说的是电动机,我没找到发电机的视频,但是二者原理是一致的。

第二步,由于定子磁场不断旋转,因而被风机驱动的转子内的磁通量发生了变化,从而产生了感应电流,并进一步生成了感应磁场。

附件:How does an Induction Motor work。这张图是“电动机”而非“发电机”的动图,不过二者结构相似。笼式异步发电机的转子形式发生了变化,由铁芯和转子导条组成。对于“发电机”,“转子的转速”应当比“定子磁场转速”快。而图中是“电动机”,“转子的转速”比“定子磁场转速”慢。

第三步,定子绕组切割转子感应出的磁感线,对外发电。

需要说明的是:

(1)定子绕组,在启动时引入三相电,通过电磁感应的方式对转子励磁。发电状态下,通过定子绕组再对外输出电能。由于输出的也是三相电,因此定子绕组时刻会形成一个旋转的磁场。同时,这也表明,如果转子的转速与旋转磁场的转速相同(同步),则转子内磁通量不变,就不会有感应电流了。因此,二者转速必须不一致,也就是“异步”。

(2)启动不一定需要外电网,也可以接电容器。

(3)如果转子转速低于同步转速,则会处于电动机状态,风力发电系统经适当延时后会脱网。

(4)应当深入学习,分析异步发电机的电磁转矩-转速特性曲线。

(5)鼠笼式异步发电机,不能产生无功,而是要时刻消耗无功,以维持其定子磁场。

6. 双馈异步发电机

双馈异步发电机(DFIG),发电机定子接电网,转子接交流励磁变换器,定子转子都参与馈电(向电网送电),所以叫双馈。DFIG兼具同步和异步电机的特性,又可以叫做“交流励磁同步发电机”、“同步感应发电机”、“异步化同步发电机”。

开发这款发电机的目的:实现风机的变速恒频发电。风机转速随自然界的风速不断变化,但这款发电机可以输出恒频电能,并且可实现最大风能追踪所需要的变速恒频运行。

通过高中物理,已知切割磁感线产生的感应电动势为 。e的频率与转子转速相关,准确的说是与转子上的磁场转速相关。以上所有的同步发电机、鼠笼异步发电机,在转子转速与转子上的磁场转速是绑定的,如果想实现恒频发电,必须配备全功率变化器。

有没有办法使“转子转速”与“转子上的磁场转速”不直接相关,二者分离?答案是,对转子进行交流励磁。

DFIG的三种运行状态(具体的公式在所有讲解双馈发电机的教材中均有详细论证):

(1)亚同步,电网向转子输入“转差功率”;

(2)超同步,转子向电网输出“转差功率”,也就是转子也能馈电;由于转子也要输出三相电,因此转子绕线的接法要符合三相电的要求,这与以上发电机都不一样。

(3)同步,励磁变换器向转子提供直流励磁,DIFG变成了同步发电机。

还有一种无刷双馈异步发电机(brushless DFIG),取消了碳刷与滑环。想要取消这两样东西,那励磁就必须从定子侧开始。于是,这种BDFIG的定子侧有两组独立的绕组,一组用于励磁,一组用于发电。

附件:sustainability-13-00842-v3
附件:Coupling electromagnetic (FE) models to multidomain simulator to analyse eletrical drives and complex control systems

三、灯控工作原理?

灯光控制原理,它是利用智能灯光控制系统来进行控制与管理的系统,它跟传统的照明灯相比可以使灯光自动重启,调光,和很多一对一的遥控以及灯光的整体管理,在智能灯光控制系统当中有遥控,集中远程等多种控制方式,甚至可以用我们家里的电脑来对灯光进行调控,从而达到智能灯光的节能环保方便的功效。

四、电机额定工作原理?

三相异步电动机的工作原理。假设磁场的旋转是逆时针的,这相当于金属框相对于永久磁铁,以顺时针方向切割磁力线,金属框中感生电流的方向。

此时的金属框已成为通电导体,于是它又会受到磁场作用的磁场力,力的方向可由左手定则判断。

金属框的两边受到两个反方向的力f,它们相对转轴产生电磁转矩(磁力矩),转动方向与磁场旋转方向一致,但永久磁铁旋转的速度n1要比金属框旋转的速度n大

五、电机ptc工作原理?

