第七章电能传输及转换技术.ppt

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1、,第7章 电能传输及转换技术,7-1 二端口网络 7-2 变压器 7-3 几种常用变压器 7-4 电热转换技术 7-5 电光转换技术 7-6 电声转换技术 7-7 电化学转换技术,化学工业出版社,第7章 电能传输及转换技术,7-1 二端口网络,化学工业出版社,7-1 二端口网络,一、二端口网络 具有四个端钮的网络称四端网络。如下图所示。,M,1,1,1,1/,1/,1/,2/,2/,2/,2,2,2,L1,L1,L2,L2,Z2,Z1,Z3,（a）,（b）,（c）,二端口网络,在四端网络中端口由两个端钮组成，当从一个端钮流入该网络的电流等于从另一个端钮流出该网络的电流时，该两个端钮称一个端口。

2、上图（a）中，如果流入端钮1的电流等于流出端钮1/的电流，1-1/称一个端口。图中四端网络共有两个端口，称二端口网络。,C,7-1 二端口网络,二端口网络中与电源联接的端口称输入端口，与负载联接的端口称输出端口。 二、二端口网络分类 二端口网络按其内部电路是否含有电源，分为含源二端口网络和无源二端口网络。如下图所示。,1,1,1/,1/,2,2,2/,2/,C,Z1,Z1,Z2,Z2,Z3,+,-,Us,(a)含源二端口网络,+,(b)含源二端口网络,含源及无源二端口网络,7-1 二端口网络,二端口网络按其内部电路是否含有非线性元件，分为非线性二端口网络和线性二端口网络。如下图,1,1,1/,

3、1/,2,2,2/,2/,C,R,R,VD,（b）线性二端口网络,（a）非线性二端口网络,非线性及线性二端口网络,第7章 电能传输及转换技术,7-2 变压器,7-2 变压器,由硅钢片叠压制成的变压器铁心磁路,变压器一次侧绕组 （原边）,变压器二次侧绕组 （副边）,变压器图形符号,变压器是一种能变换电压、变换电流、变换阻抗的“静止”电气设备。变压器在传递电能的过程中频率不变。,一、变压器的基本结构,低压套管,分接开关,油箱,铁芯,绕组,放油阀门,变压器主要由铁芯和绕组两大部分构成。铁芯是它的磁路部分，绕组是它的电路部分。,讯号式温度计,吸湿计,储油柜,安全气道,油表,气体继电器,高压套管,7-2

4、 变压器,二、变压器的工作原理,（1）变压器的空载运行与变换电压作用,变压器的一次侧接电源，二次侧开路，这种运行状态称为空载。,变压器空载时原边电流 i10很小，在铁心磁路中产生按正弦规律变化的磁通，当穿过两线圈时，分别感应电压：,7-2 变压器,变压器原、副边电压与感应电压的关系为：,变压器原、副边电压与感应电压的关系为：,其中k 称为变压器的变比。显然：变压器通过改变原、副边的匝数即可变换电压。,7-2 变压器,（2）变压器的负载运行与变换电流作用,变压器的一次侧接电源，二次侧与负载接通，这种运行状态称为负载运行。,变压器负载运行时由于副边电流存在的去磁作用，因此原边电流由 i10增大至i

5、1。原边磁动势增加的数值恰好等于二次侧负载所需要的磁动势。即：,7-2 变压器,（2）变压器的负载运行与变换电流作用,变压器在能量传递的过程中损耗甚小，因此：,因此：,其中1/k 称为变压器的变流比。显然：变压器在改变电压的同时也改变了电流，即变压器还可以变换电流。,7-2 变压器,（3）变压器的变换阻抗作用,变压器的副边所接负载为|ZL|，原边输入阻抗为Z1时，有：,把变压比和变流比公式代入可得：,7-2 变压器,已知某收音机输出变压器的原边匝数为600,副边匝数为30,原边原接有16的扬声器，现要改接成4 扬声器，求N2应改为多少？,变压器的阻抗变换作用常用于电子电路中。,例如：,7-2

