電阻、電感與電容是交流電的三個(gè)基本參數(shù)。當(dāng)這些參數(shù)是不隨電壓、電流的大小和時(shí)間而改變的常量時(shí),這一電路為線性電路。
一、純電阻電路
1、在交流電路中,凡由電阻作為負(fù)載,如白熾燈、電爐、電烙鐵等組成的電路都叫純電阻電路。
2、純電阻電路的電壓和電流相位相同,電壓、電流和電阻之間的關(guān)系符合歐姆定律。
3、交流電通過(guò)電阻時(shí),總是從電源吸收電能轉(zhuǎn)換成熱能,電阻從電源吸收的能量用來(lái)做功而消耗掉。交流電通過(guò)電阻電路時(shí)的平均功率又稱有功功率。P=UI=I2R=U2/R
二、純電感電路
1、在純電感電路中,由于交流電的大小和方向在不斷地變化,因此在電感線圈中會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的變化,這種由電感對(duì)交流電產(chǎn)生的阻礙作用叫做感抗。用XL表示,單位為Ω,感抗的大小與通過(guò)它的電流頻率成正比。XL=ωL=2πfL。在直流路中,由于電流不變化,所以感抗為零,相當(dāng)于短路。
2、交流純電感電路中,電壓瞬時(shí)值超前電流瞬時(shí)值90°,電壓、電流和感抗之間的關(guān)系符合歐姆定律。
3、電感線圈中不消耗有功功率,電源與電感線圈之間不斷進(jìn)行能量交換,這部分功率稱為無(wú)功功率,單位是var。
三、純電容電路
1、Xc=1/ωC=1/2πfC,Xc叫容抗,單位為Ω,在直流情況下f=0 ,Xc為無(wú)窮大,說(shuō)明電容有隔直流通交流,阻低頻通高頻的特性。
2、交流純電容電路中,電流瞬時(shí)值超前電壓瞬時(shí)值90°,電壓、電流和容抗之間的關(guān)系符合歐姆定律。
3、純電容電路中不消耗有功功率,電源與電容之間不斷進(jìn)行能量交換,這部分功率為無(wú)功功率,單位是var。
四、R、L、C串聯(lián)電路
1、阻抗
感抗XL=ωL=2πfL
容抗Xc=1/ωc=1/2πfC
電抗X=XL+Xc
總阻抗Z=√R2+X2
2、R、L、C分電壓
電阻上電壓U=IR,U與I同相。
電感上電壓U=IXL,U超前電流90°。
電容上電壓U=IXc,U滯后電流90°。
3、總電壓、總電流關(guān)系
總電壓與總電流有效值關(guān)系符合歐姆定律,I=U/Z。
XL=Xc時(shí),電路呈純阻性,電壓與電流同相位。
XL>Xc時(shí),電路呈感性,電壓超前電流。
XL<Xc時(shí),電路呈容性,電壓滯后電流。
4、電路功率
1)瞬時(shí)功率
交流電路中任一瞬間的功率稱為瞬時(shí)功率。瞬時(shí)功率大于零時(shí),電路從外部吸取能量,瞬時(shí)功率小于零時(shí),電路向外部送出能量。
2)有功功率
交流電路的瞬時(shí)功率在一個(gè)周期內(nèi)的平均值稱為平均功率,又稱有功功率。
P=UIcosφ,單位為w。
3)無(wú)功功率
電路中純電感、純電容為儲(chǔ)能元件,只進(jìn)行電能交換而不消耗電能,這部分功率稱為無(wú)功功率。
Q=UIsinφ,單位為var。
4)視在功率
P=UIcosφ中的UI不是線路實(shí)際消耗的功率,反映的是功率容量,稱為視在功率。
S=UI,單位為V?A。
1)總電壓與總電流的相位差余弦值cosφ稱為功率因數(shù)。功率因數(shù)反映了電路中有功功率與視在功率的比值,視在功率只有乘以功率因數(shù)之后才是電路的有功功率。
2)cosφ中的φ角稱為功率因數(shù)角。它是電流滯后于電壓的相位角,也就是阻抗角。
3)φ角的正負(fù)說(shuō)明了電路阻抗的性質(zhì)是容性還是感性。功率因數(shù)常注明滯后(φ>0)或超前(φ<0)。
6、功率三角形
在正弦交流電路中,視在功率、有功功率和無(wú)功功率三者關(guān)系為:S2=P2+Q2。三種功率構(gòu)成的直角三角形稱為功率三角形。S與P的夾角就是功率因數(shù)角φ,且tanφ=Q/P。
五、R、L與C并聯(lián)電路
R與L串聯(lián)后與C并聯(lián),該電路為電感性負(fù)載與電容性負(fù)載并聯(lián)電路。
1、R-L支路
阻抗z=√R2+X2,電流I=U/Z。
2、C支路
阻抗Z=1/2πfC,電流I=U/Z=2πfCU。3、線路總電流
總電流為R-L支路電流和C支路電流的相量之和。
4、電路功率
1)有功功率就是電感負(fù)載支路中電阻消耗的功率P=UIcosφ。
2)無(wú)功功率為電容無(wú)功功率與電感無(wú)功功率之差,即總電流在虛軸上的分量與總電壓之積Q=UIsinφ。
3)視在功率就是電壓與總電流有效值之積S=UI。
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