电流相角、功率之间关系.PPT

圖1-11　外加交流電流i (t) 磁通軌跡所形成之磁滯迴環 ?在金屬內部，存在著許多小區域，稱之為磁域。在每一個磁域之中，所有的原子對準他們的磁場，均指向同一個方向，所以在金屬中每一個磁域均像是一個小磁鐵一般。而整塊鐵之中並無磁通的原因是在金屬材料中存在著成千上萬但雜亂排列的磁域。鐵塊磁域排列的例子如圖1-12所示。 圖1-12　(a) 雜亂排列之磁域；(b) 磁域受外部磁場影響而排列整齊。 ?鐵心中的磁滯損是在供應鐵心的交流電流在每一週期磁域完成改變方向所需的能量。可以被證明供應交流電流到鐵心所形成的磁滯迴環，磁滯迴環所包圍的面積直接正比於一個交流週期的能量損失。供應較小的磁動勢，磁滯迴環所包圍的面積也較小，因此所造成的損失也較小。圖1-13說明這一點。 ?在這個地方，還有另外一種型式的損失，它也是 起因於改變鐵心中磁場所造成，這種損失是渦流損失。 ? 磁滯損失及渦流損失都會在鐵心材料中產生熱，因此，這兩種損失在電機或變壓器設計時都必須列入考慮，他們通常被加總在一起，合稱鐵損。 圖1-13　磁動勢大小對於磁 滯損失的影響 1-5 法拉第定律 ── 由時變磁場的感應電壓 ?法拉第定律說明磁通通當過一匝線圈時，線圈上會感應一電壓，電壓直接正比於磁通相對於時間的變化率，用方程式型式可寫為 這裡是一匝線圈的感應電壓，是通過這一匝線圈的磁通。假如一個線圈有匝，而相同的磁通通過全部的線圈，則整個線圈的全部感應電壓為： 這裡 線圈感應電壓 N= 線圈匝數 φ= 通過線圈的磁通 方程式中的負號稱為冷次定律。冷次定律說明一個閉合的線圈的感應電壓方向，感應電壓所產生的電流將產生磁通反抗原來磁通的變化。 圖1-14　冷次定律的意義 (a) 線圈圍繞在正在增加的磁通之上； (b)決定所產生感應電壓的極性。 ?第 匝線圈的感應電壓大小為 若線圈共有匝，則線圈的總電壓為 (1-40) (1-40) 式的括號中稱為線圈之磁通交鏈，而法拉第定律可以用磁通交鏈來重新改寫為 這裡 1-6 導體上感應力的產生 ?如圖1-16所示，圖中顯示，一條載有電流，長度為公尺的導線，放在磁通密度為B，方向進入紙面的均勻磁場中，導體上的感應力為 這裡 導線中電流的大小 導線長度， 的方向定義為電流的方向 B= 磁通密度向量 力的方向可由右手定則得到：假如右手食指是向量的方向，中指為磁通密度B的方向，那麼姆指即為導線受力的方向。力的大小可由下式決定 這裡是導線與磁通密度向量B的夾角。 圖1-16　在磁場中一條 載有電流導線 1-7 磁場中運動導體的感應電壓 ?當導線以適當的方向通過磁場，則在導線上將產生感應電壓。這個概念如圖1-17所示，導線所感應的電壓為 這裡 導線的速度 B= 磁通密度向量 在在磁場內的導體長度 圖1-17　在磁場中移動的導體 1-8 線性直流電機 ── 簡單的例子 ?一部線性直流電機如圖1-19所示，它包含一個電池、一個電阻，經由開關連接到沒有摩擦的平坦滑軌上，在滑軌四周是方向進入紙面的均勻磁場，一根導電金屬棒放置於滑軌之上。 圖1-19　一部線性直流電機，磁場進入紙面。 這個裝置的特性可以應用四個基本方程式來得到。這四個方程式為 1. 磁場內導體所受的力的方程式 這裡 F=導線上的力 導線上電流大小 導線長度，l的方向定義為電流的方向 B= 磁通密度向量 2. 在磁場中運動的導線所感應電壓的方程式： 這裡 導線感應電壓 v= 導線速度 B= 磁通密度向量 在磁場中導體之長度 3.電機之克希荷夫電壓定律，從圖1-19中，由定 律得到： 4. 牛頓定律應用於軌道上之鐵棒： 我們將以這四個方程式為工具，探討這個簡單直 流機的基本行為。 △ 起動線性直流機 現在有一電流在鐵棒上流動，其大小可由克希荷夫電壓定律得到： 由 (1-43) 式知道，一電流流過在磁場中的