电流电压相位关系

电流与电压的关系向量图

用多功能电工表检验保护装置能否投入运行 发布时间：2007-1-22 10:50:20 浏览次数：20 古育文广东省梅县供电局（514011） 用负荷电流和工作电压检验是继电保护装置投入运行前的最后一次检查，对于某些保护装置是非常必要的，特别是在带有方向性的继电保护装置中，为了保护其动作正确，在投入运行前必须测量带负荷时的电流与电压的向量图，借此判断电流回路相序、相别及相位是否正确。通过多功能电工表可方便地实现上述功能，替换了以前用相位电压表法和瓦特表法两种繁琐的测量方法。下面结合实际谈谈如何用多功 能电工表来判断方向性的继电保护的接线是否正确。 在2002年10月28日我局所属的一个110kV变电所的电气设备进行电气试验， 经对试验结果进行分析、判断，发现110kV母线的B、C两相电压互感器内部绝 缘介质不良，严重威胁设备的安全运行。为了保证设备的安全运行，对这两相的电压互感器进行了更换。更换后，为了确保继电保护装置的动作正确，我们用多功能电工表（ST9040E型），进行了方向性继电保护装置的电流与电压的相位检查。 1测量方法 在测量前应先找出接入方向性的继电保护装置的电流、电压端子，在电压端子上用相序表检查所接入的电压互感器的二次接线相序应是正序（即是U A-U B-U C）。 然后用多功能电工表的电流测量钳钳住电流端子的A相电流线（假定电流端子接线正确），用多功能电工表的电压测量表笔依次与A、B、C三相的电压端子接触牢靠，将所测得的数据填入表1。用此法依次测量B、C相的电流与电压的相位值，所测得的数据也填入表1。

表1电流、电压和相位值 电压(V) 电流(A) 相位(°) I A=0.9I B=0.91I C=0.9 U A=60197316.873 U B=60.577.8195313.5 U=60 31776.3193 据上表的数据用AUTOCAD2002软件绘出电流向量图，见图1。 图1电流向量图(六角图) 2根据六角图判断接线 六角图作出后，根据测量时的功率的送受情况，判断接线是否正确。这对检验方向 保护，特别是差动保护接线是行之有效的。 功率的送受情况有以下四种： (1)有功与无功功率均从母线送往线路，电流向量应位于第I象限； (2)有功功率从母线送往线路，无功功率由线路送往母线，电流向量应位于第II象

测量电感及电容上电流和电压的相位差

测量电感及电容上电流和电压的相位差&测量电容上电流和电压 的相位差 上海中学高二（9）王晓欣、徐烨婷 指导教师杨新毅 实验目的：运用TI-83对电容电路进行实验，测量电容电路中电压与电流之间的相位差，了 解电容电感的性质。 实验原理 对于电阻R1，电流与电压成正比。电压v=Vsinωt，则i= Vsinωt /R。由于电阻R1mR1m1与电容串联，因此两者的电流相等。i= i= Vsinωt /R，电容的电流波形图与电阻的电压L1R1m1波形图的周期、初相位都相同，只在幅值上有所不同。因为只需观察电容的电流电压波形图 周期与初相位的关系，因此可以将电阻的电流波形图与电容的电压波形图进行对比，得出电 容的电压与电流的关系。 实验过程 1. 开机方法： ?用专用接线连接TI—83Plus和CBL。 ?按ON键打开TI—83Plus电源。

?按应用功能键APPS，进入Applications界面（见图1）。 图1 按数字键4选择Physics功能（见图2）。 图2 按ENTER回车键，进入主菜单（见图3）。 图3 2. 探头设定： ?将两个电压探头分别插入CH1,CH2两个插口中，打开CBL电源。 ?在Main Menu下按1选择SET UP PROBES，进入探头设定 菜单（见图4）。在NUMBER OF PROBES菜单中按2选择 图4 TWO。 在SELECT PROBE中按7选择MORE（见图5），再按3（见图6）将第一个探头选择为VOLTAGE。按ENTER 重复以上操作，将第二个探头也设为VOLTAGE。回到主菜 图5 单（见图7）。

图6 图7 3. 参数设定 在Main Menu下按2选择2：COLLECT DATA。在DATA COLLECTION中按2选择2：TIME GRAPH（见图8）。 图8 在ENTER TIME BETWEEN SAMPLES IN SECONDS：后输入时间间隔0.0005。在ENTER NUMBER OF SAMPLES：后输入取样个数100(见图9)。 图9 按ENTER对实验设置进行确认（见图10）。 图10 在CONTINUE中按1选择USE TIME SETUP，用以上设置图11 进行实验（见图11）。 4. 连接电路

