深圳市深德技工学校电机设备安装与维修课件：纯电感交流电路.pptVIP

纯电感电路 一、纯电感电路电压与电流间的数量关系 用仿真实验来探索电压与电流之间的数量关系。 1、设置电感器的电感量为31.4mH，让交流电源保持50HZ的频率不变，改变交流电源的电压值，观察实验现象。 2、保持电感器的电感量31.4mH与交流电源的电压值10V不变，改变电源的频率，观察实验现象 3、保持交流电源的电压值10V和电源的频率50HZ不变，改变电感器的电感量，观察实验现象 实验数据分析： 由仿真实验的三个实验数据表可以看出纯电感电路具有如下的规律： （1）电感器对交流电路中的电流具有阻碍作用。 我们把电感器对交流电流的阻碍作用称为感抗，用符号XL表示，由实验可知，感抗跟交流电源的频率成正比，跟电感器的电感量成正比。感抗的计算公式为： XL = 2πfL = ω L 上式中f——电源频率；单位赫兹（HZ） L——电感器的电感量，单位亨（H） ω ——角频率；单位弧度每秒（rad/s） XL ——电感器的感抗，单位欧姆（Ω ） (2)电压与电流的有效值与最大值都满足欧姆定律 由实验数据表可得出： 二、纯电感电路电压与电流间的相位关系 用仿真实验来探索电压与电流之间的相位关系。 * * 纯电感交流电路   在一个交流电路中，当电感值很大，电路中的电阻与电容可以忽略时，可将此交流电路视为纯电感电路。 搭接纯电感电路的仿真实验。用交流电源向纯电感电路提供交流电压信号，用交流电流表检测电路中的电流，用交流电压表检测电感器的端电压。 本实验电路L取值31.4m H是为了让实验数据接近整数。 电路中电流与电源电压成正比，电感器对电流的阻碍作用与电源电压无关。 电感器对电流的阻碍作用与电源的频率成正比！ 电感器对电流的阻碍作用与电感器的电感量成正比！ 在纯电感电路中，电压与电流的有效值、最大值都满足欧姆定律。 知识点拨： 当f=0，电源为直流电源时， XL = 2πfL =0，电感器对于直流电源而言，相当于短路状态，这就是电感器的“通直作用”。当f→∞ ，即电源为高频电源时，XL = 2πfL→∞ ，即电感器对于高频电源而言，相当于开路状态，这就是电感器的“隔交作用”。 搭接仿真实验。用交流电源向纯电感电路提供50Hz,10V的交流电压信号，在交流电路中串入一个阻值很小的电阻采样电路中的电流。用示波器A通道检测交流电路总电压的波形，用B通道检测电阻两端电压的波形。 电阻R端电压波形与流过的电流波形同相位，因此1Ω的采样电阻的端电压波形就是纯电感电路电流的波形。 特别提示：取样电阻R的阻值必须足够小，否则会影响电路的纯电感特性。 示波器显示，电流、电压一个周期为4格，他们之间相位差一格。 实验操作： 接通仿真电源，合上开关S，调节示波器的控制面板，使A、B通道的波形便于观察，观察实验现象。 实验结论： 纯电感电路电压的波形超前于电流波形90°。 由相位差的计算公式得出电流、电压波形相位差φ=90°。 纯电感电路电流与电压相位关系波形图 设电流的初相为零，则纯电感电路电流、电压的瞬时值表达式为： 纯电感电路电流与电压相位关系矢量图 三、纯电感电路的功率 在交流电路中，由于电流i，电压u随时间不断变化，所以电感器的功率也是不断变化的。我们把电流瞬时值与电压瞬时值之积称为电感器的瞬时功率。用pL表示。即： 根据瞬时功率表达式和纯电感电路电流与电压相位关系波形图，我们很容易绘出纯电感电路的功率波形图。 在交流电的一个周期内，电感器的瞬时功率有两个T/4周期为正（电感器向电源吸取电能），两个T/4周期为负（电感器向电源释放电能），功率波形图显示，电感器向电源吸取的电能与它向电源释放的电能是相等的。 *