電路基礎系列：交流電路篇-3相位差和相移

關于交流電流，會對一下話題進行討論。

• 1交流波形與交流電路理論

• 2正弦波形

• 3相位差和相移

• 4相量圖與相量代數(shù)

• 5復數(shù)和相量

• 6交流電阻和阻抗

• 7交流電感和感應電抗

• 8交流電容和容性電抗

• 9串聯(lián)RLC電路分析

• 10RLC并聯(lián)電路分析

• 11串聯(lián)諧振電路

• 12并聯(lián)諧振電路

• 13RMS電壓教程

• 14平均電壓教程

• 15無功功率

• 16諧波

• 17交流電路中的無源元件

• 18交流電路中的電源

• 19功率三角和功率因數(shù)

• 20功率因數(shù)校正

相位差用于描述兩個或多個交變量達到其最大值或零值時在度或弧度上的差異。

先前我們看到，正弦波形是一個交變量，可以在時域中沿水平零軸以圖形方式呈現(xiàn)。我們還看到，作為一個交變量，正弦波在時間π/2處有一個正的最大值，在時間3π/2處有一個負的最大值，在0，π和2π處基線出現(xiàn)零值。

然而，并不是所有的正弦波都能同時準確地通過零軸點，但與另一個正弦波相比，可能會“移”到0的左右某個值。

例如，比較電壓波形和電流波形。然后產生角位移或相位差在兩個正弦波之間。任何不通過零的正弦波t = 0有相移

這個相位差或者相移，也被稱為正弦波形的角度 F（希臘字母Phi），以度或弧度表示波形已從某個參考點沿水平零軸移動。換言之，相移是兩個或兩個以上波形沿同一個軸的橫向差，同一頻率的正弦波形可以有相位差。

相位差， F交流波形的變化范圍為 zero在最長時間內，T在一個完整周期內的波形，這可以是沿水平軸的任意位置，Φ = 0 to 2π（弧度）或Φ = 0 to 360o取決于使用的角度單位。

相位差也可以表示為時移屬于 t以秒表示時間段的一小部分，T例如，10mS或–50uS，但通常將相位差表示為角度測量更為常見。

然后，我們在先前的正弦波形中推導出的正弦電壓或電流波形的瞬時值的方程需要修改，以考慮波形的相位角，這個新的一般表達式就變成了。

• 哪里：

• Am–是波形的振幅

• ωt–波形的角頻率，單位為弧度/秒。。

• Φ（φ）–是波形從參考點向左或向右偏移的相位角，單位為度或弧度。

如果正弦波形的正斜率通過水平軸t=0然后波形向左移動，所以 F >0，相位角本質上是正的， F給出超前相位角。換句話說，它出現(xiàn)在時間上早于0o產生矢量的逆時針旋轉。

同樣地，當正弦波形通過某個正斜率時t = 0然后波形向右移動，所以Φ <0相位角本質上是負的 F產生一個滯后的相角，因為它出現(xiàn)的時間比0晚o產生矢量的順時針旋轉。兩種情況如下所示。

首先，讓我們考慮兩個交變量，比如電壓，五還有電流，我有相同的頻率E以赫茲為單位。因為兩個量的頻率是相同的角速度， o也必須相同。所以在任何時刻，我們可以說，電壓的相位，五與電流的相位相同，我 .

那么在一個特定的時間段內，旋轉角總是相同的，并且兩個量之間的相位差五和我因此將為零，并且Φ = 0. 作為電壓的頻率，五以及電流，我相同，它們必須在一個完整循環(huán)中同時達到最大正值、負值和零值（盡管它們的振幅可能不同）。然后是兩個交替的量，五和我被稱為“同相”

現(xiàn)在讓我們考慮電壓，五以及電流，我它們之間有相位差 thirtyo，所以( F= 30o或 p /6弧度）。由于兩個交變量以相同的速度旋轉，也就是說，它們具有相同的頻率，這個相位差將在所有時間瞬間保持恒定，然后 thirtyo這兩個量之間用phi表示， F如下所示

上述電壓波形沿水平參考軸從零開始，但在同一時刻電流波形仍為負值，直到 thirtyo以后再說。那么存在一個相位差當電流穿過水平參考軸時，兩個波形之間的電壓波形達到其最大峰值和零值。

由于兩個波形不再“同相”，因此它們必須“異相”，其量由φ決定， F在我們的例子中 thirtyo. 所以我們可以說這兩個波形現(xiàn)在 thirtyo不同步。電流波形也可以說是“滯后”于電壓波形的相角， F. 在上面的例子中，兩個波形有一個滯后相位差因此，上述電壓和電流的表達式如下。

哪里，我滯后五按角度 F

同樣，如果電流，我具有正值，并穿過基準軸，在電壓之前的某個時間達到其最大峰值和零值，五然后電流波形將“超前”電壓一定的相位角。然后這兩個波形被稱為超前相位差電壓和電流的表達式都是。

哪里，我引導五按角度 F

正弦波的相位角可以用來描述一個正弦波與另一個正弦波之間的關系，通過使用術語“超前”和“滯后”來表示繪制在同一參考軸上的相同頻率的兩個正弦波之間的關系。在上面的例子中，兩個波形是異相通過 thirtyo. 所以我們可以正確地說我滯后五或者我們可以這么說五引導我通過 thirtyo取決于我們選擇哪一個作為參考。

兩個波形和產生的相位角之間的關系可以沿水平零軸的任何位置測量，每個波形都以“相同的斜率”方向正或負通過。

在交流電源電路中，描述同一電路中電壓和電流正弦波之間關系的能力非常重要，是交流電路分析的基礎。

所以我們現(xiàn)在知道如果一個波形被“移”到 zeroo當與另一個正弦波比較時，這個波形的表達式變成A米 正弦（o） F ). 但是如果波形以正的斜率穿過水平零軸 ninetyo或 p /2弧度之前參考波形，該波形稱為余弦波形這個表達式變成了

這個余弦波簡稱cos，在電氣工程中與正弦波一樣重要。余弦波的形狀與正弦波的形狀相同，也就是說它是一個正弦函數(shù)，但是會被移位 ninetyo或者提前一個季度

或者，我們也可以說正弦波是余弦波，它在另一個方向上移動了 -90o. 無論哪種方式，當處理正弦波或余弦波的角度，以下規(guī)則將始終適用。

當比較兩個正弦波時，更常見的是將它們的關系表示為正弦波或余弦波，這是通過以下數(shù)學恒等式來實現(xiàn)的。

通過使用上述關系，我們可以將任何有角度或相位差的正弦波形從正弦波轉換成余弦波，反之亦然。

在下一個關于相量我們將使用圖解法來表示或比較兩個正弦波之間的相位差，方法是查看單相交流量的相量表示，以及與兩個或多個相量的數(shù)學相加有關的相量代數(shù)。