如何控制電動機(jī)和變壓器等
白熾燈是電阻性負(fù)載(雖然它也含有很小的電感性,但與它的電阻性相比,電感性顯得微不足道,因此我們把它看為純電阻性負(fù)載)。就此而言,電學(xué)知識告訴我們,純電阻性負(fù)載是不含有電感性和電容性的負(fù)載。那我們就把白熾燈比作一個大電阻。許多X10調(diào)光網(wǎng)絡(luò)開關(guān)的設(shè)計(jì)就是把白熾燈作為一個既沒有電感性又沒有電容性的負(fù)載來看的??梢则?qū)動純電阻負(fù)載的器件是可控硅,但是可控硅并不能改變正弦波的幅度。
我們可以用一個很大的可變電阻或可調(diào)壓變壓器來改變一個完整的正弦波的幅度(如圖一所示)??勺冸娮枋秸{(diào)光法曾經(jīng)被用于舞臺調(diào)光,但那已經(jīng)是二十世紀(jì)上半世紀(jì)的事了。用那種方法調(diào)光,不但工作效率低而且花費(fèi)昂貴。如今,我們有固態(tài)器件可控硅。它控制燈的亮度不是改變正弦波的幅度,而是非??斓?打開-關(guān)閉輸出給燈的正弦波。舉個例子吧,如果你有一個開和關(guān)的速度都足夠快的開關(guān),在正弦波的每個半波里,你開關(guān)一次,就可以使正弦波的一部分流過電燈。作為替代可變電阻的可控硅,它是通過改變切割正弦波的位置來改變輸出給負(fù)載的功率的。
如圖二所示,圖中的兩個周期的正弦波,就是X10調(diào)光網(wǎng)絡(luò)開關(guān)的輸出波形。你一定會注意到每個半波的前面一小部分都被切去了。其實(shí),當(dāng)把X10調(diào)光網(wǎng)絡(luò)開關(guān)開到"最亮"時,燈的亮度并不是100%,而是96% 。如果你很細(xì)心,那么你就會發(fā)現(xiàn)當(dāng)你裝上X10調(diào)光網(wǎng)絡(luò)開關(guān)后,燈的最大亮度比原來暗了一點(diǎn)點(diǎn)。那4%的正弦波去那里了呢?這也是機(jī)械式開關(guān)所無法做到的。下面我就談?wù)勥@4%正弦波的去向問題。
通常情況下,特別是一些老房子,一般墻上開關(guān)盒里只有兩根線,但那并不是零線和火線。零線一般會直接布到燈上,再從燈上引一根線到墻上開關(guān)盒。火線一般會直接布到墻上開關(guān)盒,這樣開關(guān)盒里的兩根線就是火線和來自于燈的一根線。為了適應(yīng)這種場合,許多型號的X10調(diào)光網(wǎng)絡(luò)開關(guān)都被設(shè)計(jì)為兩線式,并且通過燈絲來為它提供能量(如圖三所示)。
既然白熾燈屬于"線性"負(fù)載,那么它就會為X10調(diào)光網(wǎng)絡(luò)開關(guān)提供一個很好的工作電流。當(dāng)白熾燈不亮?xí)r,從燈絲可以流過足夠的電流來維持X10調(diào)光網(wǎng)絡(luò)開關(guān)的正常操作。當(dāng)燈"全亮"時,X10調(diào)光網(wǎng)絡(luò)開關(guān)會為自己保留4%的電能。如果給燈100%的電能,X10調(diào)光網(wǎng)絡(luò)開關(guān)就會因?yàn)槭ル娔芏?。這就是圖二中那4%被切去的正弦波的去向。同時這也是兩線式X10調(diào)光網(wǎng)絡(luò)開關(guān)為什么要有最小負(fù)載功率限制的原因。如果電燈功率為400W或500W那么它會為X10調(diào)光網(wǎng)絡(luò)開關(guān)提供足夠多的電能。當(dāng)然,用40W或60W的電燈也一樣會為它提供足夠的電流。可是如果用功率很小的電燈(5W或10W),X10調(diào)光網(wǎng)絡(luò)開關(guān)就會因?yàn)榫S持電流過小而走向"死亡"!
這4%還有另外一個非常有用的地方。X10電力載波信號正是在這片非常干凈的區(qū)域里傳播(如圖四所示)。在圖四中每個周期內(nèi)都會有兩個非常陡峭的邊沿,這個邊沿也正是"開關(guān)(可控硅)"打開的時候,負(fù)載從沒電到突然有電的速度是非??斓摹_@個非常陡峭的邊沿會產(chǎn)生許多電器"噪音"。因此,X10產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程是會在設(shè)計(jì)X10調(diào)光網(wǎng)絡(luò)開關(guān)時,留出開始的那一小端正弦波給X10載波信號提供干凈的空間。
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