6、变压器,变压器的外特性就是描述输出电压u2随负载电流 i2变化的关系，即： u2f（i2） 两者之间的对应关系可用左图所示曲线进行描述。,cos(-2)=0.8超前,cos2=1,cos2=0.8滞后,2电压调整率,电压调整率反映了变压器运行时输出电压的稳定性，是变压器的主要性能指标之一。,7-2 变压器,4变压器的损耗和效率,（1）损耗,铁损耗 包括磁滞损耗和涡流损耗。 （2）效率,7-2 变压器,*三、电力变压器的型号,S7-500/10,变压器的额定值,额定容量：三相变压器的总容量 SN=3I2NU2N,额定电压：原、副边额定值均指线电压数值。,额定电流：I1N、I2N均指原、副边线电流

7、值。,7-2 变压器,*四、三相变压器的并联运行,两台变压器并联运行,将两台或两台以上变压器的原、副绕组分别并联到原边和副边的公共母线上，共同向负载供电的方式，称为变压器的并联运行。,7-2 变压器,为了安全可靠地并联运行，变压器组必须满足下列三个条件：,1.并联运行的变压器，其连接组别标号必须相同； 2.并联运行的变压器，其变比应当相等； 3.并联运行的变压器，其短路电压应当相等。,其中第1条必须严格遵守！,三相变压器的并联运行,7-2 变压器,*五、变压器同名端判别,AX是变压器的原边绕组,ax是变压器的副边绕组,Aa是变压器一对同名端,由同一电流感应的电动势，极性始终保持一致的端子为同名

8、端。,电流同时由同名端流入（或流出）时，它们所产生的磁场相互增强，反之相互削弱。,判别方法：,7-2 变压器,用实验的方法测试同极性端,S闭合时：毫伏表指示正值，则1和3是同极性端，若指针反偏，则1和4是同极性端。S打开时指针偏转情况相反。,先将两线圈的一对端子相联，构成串联连接。U13=U12U34时，1和3是同极性端； U13=U12U34时，1和4是同极性端。,7-2 变压器,第7章 电能传输及转换技术,7-3 几种常用变压器,实验室中单相和三相调压器的实物图,7-3 几种常用变压器,1.自耦变压器,特点：副绕组是原绕组的一部分，原、副压绕组不但有磁的联系，也有电的联系。,自耦变压器的工

9、作原理和普通双绕组变压器一样，因此变比相同,自耦变压器也称为自耦调压器，它的最大特点就是可以通过转动手柄来获得原、副边所需要的各种电压。,自耦变压器的电路图符号,7-3 几种常用变压器,电压互感器,7-3 几种常用变压器,2.电压互感器,电压互感器的原绕组匝数很多，并联于待测电路两端；副绕组匝数较少，与电压表及电度表、功率表、继电器的电压线圈并联。用于将高电压变换成低电压。使用时副绕组不允许短路。,电压互感器使用时，二次侧并联阻抗不得太小，否则影响测量精度。 电压互感器二次侧表头额定值为标准值100V。,7-3 几种常用变压器,3.电流互感器,7-3 几种常用变压器,电流互感器,电流互感器原绕

10、组线径较粗，匝数很少，与被测电路负载串联；副绕组线径较细，匝数很多，与电流表及功率表、电度表、继电器的电流线圈串联。用于将大电流变换为小电流。使用时副绕组电路不允许开路。,电流互感器二次侧所接仪表的阻抗不得大于规定值！ 电流互感器二次侧表头额定值为标准值5A（或1A）。,7-3 几种常用变压器,自耦变压器为什么不能用作安全变压器使用？,因为自耦变压器的原、副边存在电的联系，高压侧如果出现故障，必然波及到低压侧，低压侧直接与设备相连，因此是不安全的，故自耦变压器不能当作安全变压器使用。,何谓变压器绕组的同名端？如何判断同极性端？,由同一电流产生的感应电动势的极性始终保持一致的端子称为同名端。判断