在三相电路电压电流关系

在三相电路中，三相电源及三相负载都有两种连接方式：星形连接和三角形连接。 8.2.1 星形连接 在图8.3所示的三相电路中，三相电压源及三相负载都是星形连接的。各相电压源的负极性端连接在一起，称为三根电源的中点或零点，用N 表示。各相电压源的正极性端A 、B 、C 引出，以便与负载相连。这就是星形连接方式，或称Y 形连接方式。三相负载Z A 、Z B 、Z C 也是星形连接的。各相负载的一端连接在一起，称为负载的中点或零点，用N ’表示。各相负载的另一端A ’、B ’、C ’引出后与电源连接。电源与负载相应各相的连接线AA ’、BB ’、CC ’称为端线。电源中点与负载中点的连线NN ’称为中线或零线。具有三根端线及一根中线的三相电路称为三相四线制电路；如果只接三根端线而不接中线，则称为三相三线制电路。 N -+-B I C I A E B E C E B - --+ + -+’ C ’ AN V BN V 图8.3 电源与负载均为星形连接的三相电路 在三相电路中，电源或负载各相的电压称为相电压。例如AN V g 、BN V g 、CN V g 为电源相电压，'' A N V g 、'' B N V g 、''C N V g 为负载相电压。端线之间的电压称为线电压。例如AB V g 、BC V g 、CA V g 是电源的线电压，'' A B V g 、'' B C V g 、''C A V g 是负载的线电压。流过电源或负载各相的电流称为相电流。流过各端线的电流称为线电流，流过中线的电流称为中线电流。 当电源或负载为星形连接时，线电压等于两个相应的相电压之差，例如在电源侧，各线电压为

电容两端电压和电流相位关系

图文： 用双线示波器显示电压与电流的相位关系 图文： 用双线示波器显示电压与电流的相位关系 在交流电路中，电动势、电压、电流的大小和方向都随时间作周期性变化， 带来了一系列区别于直流电的特性。 研究元件在电路中的作用，首先是弄清楚元件上电压和电流的关系。一是了解电压和电流的有效值（或峰值）之间的关系。电压有效值和电流有效值之比。 叫做元件的阻抗。再是了解电压和电流之间的相位关系，即了解电压和电流的变化步调是否一致，如果不一致，它们之间的相位差等于多少？后面的几张彩图将对这些问题作出说明。 由于示波器上显示的是电压波形，如果观察通过元件的电流波形，必须将一个电阻与待测元件串联。因为电阻上电压与电流的相位相同，待测元件上的电压与串联电阻上电压的相位关系，反映了待测元件上电压与电流的相位关系。 电路示意图（附图11）中的电源是音频讯号发生器（频率调至1000赫，输出电压调至1伏左右），电容器（C＝ 0．5微法），带铁心线圈（L＝45毫亨）及电阻（R＝500Ω）。引出线分别接至双线示波器的Ⅰ线、Ⅱ线输入端。接通电源，经过调整后，可在示波器的荧光屏上看到稳定的两条波形曲线。单刀开关接至电容器时，可以看到电流的相位比其两端电压的相位超前π／2；而接至带铁心的线圈时，则通过电感的电流相位比其两端的电压相位落后π／2。彩图所示为电容上电压与电流的相位关系，其中振幅大的为电压波形。

由于示波器各引线的负端在示波器的内部是相连的，因此引线的负端都必须接在a点（见附图11），这样就必然给Ⅰ线Ⅱ线的波形之间引入180°的相位差。 为了正确反映波形的相位关系，需要在电阻两端连接一反相器（电路中未画出），然后接入示波器Ⅰ线输入。

