交流电路计算的相关知识

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简介:本文介绍交流电路计算的相关知识,大家一起来看吧。

01正弦波交流电的周期、频率、角频率

我们知道,所谓交流电就是大小和方向都随着时间不断交变的电流。如下右图所示为一正弦交流电动势的波形图,由图可以得知:交流电跟别的周期性过程一样,是用周期或频率来表示其变化的快慢。正弦交流电由零值增加到正最大值,然后又逐渐减少至零,然后改变方向又由零值逐渐增加到反方向(波形先是向上,然后是向下,所以是反方向)的最大值,最后减少到零。

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由周期定义可知,周期越大,表面变化一周所需时间越长,即变化越慢,反之周期越小,表面交变电变化一周所需时间越短,即变化越快。交流电路计算的相关知识

周期和频率都是描述交流电变化快慢的物理量,两者的关系为:

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除了周期和频率描述交流电的变化快慢外,还可以用电角度(角频率)来描述。角频率用“ω”表示,单位为弧度/秒

因为电动势交变一周期,电角度就改变2π弧度,而所需时间为T,所以电角速度(角频率)与频率的关系为:

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由上式可知,周期、频率和角频率三者之间是相互联系的,如果知道其中一个,便可求得另外两个。例如我国电流系统中,交流电的频率是50Hz,则周期T=1/f=0.02s,角频率ω=2πf=314弧度/秒。美国、日本、西欧国家频率是60Hz。

02有效值与最大值之间的关系

有效值 在相同的电阻上分别通以直流电流和交流电流,经过一个交流周期的时间,如果它们在电阻上所消耗的电能相等的话,则把该直流电流(电压)的大小作为交流电流(电压)的有效值,正弦交流电 最大值 ,正弦交流电电动势波形图,如下 图所示

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这个波形图还可以用数学表达式表示为:

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交流电路计算的相关知识公式中:Em表示为最大值、ω为电角度、e为瞬时值、t表示时间。

由上述公式可见,交流电的大小是随着时间变化而变化的,瞬时值(某一瞬间)的大小在零和正负峰值之间变化,最大值也仅是一瞬间数值,不能反映交流电的做工能力。

正弦电流(电压)的有效值等于其最大值(幅值)的1/√2,约0.707倍。

03电容串联公式计算

公式:1/C串=1/C1+1/C2,即C串=C1*C2/(C1+C2),耐压值U=Min{C2*U2/C1,U1}%20+Min{C1*U1/C2,U2},耐压值并不等于两个电容的耐压值之和(而有的不负责任的书上讲是的,骗人啊!)。

例如:C1:20uf,250v;C2:30uf,250v。则串联电容量好计算:C串=C1*C2/(C1+C2)=20*30/(20+30)=12uf, 注意:耐压值U=250v+250v=500v (×),这种计算是错误的。 简单分析:由于两个电容容量不同,容抗就不同,分压也就不同,假如串联后施加500v电压,则会有一个分压低于250v,就会有一个分压超过250v,超过了其耐压值,故串联耐压要低于500v。 正确公式:耐压值U=Min{C2*U2/C1,U1} +Min{C1*U1/C2,U2} =Min{30*250/20,250}+Min{20*250/30,250}=416.7V 这时:电容C1的分压为Min{30*250/20,250}= Min{375,250}=250v 电容C2的分压为Min{20*250/30,250}= Min{166.7,250}=116.7v

04电容并联公式计算

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公式:C并=C1+C2,耐压值为C1,C2的耐压值中较小的U=Min{U1,U2}。

例如:C1:20uf,250v;C2:30uf,450v,则C并=C1+C2=20uf+30uf=50uf,耐压值U=Min{250v,450v}=250v。

05感抗计算公式

交流电也可以通过线圈,但是线圈的电感对交流电有阻碍作用,这个阻碍叫做感抗。交流电越难以通过线圈,说明电感量越大,电感的阻碍作用就越大;交流电的频率高,也难以通过线圈,电感的阻碍作用也大。实验证明,感抗和电感成正比,和频率也成正比。

如果感抗用XL表示,电感用L表示,频率用f表示,那么 XL= 2πfL 感抗的单位是欧。知道了交流电的频率f(Hz)和线圈的电感L(H),就可以用上式把感抗计算出来。 XL = ωL = 2πfL ,XL 就是感抗,单位为欧姆 ,ω 是交流发电机运转的角速度,单位为弧度/秒,f 是频率,单位为赫兹 ,L 是线圈电感,单位为亨利。

06容抗的计算公式

交流电是能够通过电容的,但是电容对交流电仍然有阻碍作用。电容对交流电的阻碍作用叫做容抗。电容量大,交流电容易通过电容,说明电容量大,电容的阻碍作用小;交流电的频率高,交流电也容易通过电容,说明频率高,电容的阻碍作用也小。实验证明,容抗和电容成反比,和频率也成反比。如果容抗用XC表示,电容用C表示,频率用f表示,那么 XC=1/(2πfC) 容抗的单位是欧。知道了交流电的频率f和电容C,就可以用上式把容抗计算出来。

07单相交流电路的功率计算

如果是电热或者是白炽灯,可以直接使用公式P=UI。

如果是电感性负载,比如电动机等,还需要乘上功率因数和电机效率。

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