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碳纖維汽車引擎蓋復合材料液壓機電氣系統電流

作者:未知 來源:網絡整理 日期:2020-09-08 22:33 人氣:1
碳纖維汽車引擎蓋復合材料液壓機電氣系統電流
???? 盡管存在諸如開關和閉合開關之類的矛盾,但電氣工程師對其語言的精確性感到自豪。具體地說,當向開關施加開路時,它不能導通 - 當將開路狀態投射到開關狀態時會引起異常。相反,打開的碳纖維汽車引擎蓋閥門傳導流體,而關閉的閥門則相反(更直觀地使用打開/關閉術語)。

然而,在電子商務發言中,一切都不完美。例如,電路和系統語言中的另一個重要矛盾圍繞“電子電流”與“傳統電流”的問題。

由其中的靜電場驅動的導體中松散束縛的電子的運動產生電流。對核物理的廣泛研究表明,帶負電荷的電子是所有電路中的移動電荷載體。然而,即使擁有這些知識,電氣工程專業也更傾向于堅持移動電荷載體是一些虛構的帶正電粒子的概念!怎么可能?看似,歷史是這一思路的觸發器。

保持傳統
James Clerk Maxwell的[1873]開創性方程描述了靜電場和磁場之間的關系,解釋了光和無線電波如何在空間和時間中傳播。然而,它們在原子以其當前形式可視化之前寫得很好; 也就是說,正電荷(質子)的核被移動的負電荷(電子)繞軌道運行。該模型由Niels Bohr于1913年制定 - 距離麥克斯韋約40年。

圖1.電子電流識別出正確的移動電荷載體是電子。
與此同時,馬克斯韋爾和其他人在此期間的工作都承擔了積極的電荷載體。隨后,提出了一系列“右手規則”。為了保持早期工作并保持規則,電氣工程師提出了移動正電荷載體的概念,完全清楚它確實是不正確的。因此,傳統的當前理論仍然存在時間。

今天,除了某些政府培訓計劃外,很少使用電子流。但是,重要的是要理解它最終沒有任何區別。只要在使用電子電流時所有規則都顛倒過來,并且不在問題中改變協議,就可以用任何一種理論分析電路。

圖2.傳統電流假定為虛擬正電荷載體。
圖1和圖2顯示了電子/傳統的當前想法。電子從電池的負極端子(電壓源)移出,而傳統電流的虛擬粒子(沒有名稱,就在那里)離開電池的正極端子并通過負極端子返回。在下面的討論中,將遵循傳統的現行規則和符號,與我的教育根源一致。

關于磁性的入門讀物
就電動液壓的電流而言,磁鐵和磁場起著重要作用。磁鐵在自然界中作為磁石出現,它們是永久磁化的磁鐵礦塊。它們分為兩大類:永久性和電磁鐵。磁鐵可含有鐵,鈷或鎳,以及一些稀土礦物。這些鐵磁材料也被其他磁鐵吸引。

磁性的特征在于由電流引起的磁場和穿過載流導體周圍區域的磁場。由于移動電荷而發生的這種特性在液壓回路中沒有類似之處。


永磁體中的細微電流是由于某些材料 - 例如那些已經注意到的 - 含有“全部排列”的原子。換句話說,非磁化核心中的鐵原子隨機排列,并且軌道的磁場一個原子的電子被其鄰居的電子取消。但是,如果那些軌道運動原子可以在同一方向上對齊以旋轉,則會產生磁體,其源極在材料本身內。

當將具有正確特性的鐵磁材料浸入某些外部磁場中,然后去除外部磁場時,足夠的原子保持在軌道對準中,使得磁性的永久性賦予核心材料。實際上,這就是永磁體的產生方式。巖石被浸沒在地球的磁場中以便永久磁化。

電磁鐵具有臨時磁性,但不稱為臨時磁鐵。它們的磁性嚴格來自伴隨導體攜帶的電流。當電流被帶走時,磁力也會消失。

圖3.載流線圈用于形成電磁鐵。將線圈纏繞在鐵磁芯周圍可增強場強。
電線圈有助于增強磁場強度 - 線圈一圈產生的磁場通過相鄰線圈的磁場作為磁通線加強。通過將線圈纏繞在鐵磁芯上可以進一步增強,類似于圖3中的簡單布置。除了關閉磁場的能力之外,電磁鐵具有與永磁體相同的特性。

該圖是簡化的,因為實際的電磁鐵將具有數十個(如果不是數百個)匝數,通常具有分層匝數。也就是說,后來的轉彎直接包裹在之前的轉彎之上。所有的轉彎都有助于磁場。在相同的電流和匝數下,添加鐵磁芯的磁場強度比空心線圈增加數百倍。

螺線管 - 最常見的電液應用(在某種程度上還有扭矩電機) - 都具有鐵磁芯。除了開啟和關閉能力之外,電磁鐵的值是產生吸引其他鐵磁材料的開/關力。

磁通量處于磁通狀態

圖4.磁通線描繪了圍繞例如簡單條形磁鐵的磁場的影響。
通過發明北極和南極磁極以及圍繞磁體的磁通量場來理解磁力。圖4顯示了一個與磁通線相連的簡單條形磁鐵。永磁體和電磁鐵周圍都存在焊劑。磁通線起源于磁鐵并靠近它們自身,因此每個磁通形成一個完整的環路。

圍繞磁體的磁通線的數量決定磁場強度,并且磁通線彼此的接近度表示“磁通密度”。因此,磁通量密度在磁極處最大。磁通量也有一個方向,雖然它不像電流中的移動電荷那樣構成運動。該方向被指定為從北磁極發出并在其南磁極處重新進入磁體。

