電氣自動化專業(yè)英語翻譯

1、電氣自動化專業(yè)英語（翻譯1-3 ）默認分類 2008-06-19 16:46 閱讀471 評論0字號：大上小第一部分：電子技術第一章電子測量儀表電子技術人員使用許多不同類型的測量儀器。一些工作需要精確測量面另一些工作只需粗略估計。有些儀器被使用僅僅是確定線路是否完整。最常用的測量測試儀 表有：電壓測試儀，電壓表，歐姆表，連續(xù)性測試儀，兆歐表，瓦特表還有瓦特小 時表。所有測量電值的表基本上都是電流表。 他們測量或是比較通過他們的電流值。這些儀表可以被校準并且設計了不同的量程，以便讀出期望的數(shù)值。1. 1安全預防儀表的正確連接對于使用者的安全預防和儀表的正確維護是非常重要的。儀表的結構和操作的基本

2、知識能幫助使用者按安全工作程序來對他們正確連接和維護。許多儀表被設計的只能用于直流或只能用于交流，而其它的則可交替使用。注意：每種儀表只能用來測量符合設計要求的電流類型。如果用在不正確的電流類型 中可能對儀表有危險并且可能對使用者引起傷害。許多儀表被設計成只能測量很低的數(shù)值，還有些能測量非常大的數(shù)值。警告：儀表不允許超過它的額定最大值。不允許被測的實際數(shù)值超過儀表最大允許值的要求再強調也不過分。超過最大值對指針有傷害，有害于正確校準，并且 在某種情況下能引起儀表爆炸造成對作用者的傷害。許多儀表裝備了過載保護。然 而，通常情況下電流大于儀表設計的限定仍然是危險的1 2基本儀表的結構和操作許多儀表

3、是根據電磁相互作用的原理動作的。這種相互作用是通過流過導體的電流引起的（導體放置在永久磁鐵的磁極之間）。 這種類型的儀表專門適合于直流電。不管什么時候電流流過導體，磁力總會圍繞導體形成。磁力是由在永久磁鐵力的作用下起反應的電流引起。這就引起指針的移動。導體可以制成線圈，放置在永久磁鐵磁極之間的樞鈕（pivot 中心）上。線圈通過兩個螺旋型彈簧連在儀器的端子上。這些彈簧提供了與偏差成正比的恢復力。當沒有電流通過時，彈簧使指針回復到零。表的量程被設計來指明被測量的電流值。線圈的移動（或者是指針的偏移）與線圈的電流值成正比。如果必須要測量一個大于線圈能安全負載的電流，儀表要包含旁路或者分流器。分流器

4、被容納在儀表盒內或者連接到外部。例子一個儀表被設計成最大量程是10A。線圈能安全負載00 001A,那分流器必須被 設計成能負載9。999A。當時。001A流過線圈時指針指示10A。圖1。1 （A）說明了一個永久磁鐵類型儀表。圖 1。1 （B）顯示了一個外部分流器連接到儀表端子上。永久磁鐵類型儀表可以被用作安培表或者電壓表。當量程被設計成指示電流并且內阻保持最小時，這個表可以作為安培表用。當量程被設計成指示電壓，內阻相對高一些時，這個表可以用來測量電壓值。注意：不管如何設計，指針移動的距離取決于線圈的電流值。為了讓這類表用在交流電中，在設計時必須作微小的改動。整流器可以把交流變成直流電。整流器

5、合并進儀表中并且量程要指示出正確的交流電壓值。整流器類型的儀表不能用于直流電中并且它一般被設計成電壓表。如圖1 。 2，電測力計是另一種能用于交流電的既能作安培表也能作電壓表的儀器。它由兩個固定線圈和一個移動線圈構成。這三個線圈通過兩個螺旋型彈簧串聯(lián) 在一起。這個彈簧支撐住移動線圈。當電流流行性過線圈時移動線圈順時針方向移動。電測力計因為屬永久磁鐵型儀表，量程不是均勻分布的。作用在動線圈上的力根據流過該線圈的電流平方來變化。有必要在量程開始比量程結束分割的密一點。分割點之間距離越大，儀表的讀數(shù)越精確。爭取精確的讀值是重要的。移動葉片結構是儀表的另一種類型。電流流過線圈引起兩個鐵片（葉片）磁化。

6、一個葉片是可動的，另一個是固定的。在兩個葉片間的磁的作用引起可動葉片扭轉。移動的數(shù)值取決于線圈的電流值。警告：所有描述的取決于磁力作用的儀器，都不要放置在另一個磁性物質附近。它的磁力可能對引起儀表故障或者導致測量值不準確。1 3測量儀器的使用電壓表是設計來測量電路的電壓或者通過元器件的壓降。電壓表必須與被測量的電路或元器件并聯(lián)。2 3 1 壓力檢驗計交 - 直流電壓檢驗計是一種相當粗糙但對電工來說很有用的儀器。這種儀器指示電壓的近似值。更常見類型指示的電壓值如下：AC， 110， 220， 440， 550V， DC， 125，250, 600V。許多這種儀器也指示直流電的極性。那就是說（i.

7、e=that is） 電路中的導體是陽性（正）的還是陰性（負）。電壓檢驗計通常用來檢驗公共電壓，識別接地導體，檢查被炸毀的保險絲，區(qū)分AC和DC電壓檢驗計很小很堅固，比一般白電壓表容易攜帶和保存。圖 1。31。4描述了用電壓檢驗計檢查保險絲的用法。為了確定電路或系統(tǒng)中的導體接地，把測試儀連接在導體和已建立的地之間。如果測試儀指示了一個電壓值，導體沒有接地。對每一個導體重復這個步驟直到零電壓出現(xiàn)（見圖1 。 5） 。為了確定任意兩個導體間的近似電壓值，把測試儀連接在導體之間。警告：要認真讀并遵守電壓檢驗計提供的說明書。1 3 2電壓表電壓表比電壓檢驗計測量更精確。因為電壓表與被測量的電路或元件并

