注释:
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实际的电感元器件、电容元器件均含有一定的电阻值,所以在分析时,必须考虑电阻因素,而将它们等效为电阻器与电感器、电容器的串联或并联。


在实际电路中,电阻R与电感L串联在交流电源上,就组成了RL串联电路,如图4-9所示。


图4-9 电阻与电感串联电路


当交流电通过电阻时,电流的相位与电阻两端的电压相位一致;通过电感时,其两端电压的相位比电流超前90°。因此,计算串联电路的总电压不能简单地将各部分电压的数值相加,要通过矢量叠加的方式获得。


图4-10 串联电路矢量图

如图4-10所示,表示电阻两端电压有效值矢量,它与电流矢量同相位。表示电感两端电压有效值矢量,它比电流矢量超前90°。表示电源电压,的矢量和。

平移到末端就构成了电压相量三角形。


将端电压有效值与电流有效值的比值定义为交流电路的阻抗

     (4-9)

阻抗的基本单位是Ω(欧姆),根据上式之间的关系可用一个直角三角形表示,这个直角三角形称为阻抗三角形。


串联电路中既有耗能的元器件(电阻)又有储能元器件(电感),因此电源提供的功率一部分为有功功率,另一部分为无功功率。将电压三角形的三边分别乘以电流就可以得到有功功率、无功功率、视在功率组成的三角形,如图4-11所示。


图4-11 电压三角形与功率三角形


(1)有功功率

有功功率是电阻消耗的功率,数值上等于电阻两端电压与电路中电流的乘积。

串联电路中,有功功率的大小不仅取决于电压与电流的乘积,还取决于阻抗角的余弦的大小。当电源供给同样大小的电压和电流时,余弦值越大,有功功率越大。


(2)无功功率

电路中的电感不消耗能量,它与电源之间不停地进行能量交换。


(3)视在功率

视在功率表示电源提供总功率的能力,即交流电源的容量。视在功率用表示,它等于总电压的有效值与电流有效值的乘积,即

     (4-10)

式中,一总电压的有效值,单位是V(伏特)

 一电流有效值,单位是A(安培

 一视在功率单位是V·A(·)

从功率三角形还可以得到有功功率、无功功率和视在功率间的关系,即

       (4-11)


有功功率和视在功率的比值叫作功率因数,用符号λ表示,即

    (4-12)

功率因数的大小与电路的负荷性质有关,白炽灯、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1,一般电感或电容性负载的电路功率因数都小于1



知识点词条:RL串联电路






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RLC串联电路
关键字:RL串联电路
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