使用复数方法计算信号通过电容或电感后的相位,你知道吗?(下)

在上篇文章中,我们用复数的方法计算了电容与电感电路的幅值或者相位会受到什么影响,在这篇文章中我将用例子继续说明。从之前的例子中我们可以确定经过电抗电路以后信号的幅值或者相位受什么影响,也可以知道电抗电路的功率因数为多少。

通过上一篇的例子我们可以确定功率因数,而且我现在告诉大家功率因数就是电流与电压之间的夹角的cos值,它的范围是0-1。

从上面的这个公式可以看到,在一个RC电路中,实际电路全部由电阻产生(R=0时,功率=0)在一个大规模的供电电路中,功率因数是一个非常严肃的问题,因为电抗负载(电容 电感)不会使得能量传入负载被完全利用,而是将这些能量转化为热量(I2R,其中R为发电机线圈 和 变压器的电阻)尽管在住宅用户中,电费收取是按照用户实际消耗的电量收费的也就是RE(VI*),但是在工业用电中,电力公司向用电单位收取的电费是以实际消耗电量为依据的,这也就是为什么你会在很多工厂有一些“电容园区”来消除工业机械的感性因素。

举例:

问题1:

在RL电路中的功率因数为多少?

解答过程:

虚线框中部分为实际功率;而且 φ=arctan(虚部/实部),φ就是电流与电压的相位的差值;

问题2:

在RCL串联电路中,功率因数为多少?

解答过程如下:

虚线框中部分为实际功率

通过以上的问题1和问题2我们可以看到,串联电路中满足WL=1/WC可以使功率因数=1(值得一提的是,多级滤波的电路需要考虑后级对前级的影响,不能如此简单的计算)。另外RCL并联电路计算的方式也是和RCL串联电路类似,感兴趣的同学可以自己尝试计算一下。

在本篇短文结束之前我想向大家再提问一个问题,为什么滤波电路大多数都使用电容而不是使用电感呢?

原因如下: 

1. 电容的成本通常比电感便宜很多。

2. 电容比电感的寄生参数好很多,模型更加理想。

3. 以上两点,决定了电感在低频电路中作为滤波器使用更少,但是值得注意的是在高频电路中我们还是会用磁珠或者扼流圈,他们是无可替代的。

好了,今天的文章就到这里了,如果你觉得本篇文章还可以的话欢迎点赞分享收藏,如果你有任何意见或者批评的话欢迎在评论区指出,谢谢。

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