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  • 交流电的变化规律
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    2020-12-03 15:08:50

    蓄电池内阻  百度百科

    1.蓄电池的内阻由欧姆极化(导体电阻)和电化学极化浓差极化电阻三个部份组成。在充放电过程中电阻是变化的,充电过程内阻由大变小,反之内阻增加

    2.温度对蓄电池内阻也颇有影响,低温状态如0℃以下,温度每下降10℃,内阻约增大15%,其中因硫酸溶液粘度变大,而增加了比电阻是重要的原因之一。在较高温度时,如10℃以上,硫酸离子的扩散速率提高了浓度极化作用将明显减小,极化电阻下降,但导体电阻却随温度增加而上升,不过上升的速率较小。

    3.蓄电池的内阻与放电电流的大小有关,瞬间的大电流放电,由于极板空隙内的硫酸溶液迅速稀释,而极板孔外90%以上溶液中硫酸分子来不及扩散到极板空隙中去。这样,极板孔中溶液比电阻增加,端电压明显下降。但停止放电后,随着浓度高的硫酸分子向极板空隙中扩散,极板孔中溶液比电阻下降,端电压回升。 [2] 

    另外,薄极板的电池,其内阻明显小于厚极板,因为同容量电池的极板数量,薄的要多于厚极板电池的极板数量,因此相同电流放电时,薄极板电池的电流密度小,其各极极化也要小得多。
      由此可见,蓄电池内阻是由诸多因素构成的动态电阻。我们研究蓄电池的内阻是为了了解与蓄电池直接连接的母线馈线出口短路时,蓄电池将提供多大短路电流,并依此来选择母线及其它设备,并根据短路电流来确定保护电器的级差配合。显然,同容量的蓄电池短路电流越大(即内阻越小)对设备和人身安全带来的危害性也越大。 [2

    https://baike.baidu.com/item/%E8%93%84%E7%94%B5%E6%B1%A0%E5%86%85%E9%98%BB/8433955?fr=aladdin

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  • 转载于:https://www.cnblogs.com/tszr/p/11201966.html

     

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    交流电大小和方向都随时间变化而出现周期性的变化,其种类很多,主要有:正弦交流电变化规律遵循正弦曲线)、方波、三角板、锯齿波、指数波等等 <1>正弦交流电的三要素 最大值:信号的大小强弱, 初相位:...

    一,直流:

    稳恒直流:方向和大小都不变的电流
    脉动电流:方向不随时间变化而变化的电流(大小变化)

    二,交流

    交流电大小和方向都随时间变化而出现周期性的变化,其种类很多,主要有:正弦交流电(变化规律遵循正弦曲线)、方波、三角板、锯齿波、指数波等等

    <1>正弦交流电的三要素

    最大值:信号的大小强弱,
    初相位:信号变化的初始位置,
    频率:信号变化的快慢

    不同的三要素表示了不同的信号
    在这里插入图片描述
    交流电在某一个瞬间的数值称为瞬时值,瞬时值最大的时候叫做最大值

    <2>有效值

    热效应相当:在相同的电阻上分别通过直流电流和交流电流,经过一个交流周期的时间,如果它们在电阻上所消耗的电能相等的话,则把该直流电流(电压)的大小作为交流电流(电压)的有效值

    通过计算,可知,如果交流电的最大值是Um,则即最大值是有效值的根号2倍

    记住两个数据:我们国家的交流电频率是50Hz,即角频率=100pai ;
    我们国家的供电,家用是有效值220v。

    交流电的应用:供电,大量的信号是交流信号,通信载波、很多传感器的输出、音频视频信号等等

    三,交流电单元电路(单元,就是只有一个负载)

    研究这些电量之间的关系
    在这里插入图片描述
    ur和ir之间,只有大小不同,相位完全一样
    电压有效值和电流有效值之间,就是一个R的比值关系

    那么,这个电阻上功率会怎么样呢?
    在这里插入图片描述
    对应这个曲线图,可以看出,功率应该是变化的,但是不会为负

    在这里插入图片描述通过计算可以得到电阻上功率的表达式,对于一个周期的平均值,通过积分求平均,得到P=UI

    这个结果和我们计算直流电路的公式是一样的,但是要注意,此时的U和I都不是电压和电流大小,而是正弦交流电的有效值了,而且,这个电阻上的功率是变化的,只是平均值是P=UI
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    发现了两个问题,一个是大小关系,一个是相位关系

