开关电源-交流电电流峰值
简谐函数(又称简谐量)是时间的周期函数。其简谐电流i=Asin(ωt+φ)
中的A叫做电流的峰值,i为瞬时值。应该指出,峰值和位相是按上式中A为正值的要求定义的。如对下面形式的函数
i=-5sin(ωt+α)
不应认为峰值为-5.初相为+α,而应把函数先写成
i=5sin(ωt+α+π)
从而看出其峰值为5,初位相为α+π。
有效值
在交流电变化的一个周期内,交流电流在电阻R上产生的热量相当于多大数值的直流电流在该电阻上所产生的热量,此直流电流的数值就是该交流电流的有效值。例如在同一个电阻上,分别通以交流电i(t)和直流电I,通电时间相同,如果它们产生的总热量相等,则说这两个电流是等效的。交流电的有效值通常用U或(I)来表示。U表示等效电压,I表示等效电流。设一电阻R,通以交流电i,在很短的一段时间dt内,流经电阻R的交流电可认为是恒定的,因此在这很短的时间内在R上产生的热量
dW=i^2*R*dt
在一个周期内交流电在电阻上产生的总热量
而直流电I在同一时间T内在该电阻上产生的热量
根据有效值的定义有
所以有效值 W=I^2*R*T
根据上式,有时也把有效值称为“平均根值”。对正弦交流电,有i=Imsinωt,故而其中可见正弦交流电的有效值等于峰值的0.707倍。通常,交流电表都是按有效值来刻度的。一般不作特别说明时,交流电的大小均是指有效值。例如市电220伏特,就是指其有效值为220伏特,
平均值
交流电在半周期内,通过电路中导体横截面的电量Q和其一直流电在同样时间内通过该电路中导体横截面 平均值的转换的电量相等时,这个直流电的数值就称为该交流电在半周期内的平均值。
对正弦交流电流,即i=Imsinωt,则平均值与峰值的关系为故,正弦交流电的平均值等于峰值的0.637倍。对正弦交流电来说在上半周期内,一定量的电量以某一方向流经导体的横截面,在下半周期内,同样的电量却以相反的方向流经导体的横截面。因而在一个周期内,流经导体横截面的总电量等于零,所以在一个周期内正弦交流电的电流平均值等于零。如果直接用磁电式电表来测量交流电流,将发现电表指针并不发生偏转。这是因为交流电流一会儿正,一会儿为负,磁电式电表的指针无法适应。
即半波整流后交流电的平均值和最大值的关系为
而交流电的有效值和最大值的关系为
所以
即正弦交流电经半波整流后的平均值只有有效值的0.45倍。相位
在交流电中i=Imsin(ωt+α)中的(ωt+α)叫做相位(位相角)。它表征函数在变化过程中某一时刻达到的状态。例如,在 阶段,当ωt+α=0时达到取零值的阶段,等等。α是t=0时的位相,叫初相。在实际问题中,更重要的是两个交流电之间的相位差。图3-18画出了电压ul和u2的三种不同的相位差。图3-48a中可看到两个电压随时间而变化的步调是一致的,同时到达各自的峰值,又同时下降为零。故称这两个电压为同位相,也就是说它们之间的相位差为零。3-48b中两个电压随时间变化的步调是相反的,u1为正半周时,u2为负半周,u1达到正最大值时,u2达到负的最大值,则这两个电压的位相相反,或者说它们之间的位相差为π。图3-48c中两个电压的变化步调既不一致也不相反,而是有一个先后,它们之间的位相差介于0与π之间。从图3-48c中可以看出u1和u2之间的位相位是π/2。总之,两个交流电压或电流之间的相位差是它们之间变化步调的反映。
电阻
纯电阻电路是最简单的一种交流电路。白炽灯、电炉、电烙铁等的电路都可以看成是纯电阻电路。虽然 含可调电阻的集成电路
纯电阻的电压和电流都随时间而变,但对同一时刻,欧姆定律仍然成立,即的波形如图3-49b所示。对纯电阻电路有:(1)通过电阻R的电流和电压的频率相同;(2)通过电阻R的电流峰值和电压峰值的关系是的电流和电压同位相。
电感
一个忽略了电阻的空心线圈和交流电流源组成的电路称为“纯电感电路”。在纯电感电 包含电感的电源供应器
路中,电感线圈两端的电压u和自感电动势eL间(当约定它们的正方向相同时)有u=-eL
因自感电动势
故有
如果电路中的电流为正弦交流电流i=Imsinωt,则其中Um=ImωL为电感两端电压的峰值。纯电感电路中的电压和电流波形如图3-51所示。由此可见,对于纯电感电路:(1)通过电感L的电流和电压的频率相同;(2)通过电感L的电流峰值和电压峰值的关系是Um=ImωL
