我很难理解的电子产品的一个概念是,电机、执行器、螺线管等是否使用它们需要的功率或您提供的功率。
如果电机需要 12 伏和 500 毫安,而我为它提供 12 伏和 3000 毫安,它只会消耗 500 毫安吗?另外,如果我给它提供 15 伏和 500 毫安的电压,会发生什么?
在需要/使用电力方面,LED 和直流电机似乎是合乎逻辑的,因为 LED 必须完全调节,而(我假设)直流电机则不需要。
我的理解错了吗?
我很难理解的电子产品的一个概念是,电机、执行器、螺线管等是否使用它们需要的功率或您提供的功率。
如果电机需要 12 伏和 500 毫安,而我为它提供 12 伏和 3000 毫安,它只会消耗 500 毫安吗?另外,如果我给它提供 15 伏和 500 毫安的电压,会发生什么?
在需要/使用电力方面,LED 和直流电机似乎是合乎逻辑的,因为 LED 必须完全调节,而(我假设)直流电机则不需要。
我的理解错了吗?
如果它需要 500 mA,那么即使您提供3000 mA容量,也需要 500 mA 。如果你站在尼亚加拉瀑布的底部,拿着一个 10 升的水桶,你可以将它装满 10 升,即使瀑布有能力提供更多。
这通常适用于白炽灯、电机、其他由线圈制成的物品以及大多数早于半导体的电子产品。许多集成电路通常也是如此,它们根据需要从其电源轨中汲取能量。
对于 LED 和双极晶体管来说,这是特别错误的,除非保持在非常特定的电压下,否则它们都可以很容易地吸收足够的电流来自毁。
过电压几乎总是对几乎所有事情都不利。简单的电子设备可能会在电压不足时工作(电机、灯)。半导体不会。
将电气连接想象为可以旋转的轴,并且可以将由轴驱动的机器连接到使其转动的设备。如果驱动装置正在转动轴,那么现实世界中没有能源的机器将至少在与旋转相反的方向上施加一些扭矩(有效地试图减慢它的速度)——这个方向上的一些扭矩会出现如果没有别的,来自输入轴承的摩擦。通过轴传递的能量将是扭矩和以弧度每秒为单位的转速的乘积[单位是弧度每秒,因为在该速度下,扭矩臂的末端l距离 - 单位长将移动l距离- 每秒单位]。
某些类型的驱动装置将“尝试”以几乎任何速度提供一定量的扭矩。其他类型的驱动设备将“尝试”以特定速度转动轴,提供所需的扭矩(达到某个极限)。大多数类型的驱动装置在没有负载的情况下会以一定的速度旋转,但在负载扭矩增加的情况下会转动得更慢。
相反,某些类型的被驱动设备将施加几乎恒定水平的负载扭矩,无论它们被驱动多快,有些在低于特定速度时几乎不施加扭矩,但“尝试”防止输入旋转得更快,以尽可能多的扭矩抵抗(直到某一点)。许多类型的被驱动设备几乎不管速度如何都会抵抗一些扭矩,但是在较高速度时扭矩会比较低速度时更大。
任何时候供应商的扭矩高于消费者的扭矩,轴转速就会增加;当它较低时,它会减少。由于增加速度会导致大多数驾驶员的扭矩下降,但会导致大多数消费者的扭矩增加,因此速度将增加,直到达到两个扭矩水平相等的水平。
在某些情况下,人们可能会认为转速是由供应商设定的;在某些情况下,它是由消费者设置的。在许多情况下,它是由两者的相互作用决定的。
在电气世界中,电流在很大程度上类似于转速,电压类似于扭矩。就像可以在没有移动物体但(没有无摩擦轴承)的情况下施加扭矩一样,没有扭矩就不能进行连续运动,同样,可以在没有电流的情况下施加电压,但电流(超导体除外)需要电压。关于这个类比的一个奇怪的事情是,大多数电机消耗的电流与机械扭矩成正比,同时降低了与其转速之和成正比的电压(它们还降低了一些与施加电流成正比的额外电压)。
考虑欧姆定律:
$$ E = IR $$
在这里,我们有三个变量:电压、电流、电阻。对于任何阻性负载,三者总是通过这个等式相关联。
如果这很难理解,请考虑一个更易于观察、更熟悉的三变量方程,即牛顿第二定律:
$$ F = 马 $$
力是质量和加速度的乘积。在无摩擦的环境中,没有加速的东西一定没有施加力。考虑到摩擦,不加速的物体必须施加完全消除摩擦的力,这样净力为零。当有力时,质量会加速;如果它更大,它将加速更少。
假设您想以恒定速度牵引拖车。您的拖车会受到空气和轮胎的一些摩擦,牵引机必须平衡该力以保持您所需的速度。如果拖车尚未移动,则牵引机将不得不施加更大的力来加速拖车。如果您正在上坡牵引,则需要更大的力来克服重力。下坡时,您可能需要施加向后的力。
使用自行车或机车作为牵引机并不重要,只要你能施加足够的力来保持你想要的速度即可。在任何一种情况下,力都是相同的,尽管自行车和机车可以提供的力的范围明显不同。
您还可以拥有一台牵引机,它不是被编程为以恒定速度行驶,而是被编程为施加恒定的力。在这种情况下,假设拖车的质量是恒定的,加速度将是满足 \$F=ma\$ 所需的任何值。如果我们假设一条平坦的高速公路,您可能会将拖车加速到某个速度,直到摩擦阻止进一步加速,然后您的速度将保持不变。
大多数电源设计用于保持恒定电压。对于大多数负载,如果您希望更多电流通过它们,则必须施加更高的电压来克服负载电阻产生的反作用力。\$E\$ 由电源设置,\$R\$ 由负载设置,因此只有一个\$I\$ 满足\$E = IR\$。并非所有电源都能够提供足够的电流(不太常见的是,电源可能具有最小电流),但如果电路在电源规格范围内运行,电压将保持恒定,电流将根据负载而变化.