11、同名端可以用实验的方法，包括直流法和交流法。,国家规定的电力变压器的标准连接组别有哪5种？,国家规定的电力变压器的标准连接组别有： Y，yn0；YN，y0；Y，y0；Y，d11；YN，d11五种 。,思考题,第7章 电能传输及转换技术,7-4 电热转换技术,7-4 电热转换技术,电能和热能是能量的不同形式，它们之间是可以相互转换的。 如热力发电厂是将热能转换为电能，而电加热装置是将电能转换 为热能。 电能转换为热能的方式主要有电阻加热、电弧加热、感应加 热和介质加热四种类型。 一、电阻加热 1.直接电热法 直接电热法是使电流通过被加热物体本身，利用被加热物体 本身的电阻发热而达到加热目的。如在

12、家用电器中，利用水本身 的电阻加热水的热水器等。凡是利用直接电加热法加热的物体， 其本身必须具有一定的电阻值，其电阻值太小或太大都不适合采 用直接电热法。,7-4 电热转换技术,2.间接电热法 再间接电热法中,电流通过的回路并不是所要加热的物体,而是 另一种专门材料制成的电热元件。选取电热元件取决于加热温度 与周围的情况，可使用镍铬丝、盐浴、石墨、钨丝等，下表中为 各种电热元件及其温度范围。,按使用温度电热元件的分类,使用温度/,种 类,使用温度/,种 类,150550,约 900,约 1200,约 1100,800950,5501000,10001350,14001800,16002500,

13、2200,2800,3000,钢退火用盐溶剂（硝酸盐类等）,2号镍铬丝,渗碳盐溶剂（氰化物或它与碳的混合物）,钢淬火用盐溶剂（氰化物、碳酸盐类等）,1号镍铬丝，2号铁铬丝,1号铁铬丝,高速钢淬火用盐溶剂（以BaCl2）,石墨棒,人造石墨,钼丝（在真空中或还原气氛中）,钨丝（在真空中或还原气氛中）,人造石莫（在真空中或还原气氛中）,7-4 电热转换技术,如图所示的电砂锅就是一种间接电热法电阻加热装置。它的锅体是用陶瓷做成电热锅，其材质和外形与普通砂锅相似，锅底装有发热板，发热板结构是采用金属管状电热元件的铸铝板。发热板与底座之间装有可调的热双金属控温器或电子控温器。,电砂锅,二、电弧加热 电弧加

14、热是利用电极与电极之间 或电极与工件之间放电促使空气电离形成的电弧产生高温加热物体。家用电器产品中的电子点火器和工农业生产中常用的电弧焊及电弧炉等都属于电弧加热。 电弧炉是用一根或三根石墨制的电极与溶化材料间形成电弧，用这种电弧热来加热材料的炉子，它可以达到非常高的温度（约3500）,7-4 电热转换技术,三、感应加热 在被加热物体的周围安装感应线圈，当交流电通过线圈时，就有电磁场产生，该交变磁场在感应线圈内侧的被加热物体中产生感应涡流，如图所示。涡流在被加热物体中产生涡流损耗和交变磁化损耗，使被加热物体发热。用这种感应涡流来加热的方法称为感应加热。,由于线圈的电抗与漏磁通起主要作用，感应线圈

15、负载的功率因数非常（cos=5% 20%），为了改善功率因数，将大容量的电容器与负载并联，可提高到近100%，感应加热按电源的频率，可分为两类。,线圈电流,感应电流,磁力线,感应线圈,被加热物体,改善功率的电容器,交流电源,感应加热的原理,7-4 电热转换技术,1. 低频感应加热 低频感应加热电源频率为50Hz或60Hz，由于是一般的工频电源，所以设备简单，价格低廉。 这种炉的热效率很好（约85%）常被用来溶化锌、黄铜等低熔点的金属以及铸铁液的保温。 2. 高频感应加热 高频感应加热电源频率为5001000Hz，电源设备中必须要有高频发生装置。高频发生装置在低频范围内使用晶闸管，在中频范围内用

16、高频发电机，在高频范围内则使用真空管振荡器。 高频感应溶化炉使用时，在感应线圈中通过高频电流，溶化室中的溶化金属产生涡流，这种炉子被用作各种金属的溶化，特别是由于能在短时间内溶化，所以适用于特殊钢的溶化，炉子容量为数千千瓦，装载量可达数十吨。,7-4 电热转换技术,四、介质加热 介质加热是将被加热物体置于高频交变电场中，利用被加热物体的介质损耗加热。在工业上用来加热和干燥电介类和半导体类材料。在家用电器产品中，用来制造微波炉等产品。 波长在厘米波段的电磁波通过被加热物体时，其能量会被吸收，这种波称为微波。微波具有遇到金属反射，对绝缘材料如瓷器、石块、玻璃及塑料可透过，对水和含水材料则被吸收并转

