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  • 电容器两端接在交流电压上,在电压由零增至最大时,对电容器充电,有一充电电流。在电压由最大值降低至零时,电容器放电,有一放电电流。如右图所示。由于充电和放电在电路中形成了电流。但是电容器存储电荷的能力...

    电容容抗

    如果不考虑电容器本身存在的泄露电阻影响,可以认为电容器是一个纯电容负载。当电容器两端接在交流电压上,在电压由零增至最大时,对电容器充电,有一充电电流。在电压由最大值降低至零时,电容器放电,有一放电电流。纯电容电路

    如右图所示。由于充电和放电在电路中形成了电流。但是电容器存储电荷的能力并不是无限制的,积有了电荷或积满了电荷时,就对电流表现有样一种抗拒作用,这种抗拒作用称为电容电抗,简称容抗。用符号Xc表示,单位是欧姆。

    从实验得知:电容器的电容C越大,频率f越高,则其容抗Xc就越小。他们之间的关系为:

    交流电电容、容抗、频率之间的关系

    上述公式中:π=3.14

    • f:表示频率,单位赫兹(Hz)
    • C:表示电容容量,单位法(F)

    由上式可见:当电容C一定时,容抗Xc与频率成正比,即电容元件具有通高频阻低频特性。当f=0时,XC=∞(无限大)。即直流电通不过电容器,可视为开路。

    电容两级电压与电流的关系

    理论证明,在纯电容电路中,电容器两级间电压的有效值Uc与电路中电流的有效值Ic之间的关系为

    交流纯电容电路中电压与电流的关系

    电容器开始充电时(即电压从零开始增大),电容器的极板上没有电荷,此时存储电容容易,一个很小的电压便能产生很大的电流,此状态充电电流最大,后来极板上电荷积多了,同性电荷相互排斥,并随着电容器所带电荷的增加,要想电容器充电就受到了越来越大的阻力,电业必须继续升高,才能继续存储一些电荷进去,因此电流逐渐减小,到电压升到最大值时,极板上电荷已储满,此时电流减小到零。即ic不是与uc成正比变化的,而是与uc的变化率成正比变化的。

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  • 电容和电感,电压超前电流电流超前电压都是我们经常听到的。在电力行业,很多新入门的电工都搞不清楚这些都代表什么意思,今天我们就俩具体分析和交流一下这几个问题吧。一、电容1.电容的定义什么是电容呢?其实它...

    电容和电感,电压超前电流,电流超前电压都是我们经常听到的。在电力行业,很多新入门的电工都搞不清楚这些都代表什么意思,今天我们就俩具体分析和交流一下这几个问题吧。

    一、电容

    1.电容的定义

    什么是电容呢?其实它的构成很简单,就是由两块金属电极之间夹一块绝缘电介质构成。当我们在这两个金属电极间施加一些电压的时候,电极就会就会储存到电荷。因此,我们所说的电容功能就是储存电能,电容器就属于储能元件。

    2.电容的作用

    (1)隔直流通交流。

    (2)在充放电过程中,两极的电荷是一个逐渐累积的过程。所以,我们在给电容器施加电压的时候是不能突然增加的,很是需要一个渐进的过程。

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    HTDR-H全自动电容电桥测试仪是在无功补偿装置专家工作组的指导下,针对变电站现场测量电容器的电容值时存在的问题而专门研制的测试仪器。

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    HTDR-H全自动电容电桥测试仪

    二、电感器

    1.定义

    电感器也俗称电感。它在本质上是一个线圈,而且还有两种类型的,分别是空心线圈和实心线圈。电感器就是可以把把电能转化为磁能,并可以将其存储的元件。

    电感只会阻碍电流变化,它在没有电流的时候,我们可以通过将电路接通,于是就可以使阻碍电流流过。若是有电流的时候,我们只要断开电路,就可以将电流保持不变。

    2.作用

    (1)隔交流通直流

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    无功补偿电容器是满足电力系统无功平衡的重要设备。近年来无功问题得到了电业部门的普遍重视,无功补偿成套装置已大量投入配电网运行。电能供给要求系统有功与无功实时平衡。因此,无功补偿装置应满足自动跟踪、实时补偿的要求,这就不可避免地要频繁投、切无功补偿电容器组。

