纯电容交流电路
交流电容充电电流
交流电容充电电流
交流电容的充电电流可以通过以下公式计算：
I=U/Xc。
其中，I是电流，U是电容两端交流电电压，Xc是容抗，计算公式为:
Xc=1/2πfC，
其中f是交流电频率，C是电容器电容量。
在交流电路中，电容中的电流会随时间而变化，与交流电的频率和电容的容量有关。
在纯电容电路中，交流电压使电流滞后90度。
除了交流电的频率和电容的容量，交流电容的充电电流还可能受到以下几个因素的影响：
1.电容的品质因数：品质因数高的电容具有较低的等效串联电阻
（ESR），因此充电电流会更大。
2.电源电压的波动：如果电源电压存在波动，那么交流电容的充电
电流也会随之变化。
3.温度：电容的温度对其电性能有一定的影响。
在高温环境下，电
容的等效串联电阻（ESR）会增加，从而降低充电电流。
4.电容的老化：随着使用时间的增加，电容可能会出现老化现象，
导致其电性能下降，充电电流也会受到影响。
以上内容仅供参考，如有需要，建议咨询专业技术人员。
交流电纯电容电路中的电功率三种状态
交流电纯电容电路中的电功率三种状态
功率主要有三种状态，分别是瞬时功率、有功功率、无功功率。
纯电容电路中的功率
瞬时功率
瞬时功率等于电压uc与电路ic的乘积（也就是任何时候的电容两端的电压乘以流通的电流，电功率计算公式：U·I=P），其变化规律如下图所示：
有功功率
从右图中可知，瞬时功率在一个周期内交替变化两次，两次为正，两次为负。
则表明瞬时功率在一个周期内的平均功率值为零。
它表明：在纯电容电路中，只有电容与电源进行能量交换，而无能量消耗，所以有功功率为零。
它和电感元件相似是个储能元件。
无功功率
纯电容电路中瞬时功率的最大值叫做无功功率，它表示电容器与电源之间能量交换的规模，以Qc表示。
上述公式中：Qc：表示电容器的无功功率Var或Kvar（无功功率的单位千伏安）Uc：表示电容器两极间电压的有效值（V）Ic：表示纯电容电路中电流有效值（A）Xc：表示电容器的容抗（Ω）
电容功率计算题
题目：在纯电容电路中，已知电容器的电容C=500/πuF（微法），交流电频率f=50Hz，交流电压Uc=220V，求：Xc、Ic、Qc。
思路解析：这个题目给出的电容是微法，而容抗公式里面用的是法（F），所有先统一电容单位，C=0.000159法，然后通过容抗公式可以计算出此电容容抗为20Ω ，题中Ic 是大写，也就是有效值，根据公式Ic=Uc/Xc可计算出Ic=11A，然后通过功率计算工时Qc=UcIc即可计算出无功功率2420（Var）。
§2-4 纯电容电路
解： (1)容抗
X C
1
C
1 314 30 106
106.16
(2)电流的有效值
I U 220 A 2.07 A X C 106 .16
(3)电流的瞬时值 电流超前电压90°，即ψ i = ψ u+ π /2=60°，故
i 2.07 2 sin 314t 60 A
(4)电路的有功功率
PC=0
无功功率
QC UC IC 220 来自 2.07 var 455 .4 var
(5)相量图如右所示
例2 已知电容两端的电压 U C 220V 通过的电流 I C 5A
电源的频率f=50Hz，求电容C。
解：
XC
UC IC
220 44 5
则 C 1 1 F 72.4F
电容器在工程技术中的应用很广。在电子线路中，可以用来隔直、滤波、移相、选 频和旁路；在电力系统中，可以用来改善系统的功率因数；在机械加工工艺中，可用于 电火花加工。在不同的应用电路中，应选用不同类型的电容器。
任何一种类型的电容器，都规定了额定容量和额定电压。电容器的额定容量也称为 标称容量，即设计容量。额定电压是指电容器在电路中长期工作而不被击穿所能承受的 最大直流电压，也称耐压。
2.相位关系
通过以上分析知，在电容元件的交流电路中： 1) 电压与电流是两个同频率的正弦量。 2) 电压与电流的有效值关系为UC=XCIC。 3) 电流的相位超前电压相位90°。
通过以上分析知，在电容元件的交流电路中： 1) 电压与电流是两个同频率的正弦量。 2) 电压与电流的有效值关系为UC=XCIC。 3) 电流的相位超前电压相位90°。
§3-4纯电容电路
单相交流电路
电容器的电容可以看作是为使两极板间的电位差 为1V时，电容器所需要带的电荷量。 需要电荷量多，表示电容器的电容大。这类似于 用不同的容器装水，要使电容器中水深都为1cm，横 截面积大的容器需要的水多。
第三章
单相交流电路
平行板电容器是最常见的电容器。
电容器的结构
第三章
单相交流电路
电容是电容器的固有属性。
第三章
单相交流电路
§3-4 纯电容交流电路
一、电容器与电容量
1．电容器
电解电容
涤纶电容
微调电容 电力电容 瓷介电容 可变电容
第三章
单相交流电路
两个相互绝缘又靠得很近的导体就组成了一个电容器。 这两个导体称为电容器的两个极板，中间的绝缘材料称为 电容器的电介质。 直流电不能通过电容器， 电容器的这一特性称为隔直。 使电容器带电的过程称为 充电。 充电后的电容器失去电荷 的过程称为放电 。
纯电容电路中电流与电压的相位关系
第三章
四、功率
单相交流电路
