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電感器在交流電路中的作用

科技 更新时间:2024-05-15 02:33:53

  電感線圈同樣對電流具有阻礙作用,阻礙的大小用感抗來表示,也就是通常看到的ZL,且給一個通電線圈通入交變電流,在電感線圈上會産生感應電勢–e,感應電勢的大小與電感與電流的變化率成正比,即:–e=Ldi/dt。

  電感器在交流電路中的作用(電感線圈在交流電路中的特性及應用)(1)

  若在電感線圈的單一回路上通入交流電,電流為i,且i=√2Isinωt,根據公式–e=Ldi/dt可得:–e=Ld√2Isinωt/dt=√2IωLsin(ωt+π/2),端電壓u=–e,所以u=√2IωLsin(ωt+π/2)。這就是在此單一回路中,端電壓的瞬時表達式。可見,在瞬間某一時刻,瞬時電壓在相位上總是超前電流π/2的。

  電感器在交流電路中的作用(電感線圈在交流電路中的特性及應用)(2)

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  若用有效值表達,U=lωL,ωL就是電感線圈的感抗,即XL=ωL。它所表達的就是電感線圈對電流的阻礙作用,電感總要阻礙原磁場的變化,字面理解為:感抗XL越大,通過電感的電流就會越小。

  由XL=ωL可得,XL=2πfL,所以,感抗與電源頻率f和電感量L成正比,在電源頻率不變的情況下,電感量L越大,XL就越大,對電流的阻礙作用就越強。

  若在電感量L不變的情況下,頻率越高,XL同樣就越大,若頻率趨于無窮大,那麼,電感線圈就相當于斷路了,電流就不可能通過電感線圈。在直流電路中,頻率為0,那麼,電感線圈就沒有任何阻抗了,相當于短路狀态。

  電感器在交流電路中的作用(電感線圈在交流電路中的特性及應用)(3)

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  所以,電感線圈在電路中具有阻高頻,通低頻的特性。這一特性在濾除諧波的電路中有非常重要的應用。比如在變頻器的輸出回路中串接電抗器,其實就是套有鐵芯的電感線圈,目的就是為了濾掉變頻器産生的高次諧波,使高次諧波不能通過電抗器,進而不能進入電機繞組,避免高次諧波對電機繞組造成傷害。

  電感器在交流電路中的作用(電感線圈在交流電路中的特性及應用)(4)

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  需要再次明确的是,在單一電感支路當中,電壓、電流的瞬時值并不存在正比關系,上面提過,電壓與電感量和電流變化率成正比,這是它們的瞬時關系,隻有在有效值的情況下,才滿足電壓、電流與感抗之間的歐姆定律,即U=IXL。

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