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怎么看判斷相位超前與滯后

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樓主
發表于 2020-1-8 16:27:07 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
一個正弦波的交變電源,接一個純電阻負載,在電阻負載兩端的電壓和通過負載的電流是同相位,叫做電流電壓同相位。

同樣一個正弦波的交變電源,接一個純電容負載上,因為電容兩端的電壓不能突變,還是為零,此時電流卻最大,所以在電容負載的電流超前于電壓,電容兩端的電壓相位會滯后電流90度。
同樣一個正弦波的交變電源,接一個純電感負載上,因為電感的電流不能突變,還是為零,此時電壓卻最大,所以在電感負載的電流滯后于電壓,電感兩端的電壓相位會超前電流90度。

交流電路中,電壓與電流之間的相位差(Φ)的余弦叫做功率因數,用符號cosΦ表示,在數值上,功率因數是有功功率和視在功率的比值,即cosΦ=P/S,相位差就是電流的最大值與電壓的最大值不同時出現。
電流相位電流相位是反映交流電任何時刻的狀態的物理量。
交流電的大小和方向是隨時間變化的。比如正弦交流電流,它的公式是i=Isin2πft。i是交流電流的瞬時值,I是交流電流的最大值,f是交流電的頻率,t是時間。隨著時間的推移,交流電流可以從零變到最大值,從最大值變到零,又從零變到負的最大值,從負的最大值變到零。在三角函數中2πft相當于角度,它反映了交流電任何時刻所處的狀態,是在增大還是在減小,是正的還是負的等等。
因此,在交流電領域中,把2πft叫做電流相位,或者叫做電流相。

下圖是電感的,用紅色表示電壓,藍色表示電流。如果接上理想的直流電壓表、直流電流表,可以觀察到電壓的變化超前于電流,電流的變化滯后于電壓。時間增加時,縱坐標軸及時間原點會隨著波形一起往左移動。

如果把波形畫在矢量圖右方,就是下面這種動畫,但橫坐標右方是過去存在的波形,指向過去,是-ωt。雖然波形反過來了,但電壓的變化仍然超前于電流,電流的變化仍然滯后于電壓。時間原點一直隨著波形往右方移動,函數圖中的縱坐標軸并未與橫坐標交于原點,交點所代表的時間一直在增加。如果不注意,超前滯后的判斷很容易出錯。

理解超前滯后這一概念用相量圖是最好的,從測量數據來觀察或者從靜態波形上觀察都不太直觀而且容易出錯。下圖是電容的。電壓的變化滯后于電流,電流的變化超前于電壓。坐標系右方是未來,左方是過去。

橫坐標是-ωt時,電容的電壓的變化仍然滯后于電流,電流的變化仍然超前于電壓。因為此坐標系左方是未來,而右方是過去。

下圖是電阻的。電壓函數電流函數同相。

下圖是三者串聯的情況,沒畫相量圖和波形圖。但從指針的變化可以判斷:電流相同時,電感和電容的電壓函數反相。

沒畫總電壓,因為總電壓有可能超前于總電流,也有可能滯后于總電流,也有可能兩者同相,同相時為諧振狀態。

以前還做過這種,元件右邊標的是電壓電流的參考方向。用不同的顏色描述電壓的大小,藍色>黃色>紅色;用不同的粗細和箭頭描述電流的大小和方向,而且把電感、電容充能的效果也做進去了,電流最大時電感磁場能最大,電容電場能最小。
但是,就解釋超前滯后這一概念的話,指針表的動畫更直觀。

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沙發
發表于 2020-1-17 15:53:11 | 只看該作者
這個真是太形象了,我要好好研讀。

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