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交流纯电感电路特征及其感抗特性

【摘要】:实际工作中,变压器、电动机、线圈等就是电感类的设备,电感类的设备通过交流电流时,由于电磁感应的存在,在电感线圈中,就要产生自感电动势eL,这个自感电动势会阻碍线圈中的电流变化。因此,自感电动势与电压反相。由于感抗与频率成正比,所以电感线圈对高频电流所呈现的阻力很大,频率极高时电路中几乎没有电流通过;而直流电没有频率变化,稳定时不产生自感电动势,电路相当于短路,电流很大。

(一)电感电路特征

电路中电感起决定性作用,而电阻、电容的影响可忽略不计的电路可视为纯电感电路,如图1-45a所示。实际工作中,变压器电动机、线圈等就是电感类的设备,电感类的设备通过交流电流时,由于电磁感应的存在,在电感线圈中,就要产生自感电动势eL,这个自感电动势会阻碍线圈中的电流变化。这样,使得电感上的电压的相位超前于电流的相位90°,而电感上的电流的相位又超前于自感电动势eL的相位90°。因此,自感电动势与电压反相。这种现象就可以解释在维修工作中用万用表测量线圈电阻只有几十欧,可是接到电源上时电流并不大,不符合电压除以电阻等于电流的公式,这就是自感电动势具有反抗电源电压的作用。

电感线圈上的电压、自感电动势、电流三者之间的相位关系如图1-45c所示,电感线圈中的电流i和自感电动势的波形如图1-45a、b所示。

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图1-45 电感电路及其电压、电流的曲线图和相量图

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图1-46 感抗的方向

(二)感抗

交流电也可以通过线圈,但是线圈中的自感电动势对交流电有阻碍作用如图1-46所示,这个阻碍就叫做感抗。电感量越大,交流电越难以通过线圈,说明电感量大,电感的阻碍作用大。交流电的频率高,交流电也难以通过线圈,说明频率高,电感的阻碍作用也大。实验证明,感抗和电感成正比,和频率也成正比。如果感抗用XL表示,电感用L表示,频率用f表示,则有

XL=2πfL=ωL

感抗的单位是Ω,知道了交流电的频率f和线圈的电感L,就可以用上式把感抗计算出来。

由于感抗与频率成正比,所以电感线圈对高频电流所呈现的阻力很大,频率极高时电路中几乎没有电流通过;而直流电没有频率变化,稳定时不产生自感电动势,电路相当于短路,电流很大。所以,在使用电抗器、接触器等有电感线圈的设备时,应特别注意这一点。