8、聯(lián)，必須有相對高一點的電阻。內阻要保證通過儀表的電流最小。流過儀表的電流越小，對電路特性的影響越小。儀表的靈敏度用符號 O/V表示。這個數(shù)值越高儀表的質量越好。高靈敏度可使 電路特性的改變減到最小。電工使用的儀表精確度在95%到 98%之間。這個精確度范圍對大多數(shù)應用是滿意的。然而，電力工作者力求最精確的可能讀數(shù)是重要的。一個精確讀數(shù)可以在儀表盤上顯示也可以直接讀出來。如果在指針后面有鏡子，調整視線的角度直到指針在鏡子中看不到映象。如要更精確可以使用數(shù)字表。電壓表有與電壓檢驗計同樣的應用。電壓表比電壓檢驗計更精確。因而，也支持更多的應用。例如，如果一個建筑物的供電電壓低于正常值，電壓表能指示出

9、這個問題。電壓表也用來確定饋電線和支線電路導體的壓降值。電壓表有時有不只一個量程。選擇一個能更精確測量的量程很重要。選擇器開關范圍達到這個目的。注意：開始用一個適當?shù)母咭稽c的量程，然后逐漸降低到在限定范圍之內的最低量程。設定選擇器開關在可用的最低量程上能使讀數(shù)達到最精確。使用儀表之前，要檢查儀表確保指針指在零上。在儀表盤下面有一個調整螺釘。一個輕微的扭動就能使指針偏移。扭轉調整螺釘使指針對準零線。當在DC中使用電壓表時，保持正確的極性是很重要的。大多數(shù)的直流電源和儀 表都用顏色標記極性。 紅色指示陽極，黑色指示陰極。如果電路和元件的極性未知， 觸一下端子的導線觀察指針。如果指針猶豫著試圖擺動，

10、儀表導線連接就要顛倒一 下。警告：不要讓儀表連接反的極性。1. 3. 3安培表安培表是用來測量電路或部分電路的電流數(shù)量的。他與被測電路元件串聯(lián)連接。儀表的電阻必須非常低這樣不會影響流過電路的電流。當測量很靈敏的設 備的電流，安培表電流的輕微改變可能會引起設備的故障。安培表象電壓表一樣，也有一個調零的調整螺釘。許多儀表也有鏡子幫助使用 者保證讀數(shù)精確。安培表常用來找出過載或者開路。他們也用來平衡線路的負荷和確定故障位置。安培表總是與被測電路或元件串聯(lián)連接。如果使用在DC下要檢查極性。圖1。6(A)顯示了安培表測量電路的電流。圖 1。6 (B)顯示的是AC安培表。1.3.3 歐姆表歐姆表用來測量電

11、阻，它內裝電池提供操作時需要的動力。警告：在接上歐姆表之前，必須確認電路或部件沒有與常規(guī)電源相連接。將歐 姆表與一個沒有斷開電源的電路相連可能回損壞儀表甚至導致使用者受傷。歐姆表的刻度的讀取方向與其它儀表相反，當儀表電流開路時，指針應當指向無窮大?？梢酝ㄟ^調整旋紐使指針與無窮大標志對準。多數(shù)歐姆表有數(shù)個量程，量程選擇開關應當置于最能為精確測量的位置(刻度)。量程一般為：r*1、r*10、r*100、r*1000。如果選擇開關置于 r*1 ,表盤顯示的值即為測量值；如果選擇開關置于r*100 ,表盤顯示的值必須乘以1001.3.4 通斷測試儀1.3.5 兆歐表兆歐表，一般認為是由其商品名MEGG

12、ER而得名，是一種測量極高電阻的儀器。例如，用來測量電路導體或馬達繞組絕緣體的電阻。兆歐表被設計成用來測量 兆歐級的電阻；一兆歐等于一百萬歐姆。一個稱之為磁發(fā)電機的小型發(fā)電機被包含于兆歐表外殼之內，它為儀表提供動 力，就像歐姆表中的電池所起的作用。磁力發(fā)電機可以手動發(fā)電或由電池以及其它 設備提供電源。兆歐表有很多不同電壓檔，其中最常用的設計工作于以下數(shù)值： 500V、1000V、和1000V。磁力發(fā)電機產生的電壓取決于被測電阻的類型和歐姆值。因為兆歐表是設計用于測量極高電阻，它們通常用于絕緣測試。肉眼觀測絕緣 性能和用歐姆表進行漏電測試不是非?？煽?，而兆歐表測試是維修電工們最為可靠 的測試方法

13、之一。警告：在兆歐表連接到導體或電路之前，電路必須斷電。絕緣測試通常是在導 體與地之間進行，所以良好的接地是測試過程中至關重要的一部分。應當用兆歐表 和低電阻歐姆表檢測以確認接地的良好連通性。絕緣測試應當在安裝期間進行，并在以后定期進行。對于額定電壓在600V或以下的電路和設備，可以使用 1000V磁力發(fā)電機。必須對測試進行記錄，包括測試 日期、時間、溫度、濕度和電阻值。由于大氣狀況會影響絕緣電阻，一段時間內可能會有很多不同的測試值，因為 絕緣電阻隨著溫度、濕度和空氣質量的不同而不同絕緣的共同敵人是濕氣、污垢、油污、和化學物質，盡可能地保持設備和導體的清潔和干燥是非常重要的。良好的保養(yǎng)習慣和定

14、期的絕緣測試應該成為制度而不是偶爾為之。兆歐表的快速通常被標注為最小 10000歐姆，最大200兆歐。額定工作于600V的導體的絕緣能力應當顯示其絕緣電阻在600000歐姆以上。對于馬達、發(fā)電機、變壓器和類似額定工作于 1000V或以下的設備，其最小絕緣電阻必須在 1兆 歐以上。對于工作于額定電壓在 1000V以上的導線和設備來說，一個不錯的計算規(guī) 則是：將額定電壓除以1000即得到了該設備以兆歐為單位的最小絕緣電阻。周期性的絕緣測試應當至少每兩個月進行一次，絕緣電阻值隨溫度和空氣狀況 的不同而不同，但是，1年到18個月的長時期內，絕緣電阻持續(xù)下降的趨勢意味著 存在問題，電路和設備必須接受檢查