17、化为热的特点。 电磁波是由磁控管产生的，在微波炉里使用产生等幅振荡的磁控管，电磁波的频率在1000MHz左右，它以14.7cm的波长通过天线棒和波道在工作空间发射。工作空间用不锈钢制成，对电磁波可反射。通过金属风扇旋转使工作间电磁波分布开，使加热物体的各个侧面都能碰到电磁波并吸收能量而加热。下图所示是家用微波炉的结构。微波设备不但可用于家庭，还可以用于化学、生物、医疗等领域。,7-4 电热转换技术,微波炉结构,空心波导,磁控管产生电磁波,波搅拌器,玻璃板,非金属,第7章 电能传输及转换技术,7-5 电光转换技术,7-5 电光转换技术,电光转换技术最普通的应用就是电气照明，同时在进行信号的传输、

18、处理、显示及各种控制装置中也被广泛应用。另外电光转换可以作为电能生产的一种方式，用于航空航天领域。随着电子技术和计算机应用及新材料科学的发展，电光转换技术正日益深入社会生活的各个领域，并在逐步改善和改变着人类的生产和生活方式。如光纤通讯在当今的信息社会里充当着极为重要的角色。实际上，光纤通讯系统由发射器、光传输通道（光纤光缆）、光接收器三个主要部分组成。光发射器把所要传送的电信号转换成光信号并发射出去，光纤光缆能高效率的传送光信号，光接收器是把光信号转换成电信号输出。原理如下图。,输入,光缆,输出,驱动放大器,电光转换装置,光电转换装置,接收机放大器,光纤传输原理方框图,7-5 电光转换技术,

19、一、热辐射光源 这类电光源是基于电流的热效应原理而发光的，即电流通过灯丝时，将灯丝加热到白炽（此时灯丝温度为热力学温度24003000K)状态而发光的光源。如白炽灯、卤钨灯等。 （一）白炽灯 白炽灯是照明设备中应用最广泛的热辐射电光源，其结构和工作原理已在电工基本技能实训指导中详细介绍。 （二）卤钨灯 卤钨灯是在白炽灯的基础上研究生产出来的一种高效率的热辐射光源。这种光源有效的避免白炽灯在使用过程中，灯丝钨蒸发使灯泡玻璃壳内发黑，透光性降低所引起的灯泡发光效率降低。卤钨灯的结构与白炽灯比有很大的变化，发光效率为1030Lm/W 用人眼对光的主观感觉为基准，来衡量单位时间内光源向周围空间辐射的，

20、并引起光感的能量，该能量称之为光通量，单位是Lm（流明），使用寿命（1500h左右），光色也有明显的改善。实际上卤钨灯就是在白炽灯内充入卤族元素气体。,7-5 电光转换技术,二、气体放电光源 依靠灯管内部的气体放电时发出可见光的电光源称为气体放电光源。常用的气体放电光源有：荧光灯、节能灯、氙灯、钠灯、荧光高压汞灯和金属卤化物灯等。气体放电光源的主要特点是使用寿命长，发光效率高等。气体放电光源一般应与相应的附件（如镇流器、启辉器等）配套才能接入电源使用。 （一）荧光灯 荧光灯和节能灯是当今世界电气照明的最主要电光源。荧光灯是一种低压汞蒸气放电光源，其结构和工作原理已在电工基本技能实训指导中详细介

