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| 主要用途 | UPS專用 |
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產(chǎn)品簡介
詳細(xì)介紹
艾佩斯蓄電池UD17-12 12V17AH風(fēng)能發(fā)電！
當(dāng)前開關(guān)電源,、交流UPS,、自動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò),、數(shù)據(jù)通信,、集成電路、電腦,、手機(jī),、電視機(jī)等設(shè)備應(yīng)用極廣;其中半導(dǎo)體器件是普遍應(yīng)用、極為重要的器件,應(yīng)用廣泛的原因正是“非線性阻性”(“電阻”參數(shù)值變化的)及其“控制”功能的特殊效果,。
文獻(xiàn)[1]分析說明了通信用(交流)UPS規(guī)定的兩種負(fù)載之一的非線性負(fù)載,是非線性的“阻性”的特性;此文之初為了引出此類特性的普遍性,例舉了屬于“非線性”的半導(dǎo)體器件如二極管,、三極管、穩(wěn)壓管等都屬“阻性”,。(注:該文在印刷的文字中比我寫的原稿多了“在線性工作區(qū)”這幾個(gè)字,概念就變樣了,應(yīng)該用鋼筆將這幾個(gè)字劃掉),。
歐姆定律創(chuàng)建之后,線性電阻(在恒定溫度時(shí)電阻數(shù)值不變或近似不變的)占用了“電阻”名稱,實(shí)際上,電阻的“非線性”也是用歐姆定律公式的計(jì)算結(jié)果來確認(rèn)和表示的。
非線性“阻性”參數(shù)的特性可用直觀的U和I兩座標(biāo)面積中的曲線來表示,電阻的參數(shù)(R=U/I)就隱含其中,。電感也有電壓和電流,電感的非線性為何不能用U,、I曲線來表示。線性的含義也有多種,也需要區(qū)分,。
1 “電阻”概念及復(fù)雜因素
(1)“電阻”原先就是“電參數(shù)名”
電阻的物理意義是導(dǎo)電物體對(duì)通過電流的阻力大小,。可用數(shù)值來表示,其單位是“歐姆”,因此“電阻”是“電參數(shù)名”,。
歐姆定律I=U/R,當(dāng)時(shí)從線性電阻導(dǎo)出,測(cè)得電流正比于電壓,證明了當(dāng)時(shí)被測(cè)試的電阻是常數(shù);多少年來留下了非常深刻(而不全面)的普遍影響!
(2)“器件名”與“電參數(shù)名”相混
?、?ldquo;線性”電阻“器件”的名稱,若稱之為“電阻器”(例如:英文名字中的resistor),就可以與歐姆定律中的“電阻”(resistance)相區(qū)別;但在我國的技術(shù)發(fā)展過程中,習(xí)慣上(常在中文名詞中省掉了一個(gè)“器”字)常“簡稱”之為“電阻”,例如:線繞“電阻”,碳膜“電阻”;造成了與歐姆定律中電阻是“電參數(shù)名”的性質(zhì)相“混淆”;
②又容易誤解成“線性”占有了“電阻”的全部范圍;
?、塾炙坪鯇?ldquo;半導(dǎo)體”器件的名稱和性質(zhì)排除在“電阻”之外了!
?、苓@個(gè)現(xiàn)實(shí)難以改變!為避免誤解,用些補(bǔ)充意義的名稱,如:等效電阻、電阻性質(zhì),、阻性,、……等;當(dāng)應(yīng)用歐姆定律或見到未加補(bǔ)充意義的“電阻”名稱時(shí),只好各人自己隨時(shí)領(lǐng)會(huì)“器件名”與“電參數(shù)名”兩者的區(qū)別了!
