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电气故障排除和控制操作的常用数学单位

发布时间:2021-07-06 18:23:18点击量:

数学学科过于广泛,无法假设每个概念都同样适用于每种情况和行业。之前的一篇文章讨论了数学对于故障排除和控制重要性

有些工作需要微积分和微分方程的知识来解决复杂的运动情况。然而,在更常见的电气故障排除日常任务中,了解电量和测量值之间的关系至关重要。 

这涉及对定义和描述组件额定值的单位的基本理解。本文概述了工业工程师和技术人员在日常操作中可能需要了解的一些数学单位。 

 

数学单位概述

在工业和电气故障排除领域,很难想象电压、功率或电流这些术语不以某种形式出现的单一情况。在不完全理解这些值存在的原因的情况下,很容易浏览这些值或进行测量。 

 

电气故障排除和控制操作的常用数学单位(图1)

在工业环境中用于测量电流、电压和其他数学单位的万用表

这在许多情况下都很好,但它增加了一个新的故障排除能力,以充分了解不同值的连接方式以及为什么一个单位测量值的变化会影响整个系统。将问题追查到根本原因总是需要能够了解在过程中进一步导致某些症状的问题的级联影响。

电压

“伏特”可能是最常用的电气术语,也许除了功率单元。伏特被最简单地描述为只要提供一条路径就可以推动电子运动的驱动力。正式地,电压被定义为将一库仑电荷从一个点驱动到另一个点所需的能量(焦耳)。

如果电压增加,可以预期更多的库仑电荷会移动,从而导致更大的电流(见下文)。关于电阻,如果电路对电子流的阻力增加,则必须增加电压以保持适当的电流量。

当前的 

电流是电子运动的结果,称为“安培”。这与电压相反,因为即使没有发生电子运动,电压也可能存在。电流几乎总是其他电路特性的结果——不正确的电流应该追溯到电流是如何变化的。

只有两个值会影响电流。但是,有无限的情况会导致这两个值发生变化。如上所述,电压调整将导致类似的电流变化。如果电压源降低,预计电流会变低。如果电压增加,电流也会增加,这往往会导致电路过热和损坏。始终避免过电压。

 

电气故障排除和控制操作的常用数学单位(图2)

测试设施内功率和电流的工程师

电阻也会以相反的方式影响电流。如果电阻增加,甚至达到无限大的“开路”电阻,电流将减少到零点。 

固态元件被设计成在仍能发挥其功能的同时表现出高电阻,从而形成非常低的电流电路,从而节省电力。电线、导体或大型电机线圈中的低电阻会导致高电流值。

力量

在大多数日常情况下,对权力的两种提及是非常常见的。在机械动力系统中,术语“马力”是指发动机或电机的输出。它也可能是驱动带有齿轮、皮带、链条和其他组件的系统所需的动力。

功率的另一个常用术语是“瓦特”,通常保留用于电功率测量。瓦特等于一伏特驱动一安培的电流通过电线中的一点。但是,由于伏特表示能量,电流表示运动,因此瓦特也可以表示为一焦耳的能量在一秒内从一种形式变为另一种形式。作为参考,1 马力大约等于 750 瓦。

任何电路的目标都是完成工作,而这种功(或能量)从一种类型到另一种类型的转换可能是任何电路可以表达的最重要的特性。电力可以源自化学或机械发电机,如电池、太阳能电池板或水力发电源。然后可以将其转换回光、热、声音、运动或电路所需的任何其他任务。

功率不是累积值。您无法表示一天或一个月等期间使用了多少功率。您只能将功率表示为瞬时值——此时能量的使用或转换速度有多快?有关总累积值,请参阅本文后面的“能量”。

散热

散热其实无非是一种特殊的功率形式。然而,它可能是最关键的权力形式之一,因为它可以被很好地利用。它可能会出现问题,但热量几乎总是存在于每个带电电路中。 

以瓦特表示的散热会导致电流通过任何类型的电阻而导致电压下降。这在负载设备中很常见,因为它们的存在只是为了将能量转化为实际用途。 

 

电气故障排除和控制操作的常用数学单位(图3)

热像仪检测工业接线板中的热量

电线太小、连接点松动或损坏,热损失也很常见。固态开关器件可能是高效的,但仍然有一些微小的内阻。几乎所有布线或故障排除方法的目标都是减少热损失并提高电路效率。这可以在最需要的地方——负载设备处节省电力。

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