电气设计中常见的电磁技术,你了解多少?

出处: 得捷电子DigiKey 发布于:2022-02-10 17:34:51

    问:电磁基础浅谈

    你是否曾经想过电机是如何工作的?你是否曾经想过继电器是如何工作的?这些产品都有一个共同之处,就是都采用了电磁技术。

    在许多应用中,电磁是电气设计中一个关键因素。本文旨在帮助你认识和理解导体周围磁场形成的基本概念。本文将不涉及计算部分,因为那属于进阶部分,不过以下示例应该对你从头理解并正确使用电磁技术有所帮助。

    电磁技术的基本概念

    电磁

    通过导电材料的电流产生的磁场,垂直于根据“右手法则”确定的电流流动的方向。导线的两种“初级”形状对应着不同的解释,一种是直线导线,另一种是线圈导线。

    直线

    如果你用右手“握住”电线,想象电流朝着拇指方向流动,则磁场会在三维空间中围绕导线形成;磁场的方向和形状与其他四根手指在电线周围卷曲的方式相同。为展示这一效果,我制作了一个简短的动画,可帮助你理解:

 

    磁场不仅在特定方向上围绕在导线周围,还会从中心“扩展”,强度也逐渐降低。如果在灰色平面处放置一个铁磁针,则磁场的“北”极将会被吸引到地球的南极。

    注意:只要电流流过整根导线,磁场就会在导线周围蔓延开来。

    线圈

    线圈是由许多顺时针或逆时针旋转的“环”组成的。环路在制造电磁铁时特别有用,因为电流从一个方向流入并从另一个方向流出,进而产生相反方向旋转的磁场。当磁场相互作用时,由于两个磁场均指向相同的相对方向,因此可以增强中心磁场。为了更好地解释这一现象,请参见以下示意图:

   

    注意,磁场箭头在灰色平面上以相同的相对方向在中心处相交。由于这些磁场非常接近,因此可增加中心合成磁场的强度。这一特性在数个环路中表现得更加强大,例如电感、机械继电器和变压器等技术中使用的线圈。

    下图是线圈的直观示例。

 

    绕线通常缠绕在具有高磁导性的铁磁芯或材料上。这一个,假设你握着周围缠绕着电线的固体材料。围绕在“棒”周围的四根手指代表线圈和电流流动的方向。拇指表示北极的位置以及磁场从很接近拇指的一端出来的方向。下图更加详细地展示了顺时针线圈和逆时针线圈。

    

    蓝色线表示线圈弯曲处的较小磁场。注意顺时针方向的磁场都是从上到下指向线圈中心的。反之,逆时针线圈的磁场则从下到上指向中心。再次说明,磁场实际上是360度围绕整个线圈的。它们也向外辐射,但强度会逐渐降低。以下是另一个显示此特性的动画:

    当电流方向反转时,磁场的极性就会切换:

 

    电磁技术示例

    以下是四种涉及电磁的技术示例。

    变压器

    变压器会使用不同数量环(匝数比)的组合以及一侧产生的磁场。由于交流电流每秒会在正负极间波动60次(美国)或50次(欧洲),因此一侧产生的磁场的极性会不断变化且强度也在增加/减少。改变的磁场到达另一个线圈时,会“感应”出不同电平的电压(取决于该线圈的匝数)。

    机械继电器

    机械继电器则以非常直接的方式利用磁场的极化。由于线圈的北极具有确定的方向(根据电流方向和绕组方向),因此这种磁场可用于下拉通常能导通更大电流(比线圈大得多)的铁磁连接头(加载到线圈的电流和跨连接头的电流是隔离的)。这就是为什么几乎总会有图片显示线圈的哪一侧应通电(对于直流继电器),因为电流方向是正确致动的关键因素。

    电感

    电感的一个关键特性是回冲。电感内部和周围产生的磁场会存储能量,并且在快速断电的情况下,会在连接的电路上以非常高的电压释放能量。如需了解更多详情,请参见此贴文:电感特性:为什么朝向不重要。

    电机

    电机一般(无论交流或直流)都会基于磁场进而运转。在直流有刷电机中,定子(不移动的部件)具有称为电刷的电连接,可向具有线圈的转子(动的部件)提供电流。由电产生的磁场被内部的永磁体排斥,从而产生转动。交流电机具有若干种方法,但一般的概念是相同的,即,电能产生的磁场被其他磁体排斥。


关键词:电磁

版权与免责声明

凡本网注明“出处:维库电子市场网”的所有作品,版权均属于维库电子市场网,转载请必须注明维库电子市场网,https://www.dzsc.com,违反者本网将追究相关法律责任。

本网转载并注明自其它出处的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品出处,并自负版权等法律责任。

如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

扫码下载APP,
一键连接广大的电子世界。

在线人工客服

买家服务:
卖家服务:

0571-85317607

客服在线时间周一至周五
9:00-17:30

关注官方微信号,
第一时间获取资讯。

建议反馈

联系人:

联系方式:

按住滑块,拖拽到最右边
>>
感谢您向阿库提出的宝贵意见,您的参与是维库提升服务的动力!意见一经采纳,将有感恩红包奉上哦!