15、。1.3.7 多用表1.3.8 功率計1.3.9 電度表電能表等于功率和時間的乘積。電表用于測量在某段時間內消耗的功率。對于 直流電表，其速度正比于功率，它記錄了給予用戶的瓦時或千瓦時數(shù)。因為很多用 戶需要大量能源，標準電表被設計成以千瓦時顯示。交流電表的工作原理為感應原理。移動磁場產生電流流過鋁制圓盤，這種電流 稱為渦流，它所產生的磁場于運動磁場相互作用，使得圓盤轉動。旋轉的圓盤驅動 一個齒輪鏈，使指針依次顯示（電功值）。電表有四個或5個刻度盤，每個刻度盤有一個指針，標刻有 0到9,刻度盤讀數(shù)從 左到右（從右到左），從右到左刻度盤分別顯示個位、十位、百位、千位和萬位。如圖1.11, 4位刻度

16、盤顯示1238千瓦時。如果指針在兩個數(shù)之間，總是讀取兩個數(shù)中 較小的那個Chap涸體功率器件的基本原理2. 1引言(緒論)本章將集中討論固態(tài)功率器件或功率半導體器件，并且只研究它們在采用相控 (電壓控制)或頻率控制(速度控制)的三相交流鼠籠式感應電機的功率電路中的 應用。2. 2固態(tài)功率器件有五種用于固體交流電機控制中的功率元器件：(1) 二極管(2) 晶閘管(例如：可控硅整流器 SCR(3) 電子晶體管(4) 門極可關斷晶閘管(GTO(5) 雙向可控硅晶閘管SCR和雙向可控硅一般用于相位控制(相控)。各種二極管，晶閘管 SCR 電子晶體管，門極可關斷晶閘管的聯(lián)合體用于頻控。這些器件的共性是：

17、利用硅晶 體形成的薄片構成 P-N結的各種組合。對二極管， SCR GTO-月§ P結叫正極N結 叫負極；相應的電子晶體管叫集電極和發(fā)射極。這些器件的區(qū)別在于導通和關斷的 方法及電流和電壓的容量。讓我們根據他們的參數(shù)簡單看一下這些元器件。2. 2. 1二極管圖2。1顯示了一個二極管，左邊部分顯示的是在硅晶體中的一個PN結，右邊顯示的是二極管的原理圖符號。當 P 相對于N 是正時，由于節(jié)上有一個相當?shù)偷膲航担跋螂娏鏖_始流動。當極性相反時，只有一個極小的反向漏電流流動。這些用圖2。 2闡明。前向電壓通常大約有1V,不受電流額定值的影響。二極管正向導通電流的額定值取決于其尺寸和設計，而這

18、二者是根據器件散熱的要求來確定的，以保證器件不超過最大結溫（通常為200C） 。反向擊穿電壓是二極管的另一個重要參數(shù)。它的值更取決于二極管的內部設計而不是它的物理尺寸。注意：一個二極管只有當加上正向電壓時才會正向導通。它沒有任何固有（內在的）的方法控制導通的電流和電壓值。二極管主要用在交流電路中作整流器， 這意味著它們把AC整流成DC,同時產生 的直流電流和電壓值沒有固有的控制方法。單二極管可用額定值到4800A和最大反向電壓1200V, 2000A最大反向電壓4400V。2 2 2晶閘管圖2。3顯示了晶閘管（一般也叫可控硅）的PN結排列和它的原理圖符號。注意這不同的結從正到負是 PNPN還有

19、一個門極連到了內部的P層。如果沒有連門極，并且陽極加反向電壓，從正極到負極就沒有電流通過。這是因為內部P 結由于未通電而工作在阻斷電路。這種情況對于正向阻斷狀態(tài)也是正確的。然而，當陽極是正的并且正信號作用到門上，則電流將從正極一直流向負極即使門極沒有正信號。換言之，門極能打開晶閘管但不能關斷它。關斷晶閘管的唯一方法是通過外部方式在正極強加上一個零電流。因此在前向導通只能通過強加零電流停止方面，晶閘管與二極管是相似的。然而，晶閘管與二極管在如何啟動前向導通方面是不同（ 1 ）陽極是正（2）門時刻是正。這個特性暗指了術語“可控硅”。2。 4闡明了晶閘管的穩(wěn)態(tài)伏安特性。注意反向電壓和反向泄漏電流的形

20、狀與二極管的很相似。反向電壓導通時比二極管的高，通常有 1。4V。阻斷狀態(tài)也有一個 極小的前向泄漏電流。在二極管中，穩(wěn)態(tài)電流值是由器件的性能和底座（散熱器）散發(fā)的熱量確定的。晶閘管的最大結溫比二極管要低，大約在125C。這意味著在同樣的額定電流下，加上1。4V的前向壓降，晶閘管比二極管的前向壓降大的多。單晶閘管可用額定值在 最大反向電壓2200V超過2000A,在在最大反向電壓 4000V超過1400A。2 2 3電子晶體管（電子管）圖 2 5列出了一個典型功率電子管的結排列，原理符號圖和伏安特性。如果集電極為正，除非在基電極和發(fā)射極間有電流才有電流從集電極到發(fā)射極。與晶閘管比較， 只有在基極

21、有電流時，電子管沒有從集電極到發(fā)射極的自鎖電流?；鶚O開路，集電極到發(fā)射極將阻斷電流。功率電子管與晶閘管在控制前向導通的啟動時相似。它與晶閘管不同的地方在于它能控制關斷和交流電機頻率控制所必需的換向。注意伏安特性沒有顯示反向特性。一般的，一個反向分流二極管連在發(fā)射極和集電極之間，以保護電子管受反向電壓傷害。功率電子管的可用額定值是最高反向電壓1000V400A。2 2 4門極可關斷晶閘管GTO圖2。6顯示了 GTO的原理符號。GTOW晶閘管的相似處在于 PNPN吉的排列和前 向電流的操作。如果陽極是正的，導體的啟動是通過作用在門上的正脈沖。然而硅片和結是利用特殊特性設計的，所以即使陽極保持正值，

22、加到門上的強負電流作用迫使前向電流阻斷。GTO常用的瞬間額定值是 PRV1200V2400A2 2 5雙向可控硅圖 2。 7顯示了雙向可控硅的原理符號圖。一個雙向可控硅由一個特殊的晶閘管包（包含前向和反向晶閘管）組成，它的操作由一個門極控制。他們常用在調光器電路中或者作為繼電器的開關，這樣截止態(tài)下很小的泄漏電流不會引起其它控制器的誤操作。隨著增加電流容量可控硅的可用性使他們用于交流電機的相位控制中。2 3功率半導體容量功率器件在穩(wěn)態(tài)交流電機馬力范圍大于 600V時如何用，用在哪里摘要顯示在表2。 1 中。馬力額定值基于沒有并聯(lián)的器件。2 4功率半導體的物理特性在物理特性條件下，有三類最常用的功

