交流负载电路的三种方式

交流负载电路的三种方式

用导线把负载﹙电动机﹑电势器等﹚与交流电源连接起来，所组成的电路叫做交流电路。交流电路的负载一般用电阻R，电感L，及电容C这三个参数表示。

﹙1﹚电阻R。表示电路中消耗电能负载的参数。电路中的热损耗，通常归结于电阻。由于交流电存在着集肤效应等影响，在交流电路中的电阻一般比在直流

电路中要大，并且频率越高越显著。

﹙2﹚电感L。表示电路中具有存储磁场能量特征负载的参数。电感在交变电流的作用下，会因电磁现象而产生感应电动势。因此，对通过电感的电流起到推

迟其变化的阻碍作用。

﹙3﹚电容C。表示电路中具有存储电场能量特征的负载的参数。由于交变电压的变化，电容要随着外加电压的变化而反复充电﹑放电。因此，对电容两端电

压起到退迟其变化的阻碍作用。

在任何一个交流电流中，R, L, C 这三个参数都同时存在，但是在实际电路中，往往可以根据它们效应的强弱，略去其中一个参数或两个参数。同时，为了计算方便，假定导线上的R, L, C都可忽略不计，把电路中的参数都看成集中参数来分析。

1.纯电阻电路

纯电阻电路是略去电感L,电容C的作用而只有电阻负载的交流电路。如电炉的供电电路就可以看作是纯电阻电路。

﹙1﹚电压和电流。纯电阻电路中，电压和电流是同相位的，而且均按正弦规律变化。

电流与电压的有效值关系为：I = U / R。电流的有效值等于电压的有效值除以电

阻。

﹙2﹚有功功率。功率等于电压与电流的乘积。在交流电路中由于电压和电流都是交变量，功率为时间t的函数，称为瞬时功率，用符号Q表示。瞬时功率在一个

周期内的平均值乘为平均功率或有功功率，用符号P表示。纯电阻电路的有功

功率等于该电路的电压有效值与电流有效值的乘积，单位是W或kW。

即P = U I

2．纯电感电路

电机﹑变压器等电器设备，就是由许多绕组组成的，具有一定电感。如果绕组的电阻很小，可以忽略不计时，则由此类电器组成的电路，就可以看成是一纯电感电路。

纯电感电路实际上是不存在的。我们研究这种电路，主要是了解电感在电路中的作用。

在纯电感电路中电压﹑电流均为同频率的正弦量，电流的相位滞后于电压90度。

﹙1﹚电压有效值和电流有效值。电感电路的电压有效值与电流有效值的比值为：

U / I = wL wL表示电感对交流电的电抗作用，简称感抗，以符合Xl表示，单位为Ω。即：Xl = wL = 2∏f L

一个电感线圈的感抗，只有在一定的频率下才是常量，频率越高则感抗越大，这是因为电流的频率越高，即变动越快，则感应电动势就越大的缘故。对恒定的直流来说，频率为零，感抗亦为零，故恒定直流电路中不考虑电感这个参数。电感有短路直流的作用。

﹙2﹚功率。在纯电感电路中，只有电感与电源间的能量交换，二没有能量消耗，这种电感与电源间的能量交换规模，用无功功率Q表示。无功功率的单位称为乏﹙var﹚,其值等于电压与电流有效值的乘积：Q = U I

3．纯电容电路

将电容器接在交流电源上，就组成一电容性电路。如果电路中的电阻很小可以忽略不计时，这个电路就叫做纯电容电路。

将电容器接在交流电路中，但是由于交流电压的周期变化，使电容器出现周期性的充放电。因此，在连接导线上有交变电流出现。在纯电容正弦交流电路中，电压﹑电流都是同频率的正弦量，但是电流比电压超前90度。

﹙1﹚电压和电流有效值的关系。纯电容电路电压与电流有效值的比是：

U / I = 1 / wC 1 / wC = 1 / 2∏f C , 表示电容对交流电的电抗作用，间称容抗，以XC表示，单位为Ω。即XC = 1 / wC = 1 / 2∏f C。

一个电容器的容抗，只在一定的频率下才是常数，频率越高，容抗越小。这是因为充电﹑放电进行得越快，在同样电压下单位时间内移动的电荷也越多，以致电流越大的缘故。频率等于零，容抗无穷大，故电容有隔离直流的作用，在直流电路中相当开路。

﹙2﹚功率。纯电容与纯电感一样，仅与电源进行能量交换，而没有能量消耗。电容充电，是它吸收电能并将其转换成电场能储存起来；电容放电，是将其储存的电场能转换电能返还给电源。因此，电容元件本身并不消耗能量，仅与电源交换能量。用无功功率Q表示能量交换规模。其表达方式为电压和电流有效值的乘积：Q = U I 。

在R﹑L﹑C电路中：

当X l > X c时，电压超前电流，电路呈电感电路性质；

当X l < X c时，电压滞后电流，电路呈电容电路性质；

当X l = X c时，电路的电抗部分等于零，故此时阻抗最小，电流最大，电流与电压同相位，电路呈纯电阻电路性质。