Ptc与电动机启动绕组并联接入电路,在电路接通的一瞬间,由于ptc刚刚通过电流,产生的热量很少,温度较低,电阻很小,处于导通状态,因此启动绕组与运行绕组同时接人电路,定子中产生旋转磁场,电动机启动旋转。

六、电机的工作原理?

1、电机(“Motor”,也叫马达)是指依据电磁感应实现电能转换或传递的一种电磁装置,主要作用是产生驱动转矩,作为各种机械的动力源,为设备提供的是一种和环境互动的方式。

2、电机的工作原理是磁场对电流受力的作用,使电机转动。一根通电导线在磁场中会受到力的作用,这种力在宏观上表现为安培力,在微观上表现为运动电荷所受到的洛伦兹力。

七、液控系统工作原理?

液位控制系统的工作原理

1、数显水位控制器可以使用投入式液位传感器配合此液位控制箱测量液位.投入式液位传感器放入水中,利用水位对传感器的底部静压力的不同,信号传递给仪表,来反馈液位的高低。

2、数显水位控制器的传感器垂直安装于被测液体中,在液体浮力的作用下,内部带有磁钢的浮球,随液位变化而产生位移。磁钢的磁场作用于传感器检测管内的湿(干)簧管,使其触点吸合或断开,形成传感器输出阻值的变化。通过显示表将阻值的变化转换成相对应的LED发光二极管亮熄,从而模拟出被测液位的高低变化,当液位在两湿(干)簧管之间时不吸合,显示表保持上一位置,直到下一湿(干)簧管动作,保证其不出现暗区。

3、液位报警点是预先设定的,当液位达到预定的设定点时,显示表内继电器动作,通过继电器触点的通断,给出相应上、下限报警信号及输出控制信号,以实现液位显示和控制的自动化。

八、电气热控工作原理?

电子温控器是利用电路电子技术设计生产的具备温度调节功能的控制器,主要用于电暖和水暖的温控控制。具有操作方便,控制精度高等特点。

电子式温度控制器(电阻式)是采用电阻感温的方法来测量的,一般采用白金丝、铜丝、钨丝以及半导体(热敏电阻等)为测温电阻,这些电阻各有其优确点。家用空调的传感器大都是以热敏电阻式。

热敏电阻式温控器是根据惠斯登电桥原理制成的,是惠斯登电桥。在BD两端接上电源E,根据基尔霍夫定律,当电桥的电阻R1×R4=R2×R3时,A与C两点的电位相等,输出端A与C之间没有电流流过,热敏电阻的阻抗R1的大小随周围温度的上升或下降而改变,使平衡受到破坏,AC之间有输出电流。因此,在构成温控器时,可以很容易地通过选择适当的热敏电阻来改变温度调节范围和工作温度。

九、可硅控工作原理?

其原理根据负载RL上有电压UL输出。Ug到来得早,可控硅导通的时间就早;Ug到来得晚,可控硅导通的时间就晚。通过改变控制极上触发脉冲Ug到来的时间,就可以调节负载上输出电压的平均值UL(阴影部分的面积大小)。在电工技术中,常把交流电的半个周期定为180°,称为电角度。

这样,在U2的每个正半周,从零值开始到触发脉冲到来瞬间所经历的电角度称为控制角α;在每个正半周内可控硅导通的电角度叫导通角θ。很明显,α和θ都是用来表示可控硅在承受正向电压的半个周期的导通或阻断范围的。通过改变控制角α或导通角θ,改变负载上脉冲直流电压的平均值UL,实现了可控整流。

十、消防双控工作原理?

消防水泵控制原理:当发生消防时,闭合消防栓按钮(或通过消防主机控制),消防水泵就实现星三角降压启动,或者软启动,喷淋装置自动喷水灭火,消防栓也有水供消防灭火用。  消防泵组控制系统由微机程序和电路控制,电控箱将控制装置的全部工作状态,并通过“检查控制系统”对整个装置进行检查,一旦发生故障将发出声光报警信号。 投标人所供装置应有两种工作状态,即自检和紧急情况