23、率半導體：（ 1）栓接式（2）薄片或冰球式（3）絕緣散熱器類型。他們的共同特征是需要與其它器件有物理聯(lián)系。這器件叫散熱器，為了保持結溫在設計值內把內部熱量散發(fā)出去。散熱器吸收結的熱量通過散熱片，輪片（螺旋槳葉片）或者液體冷卻劑發(fā)散出去。液體冷卻劑幾乎從不用于600V級的固態(tài)交流電動機控制中，而且也不包含在我們的討論中。這三類功率半導體的不同在于它們如何安裝，他們如何與散熱器連接。2 4 1 栓接式螺紋部分可能是PN結的一部分，或者是與有源電子部分電子絕緣。在任一種情況下，螺紋部分常常插入散熱器的螺紋孔。栓接式器件在小馬力額定值下常用來作為直接功率控制器件，在大馬力額定值下常用來作為輔助保護器件

24、。在后一種情況下，它們常直接安裝在較大器件使用的散熱器上，如冰球式設計。2 4 2冰球式器件典型冰球式功率器件可能是二極管，可控硅或GTO尺寸范圍直徑從近似25MM冰球到100MM每一個平坦的面即不是 P也不是N結。熱傳遞和導電從這表面產生 式器件典型安裝是聯(lián)接鋁型材的散熱器。特別的箝位電路，聯(lián)接絕緣混合劑和扭矩 扳手都是需要的，用來確定光熱傳遞和電導率。由于栓接式和冰球式器件的散熱器都能傳遞電流，他們必須與機械底托電子絕 緣。輪片能加到散熱器上增加熱量排放并且增大固定負荷狀態(tài)的完成。由于散熱器能在同樣電壓水平下作為功率器件，冰球式和栓接式的固態(tài)AC電動機控制必須通過附件（外殼）供給。附件（外

25、殼）必須有合適的通風口或熱交換器 使得熱量能散發(fā)。它不會用在放在安全封套中的用法，例如象NEMA12密封盒或相似的外圍物。2. 4. 3絕緣散熱器件絕緣散熱器功率器件可能是二極管，可控硅，GTO三極管或雙向可控硅。單個的包包含器件的聯(lián)合體，在內部以線加固。區(qū)別的特征是術語“絕緣散熱器”。有 一個鋁底盤在每個包下面。這個底板與功率器件之間是導熱并絕緣的。結的大部分 熱量傳給了鋁盤。這個底板依次安裝在第二個更大的散熱底板上。這個更大的散熱 底板在對面有鰭狀表面。絕緣散熱器的設計使它自己是個完全封閉的設計。他們也有經過預包裝的已經 內部加固過的復合器件的優(yōu)點。 他們的缺點是通過底部安裝的底板散熱的能

26、力有限， 所以固定負荷狀態(tài)必須小于開放的散熱器一安裝在冰球式器件上。盡管如此，絕緣 散熱器在一般應用和器件容量的使用上迅速增長。在較高的左上角的排列是唯一的，同樣它聯(lián)合了有所有封閉設計的絕緣散熱器概念的冰球式的優(yōu)點（例如，易替換， 易互換）。它也被恰當?shù)姆Q為“開放塊狀”模式。2. 5換流在深入的討論實際的固態(tài)交流電機的控制之前，將換流的概念和種類闡述清楚 是必要的。換流的不同類型指所有討論的固態(tài)電動機控制。換流是功率半導體器件中負載電流被截止或停止流動或轉換到另一回路的過程。有以下三種換流方式：（1）自然或線電壓換流（2）負載換流和（3）強制換流。圖2.8為用于將交流轉換為直流的功率半導體電路

27、，在數(shù)學上可以證明這種特殊電路可以將60Hz460V三相交流電轉換為包含 60Hz脈動成分的600V直流電。既然60Hz正弦交流線電壓在每次正和負半周結束時都會過零，因此在線電壓 的每個半周結束時，功率半導體是自動（關斷）換流的，這也就是自然或電網（線 電壓）換流。假設某一時刻圖2.8電路產生的直流電壓作用于一個具有反極性的電壓源之上（見圖2.9）,且該直流電壓稍高于600V,如果該半導體器件為二極管，則會導致短 路的發(fā)生。但是，如果這些器件是晶閘管、三極管或可關斷晶閘管，由于它們除非 觸發(fā)，都處于關斷狀態(tài)，沒有電路流過，所以不會有像使用二極管時的短路現(xiàn)象發(fā) 生。因為器件將在每個半周經歷一次零

28、電壓，所以如果它們在每個半周的任意時刻 導通后，在每個周期結束時，交流線電壓將使器件換流。這也是有電流從直流端流 向交流端的自然或電網換流。圖2.10所示為一種連接于交流鼠籠感應電機交流接線端的半導體功率裝置，如同圖2.8和圖2.9 ,圖2.10中的功率器件在將在每個交流線電壓正弦波周期經歷一次 零電壓，因此，這些器件可以是二極管、晶閘管、三極管和可關斷晶閘管，或是雙向可控硅。既然二極管可以導致線路和電機短路，所以二極管是多余的。 對圖2.10,晶閘管和雙向晶閘管對于相控比較實用，因為它們可以被關斷?？申P斷晶閘管和三 極管由于其固有的關斷能力不相適應，所以它們也不會用于圖2.10o圖2.10是

29、另一種自然或電網換流應用的例子。負載換流發(fā)生于如下情形：負載具有某種特性可以導致交流電壓自動為零，繼而將導致器件每半個周期換流或關斷一次。電機的旋轉加上直流場的效果導致電機輸入端正弦電壓的產生。這種正弦波電 壓，如果連接到功率半導體器件，將提供半周一次的換流或關斷，這就是負載換流,見圖2.11。電路見圖2.11,它不能用于交流鼠籠式感應電機，因為激勵或勵磁電流來源于 與線電流功率部件相同的電源?？梢詾楣β拾雽w控制系統(tǒng)加裝特殊電路，一旦感 應電機速度達到某一值時，可以為電機提供負載換流。對于大型電機這樣更為節(jié)省 成本，但對于373kW/600V的電機不太多見。強制換流技術用于這類電機。圖2.1

