基本术语和定义
电流的产生源于电子和质子的暂时分离,这导致在电子多的区域和电子少的区域之间产生电势差(或电压)。当电子找到一条通路来通过时,电流就会产生。
最早的电力应用便是利用直流电(DC)源,这种源的电流是单向的。直流电源包括电池、光伏(PV)太阳能电池和发电机。
交流电源来自交流发电机,被用于提供办公室和车间的电力,驱动标准的、固定速度的电动机等。交流电的大小和方向以正弦波的形式进行平稳的周期性变化。电流和电压从零开始增大到最大值,然后减小到零,再改变方向,增大到反方向的最大值,再减小到零。这样,电流完成了一个周期T,T的单位是秒,在一个周期内,电流值完成从大到小或从小到大。频率是周期的倒数,表示每秒完成的周期数,单位是赫兹。
电流或电压的大小通常由周期内的电流值或电压值的均方根(RMS)来表示。
这图显示了正弦波动电压(50赫兹)的一个波长。
对于非正弦周期性电流和电压的波形,例如正方形、三角形或矩形波形,它们通常可以由不同频率的正弦波表示,有时以最低频率(称为基频)的倍数进行组合。
交流电的欧姆定律
交流电流通过线圈时会产生磁性能量,这种磁性能量的大小和方向也会随电流的变化而变化。根据电磁感应定律,当磁通量发生变化时,线圈中会产生电动势。这种电动势的方向与原来的电压方向相反,这就是自感现象。
电抗(X)-电阻(R)-阻抗(Z)-相位角(φ)之间的关系
当电流和电压的相位差增大时,部分感应电压将降低,阻碍交流电流的值明显大于使用直流电流计算或测量的值。电流和电压之间的相位差由角φ表示,感应电阻(也叫电抗)用X表示,电阻用R表示,机组或导体的视在电阻用Z表示。
该图显示了三相电源中不同的连接关系。两根火线之间的电压叫做线电压(Uh)。火线与中线之间的电压叫做相电压(Uf)。相电压=线电压/√3。
在交流电源中,单相交流电源是波动的。对于家用电力,这种波动并不构成问题,但对于电动机的运行,我们需要更稳定的电流。为此,我们使用三相交流电源,三个相位的电流同时运行,每个电流相对于其他两个电流,相位差都是1/3的周期。
随着电流和电压之间的相位差的增加,部分感应电压会减少。由于这种现象,我们会发现阻碍交流电流的电阻值,显然比通过计算或测量直流电流所得到的电阻值要大。
这里,我们用角度φ来表示电流和电压之间的相位差。我们用X表示的感应电阻,也就是电抗。普通电阻则用R表示。而机组或导体的电阻(视在电阻)则由Z来表示。
三相交流电是由带有三个独立绕组的发电机产生的。如果我们需要单相交流电,可以从单个火线与中性线之间获取。三相交流电可以采取两种连接方式,星形连接(Y)和三角形连接(Δ)。在星形连接中,相电压位于两相输出电压之间。在三角形连接中,主电压位于两相输出电压之间。
工业压缩机是最早装备有变速驱动(VSD)的工业机械设备之一,VSD也被称为变频驱动器。VSD通过改变输入到电机的电源频率,以此来调节交流感应电动机的转速和力矩。最常见的设计方式是使用一个整流器电桥将交流输入电源转化为直流电源,然后通过一个转换开关电路(现在通常使用IGBT型电力半导体开关)将直流电源转换成准正弦交流电源,并使用脉冲宽度调制(PWM)技术。
备注:文章部分内容摘自知乎账号”阿特拉斯·科普柯压缩机”