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一組動圖帶你讀懂電壓電流的超前滯后

電子工程師 ? 來源:fqj ? 2019-04-29 10:28 ? 次閱讀

電壓電流的超前與滯后這個概念是相對于電流和電壓之間的關(guān)系而說的。也就是說,比如是容性負(fù)載(電容器),那么他會導(dǎo)致最終電流超前90度,如果是電感則產(chǎn)生最終電流超前-90度(即滯后90度) 反過來說,在平面直角坐標(biāo)系中,假設(shè)電壓為X軸水平方向,則是否超前則為Y軸垂直方向,當(dāng)為容性負(fù)載時為Y正半軸部分,感性負(fù)載為Y負(fù)半軸部分 無論是正超前還是負(fù)超前(滯后)都會導(dǎo)致功率因數(shù)下降,而純阻性負(fù)載其超前角是0度,這個時候功率因數(shù)為1 正因為容性和感性具有這種相反的性質(zhì),那么當(dāng)使用電動機等感性負(fù)載時,會導(dǎo)致嚴(yán)重的負(fù)超前,這個時候就應(yīng)當(dāng)使用足夠的電容器進行補償,使其無限逼近0度,保證功率因數(shù)無限的逼近1。總之,功率因數(shù)下降,無論是正超前還是負(fù)超前都回導(dǎo)致下降,只有為0時才是最高的,而感性負(fù)載一應(yīng)用就肯定是負(fù)的了。所以就要用電容補償讓他接近0。

如下圖,由于Sin[ωt]在求導(dǎo)或積分后會出現(xiàn)Sin[ωt±90°],所以對于接上了正弦波的電感、電容,橫坐標(biāo)為ωt時可以觀察到波形超前滯后的現(xiàn)象,直接從靜態(tài)的函數(shù)圖上看不太容易理解,還是做成動畫比較好。

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(biāo)軸及時間原點會隨著波形一起往左移動。

一組動圖帶你讀懂電壓電流的超前滯后

如果把波形畫在矢量圖右方,就是下面這種動畫,但橫坐標(biāo)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(shù)圖中的縱坐標(biāo)軸并未與橫坐標(biāo)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。

一組動圖帶你讀懂電壓電流的超前滯后

理解超前滯后這一概念用相量圖是最好的,從測量數(shù)據(jù)來觀察或者從靜態(tài)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(biāo)系右方是未來,左方是過去。

一組動圖帶你讀懂電壓電流的超前滯后

橫坐標(biāo)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(biāo)系左方是未來,而右方是過去。

一組動圖帶你讀懂電壓電流的超前滯后

下圖是電阻的。電壓函數(shù)電流函數(shù)同相。

一組動圖帶你讀懂電壓電流的超前滯后

下圖是三者串聯(lián)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(shù)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(tài)。

以前還做過這種,元件右邊標(biāo)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。

一組動圖帶你讀懂電壓電流的超前滯后

一組動圖帶你讀懂電壓電流的超前滯后

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原文標(biāo)題:一組動圖帶你搞懂電壓電流的超前滯后

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