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?(上)

原创 图说硬件 2024-01-20 22:20

在之前的文章中,我们已经介绍了复数方法的公式计算,还用使用复数方法进行一些数学公式的证明,在今天这篇文章中,我们是用复数方法来计算出一个信号在电容电感的电路中他的相位会发生什么变化。首先,我们来计算 1uF的电容在115V(rms)60HZ的工频交流电中,电流的幅值是多少,相位是多少。

为了便于计算,我们认为初始的电压相位是0°,所以:

其中,I=-0.061sinwt 表示电流的幅值为61mA, 电流领先电压 90°,关于负号则代表了电流的方向;

用复数法计算电路平均功率,和功率因数.在一开始请看下方的电路,通过电容的电压电流波形,在任何一个电路中,瞬态功率可以由公式P=VI 计算,但是在电抗电路中 电压和电流不是简单的比例关系,不能够简单的将幅值相乘比如在上图的整个周期中,电容先进行充电,再放电,但由于没有电能的消耗,实际的平均功率为0;

如果你想计算一个电抗电路中一个周期的平均功率你可以用时域计算的方法如下图所示:


但是如果你使用复数方法来计算,会简单得多,如下图所示:

其中I*或者V*代表复数的共轭,让我们来计算刚才的电路:

用复数的方法,我们也可以证明出来整个电路中,周期的平均功率为0;

让我们再来看一个RC电路,进行一次计算:


计算结果如下:

如果我们比较以上计算方法所计算出来的公式,你会发现计算结果要比直接使用幅值相乘的方法要少的多,而两者的比值就是功率因数,

未完待续.....


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