磁鐵可以以各種方式成形,以增加磁通量。磁通密度影響磁鐵可以獲得的力的大小; 因此,需要增加磁通密度的幾何形狀。

圖5.帶有凸極片的馬蹄形磁鐵將磁通量集中在極面之間的區域。
圖5顯示了碳纖維汽車引擎蓋復合材料電動機和發電機中使用的幾何效應的基本示例。形成馬蹄形狀的芯并使得彼此相對的凸極面大大增強了氣隙(極面之間的區域)中的磁通密度。另外,極面彼此越接近,磁通密度越大。任何放置在極面之間的非磁性材料都會抑制磁通量并降低磁鐵的效率。最常見的非磁性障礙只是普通空氣,這就是為什么空置空間被稱為“氣隙”。

滯后
滯后是電氣和機械材料和裝置中的自然現象。它發生在諸如磁體的輸入 - 輸出設備中,由此在增加輸入的同時跟蹤的曲線不會在減小輸入的同時跟蹤曲線。

圖6顯示了包含兩個電磁鐵芯的兩種不同鐵磁材料的磁滯曲線。名義上,磁鐵的構造簡化如圖3所示。當芯材為軟鐵時,增加和減少的曲線彼此靠得更近。對于由某些合金構成的硬鐵,滯后曲線具有更寬的開口。

永磁體通常使用硬鐵合金,因為即使在去除激勵源(電流)之后它們也保持其磁場。為了制造永磁體,將硬鐵合金浸入電線圈的中心。然后通過線圈將電流增加到某個預定水平,此時電流被切斷。最終結果是永久磁化的硬鐵合金。

對于電磁鐵,軟鐵是最好的選擇。一旦電流被移除,鐵就會放棄其通量,因此也會放棄其力。

磁飽和也發生在圖6中,因為鐵磁芯隨著電流的增加不能再產生磁通量。像磁滯一樣自然發生,它限制了電磁驅動的機器(電動機,發電機,螺線管等)的物理尺寸。為了獲得更多的通量,這會產生更大的力,磁鐵必須做得更大。但是,較大的電流只能增加通量,直到達到飽和點。

圖6.磁滯導致磁場強度隨著電流的增加而跟蹤不同的路徑,當它增加時與其減小時相比。芯中使用的鐵磁材料的類型影響滯后量。
為了進一步提高通量,使用所謂的稀土元素,在上世紀末開發出新的磁性材料。兩個蓬勃發展的是釤鈷和釹磁鐵。與傳統的鐵芯相比,它們可以使磁通密度加倍。磁性材料的未來發現最終可能導致電機每磅產生與碳纖維汽車引擎蓋復合材料液壓機相同的功率。

磁性材料中的滯后確實在記憶方面起作用。對磁場方向的詢問(正或負)將揭示最后對磁鐵做了什么。換句話說,磁性材料“記住”其最后輸入電流或磁脈沖的極性。如果為正,則稱為邏輯1,如果為負,則稱為邏輯0.當然,1和0構成數字機器所鐘愛的語言。

這種想法的延伸是在硬盤驅動器表面上發現的鐵磁涂層。涂層由單獨的微觀磁疇組成,每個磁疇都是1s和0s的存儲位置。這些域非常小,可以將數萬億存儲在磁盤驅動器上,而磁盤驅動器幾乎不會比一副撲克牌更大,所有這些都基于鐵磁性和磁滯。

存在兩種常見類型的滯后現象。第一種是機械間隙的形式 - 例如在一對嚙合不良的齒輪之間 - 但也在其他機械連桿中,這些機械連桿松散地連接或通過機械磨損而松動。在一個方向上的輸入運動的輸出曲線不會在輸入運動的相反方向上跟蹤輸出曲線。第二種情況是由于粘滯或粘滑摩擦而發生滯后現象。同樣,在比較輸入運動的相反方向時,輸出不會跟蹤。例如,碳纖維汽車引擎蓋復合材料液壓機伺服閥由于電磁現象和摩擦效應而表現出滯后現象。

機械電壓產生
磁鐵不僅僅用于產生可控制的力量。它們也會產生電壓。根據倫茨定律,只要電導體“切斷”磁通線,就會在導體中感應出電壓。此外,Lenz告訴我們,任何感應電壓電流產生的磁通量都會與產生它的磁通量方向相反。重要的是要記住,由于導體和磁場之間的相對速度,可以感應出電壓。

圖7.右手規則有助于確定正在移動并“切割”磁通線的導體的當前方向。
圖7說明了這個想法以及如何應用右手規則。兩個磁極片標記為N和S,代表某些磁鐵的北極和南極。磁通場標記為B(磁通密度),并指向從北極到南極。浸入磁通場中間的是導體段,其以V的速度向上移動。為了向上移動,導體必須穿過場地。因此,據說“切割”通量線,這是用于感應電壓的標準。由于右手規則(拇指指向V方向,食指指向磁場方向,B。因此,帶電粒子將沿中指指示的方向移動。

當前方向通常是垂直的,從頁面出來。構成電流的帶電粒子是先前介紹的那些虛構的正移動電荷載體。I箭頭指向傳統電流的方向。

無法提及的建筑變化的碳纖維汽車引擎蓋復合材料液壓機發電機和交流發電機是圍繞倫茨定律建造的。通過在線圈上放置多圈并在磁場中旋轉該線圈,可以構建大而強大的發電機,它們就是這樣。他們都遵循同樣的原則。


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