交流純電感電路
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2023-07-05 17:13:50 | 549 次閱讀
在 L 亨利的純感性(即無限電容,C = ∞ 和零電阻,R = 0)電路中,電壓和電流波形不是同相的。每當將變化的電壓施加到純電感線圈時,線圈就會由于其自感而產(chǎn)生“反”電動勢。這種自感會阻礙并限制線圈中流動的電流的任何變化。
該反電動勢的影響是,電流不能立即通過線圈與施加的電壓同相增加,導致電流波形在電壓波形之后的某個時間達到其峰值或最大值。結果是,在純電感電路中,電流總是“滯后”(ELI) 于電壓 90 o (π/2),如圖所示。
純電感電路
上面的波形向我們展示了純電感線圈上的瞬時電壓和瞬時電流作為時間的函數(shù)。最大電流 I max出現(xiàn)在電壓最大(峰值)值之后的四分之一周期 (90 ° ) 處。這里顯示的電流在電壓周期開始時具有負最大值,并在電壓波形在 90 °處達到最大值時通過零增加到其正最大值。
因此,由于電壓和電流波形不再一起上升和下降,而是在線圈中引入 90 o (π/2)的相移,因此電壓和電流波形彼此“異相”。另一種是電壓超前電流 90 o。由于電壓波形和電流波形之間的相位差為 90 °,因此相位角 cos 90 ° = 0。
因此,純電感器存儲的電功率 Q L由下式給出:
純電感器的實際功率
顯然,純電感器不會消耗或耗散任何實際功率,但由于我們同時具有電壓和電流,因此在表達式中使用 cos(θ):對于純電感器,P = V*I*cos(θ)不再有效。在這種情況下,電流和電壓的乘積是虛功率,通常稱為“無功功率”,( Q )以無功伏安(VAr)、無功千伏安(KVAr)等為單位測量。
無功伏安 (VAr) 不應與用于有功功率的瓦特 (W) 混淆。VAr 表示彼此相差90 °的伏特和安培的乘積。為了從數(shù)學上確定無功平均功率,使用正弦函數(shù)。那么電感器中的平均無功功率的方程變?yōu)椋?/p>
純電感器中的無功功率
與有功功率 (P) 一樣,無功功率 (Q) 也取決于電壓和電流,還取決于它們之間的相位角。因此,它是所施加的電壓和電流分量的乘積,電流分量與電壓呈 90 °異相,如圖所示。
純電感器的交流波形
在 0 °和 90 °之間的電壓波形的正半部分中,電感電流為負,而電源電壓為正。因此,伏特和安培的乘積給出負功率,即負乘以正等于負。在 90 °和 180 °之間,電流和電壓波形均為正值,從而產(chǎn)生正功率。該正功率表明線圈正在消耗來自電源的電能。
在180 °和270 °之間的電壓波形的負半部分,有負電壓和正電流,表示負功率。該負功率表明線圈正在將存儲的電能返回到電源。在 270 °和 360 °之間,電感電流和電源電壓均為負值,從而產(chǎn)生一段正功率。
然后,在電壓波形的一個完整周期內,我們有兩個相同的正負功率脈沖,其平均值為零,因此沒有用完實際功率,因為功率交替流向和流出電源。這意味著純電感器在一個完整周期內消耗的總功率為零,因此電感器無功功率不執(zhí)行任何實際工作。
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