其有效值之间的关系为U=IωL
由上式可知,纯电感电路的电压大小和电流大小之比为
ωL称为电感元件的阻抗,或称感抗,通常用符号XL表示,即XL=ωL=2πfL。
式中,频率f的单位为赫兹,电感L的单位为亨利,感抗XL的单位为欧姆。这说明,同一电感元件(L一定),对于不同频率的交流电所呈现的感抗是不同的,这是电感元件和电阻元件不同的地方。电感元件的感抗随交流电的频率成正比地增大。电感元件对高频交流电的感抗大,限流作用大,而对直流电流,因其f=0,故XL=0,相当短路,所以电感元件在交流电路中的基本作用之一就是“阻交流通直流”或“阻高频通低频”。各种扼流圈就是这方面应用实例;(3)在纯电感电路中,电感两端的电压位相超前其电流位的变化成正比,而不是和电流的大小成正比。对于正弦交流电,当电流i当电流为零时,其变化率为最大,电压也最大。所以两者的相
电容
当把正弦电压u=Umsinωt加到电容器时,如图3-52所示,由于电压随时间变化,电容器极板上的电量也 含电容器的交流电路图
随着变化。这样在电容器电路中就有电荷移动。如果在dt时间内,电容器极板上的电荷变化dq,电路中就要有db的电荷移动,因此电路中的电流
对电容器来说,其极板上的电量和电压的关系是q=CU
因此有
其中Im=UmωC为电路中电流的峰值。纯电容电路中的电压和电流波形如图3-53所示。由此可见,对于纯电容电路:(1)通过电容C的电流和电压的频率相同;(2)通过电容C的电流峰值和电压峰值的关系是Im=UmωC
其有效值之间的关系为I=UωC
由上式可知,纯电容电路中的电压大小与电流大小之比为表示,即式中频率f的单位为赫兹,电容C的单位是法拉,容抗Xc的单位为欧姆。可见,同一电容元件(C一定),对于不同频率的交流电所呈现的容抗是不同的。由于电容器的容抗与交流电的频率成反比,因此频率越高,容抗就越小,频率越低,容抗就越大。对直流电来讲f=0,容抗为无限大,故相当于断路。所以电容元件在交流电路中的基本作用之一就是“隔直流,通交流”或“阻低频,通高频”;(3)率成正比,而不是和电压的大小成正比。对于正弦交流电,当电压为零。保定市四北电子有限公司专业生产开关电源。
中的A叫做电流的峰值,i为瞬时值。应该指出,峰值和位相是按上式中A为正值的要求定义的。如对下面形式的函数
i=-5sin(ωt+α)
不应认为峰值为-5.初相为+α,而应把函数先写成
i=5sin(ωt+α+π)
从而看出其峰值为5,初位相为α+π。
有效值
在交流电变化的一个周期内,交流电流在电阻R上产生的热量相当于多大数值的直流电流在该电阻上所产生的热量,此直流电流的数值就是该交流电流的有效值。例如在同一个电阻上,分别通以交流电i(t)和直流电I,通电时间相同,如果它们产生的总热量相等,则说这两个电流是等效的。交流电的有效值通常用U或(I)来表示。U表示等效电压,I表示等效电流。设一电阻R,通以交流电i,在很短的一段时间dt内,流经电阻R的交流电可认为是恒定的,因此在这很短的时间内在R上产生的热量
dW=i^2*R*dt
在一个周期内交流电在电阻上产生的总热量
而直流电I在同一时间T内在该电阻上产生的热量
根据有效值的定义有
所以有效值 W=I^2*R*T
根据上式,有时也把有效值称为“平均根值”。对正弦交流电,有i=Imsinωt,故而其中可见正弦交流电的有效值等于峰值的0.707倍。通常,交流电表都是按有效值来刻度的。一般不作特别说明时,交流电的大小均是指有效值。例如市电220伏特,就是指其有效值为220伏特,
平均值
交流电在半周期内,通过电路中导体横截面的电量Q和其一直流电在同样时间内通过该电路中导体横截面 平均值的转换的电量相等时,这个直流电的数值就称为该交流电在半周期内的平均值。
对正弦交流电流,即i=Imsinωt,则平均值与峰值的关系为故,正弦交流电的平均值等于峰值的0.637倍。对正弦交流电来说在上半周期内,一定量的电量以某一方向流经导体的横截面,在下半周期内,同样的电量却以相反的方向流经导体的横截面。因而在一个周期内,流经导体横截面的总电量等于零,所以在一个周期内正弦交流电的电流平均值等于零。如果直接用磁电式电表来测量交流电流,将发现电表指针并不发生偏转。这是因为交流电流一会儿正,一会儿为负,磁电式电表的指针无法适应。
即半波整流后交流电的平均值和最大值的关系为
而交流电的有效值和最大值的关系为