    1,大小,电压与电流之间的比值不是C,而是XC了,容抗,是角频率与电容值的积的倒数。频率越大,XC越小。
    直流电路,频率=0,这个时候XC=无穷大,相当于断路。如果频率高了,容抗反而小了,所以,电容可以说通交流断直流,通高频阻低频。

    2,相位,电流的相位要比电压的相位超前了90度。这个其实想想也好理解,电流造成电荷堆积,电流为零可不是电荷为零,而电压是与电荷成正比,所以相位不一样了。(基本充满了 电流就成零了 电压此时最大,所以相位不一样)

    但是要注意,交流电电压一值变化中,所以电容上电流也是一直变化的

    再看功率,先计算下瞬时功率表达式看看

    在这里插入图片描述
    功率为正说明消耗了电能,为负说明提供了电能,而且你看看功率的平均值是0
    说明电容不耗电,电容只与电源能量交换,所以,电容器是储能器件。

    但是,电容器也要电源提供能量的,我们把电容器要求电源提供能量的最大速率,就是瞬时功率的最大值,定义为无功功率Q

    四,电感单元电路
    在这里插入图片描述
    XL称为感抗,等于角频率乘以电感,与频率有关。

    直流频率为0 ,XL=0,说明在直流电路中电感是短路

    频率增加,感抗也增加,所以电感也称为高频扼流圈,就是不让电流有高频变化的意思

    再看相位,电感的电流相位要比电压相位落后90度

    电感上功率,有电容的例子,可以看出,电感也是储能器件,P=0,也定义瞬时功率最大值为无功功率Q
    在这里插入图片描述
    我太难了,今天上电路课被点到回答问题,我居然不知所云,尴尬而不失礼貌的跳到了下一位同学…

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    正弦交流电在工农业生产及日常生活中应用得最为广泛。正弦交流电是指随时间按正弦规律作周期性变化的电压、电流等。

    正弦信号的大小与方向都是随时间变化,信号在任一时刻的值,称为瞬时值。在指定的参考方向下,正弦电流、电压的瞬时值可表示为

    i=ipsin(ωt+θi)

    u=upsin (ωt+θu)

    式中i、u表示正弦交流电在某一时刻的值,称瞬时值,i、u的波形图如图4-1所示。ip、up是正弦信号在整个变化过程中可能达到的最大幅值,称为振幅或最大值;(ωt+θi)是正弦信号的相位。ω称为角速度或角频率,单位是弧度/秒(rad/s),它表示正弦信号变化的快慢。

    若知道了正弦信号的振幅、角频率和初相,就能完全确定它随时间变化的全过程,所以常称振幅、角频率和初相为正弦信号的三要素。

    1频率和周期

    正弦信号变化一周所需的时间称为周期t,周期t的单位是秒( s),毫秒( ms)。

    正弦量在单位时间内变化的周数称为频率f, 频率的单位是赫兹(hz),当频率很高时,常用千赫兹(khz)或兆赫兹(mhz)作单位,其转换关系是:

    1khz =103hz 1mhz =106hz

    周期与频率的关系:

    例1

    频率为2mhz的正弦波的周期是多少?

    解: f=2mhz t=1/f

    t=1/2000000hz=0.0000005s=0.5μs

    答:周期为0.5μs。

    正弦量单位时间内变化的弧度数称为角频率ω,角频率ω的单位是弧度每秒(rad/s)。 由于正弦信号变化一周,其相位变化2π弧度,因此,角频率与周期及频率的关系为:

    我国和大多数国家都采用50 hz作为标准频率,美国、日本等一些国家采用60 hz作为电力标准频率。这种频率在工业用电上广泛采用,习惯上也称为工频。实验室用的通用信号源的频率大约从1--20×106hz左右.