21、绍。 （二）高压钠灯 高压钠灯是近二十几年才发展起来的一种较新型气体放电光源，是一种发光效率高（80Lm/W左右）、使用寿命长（2000h左右）、光色比较好的近白色光源。高压钠灯透雾性较强，适用于各种街道、飞机场、车站、货场、港口及体育场馆的照明。,7-5 电光转换技术,高压钠灯的结构及工作原理,铌排气管,铌帽,钨丝电极,放电管,钨丝电极,双金属片,电阻丝,钡钛消气剂,灯头,双金属片,电阻丝,放电管,镇流器,7-5 电光转换技术,（三）节能灯 节能灯电路如图所示,节能灯原理图,7-5 电光转换技术,电路分为三部分： 1.整流滤波 220V交流电经过D1D2D3D4桥式整流和C5滤波，给后面电路

22、提供300伏直流电，极性为上面正极，下面负极。 2.三极管振荡开关电路 其工作原理：当电源刚刚接通时，300伏直流电压经R1,R2,C2构成回路，C2两端没有电压，三极管Q2截止。Q1也截止。同时，直流电压经过R1,R2分压经变压器的原边2。1端和扼流圈L2,L2以及2个灯管的灯丝、C5,C5和上面的灯丝到电源正端构成回路，预热灯丝。R2,C2同时有2个电流流向负极。 然后，C2的电压上升到使DB触发二极管导通，给三极管Q2基极提供电流， Q2导通。 Q2导通后，R2C2放电到约等于0，灯丝回路向Q1送电，Q1具备导通条件，Q2截止。同时，变压器副边的极性使Q1Q2的导通、截止起到助力作用，电

23、路就此震荡起来。,7-5 电光转换技术,3.发光电路 当灯丝热到一定程度，内阻下降辉光放电，使得高频扼流圈与电容的谐震回路由谐振变为失谐，电压下降，电流增加，维持灯管发光。原理和开关电源同理，前级开关震荡，变压器后级增加绕组，感应出高压，做成升压线路，输出在1000V以上！发射电子激发荧光灯里面的水银蒸汽和氩气粒子，以至荧光粉发光,（四）氙灯 氙灯是一种高压氙气放电光源，其光色接近于太阳光，且具有体积小、制造功率大、发光效率高等优点，故有“人造小太阳”之美称，并广泛用于纺织、陶瓷等工业照明，也适用于建筑施工工地、广场、车站、港口等其他需要高照度的大面积照明场所。,第7章 电能传输及转换技术,7

24、-6 电声转换技术,7-6 电声转换技术,一、声振动到电振动的转换 （一）话筒 话筒又称“麦克风”（MIC）是传声器件，它是一种能将声能转换成电能的装置。话筒种类有碳粉话筒、晶体话筒、动圈式话筒、电容式话筒和驻极体电容话筒等等。 （1）碳粉话筒 （2）晶体话筒,膜片,护盖,磁粉,磁粉容器,绝缘材料,1,2,膜片,护盖,金属膜,晶体,金属膜,1,2,7-6 电声转换技术,（3）动圈式话筒 （4）电容式话筒,（5）无线话筒 无线话筒是一种带有发射功能的电容式话筒。使用距离在50100m左右，国际上规定他的发射频率在100120 MHz之间，通常将它分成八个频道，每2MHz为一个频道，其中心频率规定

25、为102MHz、104MHz、106MHz、108MHz、112MHz、114MHz、116MHz、118MHz。这样两个相邻的教室可以使用不同的频道，互不干扰。但要注意，接收机必须带有调频波段，否则是收不到无线话筒的信号。,输出变压器,永久磁铁,音圈,膜片,膜片 （可动板）,护盖,固定板,R,E,7-6 电声转换技术,（二）拾音系统 唱机的拾音系统也属于电声转换装置，声振动转变为机械振动记录在唱片的声槽当中，当唱针接触声槽时，就将机械振动 转换成了电振动。 二、电振动转换为声振动 将电振动转换为声振动是利用了电流磁场能够产生磁力的原理。完成电声转换的器件称为听筒和扬声器。 （一）听筒 听筒又

26、称耳机，分为磁性听筒和电动式听筒。磁性听筒结构简单，如下图所示 通话电流流经两个套在铁芯上的线圈，由此产生的磁场来吸引膜片，膜片的运动产生空气的振动，从而完成电声的转换。如果线圈中通过1KHz的单音频正弦信号，则在信号的正半周线圈产生磁力吸收膜片，同样负半周也会吸引膜片，于是在信号的一个周期内，膜片振动两次，即引起的空气振动频率为2KHz，出现失,7-6 电声转换技术,真。为此，听筒内装有一永久磁铁，对膜片施加一个预应力，从而保证在信号的正半周期间（或负半周期间），膜片被吸引，信号的负半周（或正半周期间）膜片在预应力的作用下重新释放，解决了失真问题。 如下图是电动式听筒的基本结构。原理参照电动

