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電路設計中純電阻電路及其特性
就電路設計而言,電阻的特性可以整體上定義電路。另外,我所指的電路類(lèi)型稱(chēng)為純電阻電路。
什么是純電阻電路?
純電阻電路是一種電感很小的電路,以至于在其典型頻率下,其電抗與其電阻相比微不足道。此外,在純電阻電路中,全部利用的電壓被消耗來(lái)克服電路本身的歐姆電阻。另外,純電阻電路的另一個(gè)名稱(chēng)是非電感電路。
此外,在純電阻電路設計中,電流和電壓之間的相角為零。另外,如果我們要表示典型的純電阻電路的瞬時(shí)電流和瞬時(shí)施加電壓,則表明所提供的電壓和電流確實(shí)彼此同相。
此外,如果我們檢查同一電路的圖形表示,從其功率曲線(xiàn)可以看出,任何時(shí)候功率周期的任何部分都不會(huì )變?yōu)樨?。因此,在純電阻電路中,功率永遠不會(huì )為零。此外,這是由于電流和電壓的瞬時(shí)值始終為負或正。同樣,純電阻電路的功率循環(huán)頻率是電流和電壓波頻率的兩倍。
純電阻交流電路
交流電路中僅包含純電阻(歐姆)的電路稱(chēng)為純電阻交流電路。從技術(shù)角度來(lái)看,該電路不包含電容或電感。交流電壓和電流除了在電路的任一方向上向后同步外,還同步地向前移動(dòng)。因此,交流電壓和電流呈現正弦波的形狀,因此被稱(chēng)為正弦波形。
在這些電路中,電阻消耗功率,而電流和電壓的相位保持不變。電流和電壓同時(shí)達到極大值。值得注意的是,電阻器是無(wú)源組件,它既不產(chǎn)生也不消耗電能。那么,電阻器對純電阻電路中的電源有什么影響?它將可用能量轉換成熱量。
如您所知,在交流電路設計中,電流與電壓之比取決于相角,相位差和電源頻率。此外,無(wú)論電源頻率如何,電阻器的電阻值都將保持恒定。
純電阻電路更詳細
在檢查純電阻電路設計的功率時(shí),我們可以從下面的波形(紅色,藍色和粉紅色)觀(guān)察典型電路的整體特性。從解析表示中可以看出,電壓和電流是同相的。您還可以觀(guān)察到電壓和電流值同時(shí)達到最大值。您可以確定功率曲線(xiàn)對于與電壓和電流有關(guān)的所有值始終為正。
我相信您記得在直流(DC)電源電路中,電流和電壓的副產(chǎn)物仍稱(chēng)為電源。盡管在交流電路中相同,但此處的區別在于,在交流電路中,我們考慮了電流和電壓的瞬時(shí)值。因此,我們在純電阻電路中找到的瞬時(shí)功率由下式表示。
瞬時(shí)功率,P = VI
純電阻電路的功率因數
首先,功率因數是什么意思?嗯,在電氣工程中,我們將功率因數(PF或cosφ)定義為電路中可以使用的功率(有功功率P)與電路中電壓和電流相乘所得功率(視在功率,S)。此外,我們將PF定義為從零到一的范圍。
在直流電路中,V x I的結果為我們提供了電路汲取的功率(P),單位為瓦(W)。但是,在交流電路中,這會(huì )發(fā)生偏差。因為在交流電路中,V x I的結果給出的是視在功率(S),而不是有功功率(P),因為電流和電壓不是同相的。
我們可以進(jìn)一步定義交流電路中的PF,如下所示:
1.將PF定義為電流和電壓之間的相位角的余弦值
2.將PF或cosφ定義為電阻(R)÷阻抗(Z)
3.PF或cosφ也定義為:有功功率(P)÷表觀(guān)功率(S)
因此,由于純電阻電路的電壓和電流同相,因此其PF為1。
在純電感或純電容電路中,電流與電路電壓異相90度;因此,cosφ= 90度。因此,這些電路的PF為零。RLC串聯(lián)電路的PF在零和一之間。
純電阻電路具有與其他電路類(lèi)型不同的獨特特性。但是,如果沒(méi)有這些類(lèi)型的電路,像白熾燈這樣的設備將是不可能的。