交流电的电压为什么一直变化,交流电的电压为什么会周期性变化

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-11-06 05:58:39

交流市电电压为220V指的是有效值,其含义是虽然交流电压时刻变化,但它的效果与220V直流电视一样的。没有特别说明,交流电的大小通常是指有效值,测量仪表的测量值一般也是指有效值。正弦交流电的有效值与瞬时最大值的关系是:最大瞬时值=√2×有效值。例如交流市电的有效电压值为220V,它的最大瞬时电压值=√2×220=311V。

4、交流电的相位与相位差

正弦交流电的电压或电流值变化规律和正弦波一样,为了分析方便,将正弦交流电波形放在图4所示的坐标中。

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图4中画出了交流电的一个周期,一个周期的角度为2π,一个周期的时间为T=0.02s。从图中可以看出,在不同的时刻,交流电压所处的角度不同,如在t=0时刻的角度为0°,在t=0.005s时刻的角度为π/2(90°),在t=0.01s时刻的角度为π(180°)。

交流电在某时刻的角度称为交流电在该时刻的相位。在图4所示的交流电在t=0.005s时刻的相位为π/2(90°),在t=0.01s时刻的相位为π。交流电在t=0时刻的角度称为交流电的初相位,图4中的交流电初相位为0°。

对于初相位为0°的交流电,可用公式表示:U=Um×sinωt,公式中U为交流电压的瞬时值,Um为交流电压的最大值,ωt为交流电压的相位,其中ω称为交流电的角频率,ω=2π/T=2πf。利用公式可以求出交流电压在任一时刻的相位及该时刻的电压值。

例如:已知某交流电压的周期T=0.02s,最大电压值Um=10V,初相位为0°,求该交流电压在t=0.015s时刻的相位及电压。

先求出交流电压在t=0.015s时刻的相位ωt:ωt=2π/T×t=3/2π,再求交流电压在t=0.015s时刻的电压值U:U=Um×sinωt=-10V。

有些交流电压在t=0时刻的相位并不为0°(即初相位不为0°),如图5所示。在t=0时刻,U2的初相位为0°,它可以用U2=Um×sinωt表示;U1的初相位不为0°,而为φ。对于初相位不为0°的交流电压可用公式表示:U1=Um×sin(ωt φ),公式中Um为交流电的最大值;(ωt φ)为交流电的相位;φ为交流电的初相位(即t=0时的相位)。 图5中U1的初相位φ=π/2,它的表达式为U1=Um×sin(ωt π/2),根据这个表达式可以求出U1在任何时刻的相位和电压值。

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②相位差

相位差是两个同频率交流电的相位之差。如图6a、图6b所示,两个同频率的交流电流i1、i2分别从两条线路流向A点,在同一时刻,达到A点的i1、i2交流电的相位并不相同,在t=0时刻,i1的相位为π/2,而i2相位为0°,在t=0.01s时刻,i1的相位为3π/2,而i2相位为π,两个电流的相位差为(π/2-0)=π/2或(3π/2-π)=π/2,即i1、i2的相位差始终是π/2。在图6b中若将i1的前一段补偿出来(虚线所示),也可以看出i1、i2的相位差是π/2,并且i1超前i2 π/2(90°)。

交流电的电压为什么一直变化,交流电的电压为什么会周期性变化(7)

两个交流电存在相位差实际上就是两个交流电变化存在着时间差。例如图6b中的两个交流电,在t=0时刻,i1电流的值为5mA;也就是说,i2电流电流的值为0;而到t=0.005s时,i1电流的值变为0,i2电流的值变为5mA;也就是说,i2电流变化总是滞后i1电流的变化。

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