27、式扬声器。,线圈,护盖,膜片,磁铁,1 2,N S,磁性听筒,护盖,膜片,磁铁,线圈,铁芯,N S,1 2,电动式听筒,7-6 电声转换技术,（二）扬声器 扬声器种类很多，如电动势、舌簧式、电压式等，其中以电动 式扬声器应用最为广泛，它又可分为纸盒低音扬声器和号筒高音扬声器。如下图,纸盆铁架,软铁磁路,柱形磁铁,圆铁芯柱,圆形铁板,音圈,音圈支架,纸盆低音扬声器,号筒高音扬声器,音喉,振动膜,音圈,永久 磁铁,反射号筒,发音头,7-6 电声转换技术,纸盒低音扬声器由永久磁铁、线圈、盒架和纸盒等几部分组成。 永久磁铁和纸盒的边缘固定在扬声器的盒架上，在永久磁铁的圆形 磁极缝隙里绕有线圈，线圈粘在

28、可动纸盒上，当音频电流通过线圈 时，线圈中就产生了随音频电流变化的磁场，线圈磁场与扬声器圆 柱形永久磁铁的磁场之间发生相斥或相吸的相互作用，从而产生线 圈振动，线圈就带动扬声器纸盒发出声音，这就是电动式扬声器的 工作原理。 扬声器纸盒口径大小，决定了扬声器所能放出的最佳声音范围 和所能承受的额定功率。一般来说，扬声器的口径越大，所能承受 的额定功率也越大，低音也越丰富。 号筒式高音扬声器由发音头和号筒两部分组成。其工作原理与 纸盒低音扬声器基本相同，所不同的是发音体不是用纸盒，而是将 线圈粘在发音头膜片上。随着膜片的振动，空气以很快的速度通过 圆锥形号筒底部的狭缝（也叫音喉）后，再经过圆锥形号

29、筒的声压 变换和反射，以一定的传播方向辐射到空气中。,7-6 电声转换技术,三、电声器材的配接 电声器材的正确配接，对于充分发挥电声器材各自的功能优势有重要意义。在实际应用中出现烧机器、烧喇叭、失真、音量不足等现象往往不是因为器材质量问题，而是由于配接不当所造成的，因此，对于器材的正确配接必须给予高度重视。 （一）话筒与扩大机的配接 在有线话筒与扩大机的配接中要注意。高阻话筒适用距离在10m左右；低阻话筒适用距离在3050左右为宜。若话筒标记不明可用万用表的欧姆档进行鉴别。直流电阻在50200之间的为低阻话筒；在5001500之间的为高阻话筒。话筒上标明的为标称阻抗值，前提是在1000Hz音频

30、时的阻抗值。 （二）扬声器与扩大机的配接 1.阻抗匹配原理 扩大机与负载匹配，要满足下面三个条件: (1)功率匹配（PK=Pf）功率匹配是全部负载吸收的总功率，应等于扩大机输出的总功率，或比总功率略小一些。,7-6 电声转换技术,（2）阻抗匹配（ZK=Zf） 阻抗匹配指全部负载的总阻抗应等于或稍大于扩音机的输出阻抗。 （3）电压匹配（UK=Uf） 电压匹配是指每个扬声器上分配到的功率应等于或小于其标称功率，也就是要求加到扬声器上的电压应等于或小于其额定电压。 扬声器不管是串联、并联或混联只要满足匹配条件就可以正常工作。 2.线间变压器 在扬声器与扩大机距离超过50m时，需采用高阻抗输出端子。因