30、2所示為由功率半導體饋電的交流鼠籠式感應電機，依次由直流源饋電。 如上所述，交流鼠籠式感應電機不能產生換流或使正弦波形轉變極性，假設期望通 過依次開、閉功率半導體器件以提供電機的頻率調節(jié)，則強制換流必須用于器件的 關閉。如果是三極管，基極信號將使其導通，基極信號的撤除將使其截止，三極管的 強制換流不需要其它功率器件。對可關斷可控硅，正門極脈沖使其導通，而負門極脈沖使其產生換流或關斷， 與三極管一樣，其強制換流不需要其它輔助功率器件對于前面提到的晶閘管，門電路對關斷無效，必須由與陰極和陽極并聯(lián)的輔助 功率器件使陰極和陽極之間電流為零。典型的結構包括一個電容和一個晶閘管，如 圖2.13所示，當主晶

31、閘管導通時，電容充電，主晶閘管關斷的同時，輔助晶閘管同 時導通，因而電容放電，強制主晶閘管陽極中的電流為零。2.6總結緊記功率半導體器件在固態(tài)交流電機控制中使用的三種重要的選項是：(1)功率半導體器件(二極管、晶閘管、三極管和可關斷晶閘管和雙向可控硅) 可以用于控制交流電壓、交流轉換為直流、直流轉換為交流、和直流開關。(2)采用哪種類型的器件取決于要實現(xiàn)的功能和器件輸入和輸出側功率電流的 特性。決定很大程度取決于可以使用的換流類型一一電網、負載、或強迫換流。(3)器件的物理特性(拴接式、冰球式、或絕緣散熱式)和相關的冷卻要求， 在很大程度上取決于對成本的均衡考慮和控制器外殼的要求。記住這三種選

32、項的判據和性能，讓我們期待下一步器件會有最好的表現(xiàn)，從將 它們用于固態(tài)交流電機的相控啟動器開始4數(shù)字電子4.1 數(shù)字的概念4.1.1 什么是數(shù)字信號(1) 一個歷史例子。"聽，我的孩子們，你們將會聽到保羅瑞維爾午夜策馬飛奔的傳奇，”根據朗費羅的詩，保羅瑞維爾通過波士頓老北教堂的鐘樓那里給新 英格蘭農民發(fā)信號。(如果英軍今晚無論是從陸地還是從海上來犯，在老北教堂鐘樓的拱門上高掛一盞燈籠作為信號)"一盞燈籠表示從陸地來，兩盞燈籠表示從海上來 ”。那就是說， 如果英國軍隊從波士頓陸地向康科德前進，展示一盞燈，如果他們 穿過Mystie河走間接航線，兩盞燈將被展示。愛國者們收到的消

33、息就是數(shù)字形式的編碼。我們今天將說這兩個"位”的信息通 過代碼運傳送(嚴格地說，二位能表明4個可能消息，并且要求可分辨的燈，一個紅 燈和一個白色的燈).第一個燈光通知英國軍隊正前進， 第2盞燈指示他們通過什么路線來因為想象只有兩條路，信息的第二位能被解釋為表明兩條路線之一如果信息能被一系列的 YES/NO所定義，信息就能以數(shù)字形式確定。每個變量只可能有兩種狀態(tài)在傳送信息方面使用。這種方法把信息簡化為一系列是/ 不看起來有局限性，但是這種方法實際上十分有用。數(shù)目可以以基數(shù)2表示，字母表可以表示成數(shù)字代碼。的確，有限輸出的任何情形都可以被簡化成數(shù)字代碼。具體的，n位數(shù)字能描述成2n 個可

34、能狀態(tài)。如同在我們的歷史例子中，數(shù)字通訊能用明確定義的代碼在兩種情況下都通知到大家。(2) 瑞維爾通訊碼分析。為了更進一步確定數(shù)字的信息的概念，我們將定義兩個來描述保羅瑞維爾通信系統(tǒng)的數(shù)字變量，讓 B 描述是否英國人正來，并且L描述他們正來的路線。數(shù)學變量，B和L,是不平常的數(shù)學變量，因為每一個只能有兩個值。我們可以用我們希望的任何名字給兩值命名：是 / 不，真 / 假，一 / 0 ，高 / 低， 甚至黑色/ 白色。 當這類數(shù)學被通過符號邏輯用于哲學論據分析時，變量的值被叫對還是錯，根據邏輯命題被闡述的正確性。近來，命名一/ 0 已經開始被工程師和程序員( 處理數(shù)字代碼) 更喜歡。這種命名有明

35、顯的優(yōu)勢，適用于二進制數(shù)字系統(tǒng) (base2) 處理數(shù)字信息，但是這些命名偶爾對數(shù)字系統(tǒng)的討論造成混亂。雖然如此，我們將使用ONE/ZERO1/0作為我們數(shù)字變量 B和L的兩種可能的狀態(tài)。因此B和L的定義是如果英國人將來，B =1如果英國人不來，B =0如果通過海上來，L =1如果由陸路來，L = 0第一個光(B) 唯一確定他是否騎馬。當?shù)谝还獬霈F(xiàn)時，他騎上他的馬。但是他不能離開直到第2盞燈(L) 出現(xiàn) ( 或者不出現(xiàn)) , 對于第2盞燈來說顯示英國人的路線并且因此部分確定要被宣布的消息。(3) 用電力描述數(shù)字信息。在數(shù)字電子方面，數(shù)字變量通過邏輯級描述。在任何規(guī)定時間，電壓預計有一值或者另一

36、個，或者更確切在一個范圍內。在一個典型系統(tǒng)里，0和0.8 V之間的電壓將被認為是數(shù)字的零，在 0.8和2 V之間的電壓將被 禁止；如果電壓屬于這范圍， 你知道數(shù)字設備需要修理了。這些定義顯示在圖4.1中。作為一個數(shù)字電路的插圖， 我們將考慮放大器開關作為一條非門電路。非電路的輸出是輸入的數(shù)字“補碼”或者“反”。首先我們將用一個真值表描述非電路的定義。這在圖4.2顯示：A描述輸入，可能1或者0; B描述輸出，也可能是1或者0, 但是由輸入決定。 非或者邏輯補的操作，以真值表以下的那些方程式用代數(shù)方式被 表達。我們現(xiàn)在將確定放大器開關的邏輯級這樣它能執(zhí)行非的功能。電路的輸入輸出 特性被在圖4.3中