电容两端电压和电流相位关系

电容两端电压和电流相 位关系 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）

图文：用双线示波器显示电压与电流的相位关系 图文用双线示波器显示电压与电流的相位关系 在交流电路中，电动势、电压、电流的大小和方向都随时间作周期性变 化，带来了一系列区别于直流电的特性。 研究元件在电路中的作用，首先是弄清楚元件上电压和电流的关系。一是了解电压和电流的有效值（或峰值）之间的关系。电压有效值和电流有效值之比。叫做元件的阻抗。再是了解电压和电流之间的相位关系，即了解电压和电流的变化步调是否一致，如果不一致，它们之间的相位差等于多少？后面的几 张彩图将对这些问题作出说明。 由于示波器上显示的是电压波形，如果观察通过元件的电流波形，必须将一个电阻与待测元件串联。因为电阻上电压与电流的相位相同，待测元件上的电压与串联电阻上电压的相位关系，反映了待测元件上电压与电流的相位关 系。 电路示意图（附图11）中的电源是音频讯号发生器（频率调至1000赫，输出电压调至1伏左右），电容器（C＝0．5微法），带铁心线圈（L＝45毫亨）及电阻（R＝500Ω）。引出线分别接至双线示波器的Ⅰ线、Ⅱ线输入端。接通电源，经过调整后，可在示波器的荧光屏上看到稳定的两条波形曲线。单刀开关接至电容器时，可以看到电流的相位比其两端电压的相位超前π／2而接至带铁心的线圈时，则通过电感的电流相位比其两端的电压相位落后π／2。彩图所示为电容上电压与电流的相 位关系，其中振幅大的为电压波形。 由于示波器各引线的负端在示波器的内部是相连的，因此引线的负端都必须接在a点（见附图11），这样就必然给Ⅰ线Ⅱ线的波形之间引入180°的相位差。为了正确反映波形的相位关系，需要在电阻两端连接一反相器（电路中未画出），然后接入示波器Ⅰ线输入。

实验报告一 L、C元件上电流电压的相位关系

四川大学网络教育学院 实验报告 实验名称: 电工电子综合实践9001 学习中心万州奥鹏中心姓名刘德春学号200903520250 实验内容: 一、L、C元件上电流电压的相位关系 二、虚拟一阶RC电路 三、用数字电桥测交流参数. 四、算术运算电路 五、计数器 六、触发器

实验报告一L、C元件上电流电压的相位关系 院校：四川大学电气信息学院 专业：电气工程及其自动化 实验人：刘德春，同组人：戴晓冬 时间：2010年2月6日 一、实验目的 1、在正弦电压激励下研究L、C元件上电流，电压的大小和它们的相位关系，以及输入信号的频率对它们的影响。 2、学习示波器、函数发生器以及数字相位仪的使用 二、仪器仪表目录 1、交流电流表、交流电压表 2、数字相位计 三、实验线路、实验原理和操作步骤 操作步骤： 1、调节ZH-12实验 台上的交流电源，使 其输出交流电源电压值为220V。 2、按电路图接线，先自行检查接线是否正确，并经教师检查无误 后通电

3、用示波器观察电感两端电压u L和电阻两端u R的波形,由于电阻 上电压与电流同相位，因此从观察相位的角度出发，电阻上电压的波形与电流的波形是相同的，而在数值上要除以“R”。仔细调节示波器，观察屏幕上显示的波形，并将结果记录 操作步骤： 1、调节ZH-12实验台上的交流电源，使其输出交流电源电压值为24V。 2、按图电路图接线，先自行检查接线是否正确，并经教师检查无误后通电。 3、用示波器的观察电容两端电压u C和电阻两端电压u R的波形，（原理同上）。仔细调节示波器，观察屏幕上显示的波形 四、实验结果： 1、在电感电路中，电感元件电流强度跟电压成正比，即I∝U.用1/（X L）作为比例恒量，写成等式，就得到I=U/（X L）这就是纯电感电路中欧姆定律的表达式。电压超前电路90°。 分析：当交流电通过线圈时，在线圈中产生感应电动势。根据电磁感

电容两端电压和电流相位关系演示教学

电容两端电压和电流 相位关系

图文：用双线示波器显示电压与电流的相位关系 图文：用双线示波器显示电压与电流的相位关系 在交流电路中，电动势、电压、电流的大小和方向都随时间作周期性变 化，带来了一系列区别于直流电的特性。 研究元件在电路中的作用，首先是弄清楚元件上电压和电流的关系。一是了解电压和电流的有效值（或峰值）之间的关系。电压有效值和电流有效值之比。叫做元件的阻抗。再是了解电压和电流之间的相位关系，即了解电压和电流的变化步调是否一致，如果不一致，它们之间的相位差等于多少？后面的几 张彩图将对这些问题作出说明。 由于示波器上显示的是电压波形，如果观察通过元件的电流波形，必须将一个电阻与待测元件串联。因为电阻上电压与电流的相位相同，待测元件上的电压与串联电阻上电压的相位关系，反映了待测元件上电压与电流的相位关 系。 电路示意图（附图11）中的电源是音频讯号发生器（频率调至1000赫，输出电压调至1伏左右），电容器（C＝0．5微法），带铁心线圈（L＝45毫亨）及电阻（R＝500Ω）。引出线分别接至双线示波器的Ⅰ线、Ⅱ线输入端。接通电源，经过调整后，可在示波器的荧光屏上看到稳定的两条波形曲线。单刀开关接至电容器时，可以看到电流的相位比其两端电压的相位超前π／2；而接至带铁心的线圈时，则通过电感的电流相位比其两端的电压相位落后π／2。 彩图所示为电容上电压与电流的相位关系，其中振幅大的为电压波形。 由于示波器各引线的负端在示波器的内部是相连的，因此引线的负端都必须接在a点（见附图11），这样就必然给Ⅰ线Ⅱ线的波形之间引入180°的相位差。为了正确反映波形的相位关系，需要在电阻两端连接一反相器（电路中 未画出），然后接入示波器Ⅰ线输入。