(3)“半導(dǎo)體”這個(gè)名稱能說明此類器件具有“電阻”的性質(zhì)
①名稱中含有“導(dǎo)體”兩字,衡量導(dǎo)體的導(dǎo)
電性能的參數(shù)是“電導(dǎo)率”,“電阻”是“電導(dǎo)”的倒數(shù),只是不同的表示方式,可見半導(dǎo)體是“電阻”性質(zhì)的材料;所以,用半導(dǎo)體材料做的器件,不論是線性或非線性都有“電阻”的性質(zhì),簡稱“阻性”;
?、谄毡閼?yīng)用的晶體二極管,、晶體三極管(晶體表示有半導(dǎo)體的PN結(jié)),都是“非線性阻性”器件,。文獻(xiàn)[2]對(duì)兩者的等效電阻參數(shù)都作了分析,如晶體三極管的輸入電阻、輸出電阻,并且都可分為直流電阻(即R=U/I),、微變(交流)電阻(即R=ΔU/ΔI);
高頻開關(guān)電源及UPS設(shè)備中常用的MOSFET,、IGBT等,其特性中含有“電阻”的參數(shù)。例如,MOSFET在開關(guān)工作狀態(tài)下導(dǎo)通時(shí),有通態(tài)電阻的性能[3],。
③這些器件都具有“非線性”的“阻性”特性,但是,電阻的變化現(xiàn)象很繁雜時(shí),往往采用了較直觀的U,、I特性曲線來表示,例如,引入便于計(jì)算的電流放大倍數(shù)β等參數(shù),。這樣,電阻參數(shù)常被隱蔽了(雖然不一定隨時(shí)注意,但是客觀存在的);
④電阻的性能之一是消耗電功率轉(zhuǎn)換成熱能,應(yīng)用阻性器件和設(shè)備要有散熱的考慮和設(shè)計(jì),。否則,容易過熱和損壞,甚至燒毀,、火警等。
(4) 歐姆定律的應(yīng)用范圍
?、贇W姆定律公式I=U/R:適用于任何“電阻”參數(shù)的運(yùn)算,即不僅適用于線性電阻,而且能計(jì)算出非線性的阻性參數(shù)的定量變化;
?、诮⑷娴母拍?不單是理解到電阻R不變時(shí),電流I正比于電壓U;還要注意到電壓U不變時(shí),電流I反比于電阻R;以及在電流I不變時(shí),電壓U正比于電阻R;
③實(shí)際應(yīng)用的機(jī)動(dòng)性:許多情況I,、U,、R三個(gè)參數(shù)都在變,可隨時(shí)應(yīng)用公式計(jì)算;
④歐姆定律的限制條件:電阻R不能是“負(fù)”值,也就是電阻上的電壓與電流兩者的方向不能相反,因?yàn)閮烧呦喾磿r(shí)不再是消耗電功率,而是供出電功率了,。電阻不是電源,也不像電感,、電容有儲(chǔ)能、回能的作用,。
2 電阻變化的因素和狀態(tài)
(1)線性電阻
電阻數(shù)值恒定的電阻,但也有因素使線性電阻變化,例如,常用的銅導(dǎo)線,電阻隨溫度變化,。
(2)電阻參數(shù)可變的電阻
雖然穩(wěn)定時(shí)工作在線性狀態(tài)(工作狀態(tài)電阻參數(shù)是不變的或近似不變的),但電阻數(shù)值是可變的,如電位器、可變電阻,電阻是可以人為調(diào)節(jié)的;又如白熾燈,說明如下:
?、侔谉霟舻碾娮桦S溫度明顯變化,一只燈泡的燈絲溫度與電源電壓相關(guān),電源電壓為額定電壓時(shí),燈絲發(fā)強(qiáng)光時(shí)的溫度約1000℃,電阻(阻值)約增大到室溫時(shí)的10倍左右;
?、谶\(yùn)行之中電源電壓恒定時(shí),可認(rèn)為阻值也恒定,電源電壓變動(dòng)時(shí)阻值也變動(dòng);
③開燈之初,燈絲溫度從低溫變到高溫,燈絲電阻從小變大,燈絲電流從大變小,然后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),也就是電燈泡在穩(wěn)定發(fā)光之前,有一個(gè)極短時(shí)間內(nèi)很大的沖擊電流,這也是電阻的非線性現(xiàn)象的體現(xiàn),都要用歐姆定律來分析;
?、芸梢?線性電阻實(shí)現(xiàn)的條件是溫度不變,。
(3)非線性電阻性器件
①非線性阻性器件,如日光燈,、半導(dǎo)體器件(如二極管,、穩(wěn)壓管、三極管,、穩(wěn)壓管等),可在U,、I直角座標(biāo)的平面上,繪出各自的伏安特性曲線,用歐姆定律可求出曲線上相應(yīng)各點(diǎn)U、I瞬時(shí)值相對(duì)應(yīng)的電阻數(shù)值,可看出電阻的變化,認(rèn)識(shí)“非線性阻性”的性質(zhì);
?、跒橹匾氖?ldquo;非線性阻性”類器件專有的“控制”功能,如晶體三極管是“電流控制”型器件,可用輸入側(cè)的小電流控制輸出側(cè)(流過三極管的)相對(duì)大的電流;常用電流放大倍數(shù)β來近似推算輸出電流的變化量,很是方便,應(yīng)用極廣!