    华天电力针对现场的实际情况,最终研制出一种利用新试验方法进行测量的仪器HTRG-H电容电感测试仪。该仪器可以在不拆线的状态下,测量成组并联电容器的单个电容器,同时也能够测量各种电抗器的电感。

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    HTRG-H电容电感测试仪

    三、电流超前电压、电压超前电流

    电流超前电压是对于电容而言的,上面我们所说电容是两个电极板,当在两极加上电源的时候,正电荷和负电荷就会堆积在两个极板上,随后它们才会产生电压。这就是我们所说的电流超前电压。

    电压超前电流又是针对电感而言的,上面所说电感是一个线圈,它会阻止电流的变化。所以,电流滞后电压也常常被业内人称之为电压超前电流。

    华天电力专注高压试验设备制造!

    专注电测,服务电力!

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  • 用Multisim14.0仿真电感L、电容C、电阻R的相位关系 面对一个需要自学Multisim完成的作业,在这里记录一下学习过程~ (以免忘记这个软件咋用。。。)

    面对一个需要自学Multisim完成的作业,在这里记录一下学习过程~
    (以免忘记这个软件咋用。。。)

    Contents

    1 实验目的

    2 实验思路

    3 原理图及结果

    1.先来大体描述下 <实验目的> 
    

    ① 搭建一个电路,包含取样电阻待测元件(包括电阻R、电感L和电容C),二者为串联关系。
    其中 取样电阻 作为 参考指标
    ②然后测出不同元件的波形图

    乍一看有点懵,So,咋搞?

    2. 来小白式解说下<思路>吧
    

    首先心里大体有个数,这个电路应该长啥样呢?
    也许大概差不多……就是这个 示意图 加上 测量仪器
    (不要在意这个图上参数,这只是个示意图)
    在这里插入图片描述
    总之,就是 电源 + 取样电阻 + 待测元件 + 能测电信号的东东(说白了就是电压表、电流表、示波器之类的)

    器件性能
    电源示意图里画的是个 交流电压源 ,仿真时用 函数发生器 即可
    取样电阻R0=24Ω(没必要太大,下面会谈到个人看法)
    待测元件待测电阻R1=1kΩ(较大) 电感L1=10mH(较大) 电容C1=0.047uF(较小)
    示波器测量电信号(示波器反映的是元件两端的电压信号)

    小备注电源信号源功能为主,因为要比较的是正弦交流电信号在不同器件上的 波形 差异,所以可以不考虑 偏置(电源的能源功能)

    Questions个人理解
    R0较小测量过程中,示波器的CH1反映的是 R0待测元件 共同作用产生的波形,但我们想要的是 待测元件 的波形,所以要使取样电阻小一些,使其在串联情况下对CH1采集到的电信号影响小,可以忽略。
    R1较大R1作为待测元件,结合第一条,它对电路的影响应该足够大,从而使得与它串联的取样电阻R0的影响可以忽略。
    L1较大增大感抗(就类似于第二条用了一个大电阻增加阻抗),对电路影响起主要作用。
    C1较小增大容抗(同上)

    感抗 XL
    在这里插入图片描述
    容抗XC
    在这里插入图片描述
    同时,结合着这俩公式,很容易想明白
    增大 XL不仅可以选用较大电感L,还可以适当增大信号频率f
    增大 XC不仅可以选用较小电容C,还可以适当减小信号频率f

    但我们用函数发生器设置好频率以后就懒得换了。。。
    不然,每换一个 待测元件 测量时都要换一下 频率 怪麻烦的,所以实验中取了一个合适的频率~10kHz
    在这里插入图片描述
    哦!这个实验还要求Upp=4V(峰峰值 或者说 最高峰与最低峰的差值)
    所以这里设置函数发生器输出电信号的振幅为2V(2V-(-2V)=4V)

    3. 然后摆上我画的<电原理图>(萌新作品)
    


    也可以把那3个待测元件分别放到3个单独的电路里,懒得去画3个电路而已。。。

    打眼一看就可以明白:
    A通道(CH1)是并联在待测元件R0 两端,相当于采集的是这俩两端总共的电压波形。
    B通道(CH2)是并联在 R0 两端,相当于采集的是R0 两端的电压波形,这个波形反映的即为电流波形。

