先进的电磁学和电磁感应

电子功率转换电路被称为逆变器转换直流成交流通过使用晶体管开关元件周期性地反转直流电压的极性。通常，逆变器还通过将开关直流电压加到升压变压器的初级绕组上来增加输入功率的电压水平。你可能会认为逆变器的开关电子类似于每秒来回多次的双极双掷开关:雷竞技最新app

第一个商业化的逆变器生产简单方波输出:

然而，这对大多数电力造成了问题变形金刚设计用于运行正弦波交流电源。当由这种逆变器的方波输出供电时，大多数变压器会饱和这是由于在波形周期的某些点的磁芯中积累了过多的磁通。用最简单的术语来描述这一点，方波具有更大的振幅伏秒积比具有相同峰值振幅和基频的正弦波强。

这个问题可以通过降低方波的峰值电压来避免，但是一些类型的供电设备会因为(最大)电压不足而遇到困难:

解决这一困境的可行方法是对方波的占空比进行修正:

计算这个修正方波开启的半周期的比例，以便在半周期内(从0到π弧度)具有与正弦波相同的伏特-秒乘积:

提示:这是一个计算各自的问题区域在半周期域的每个波形下面。

一个电动弧焊机是一种功率转换装置，用于将电力电压(通常为240伏或480伏交流电)降低到低电压，并反过来将电流提高到100安培或更多，以产生非常热的电弧，用于焊接金属块:

最简单的弧焊机设计不过是一个大型降压变压器。为了对不同厚度的金属实现不同的焊接功率强度，有些电弧焊机在二次绕组上配备了丝锥:

一些弧焊机设计通过在变压器铁芯结构中移动一个磁ß - hunt“来实现连续的变异性:

解释这个分流器是如何工作的。为了增加焊接电弧的强度，需要移动它的哪个方向?与抽头二次绕组相比，这种电弧功率控制方法有什么优点?

无负载变压器发出的“嗡嗡”声主要是由于一种被称为磁致伸缩．这种效应到底是什么?

如果在线圈上施加恒定的直流电压，由超导线(完全没有电阻)制成的空心电感器的磁通量会发生什么?记住，这是一个理想的场景，其中唯一描述最终磁通量的数学函数是将磁通量与电压和时间联系起来的函数!

给定施加在初级绕组上的方波电压，绘制理想变压器铁芯内的磁通量(Φ)随时间的变化曲线:

提示:输出电压(测量在二次绕组)也将是一个方波，与源(一次)电压完美地同相。

给定施加在初级绕组上的方波电压，绘制理想变压器铁芯内的磁通量(Φ)随时间的变化曲线:

提示:输出电压(测量在二次绕组)也将是一个方波，与源(一次)电压完美地同相。

给定施加在初级绕组上的方波电压，绘制理想变压器铁芯内的磁通量(Φ)随时间的变化曲线:

重要提示:注意方波源通电的时间点。一次绕组上施加电压的第一个脉冲不是全持续时间!

当最初连接到交流电压源时，电力变压器可能会出现“浪涌”，在短时间内达到额定一次电流的几倍。这种涌流通常是可以听到的，特别是当变压器是一个大型配电单元，而你恰好站在它旁边的时候!

一开始，这种现象可能看起来是矛盾的，基于你对电感如何响应瞬态直流电压的知识(起初电流为零，然后电流渐近地达到最大值)。的确，即使有了交流电，这也是电感的本质反对通过降低电压而产生的电流反电动势）.那么，当一个无负载变压器最初连接到交流电压源时，为什么会产生巨大的涌流呢?

提示:当变压器第一次连接到它的电压源时，它并不总是浪涌。事实上,如果你打开和关闭隔离开关喂养电力变压器的初级绕组,你会发现几乎激增现象是随机:有时就没有关闭开关时,有时会有浪涌(不同程度)当开关关闭。

假设您正在测试降压变压器，在其不同位置之间移动选择开关，并测量变压器在每个开关位置的输出电压:

你会注意到一些奇怪的事情:当开关移动到产生最大输出电压的位置时，变压器会发出“嗡嗡声”。它在任何其他开关位置都不会产生明显的噪音。为什么会发生这种情况?

提示:如果开关停留在“嗡嗡声”的位置，任何大量的时间，变压器温度开始增加。

众所周知，铁磁材料的B-H曲线的非线性会导致感应器的电流是非正弦的，即使在感应器上的电压是完全正弦的情况下:

除非线圈电阻大,核心通量波形(φ)随着时间的推移将一样正弦电压波形,因为没有阻力降电压,电压和通量之间的关系是e = N [(dφ)/ dt],一个完美的正弦波的变化率作为一个完美的余弦波。

知道磁芯磁通波形将是正弦的，允许我们使用图形“技巧”从B-H曲线推导出电感电流波形:使用B-H曲线关联磁通随时间的瞬时值与线圈电流随时间的瞬时值。当以这种方式使用时，B-H曲线称为a传输特性，因为它被用作地图，将一个波形上的点“转移”到另一个波形上的点。我们知道φ与B成正比，因为B = [(Φ)/A]，核面积是恒定的。我们还知道i和H成正比，因为

)/l]，铁芯长度和导线匝数均为常数:

注意，磁通波形是正弦波，而电流波形不是。

根据你在这里看到的，描述一个电感器设计者如何最小化电感器中的电流失真。什么条件使这种扭曲更好，什么条件使它更糟?

法拉第电磁感应定律指出，线圈上的感应电压等于线圈的“匝数”乘以磁通量随时间的变化率:

通常你会看到在方程右边前面有一个负号，用来表示感应电压的极性。这是的数学表达式楞次定律．在这个方程中，负号省略了，我们只注意感应电压的绝对值。

使用微积分技术表达φ为v的函数,这样我们就可以有一个方程中的磁通量积累有用的预言一个电感或变压器的电压(v)和时间的积累(T)提示:你可以把它看作一个与可分离变量微分方程。

对于那些不熟悉微积分的人，您仍然可以回答这个问题，尽管是以一种更简单的形式:写出一个方程，描述线圈内磁通量的变化(∆Φ)，给定线圈上的直流电压(V)和一定的时间(t)。