?、鄣珡妮敵鲭妷汉碗娏鲀烧?ldquo;同時(shí)”可不變,、緩變和快速變化,有電功率損耗會(huì)發(fā)熱(要考慮散熱)的問題上,隨時(shí)顯示了電阻的性質(zhì)。
(4)非線性阻性器件的功能
電功率發(fā)熱(要散熱),沒有(電感,、電容那樣的)儲(chǔ)能和回能,電壓電流變化速率不限,晶體三極管是小電流控制大電流的器件,多級(jí)放大能控制大功率,可設(shè)計(jì)成線性放大器,、開關(guān)變換器等。
?、匐娮枋怯须姽β蕮p耗的電參數(shù),相應(yīng)的電能轉(zhuǎn)換成其它能,如熱能,、光能;(純電感、純電容沒有電功率損耗,實(shí)際情況計(jì)及電功率損耗時(shí)要有相應(yīng)的等效電阻)電爐,、電燈都利用了能量變換,。
半導(dǎo)體器件的有利因素是變換和控制電能,變成熱能的電功率是無用的損耗,要限制,還要散熱。但發(fā)熱,也說明了電阻特性,。
?、陔娮铔]有儲(chǔ)存電能和釋放電能的作用,這是極重要的有利條件。因此,電阻的電流與電壓大小變化的速率不受限制,即“不變”,、“慢變”,、“快變”都行。
其優(yōu)點(diǎn)是,作為主要器件隨電路的設(shè)計(jì),可用于交流或直流,開關(guān)變換或模擬(線性)放大(波形畸變小),各種波形,不同頻率范圍,也可寬頻帶響應(yīng)等,。電感則儲(chǔ)能于磁場(chǎng)又回能于電路,電感的電流不能突變,、其電壓不能*不變;電容儲(chǔ)能于電場(chǎng)又回能于電路,電容的電壓不能突變、其電流不能*不變;在電路中只能起到輔助的作用,。
3 U,、I特性只適用于“阻性”
(1)U、I直角座標(biāo)組成的面積內(nèi)適用于繪制“阻性”參數(shù)的特性
“阻性”參數(shù)的計(jì)算公式用歐姆定律R=U/I,式中只有3個(gè)參數(shù),即在U,、I直角座標(biāo)組成的矩形面積內(nèi),任意一點(diǎn)都有確定的電壓U和電流I的值,可以求出該點(diǎn)位置的電阻R值;在此面積上繪出的特性曲線可稱為“伏安特性”,是該“阻性”器件的固有特性,也就是在實(shí)際應(yīng)用中無論電壓,、電流在此范圍內(nèi)如何變化,在規(guī)定的條件下特性曲線是固定的(或變化很小的)。
(2)U,、I直角座標(biāo)組成的面積內(nèi)無法繪制“感性”參數(shù)的特性
?、?ldquo;感性”參數(shù)的計(jì)算公式是u=Ldi/dt,式中有4個(gè)參數(shù),即u、L,、i,、t,必須有3參數(shù)已知,即必須3種參數(shù)的座標(biāo)上波形有位置(有數(shù)據(jù)),才能求解此式;
②當(dāng)電感量L已知時(shí),電感上的瞬時(shí)電壓u與電流的變化率di/dt成正比;不是取決于“該瞬時(shí)”的電流i,、i的數(shù)值是“大”還是“小”,、是“正”還是“負(fù)”,都不是決定u的因素。也就是電流的瞬時(shí)值不能肯定,無法在U,、I座標(biāo)上找位置;