31、为连线较长，在线路上的损失不可不计，需要在扩大机与扬声器之间加用变压器（线间变压器） 3.假负荷的选配 在实际配接时，经常遇上所接扬声器的总功率小于扩音机输出功率的情况，相差较大时必须给扩音机配接合适的假负载，以消耗扩音机多余的电能，防止扩音机因负载不足输出电压升高烧坏扬声器和引起失真。,7-6 电声转换技术,四、CD-R 刻录盘 1.一般CD盘片的物理特性 CD，Compact discs，不管上面放的是音乐(Audio)，资料(Data)还是其他影音视讯(Video)，这些资料都是经过数位化处理，变成0与1，然后再存于CD盘片上，其对应的就是盘片上的pits(凹点)与lands(平面)，所

32、有的pits有着相同的深度与宽度，但是长度却不同。一个pits大约只有半微米宽，大概等于五百粒氢原子的长度。一片CD盘片上总共有约28亿个pits。在此还有一个数字给大家参考，那就是在盘片上的螺旋轨大约围绕中心2万圈(以存放满74分钟为例)。当CD光驱上的激光照在盘片上时，如果是照在lands(平面)上，那会有约 70-80% 反射回来，这样 CD读取头可顺利读取到反射信号，如果是照在(pits)凹点上，则造成激光散射，,7-6 电声转换技术,CD读取头无法接收到反射讯号，利用这两种状况就可以解读为数位讯号(0与1)，进而转换成音乐(Audio)或资料(Data)。一片普通CD片的直径是12公

33、分，厚度为1毫米，重量为半盎司，组成部份包括最厚的合成塑胶(Polycarbonate)层，加上一层薄薄的铝(Aluminum)，还有一层保护漆层(UV-Lacquer)。 2.CD-R的物理特性 CD-R盘片具有与一般CD盘片相同的外观尺寸。当一片CD-R盘片被记录完成后，它上面记载资料的方式与一般CD盘片一样，也是利用激光的反射与否来解读资料，那就是为什么CD-R盘片可以放在CD-ROM上读取。但是其间的原理不同，以下就让我们来探讨一下。CD-R盘片上除了原有CD盘片的合成塑胶层(Poly- carbonate)与保护漆层(UV-Lacquer)外，原来用来反射的铝层改用24K的黄金层(纯

34、银材质也可以)，另外再加上有机染料层(organic dye)与预先做好的轨道凹槽(pregroove)。有的CD-R盘片工厂另外加上了一层供书写用的标签层(label)。,7-6 电声转换技术,当 CD-R 盘片被记录的时候，光碟刻录机(CD-R)发出高功率的激光打在 CD-R 盘片某特定部位上，其中的有机染料层因此而融化造成化学变化，这些被破坏掉的部位无法顺利反射CD光驱所发出的激光；而没有被高功率镭射照到的地方可以靠着黄金层反射镭射光，就像前面介绍的一般CD盘片上的pits(凹点)与lands(平面)，同样都以“反射/不反射”来记载资料的。这就是CD-R与一般CD盘片相似与区别地方，不同

35、的记录方式，一样的结果，一样的目的：那就是可以通用于所有的CD光驱。,第7章 电能传输及转换技术,7-7 电化学转换技术,7-7 电化学转换技术,一、电池 电池分为原电池和蓄电池两种，都是把化学能转变为电能的器件。原电池是不可逆的，它只能把化学能变为电能（放电），故称一次电池；蓄电池是可逆的，它既能把化学能转变电能，又能把电能转变为化学能（充电），故称二次电池，因此，蓄电池对电能有储存和释放的功能。 （一）铅蓄电池 蓄电池品种较多，但以铅蓄电池（也称酸性蓄电池）应用最为广泛，蓄电池也称电瓶，具有供电可靠和电压稳定等优点。 （1）铅酸蓄电池的主要结构 铅酸蓄电池主要由极板、电解液和外壳三部分组成

36、。电解液由纯硫酸（H2SO4）和纯水配制而成，电解液的相对密度d和电势E的关系可近似用以下经验公式确定：E=0.85d 电解液面比极板上沿至少高出10mm，以防止极板翘曲。电解液面应比蓄电池容器上沿低1520mm，以防止充电过程中电解液沸腾时从容器内溢出。,7-7 电化学转换技术,蓄电池放电电路,蓄电池充电电路,R,A,V,+,-,I1,A,V,+,-,Ic,+,-,7-7 电化学转换技术,（2）铅酸蓄电池的充放电原理 蓄电池放电时，放电电流在电池内部是由负极流向正极，如图所示，蓄电池内电解液中氢的正离子移向正极板；硫酸根负离子移向负极板。在正极板和负极板上逐渐生成硫酸铅结晶，同时析出水，使电