所以
即正弦交流电经半波整流后的平均值只有有效值的0.45倍。相位
在交流电中i=Imsin(ωt+α)中的(ωt+α)叫做相位(位相角)。它表征函数在变化过程中某一时刻达到的状态。例如,在 阶段,当ωt+α=0时达到取零值的阶段,等等。α是t=0时的位相,叫初相。在实际问题中,更重要的是两个交流电之间的相位差。图3-18画出了电压ul和u2的三种不同的相位差。图3-48a中可看到两个电压随时间而变化的步调是一致的,同时到达各自的峰值,又同时下降为零。故称这两个电压为同位相,也就是说它们之间的相位差为零。3-48b中两个电压随时间变化的步调是相反的,u1为正半周时,u2为负半周,u1达到正最大值时,u2达到负的最大值,则这两个电压的位相相反,或者说它们之间的位相差为π。图3-48c中两个电压的变化步调既不一致也不相反,而是有一个先后,它们之间的位相差介于0与π之间。从图3-48c中可以看出u1和u2之间的位相位是π/2。总之,两个交流电压或电流之间的相位差是它们之间变化步调的反映。
电阻
纯电阻电路是最简单的一种交流电路。白炽灯、电炉、电烙铁等的电路都可以看成是纯电阻电路。虽然 含可调电阻的集成电路
纯电阻的电压和电流都随时间而变,但对同一时刻,欧姆定律仍然成立,即的波形如图3-49b所示。对纯电阻电路有:(1)通过电阻R的电流和电压的频率相同;(2)通过电阻R的电流峰值和电压峰值的关系是的电流和电压同位相。
电感
一个忽略了电阻的空心线圈和交流电流源组成的电路称为“纯电感电路”。在纯电感电 包含电感的电源供应器
路中,电感线圈两端的电压u和自感电动势eL间(当约定它们的正方向相同时)有u=-eL
因自感电动势
故有
如果电路中的电流为正弦交流电流i=Imsinωt,则其中Um=ImωL为电感两端电压的峰值。纯电感电路中的电压和电流波形如图3-51所示。由此可见,对于纯电感电路:(1)通过电感L的电流和电压的频率相同;(2)通过电感L的电流峰值和电压峰值的关系是Um=ImωL
其有效值之间的关系为U=IωL
由上式可知,纯电感电路的电压大小和电流大小之比为
ωL称为电感元件的阻抗,或称感抗,通常用符号XL表示,即XL=ωL=2πfL。
式中,频率f的单位为赫兹,电感L的单位为亨利,感抗XL的单位为欧姆。这说明,同一电感元件(L一定),对于不同频率的交流电所呈现的感抗是不同的,这是电感元件和电阻元件不同的地方。电感元件的感抗随交流电的频率成正比地增大。电感元件对高频交流电的感抗大,限流作用大,而对直流电流,因其f=0,故XL=0,相当短路,所以电感元件在交流电路中的基本作用之一就是“阻交流通直流”或“阻高频通低频”。各种扼流圈就是这方面应用实例;(3)在纯电感电路中,电感两端的电压位相超前其电流位的变化成正比,而不是和电流的大小成正比。对于正弦交流电,当电流i当电流为零时,其变化率为最大,电压也最大。所以两者的相
电容
当把正弦电压u=Umsinωt加到电容器时,如图3-52所示,由于电压随时间变化,电容器极板上的电量也 含电容器的交流电路图
随着变化。这样在电容器电路中就有电荷移动。如果在dt时间内,电容器极板上的电荷变化dq,电路中就要有db的电荷移动,因此电路中的电流
对电容器来说,其极板上的电量和电压的关系是q=CU
因此有
其中Im=UmωC为电路中电流的峰值。纯电容电路中的电压和电流波形如图3-53所示。由此可见,对于纯电容电路:(1)通过电容C的电流和电压的频率相同;(2)通过电容C的电流峰值和电压峰值的关系是Im=UmωC
其有效值之间的关系为I=UωC
由上式可知,纯电容电路中的电压大小与电流大小之比为表示,即式中频率f的单位为赫兹,电容C的单位是法拉,容抗Xc的单位为欧姆。可见,同一电容元件(C一定),对于不同频率的交流电所呈现的容抗是不同的。由于电容器的容抗与交流电的频率成反比,因此频率越高,容抗就越小,频率越低,容抗就越大。对直流电来讲f=0,容抗为无限大,故相当于断路。所以电容元件在交流电路中的基本作用之一就是“隔直流,通交流”或“阻低频,通高频”;(3)率成正比,而不是和电压的大小成正比。对于正弦交流电,当电压为零。保定市四北电子有限公司专业生产开关电源。
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