    t、f、ω都是表示正弦量变化快慢的量,三者中只要知道其中之一,就可求出其他二个量。

    例2

    我国普通家庭用工频额定为50hzz,求周期和角频率。

    解: 取频率的倒数:

    =2×3.14×50=314 rad/s

    2 相位差

    正弦信号i=imsin(ωt+θi) ,其中(ωt+θi)称为是正弦信号的相位,t=0时的相位θi称为初相位,简称初相,单位是弧度(rad)或度(°)。通常规定初相在|θi|≤π范围内取值。

    两个同频率正弦信号在任一时刻的相位之差称为相位差。假设一个正弦电流和正弦电压分别为

    它们的相位之差称为相位差,用表示,即 :

    由此可见,两个同频率的正弦信号的相位差等于它们的初相之差。

    如果=0,如图4-2(a)所示,称i,u同相。i,u同时达到最小值、零值与最大值。

    如果>0,如图4.2(b)所示,则表示随着t的增加,电压u要比电流i先到达最大值或最小值。这种关系称u超前于i或i滞后于u,其超前或滞后的角度是

    如果=π,如图4-2(c)所示,称i,u反相。

    如果如图4-2(d)所示,称i,u正交。

    例3

    已知正弦电流i1、i2和正弦电压u分别为

    i1=5sin(ωt+30°)a

    i2=-10sin(ωt+45°)a

    u=15cos(ωt+60°)v

    试比较i1与i2、i1与u间的相位关系。

    解: 比较两个正弦信号的相位关系时,除要求它们的频率或角频率相同外,还应注意信号的函数类型为正弦函数,以及瞬时表达式前面负号对相位的影响。由于

    i2=-10sin(ωt+45°)=10sin(ωt-135°)

    u=15cos(ωt+60°)=15sin(ωt+150°)

    所以,i1与i2间的相位差为

    1=30°-(-135°)=165°

    i1与u间的相位差为

    2=30°-150°=-120 °

    3、有效值

    交流电的正弦曲线有无限多的值,一个交流波形的量值可以用许多不同的方法来描述。最直观的方法是使用其最大值,如电压的最大值um,最大值也可称作峰值,峰值电压用up表示,因此有

    um =up

    对于对称波形的正半周期和负半周期的峰值是相等的。因此峰-峰值的大小是峰值大小的两倍。对于正弦交流电压

    up-p=2up。

    许多波形在电路中是不对称的。这样的波形既可以用峰值来描述也可以用峰-峰值来描述。当用峰值来描述时,我们必须指明是正半周期的峰值还是负半周期的峰值。

    描述正弦交流电大小最常用的方法是有效值,正弦信号的有效值定义为:让正弦信号和直流电分别通过两个阻值相等的电阻。如果在相同的时间t内(t可取为正弦信号的周期),两个电阻消耗的能量相等,那么,我们称该直流电的值为正弦信号的有效值。

    当直流电流i流过电阻r时,该电阻在时间t内消耗的电能为

    当正弦电流i流过电阻r时,在相同的时间 t 内,电阻消耗的电能为

    根据有效值的定义wi=wi,有

    于是,周期电流i的有效值为

    因为正弦电流是周期电流,设正弦电流

    i(t)=imsin(ωt+θi)

    同样地,可求得正弦电压u=umsin(ωt+θu)的有效值为

    通常用有效值表示交流电的大小。交流测量仪表指示的电流、电压读数一般都是有效值。各种交流设备铭牌上标出的额定值及交流仪表的指示值也都是有效值。例如交流电压220v、交流电流5a,在不作特殊说明的情况下,其电流电压值都是指有效值。

    引入有效值以后,正弦电流和电压的表达式也可写成

    例4

    如果正弦波电压的峰-峰值是300v,那么它的电压有效值是多少?

    解: up-p=300v

    up-p=2up=2um

    um =300v/2=150v

    电压有效值为106.05v

    例5

    已知正弦电压源的频率为50hz,初相为π/6弧度,由交流电压表测得电源开路电压为220v。求该电源电压的振幅、角频率,并写出其瞬时值表达式。

    解: 因为

    所以

    因此,电源电压瞬时值表达式为

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