37、重復。 顯然，我們希望10 V為1區(qū)域，0.7 V在0區(qū)域。 那就是 說，輸入是10 V(數(shù)字1),輸出應該少于0.7 V(數(shù)字0),反之亦然。因此，我們可能考慮數(shù)字0的范圍從0-1V,數(shù)字1的范圍大約從8 -10 V。這對一個工作的數(shù)字系統(tǒng) 能很好工作，但是離開能勝任的范圍。那就是說，希望擴展區(qū)域1和0的有效范圍，以允許晶體管和電源電壓的變化以及混雜在信號里的噪音等因素的影響。在目前例子中， 我們能以錯誤操作的范圍0-1.5 V作為數(shù)字0,好的操作范圍5 -10 V作為數(shù) 字1;即由于這些定義電路作為一條并非電路，即，它執(zhí)行合乎邏輯的補足。這些邏輯級被用圖4.4顯示。4.1.2 幅數(shù)字的信息

38、的畫像(1) 電梯門控制器。已經解釋數(shù)字的信號的性質，信息被用電力描述多么數(shù)字啊，并且晶體管電路怎樣有進行數(shù)字的操作的可能性，我們轉向顯示怎樣以數(shù)字 進一步說明那些語言和數(shù)學的那些數(shù)字方法。形式描述一種形勢的一個更完整的例子我們的目的介紹和和或者數(shù)字功能并且更在一個典型的升降機上的門在自動關門的它上有一只定時器，如果沒有人進入升降機并且敦促一只按鈕另一層。它也喝一"電的眼睛" 防止門接近一位乘客。讓我們描述一命令給門關閉機制與二進制的易變的D（D = 1 途經關閉如果） 一起 . 門（D）的狀況 將被3個二進制的變量控制：T描述州（定時器正跑的T = 1方法，時間還沒有過去

39、） 的定時器; B 描述某人敦促一只按鈕的另一層（ 一枚鈕扣已經被推的B = 1方法）的結果；S描述州安全裝置（某人在門內的S = 1方法）.我們看見D是因變數(shù)， 并且是一個3項自變數(shù)（T, B和S）的功能.記住這些全部是二進制的變量， 并且因此 可能只是1或者 O。D = f （ T , B , S ）這樣的一個數(shù)學函數(shù)怎樣可以被描述？如圖中所示, 描述一個二進制的功能的一種有用的方法是一張事實桌子4.5. 這里我們已經列舉自變數(shù)的全部可能的結合并且表現(xiàn)因變數(shù)的合適的價值。通常， 有 n 自變數(shù)， 每一個有兩可能狀態(tài)什么時候，將有 2 n 可能結合（23 在這箱內） , 可能被列舉確定函數(shù)。

40、事實桌子為展示這樣的列舉提供一個有系統(tǒng)的形式。名字事實桌子歷史上從代表的朱鷺類型的應用到合乎邏輯的辯論的有系統(tǒng)的調查起源。因為這些個協(xié)會，數(shù)字電路經常被叫為邏輯電路。(2) 事實桌子表現(xiàn)。圖 4.5禮物事實桌子給電梯門功能。讓我們看出我們怎樣在圖 4.5 確定 1 ' s 和 0 ' s 。 1 ' s 和 0 ' s 在前 3根柱子起因于一有系統(tǒng)的8種可能性的數(shù)，或者說明。我們叫它" 數(shù) " 因為我們已經使用的圖案形成計入這個基礎2個數(shù)字系統(tǒng)。但是你想起它，這種圖案是清楚的：我們?yōu)?S 最迅速地更送l 和 O，更為 B 慢， 和為 T 最慢

41、， 因此包括全部可能的結合。這些代表我們的自變數(shù)的價值。為在最后柱子里填寫1 ' s和O' s,我們首先地看著S柱子，這描述保險開關。當保險開關指示某人站在門（S = 1）里時，我們不想要門關上，我們把0放進D專欄（0方法不關門的D =)為每1在S柱子里8 個國家中的4個的這賬。其它 4個國家取決于按鈕和定時器。如果 S = 0( 沒有什么堵塞門) , 如果兩枚這枚鈕扣中的任一枚被推，門應該關上(B = 1) 或者定時器終止(T = 0) . 我們檢查剩下的4個國家并且把 1放進欄目D， 如果他們1 歲在那些T 專欄內在那些B 專欄或者0內。使用這個角色，我們發(fā)現(xiàn)3結合導致門的

42、關上。第一個，全部0' s,描述對門的結束用盡的定時器。 第 2描述被推的一枚鈕扣和同時用盡的定時器，并且在定時器用盡之前，第 3描述被推的一枚鈕扣。當然，在安全機制允許門關上的全部3容易。(3) 并非功能。這種真值表法是用于描述一個二進制的功能一種暴力方式。相同信息可能用代數(shù)方式描述通過和，或者以及并非二進制功能。沒考慮第一個并非功能 , 合乎邏輯的補足, 在圖的忠誠桌子里描述4.2. 那些并非功能涉及這個問題，因為并非 S 允許那些門關閉，而不T 促使那些被定時器那些門的關閉。S 功能的不以加變量或者表示指出的一最好時期描述用代數(shù)方式：S ' 沒表示并非S。我們需要不到那時

43、0是引發(fā)或者或者和因為由1 開出的這幾次扳機的結合。(4) 或者功能?；蛘叨M制起作用在&lined 在圖 4.6 。 因變數(shù)，C =一或者B，1什么時候或者一或者 B(或者兩)是(是)是1.這如此包括的或者因為包括那些箱在哪里兩個一和B 在 1 。 或者功能在描述那些對這定時器和那些鈕扣的被結合影響涉及我們的升降機問題。當定時器過去時，我們希望門得到信號關閉(T = 0) 或者鈕扣被推(B = 1) 或者兩個。用代數(shù)方式表示這的這種方法是T ' 或者B。這個功能的事實桌子被用圖4.7 顯示。 在在圖里建造事實桌子方面4.7 ，我們增加一根并非 T 柱子。 然后我們在在任何一個