?、踕i/dt要在i、t兩座標(biāo)的面積中繪出電流瞬時(shí)值i的波形,波形上的每一點(diǎn)都有該點(diǎn)的波形(向上或向下)的斜率,這就是該點(diǎn)的di/dt;所以沒有t座標(biāo)情況下是沒法表示di/dt的;
?、茈妷簎要在u,、t兩座標(biāo)的面積上畫出波形,i和u兩波形的對(duì)照,才能分析非線性和相位的情況,。
注:電感的非線性常用磁化曲線來表示。
(3)U,、I座標(biāo)上無法繪制“容性”的特性類似的原因,“容性”參數(shù)的計(jì)算公式是i=Cdu/dt,式中du/dt是電容電壓的變化率,要有時(shí)間t的座標(biāo),。
注:一般的電容器非線性因素變化非常緩慢,故不需分析非線性的影響。
4 多種“線性”的含義
(1)電阻“分類”中的“線性”
電阻參數(shù)的“線性”與“非線性”,是指電阻在工作和分析的范圍內(nèi),電阻值的“不變”與“變”的分類,。
(2)伏安特性形狀或局部形狀的“線性”
?、僦挥信c“零點(diǎn)”相交的“斜直線”(含延長線)才是“線性”電阻的伏安特性。零點(diǎn)是指U,、I都為零值的點(diǎn),也就是電壓為零時(shí),電流也為零,此類“斜直線”上電壓與電流才能成正比;不滿足上述特點(diǎn)的“伏安特性”(或局部線段)都是“非線性電阻”的特性,。
②穩(wěn)壓特性:電流在相應(yīng)范圍變化時(shí),電壓恒定(或近于恒定),在此范圍內(nèi)的伏安特性是與電流座標(biāo)平行的直線(或近似直線),形狀也是“線性”,但計(jì)算其電阻則有大范圍的變化,此線段的電阻是“非線性”的;
?、鄯€(wěn)流特性:電壓在相應(yīng)范圍變化時(shí),電流恒定(或近于恒定),在此范圍內(nèi)的伏安特性是與電壓座標(biāo)平行的直線(或近似直線),形狀也是“線性”,但計(jì)算其電阻則有大范圍的變化,此線段的電阻是“非線性”的;
④晶體三極管輸出側(cè)的伏安特性,常畫有多條對(duì)應(yīng)于輸入電流的曲線,其“線性”區(qū),其中每一條線的“線性”部分,較近似于上述“穩(wěn)流特性”,電壓變時(shí)電流沒有明顯變化,所以采用了“電流放大倍數(shù)”β這個(gè)線性化了的參數(shù),便于計(jì)算(實(shí)質(zhì)是近似的計(jì)算);隱含著變化繁雜的“非線性電阻”這個(gè)參數(shù),。
(3)放大器的工作狀態(tài)的“線性”
“線性”放大器也可稱為“模擬”放大器,輸出信號(hào)是輸入信號(hào)成比例放大的,如音頻放大器的工作狀態(tài),。
但放大器中的晶體三極管始終是可以“控制”的“非線性阻性”的工作特點(diǎn)。
艾佩斯蓄電池UD17-12 12V17AH風(fēng)能發(fā)電,！