    至于这个图里为啥示波器负极要接地,因为实物操作的时候负极探头是接地(或悬空~内部本来就接地,悬空相当于接地)的。

    下面的展示中,红色待测元件两端的电压波形(实际为待测元件和取样电阻共同作用,只不过取样电阻被忽略了);橙色取样电阻两端的电压波形~ 除以电阻R0即表示为电流波形

    实验过程实验结果
    只闭合S1电阻R1与R0相位差为0电阻R1电压与电流相位差为0
    只闭合S2在这里插入图片描述电感L1电压比电流相位超前 π/2
    只闭合S3在这里插入图片描述结论:电容C1电压比电流相位滞后 π/2

    网课期间。。。只能用仿真

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    一个正弦波的交变电源,接一个纯电阻负载,在电阻负载两端的电压和通过负载的电流是同相位,叫做电流电压同相位。

    同样一个正弦波的交变电源,接一个纯电容负载上,因为电容两端的电压不能突变,还是为零,此时电流却最大,所以在电容负载的电流超前于电压,电容两端的电压相位会滞后电流90度。

    同样一个正弦波的交变电源,接一个纯电感负载上,因为电感的电流不能突变,还是为零,此时电压却最大,所以在电感负载的电流滞后于电压,电感两端的电压相位会超前电流90度。

    交流电路中,电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数,用符号cosΦ表示,在数值上,功率因数是有功功率和视在功率的比值,即cosΦ=P/S,相位差就是电流的最大值与电压的最大值不同时出现。

    电流相位

    电流相位是反映交流电任何时刻的状态的物理量。交流电的大小和方向是随时间变化的。比如正弦交流电流,它的公式是i=Isin2πft。i是交流电流的瞬时值,I是交流电流的最大值,f是交流电的频率,t是时间。随着时间的推移,交流电流可以从零变到最大值,从最大值变到零,又从零变到负的最大值,从负的最大值变到零。在三角函数中2πft相当于角度,它反映了交流电任何时刻所处的状态,是在增大还是在减小,是正的还是负的等等。因此,在交流电领域中,把2πft叫做电流相位,或者叫做电流相。

    下图是电感的,用红色表示电压,蓝色表示电流。如果接上理想的直流电压表、直流电流表,可以观察到电压的变化超前于电流,电流的变化滞后于电压。时间增加时,纵坐标轴及时间原点会随着波形一起往左移动。

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    如果把波形画在矢量图右方,就是下面这种动画,但横坐标右方是过去存在的波形,指向过去,是-ωt。虽然波形反过来了,但电压的变化仍然超前于电流,电流的变化仍然滞后于电压。时间原点一直随着波形往右方移动,函数图中的纵坐标轴并未与横坐标交于原点,交点所代表的时间一直在增加。如果不注意,超前滞后的判断很容易出错。

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    理解超前滞后这一概念用相量图是最好的,从测量数据来观察或者从静态波形上观察都不太直观而且容易出错。下图是电容的。电压的变化滞后于电流,电流的变化超前于电压。坐标系右方是未来,左方是过去。

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    横坐标是-ωt时,电容的电压的变化仍然滞后于电流,电流的变化仍然超前于电压。因为此坐标系左方是未来,而右方是过去。

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    下图是电阻的。电压函数电流函数同相。

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    下图是三者串联的情况,没画相量图和波形图。但从指针的变化可以判断:电流相同时,电感和电容的电压函数反相。

    没画总电压,因为总电压有可能超前于总电流,也有可能滞后于总电流,也有可能两者同相,同相时为谐振状态。

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    以前还做过这种,元件右边标的是电压电流的参考方向。用不同的颜色描述电压的大小,蓝色>黄色>红色;用不同的粗细和箭头描述电流的大小和方向,而且把电感、电容充能的效果也做进去了,电流最大时电感磁场能最大,电容电场能最小。

    但是,就解释超前滞后这一概念的话,指针表的动画更直观。

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空空如也

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交流电压电流电容关系