44、以前的兩根柱子里有1的任何地方把1放進最后柱子， 因為這些是變量我們是ORlng。(5) 和功能。下一步我們需要解釋保險開關。和功能被要求，因為我們表示那些忠誠桌子適合和在必須那些同時對關門的脈沖和那些缺乏那些門障礙的事件。圖4.8功能出現(xiàn)。這里我們得到1只有當時兩個一和B在1。為我們的關上門的易變 的（D）完成事實桌子，我們必須和S 有最后一柱子在內圖4.7為了蓋住全部可能性。 因此，我們可能說明關閉的途經起的作用被解釋為二進制或者合乎邏輯的功能，Eq。（4.1）在圖里用代數(shù)方式說明與忠誠桌子相同的信息 我們通過考慮到全部可能的結合解決的 4.5。我們以數(shù)字形式代 表信息現(xiàn)在已經介紹一種方法

45、了，我們已經確定一些基本的邏輯關系。電路能執(zhí)行邏輯操作多電的緊挨著描述的我們毫米象那樣和和或者。4.2 異步數(shù)字系統(tǒng)邏輯符號。數(shù)字系統(tǒng)由大量的與非、或非和非門，加上我們以后要討論的存儲器和 定時電路構成，所有的相互連接執(zhí)行某些有用的任務，例如計數(shù)器和時間顯示、電 壓測量。或進行數(shù)學運算。如果我們畫出這種系統(tǒng)的電路圖，包括所有三極管、二 極管和相互連接，我們將面臨的是一個不可能完成的，而且是不必要的任務，之所 以說是不必要，是因為任何讀電路的人都會在心中將這些元器件組織在一起成為標 準電路，并且用獨立門的系統(tǒng)函數(shù)的方式思考。由于這個原因，我們用標準邏輯符 號設計和繪制數(shù)字電路，如圖 4.9所示（

46、門；中+ （或）和一（或）標志是可選的， 門的符號定義了其功能），輸出端的小圓圈表示反相，這樣沒有小圓圈的話，三角形將表示一個放大倍數(shù)為一的放大器（或緩沖器），第二個符號表示或門。如上所示，不過，普通電路哪個倒置的那些。這些個邏輯符號只顯示輸入和輸出連接。實際門，被電報告知進一條數(shù)字電路，將有電源（Ucc）并且也建立于連接基礎上。圖4.10為一座四倍，二輸入端門 NAND1顯示連接。注意到輸出功率被用打下好基礎的 7（2）邏輯系列在別針之間使用14和7。如果你希望建造一條數(shù)字電路，你將不裝配一大堆二極管，電阻器并且著手把他們布線在一起，進標準門電路第一個，然后進更大的功能。將購買已經在一條集成

47、電路(IC) 上建立的門, 并且在一個塑料膠囊內包裝。這商業(yè)的IC"片"包括一同包裝的4扇NAND1 一個設計的重要的部分將是選擇一個細節(jié)" 邏輯系列，" 取決于你的最后的產品的自然和工作環(huán)境。邏輯系列由可以被一同連結做數(shù)字的系統(tǒng)的大量可選的兼容電路組成。邏輯系列在用來進行邏輯操作的電路的細節(jié)方面不同。這是一些邏輯系列。(1) 二極管晶體管邏輯(DTL) 電路現(xiàn)在過時。我們使用這類簡單的邏輯只說明邏輯門的原則。(2) 高閾值邏輯(HTL)電路類似于DTL門，但是代替兩個系列二極管包括一個齊納二極管，并且使用更大的能力電源電壓，Ucc。這個齊納二極管為接通

48、晶體管提高閾電平并且因此通過大的邊為1和 0分開電壓地區(qū)，說 10 V。 電噪音是一個問題的地方，這個邏輯系列有用，為了防止適度的噪音信號，可以漏入電路，從影響電路作為有效的數(shù)字的信號。例如，你電路必須經營在附近一大dc 電動機或者焊接機器的一電弧，你將使用 HTL電路(3) 晶體管晶體管邏輯電路(TTL) 電路代替二極管使用專用晶體管。這些電路被廣泛地使用，因為他們迅速接通，要求謙虛的權力操作，并且是廉價的。在這個邏輯系列使用的電路相當大比DTL電路錯綜復雜。(4) 補充的金屬氧化物半導體(CMOS)邏輯電路使用場效應晶體管(FETs),不同于晶體管的類型。這些電路要求極少權力經營并且用于低

49、的功耗是重要的要求的地方，如同在電池經營的計算器。(5) 發(fā)射極耦合邏輯(ECL) 非常迅速的門開關和被用象高計頻器那樣的高速電路使用。有與其說是這些，倒不如說是邏輯系列。邏輯電路的設計非常復雜，并且在這個地區(qū)的專家必須親密熟悉在規(guī)定的時間可提供的全部可能的產品和邏輯系列4.2.2實現(xiàn)邏輯函數(shù)（1） 并非功能。 經常并非電路被要求，那些設計者掙一將在之外一也非或者 NANDfe路。 圖4.11顯示做的兩種方法一臺并非（或者逆變器）在一條NANDfe路之 外。要被在更低的實現(xiàn)方面在數(shù)字的 1修理的輸入將通過一臺電阻器附著Ucc電源。與此類似，如果一個人要求一次輸入被在0修理，這次輸入將被打下好基

50、礎。建立于一次輸入基礎上用來用 A也非門沒意識到并非功能，我們在本章的末端將前往一 個實踐問題的。（2） 電梯門控功能的實現(xiàn)。在4.1.2部分，我們得到適合給（D = 1方法關閉）的一電梯門服藥的一邏輯表達式基于定時器（T = 1表示那些定時器仍然跑，不要關門），一按鈕開關（某人已經敦促按鈕另一層的 B = 1方法，關門），以及一個安全 裝置（S = 1方法某人正堵塞門，de不關門）.進我們已經發(fā)展的表達式邏輯表達式，改寫，見圖4.12.我們首先將意識到與 NAND-起的功能也不門。 在圖4.12的實現(xiàn)利 用6扇門： 也非，一 NANDff口4 NOTs,這被NAND端成的一。 這實現(xiàn)進邏輯門