电容两端电压和电流相位关系

图文：用双线示波器显示电压与电流的相位关系 图文：用双线示波器显示电压与电流的相位关系 在交流电路中，电动势、电压、电流的大小和方向都随时间作周期性变化， 带来了一系列区别于直流电的特性。 研究元件在电路中的作用，首先是弄清楚元件上电压和电流的关系。一是了解电压和电流的有效值（或峰值）之间的关系。电压有效值和电流有效值之比。叫做元件的阻抗。再是了解电压和电流之间的相位关系，即了解电压和电流的变化步调是否一致，如果不一致，它们之间的相位差等于多少？后面的几张彩图将 对这些问题作出说明。 由于示波器上显示的是电压波形，如果观察通过元件的电流波形，必须将一个电阻与待测元件串联。因为电阻上电压与电流的相位相同，待测元件上的电压与串联电阻上电压的相位关系，反映了待测元件上电压与电流的相位关系。 电路示意图（附图11）中的电源是音频讯号发生器（频率调至1000赫，输出电压调至1伏左右），电容器（C＝0．5微法），带铁心线圈（L＝45毫亨）及电阻（R＝500Ω）。引出线分别接至双线示波器的Ⅰ线、Ⅱ线输入端。接通电源，经过调整后，可在示波器的荧光屏上看到稳定的两条波形曲线。单刀开关接至电容器时，可以看到电流的相位比其两端电压的相位超前π／2；而接至带铁心的线圈时，则通过电感的电流相位比其两端的电压相位落后π／2。彩图所示为电容上电压与电流的相位关系，其中振幅大的为电压波形。 由于示波器各引线的负端在示波器的内部是相连的，因此引线的负端都必须接在a点（见附图11），这样就必然给Ⅰ线Ⅱ线的波形之间引入180°的相位差。为了正确反映波形的相位关系，需要在电阻两端连接一反相器（电路中未画出）， 然后接入示波器Ⅰ线输入。

电压、电流相位差产生无功

利用电容的本身的特性，电容用于交流电路后，其电流总是超前电压(90度)的。根据无功的定义，当电压与电流相位不一致时，就会出现无功功率(容性无功)。交流电路中接入电容后，由于改变了电流与电压的关系，就等同于产生了无功功率。 而电感用于交流电路后,其电流总是滞后电压(90度)的,而此时就会出现无功功率(感性无功), 所以电容与电感同时用于交流电路,就会将电压、电流相位平衡掉（无功互补或无功补偿） 因为电容器需要的无功功率，与电机等等感性负载需要的无功功率，在时间上正好相反，就是说：电容吸收无功功率的时候，正是电机放出无功功率的时候，反之，电机吸收无功功率时，又正好是电容放出无功功率的时候。这样，电机和电容就相互交换无功功率，电机等等负载就不需要从电源上吸收或释放无功功率了，这就相当于电容代替电源向电机提供无功功率，也就是补偿无功功率的意思。 电容器在交流电网中接通后，在一个周期内，上半周期的充电功率与下半周期的放电功率相等，不消耗能量，电容器的这种充放电功率叫容性无功功率 补偿容量的计算: 提高功率因数,就在于可以提高有功功率,减小无功功率. 提高功率因数目前比较通用的是,并联电容进行补尝.但不是并越多越好,你要根据无功功率多少进行计算. 在Qc=Pp(tanφ1-tanφ2) 式中 Qc-----所需的补偿容量(kvar); tanφ1,tanφ2-----补偿前,后平均功率因数角的正切; Pp-----一年中最大负荷月份的平均有功负荷(kW)。 tanφ1-tanφ2=qc,称为补偿率，或者称为比补偿功率。一般在电工手册里可以查到。举例：补偿前cosφ1=0.56,要求补偿后cosφ2=0.90，此时qc=1。 补偿前cosφ1=0.64,要求补偿后cosφ2=0.96，此时qc=0.91。 补偿前cosφ1=0.70,要求补偿后cosφ2=0.90，此时qc=0.54。

