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發(fā)布時(shí)間: | 2023-11-25 01:41 |
最后更新: | 2023-11-25 01:41 |
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交流電路中感元件和電容元件的功率
??在正弦交流電路中,理想的電感元件和電容元件都是儲(chǔ)能元件,即是非耗能元件。所謂“非耗能”,是指在任一周期內(nèi),電感元件和電容元件從電源側(cè)所吸收的能量和 為零。那么,它為什么是零呢?
??1、交流電路中電感元件的功率
??在交流電路中,電感元件的電壓相位超前電流相位90°,它們的波形圖如下圖1-3所示。綠色波形圖表示電壓 u ,藍(lán)色波形圖表示電流 i 。
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??圖1-3
??在圖1-3中,電壓相位超前電流相位90°,如果看不出怎么超前的,可以這樣理解:橫軸為時(shí)間,隨著時(shí)間的變化,在180°區(qū)間內(nèi),電壓波形先達(dá)到最大值,電流后達(dá)到最大值,兩個(gè)最大值的跨度為90°;或者說,電壓先達(dá)到過零點(diǎn)(斜率為正),電流后達(dá)到過零點(diǎn)(斜率為正)。
??電感元件中,瞬時(shí)電壓與瞬時(shí)電流波形圖已知,由于瞬時(shí)功率p=ui ,可以得出電感元件的瞬時(shí)功率波形如圖1-3中的紅色曲線所示。其實(shí)這個(gè)功率是有一個(gè)計(jì)算過程的,但比較復(fù)雜,我就不再展開講解了,大家感興趣的可以去補(bǔ)一下三角函數(shù)的知識(shí)。
??把圖1-3中電感元件的瞬時(shí)功率波形圖單獨(dú)顯示,如下圖1-4所示??梢钥吹?,電感元件的瞬時(shí)功率按正弦規(guī)律變化,是一個(gè)周期量。
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??圖1-4
??結(jié)合上文提到的能量與功率曲線的關(guān)系,從圖1-4中也可以看到,電感元件在一個(gè)功率周期內(nèi),會(huì)從電源吸收能量(正半面積),也會(huì)對(duì)電源釋放能量(負(fù)半面積),由于曲線的對(duì)稱性,正半面積的大小恰好等于負(fù)半面積,這表明,電感元件所吸收的能量全部又釋放回去,一點(diǎn)都不留。這就是電感元件的非耗能特性,電感元件只和電源之間進(jìn)行能量交換,而不會(huì)像電阻元件那樣把電能轉(zhuǎn)化為熱能、光能等從而消耗掉。電感元件的這種吸收能量又釋放能量的特性稱為儲(chǔ)能特性。
??基于圖1-4,我們可以計(jì)算一下電感元件的平均功率,基于其瞬時(shí)功率的周期性,每一個(gè)周期的能量變化過程都是一樣的,我們?nèi)稳∫粋€(gè)周期計(jì)算即可。
??其實(shí),不用計(jì)算,我想大家也知道,電感元件的平均功率為0。因?yàn)樵谝粋€(gè)周期內(nèi),電感的總能量變化為0(吸收又釋放),平均功率如下圖1-5所示。
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??圖1-5
??2、交流電路中電容元件的功率
??在交流電路中,電容元件的電流相位超前電壓相位90°,它們的波形圖如下圖1-6所示。綠色波形圖表示電壓 u ,藍(lán)色波形圖表示電流 i 。
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??圖1-6
??根據(jù)電容元件的瞬時(shí)電壓波形和瞬時(shí)電流波形,可以得出電容元件的瞬時(shí)功率波形如圖1-6的紅色曲線所示。顯然,電容元件的瞬時(shí)功率也是一個(gè)周期量。
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