37、解液相对密度逐渐降低，化学能转变成为电能。充电时，充电电流在电池内部是由正极板流向负极板，如图所示。充电时蓄电池电解液中氢的正离子移向负极板；硫酸根负离子移向正极板，在正极板和负极板上的硫酸铅结晶逐渐恢复成原来的Pb02和Pb，电解液中的相对密度逐渐升高，电能转变为化学能。 （二）常用干电池 干电池的种类较多，但以锌锰干电池（即普通干电池）最为人们所熟悉，实际应用也最普遍。 锌锰干电池分糊式、迭层式、纸板式和碱性型等数种，以糊式和迭层式应用最为广泛，如甲号、一号、二号、三号、四号、五号、七号干电池。,7-7 电化学转换技术,（三）微型电池 微型电池是随着现代科学技术的发展，尤其是随着电子技术的

38、迅猛发展而兴起的一种小型化的电源装置。它即可制成一次电池，也可制成二次电池。 微型电池分为两大类：一类是微型碱性电池，品种有锌氧化银电池、汞电池、锌镍电池、锌空气电池等；另一类是微型锂电池，品种有锂锰电池、锂碘电池、锂铬酸银电池和锂氧化银电池等。微型电池主要应用在手机、手表、电脑、计算器等。,二、电镀 电镀可分为直流电镀、周期换向电镀和脉冲电镀。 直流电镀是一种在直流电流作用下，溶液里的金属离子不间断地在阴极上沉积析出的过程。直流电镀的装置和原理如图所示。,电镀的装置和原理示意图,A,-,+,-,+,-,+,阳极,电镀槽,阴极,电镀液,7-7 电化学转换技术,三、电解 在电工技术中，高纯度（9

39、9.97%）铜具有最好的导电性，而生产高纯度的铜常采用电解的方法。在电解中，用（CuSO4）作电解质，阳极由纯度差的铜制成，阴极由电解铜板制成，阳极与阴极之间加上直流电源。于是铜离子在阴极获得电子还原成铜沉积,+,碳极,A1,熔融,-,铝的出口,熔融电解,在阴极上而形成高纯度的铜；阳极的铜则 失去电子转变铜离子而溶于电解液中，这 就是电解铜的提炼过程。 铝也是良好的导电材料，自然界中存 有大量的Al2O3资源，大约在950的温度 下可以从Al2O3中得到电解铝，如图所示。 电解槽电压46V，电流为50000500000 A，用电流加热维持温度，在槽的底部铝以 液体的状态放出来，这一过程称为熔融

40、电 解铝。,第7章 电能传输及转换技术,本章小结,2.变压器可以变换电压、电流和阻抗的功能。,3.变压器的主要额定值,一、二端口网络分为含源二端口网络和无源二端口网络及线性二端口网络和非线性二端口网络。,二、变压器 1.交流铁心线圈外加电压与电动势及磁通的关系,U E = 4.44 f Nm,只要电压U不变,就要求磁通m不能变。,三相变压器,单相变压器,额定容量：,本章小结,3.电流互感器用来扩大测量交流电流的量程。测量时副绕组电路不允许开路。 四、电热转换技术 主要有四种加热方法：电阻加热、电弧加热、感应加热和介质加热。 五、电光转换技术 主要有热辐射光源和气体放电光源两大类。 六、电声转换技术 主要掌握话筒、听筒及扬声器的基本工作原理，掌握电声器材的配接方法。 七、电化学转换技术 电池、电解、电镀。,三、特殊变压器 1.实验室中常用自耦变压器，其副绕组是原绕组的一部分。 2.电压互感器原绕组匝数较多，副绕组匝数较少，接到电压表或其他保护、测量装置的反应电压大小的线圈上,本章小结,第7章结束,第7章 电能传输及转换技术,