浅谈变压器电压与电流的关系

浅谈变压器电压与电流的关系 金彪 （上虞市春晖中学 浙江 上虞 312353） 读了《中学物理》2010年第3期刊登了《对有关变压器的几个质疑的探讨》一文，深 受启发，受益非浅。但文中认为在变压器中“电感两端的电压相位超前电流相位2π ”。笔者认为在变压器输入和输出功率不为零的情况下，电压和电流的位相差必然大于等于零而小于2π ，现特提出商榷。 原例 有一理想变压器，原线圈上所加电压从某一时刻起为V 100cos 2160 1t u π=， 变压器原、副线圈匝数分别为8001=N 匝，6002=N 匝；负载电阻阻值Ω=30R ，要求画出原副线圈中磁通量、感应电动势、电流及路端电压随时间t 在一个周期内的变化规律。 图1是原文给出的理想变压器结构示意图。从图中可以看出，原文作者规定原线圈回路的正方向为顺时针方向，而副线圈 回路的正方向为逆时针方向。这样的选择使得两线圈内电流均为正 方向时产生的磁通量方向是一致的，即都是如图所示的沿顺时针方向。由于理想变压器两绕组中没有电阻，故线圈中的感应电动势与外电压大小相等方向相反，即： ab ab u ε-= dc dc u ε-= 而自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化，即感应电动势与电流变化量的方向相反，且原副线圈电流均为正方向时磁通量方向一致，则 t i M t i L ab d d d d 211 --=ε t i L t i M dc d d d d 22 1--=ε 即可得： t i M t i L u ab d d d d 211 += （1） t i L t i M u dc d d d d 22 1+= （2） R

详解电容、电感的相位差是如何产生的

对于正弦信号，流过一个元器件的电流和其两端的电压，它们的相位不一定是相同的。这种相位差是如何产生的呢？这种知识非常重要，因为不仅放大器、自激振荡器的反馈信号要考虑相位，而且在构造一个电路时也需要充分了解、利用或避免这种相位差。下面探讨这个问题。 1、首先，要了解一下一些元件是如何构建出来的； 2、其次，要了解电路元器件的基本工作原理； 3、第三，据此找到理解相位差产生的原因； 4、第四，利用元件的相位差特性构造一些基本电路。 一、电阻、电感、电容的诞生过程 科学家经过长期的观察、试验，弄清楚了一些道理，也经常出现了一些预料之外的偶然发现，如伦琴发现X射线、居里夫人发现镭的辐射现象，这些偶然的发现居然成了伟大的科学成就。电子学领域也是如此。 科学家让电流流过导线的时候，偶然发现了导线发热、电磁感应现象，进而发明了电阻、电感。科学家还从摩擦起电现象得到灵感，发明了电容。发现整流现象而创造出二极管也是偶然。 二、元器件的基本工作原理 电阻——电能→热能 电感——电能→磁场能，&磁场能→电能 电容——电势能→电场能，&电场能→电流 由此可见，电阻、电感、电容就是能源转换的元件。电阻、电感实现不同种类能量间的转换，电容则实现电势能与电场能的转换。 1、电阻 电阻的原理是：电势能→电流→热能。 电源正负两端贮藏有电势能（正负电荷），当电势加在电阻两端，电荷在电势差作用下流动——形成了电流，其流动速度远比无电势差时的乱序自由运动快，在电阻或导体内碰撞产生的热量也就更多。 正电荷从电势高的一端进入电阻，负电荷从电势低的一端进入电阻，二者在电阻内部进行中和作用。中和作用使得正电荷数量在电阻内部呈现从高电势端到低电势端的梯度分布，负电荷数量在电阻内部呈现从低电势端到高电势端的梯度分布，从而在电阻两端产生了电势差，这就是电阻的电压降。同样电流下，电阻对中和作用的阻力越大，其两端电压降也越大。 因此，用R=V/I来衡量线性电阻（电压降与通过的电流成正比）的阻力大小。 对交流信号则表达为：R=v(t)/i(t)。 注意，也有非线性电阻的概念，其非线性有电压影响型、电流影响型等。 电阻器由电阻体、骨架和引出端三部分构成（实芯电阻器的电阻体与骨架合二为一），而决定阻值的只是电阻体。对于截面均匀的电阻体，电阻值为