51、符號 基于直接的邏輯表達式的翻譯。圖4.12直截了當?shù)暮鸵膊婚T的使用 NAND勺電梯門功能的實現(xiàn)。我們可能通過為D操作表示到一個更方便的形式完成更簡單的實現(xiàn)。Eq o（4.2）顯示這樣的一次操作。在Eq里。（4.2）第一個形式如同在圖4.12是D的相同的表示， 除了我們注意 到它兩次。我們做這，因為我們想要最后的結果讓D被準備，即，不某些事情。如果我們，這被要求意識到那些最后操作 A也非或者NAND1。第2個形式起因于使用 de摩根的定理對個別的條件分配一NOTs 3個形式與第2相同，除了我們已經從S。除去雙倍的補足 這最后形式證明方便因為實現(xiàn)與一起也非門。圖4.13顯示實現(xiàn)。注意，以致于我們

52、使一不在之外也非類似于這種方式我們意識到一不與早NANDH起。de摩根的定理如此導致更簡單的實現(xiàn)。圖4.13簡單實現(xiàn)d使用的電梯門功能也非門。4.3時序數(shù)字系統(tǒng)4.2節(jié)中的邏輯電路被稱為組合邏輯電路，因為其輸出直接與輸入相關而且沒有存儲器。當存儲電路成為邏輯電路的一部分時，這樣的系統(tǒng)被稱為時序電路，因為其輸 出與電路的輸入和歷史有關 (取決于輸入加上其歷史)。在這一節(jié)中，我們將展示在 邏輯電路中存儲器如何被逐步引入，以及存儲單元如何大大地增加了邏輯電路的應 用?；镜拇鎯ζ鳛殡p穩(wěn)態(tài)電路，我們將在這一節(jié)中進行討論。在圖 4.14中，我們給出了兩級串聯(lián)的放大一開關電路，第一級T1的輸入作為第二級T

53、2的輸入，它被稱為兩級放大器，因為兩級放大發(fā)生在相對獨立的兩級，每一級都與原始的放大- 開關單元相同。在圖4.15中，給出了輸入電壓從零開始時的電路整體輸入輸出特性。當輸入為零時，第一級晶體管 T1將截止，第二級晶體管 T2將飽和，當輸入電壓上升，第一級晶體管將在輸入電壓上升到 0.7V以上時脫離截止，但是，的二級晶體管 將繼續(xù)保持飽和，直到第一級的輸出下降到大約4V,這樣的4V輸出大約需要3V輸入；因此，在脫離飽和以及整個兩級放大器的輸出增加前，輸入必須增加到大約3V0在這一范圍內兩級晶體管都處于動態(tài)范圍，輸出快速上升，當?shù)诙壘w管輸出降 至心氐于0.7V時，第二級晶體管將截止。這樣當輸入

54、在 3到4V之間時，兩級晶體管工 作于動態(tài)范圍。如果我們將兩級放大器的輸入和輸出相連，將會發(fā)生什么呢？圖4.16 (a)給出了這樣一個電路，它為了強調改動后電路的對稱性而重新繪制過。我們還增加了輸入端，我們不久將對此加以討論。從數(shù)學上看，這種連接要求Ui=Uo ,它定義了一條通過原點，具有相同斜率的直線，圖 4.16 (b)中，我們在放大器特性中畫出了這條直線，而放大特性也應當被滿足。這條直線不是負載線，但是我們在考慮負載線時所遵守的同樣的前提也適合于這里：要滿足兩種特性，解必須位于它們的交點(S)。結果，我們?yōu)槿齻€交點作出標記，S1和S2為穩(wěn)定解，但標記為 U的交點不穩(wěn)定。在圖4.16 (c

55、)中我們提出一種力學模擬裝置：當杠桿靜止于每面墻時處于穩(wěn)定平衡，但處于無摩擦支點的平衡位置是不穩(wěn)定平衡而且實際上不會發(fā)生。標記為S1的穩(wěn)定位置發(fā)生在晶體管 T2飽和而T1截止，標記為S2的穩(wěn)定位置發(fā)生在晶體管T1飽和而T2截止。電路將永遠保持在兩個穩(wěn)定狀態(tài)除非施加外部信號迫使它變?yōu)榱硪粋€狀態(tài)，就像圖4.16 (c)中的杠桿，將斜靠在一面墻上，除非外力將它移向另一面墻。通過給截止的晶體管施加一個足夠的正電壓，我們可以切換電路的狀態(tài)，在輸入端加入二極管以確保電路的狀態(tài)不會影響輸入端的驅動電路。圖4.16 (a)所示電路稱為雙穩(wěn)態(tài)(或鎖存)電路，它可以作為電子存儲器。例如當你按下計算器的按鍵時，信號

56、被鎖存在計算器中以在你釋放按鍵后保留按鍵信息，然后保留的信息在所有數(shù)字信息輸入后被提供給計算器進行處理。1)R-S觸發(fā)器。我們可以用標準邏輯門實現(xiàn)鎖存功能，圖4.17給出了用兩個或非門構成的鎖存電路。每個或非門的輸出作為另一個或非門的輸入，輸入端被標注為S (用于置位)R (用于復位)，輸出端被標注為Q和Q',因為搓搓多路提供反相輸出，這種電路稱為 R-S觸發(fā)器，與她在圖4.16 (b)雙穩(wěn)態(tài)電路中的運算類似。.讓我們考慮R和S都為零但是Q'為1的情況，這時輸入NOR1為1,因此其輸出(Q) 為零，而這與Q'為1的假設一致這意味著兩個輸入都為零。由對稱性，鎖存電路在Q=1和Q' =0時也是穩(wěn)定的。2）門控和鐘控觸發(fā)器。R-S觸發(fā)器需要進行一些改進來實現(xiàn)存儲器和數(shù)字信 號處理的完全的功能。 一個問題是所有時間里，R-S觸發(fā)器立即響應R和S輸入的 信號，當邏輯信號應當同時到達而事實上由于不同的延時而到達時間有輕微的不同 時，就會發(fā)生定時問題（競爭冒險），這種定時問題可能產生短暫的無用的脈沖，被 稱為“干擾”。門控觸發(fā)器見圖4.19 （a）,它只在門控信號抵達 G （門控端）時才響應 R和S 端的輸入。注意我們這里用與非門構造觸發(fā)器