电容也是储能元件。 瞬时功率为正值 电容从电源吸收能量转换为电场能储存起来 瞬时功率为负值 电容将电场能转换为电能返还给电源 纯电容电路不消耗功率，平均功率为零。 纯电容电路的无功功率为
U2 QC UI I X C XC
2
第三章
1 1 XC C 2πfC
电容的容抗与频率的关系可以简单概括为： 隔直流，通交流，阻低频，通高频。 因此电容也被称为高通元件。
第三章
单相交流电路
三、电流与电压的关系
纯电容电路欧姆定律的表达式为：
U I XC
纯电容交流电路中，电流比电压超前90°， 即电压比电流滞后90°。
第三章
单相交流电路概述
单相交流电路概述在直流电路中，电路的参数只有电阻R 。
而在交流电路中，电路的参数除了电阻R 以外，还有电感L 和电容C 。
它们不仅对电流有影响，而且还影响了电压与电流的相位关系。
因此，研究交流电路时，在确定电路中数量关系的同时，必须考虑电流与电压的相位关系，这是交流电路与直流电路的主要区别。
本节只简单介绍纯电阻、纯电感、纯电容电路。
一、纯电阻电路纯电阻电路是只有电阻而没有电感、电容的交流电路。
如白炽灯、电烙铁、电阻炉组成的交流电路都可以近似看成是纯电阻电路，如图3—7所示。
在这种电路中对电流起阻碍作用的主要是负载电阻。
加在电阻两端的正弦交流电压为u ，在电路中产生了交流电流i ，在纯电阻电路中，龟压和电流瞬时值之间的关系，符合欧姆定律，即：/i u R =由于电阻值不随时间变化，则电流与电压的变化是一致的。
就是说，电压为最大值时，电流也同时达到最大值；电压变化到零时，电流也变化到零。
如图3—8所示。
纯电阻电路中，电流与电压的这种关系称为“同相”。
通过电阻的电流有效值为：/I U R =公式3—14是纯电阻电路的有效值。
在纯电阻电路中，电流通过电阻所做的功与直流电路的计算方法相同，即：22P UI I R U R ===二、纯电感电路纯电感电路是只有电感而没有电阻和电容的电路。
如由电匪很小的电感线圈组成的交流电路，都可近似看成是纯电感电路，如图3—9所示。
在如图3—9所示的纯电感电路中；如果线圈两端加上正弦交流电压，则通过线圈的电流i 也要按正弦规律变化。
由于线圈中电流发生变化，在线圈中就产生自感电动势，它必然阻碍线圈电流变化。
经过理论分析证明，由于线圈中自感电动势的存在，使电流达到最大值的时间，要比电压滞后90︒，即四分之一周期。
也就是说，在纯电感电路中，虽然电压和电流都按正弦规律变化，但两者不是同相的，如图3—10所示，正弦电流比线圈两端正弦电压滞后90︒，或者说，电压超前电流90︒。
理论证明，纯电感电路中线圈端电压的有效值U ，与线圈通过电流的有效值之间的关系是：L //I U L U X ω==L ω是电感线圈对角频率为叫的交流电所呈现的阻力，称为感抗，用L X 表示，即： L 2X L fL ωπ==式中 L X ——感抗(Ω)；f ——频率(Hz)；L ——电感(H)。
交流电路中三种负载的区别
交流电路中三种负载的区别在交流电路中，由于交流电的方向周期性的发生改变，所以负载包括三种类型：纯电阻负载、容性负载和感性负载，三种负载的性质是不同的。
一、纯电阻负载包括线路、线圈等的电阻性消耗，以及电能转化为机械能用于拖动负载的部分能量，都属于纯电阻负载。
其特点是电流方向和电压方向保持同相位，用于这部分的功率称为有功功率，一般用字母P表示。
图1 纯阻性负载箱电阻负载在做功时也会有有电感、电容性负载存在。
例如：导线间会存在线路间的电容，导线间和对地间存在电感，期间感性负载通常大于容性负载。
电阻电容在做功时也会发热，即阻性做功；电感亦如此。
元件的阻抗是频率的函数。
在全频率范围内纯电阻电路、纯电容电路、纯电感电路是不存在的。
理论上只有可能存在某一个频率，实际中做不到。
二、感性负载是电感特性产生的，比如电动机、变压器的励磁电流，就是绕组线圈的电感特性形成的电流，其特点是电流方向滞后于电压方向90°。
电感电流并不消耗功率，而是“占用”功率，因此称为“无功功率”，一般用字母QL表示，是由电感线圈感抗的大小决定的。
图2 感性负载电感对电流的变化有抗拒作用。
当流过电感器件的电流变化时，在其两端产生感应电动势，其极性是阻碍电流变化的。
当电流增加时，将阻碍电流的增加，当电流减小时，将反过来阻碍电流的减小。
这使得流过电感的电流不能发生突变，这是感性负载的特点。
三、容性负载一般是指带电容参数的负载，即符合电压滞后电流特性的负载。
容性负载充放电时，电压不能突变，其对应的功率因数为负值，对应的感性负载的功率因数为正值。
图3 容性负载箱容性负载和感性负载性质相似，不同之处是电流方向超前电压方向90°。
因此，一般在电感性负载较大的场所，为了提高功率因数、减少损耗、提高设备带负载能力，并联适当的电容器以用来“抵消”电感对无功功率“占用”的影响，所以出现了容性负载，其作用主要是用来补偿电路的功率因数的，是不得已而为之的，一般用Qc表示，是由补偿电容器容抗的大小决定的。
电容器在交流电路中的作用
电容器在交流电路中的作用1.平滑信号：在交流电路中，电容器可以平滑电源电压或电流的波动。
它可以通过在电路中存储电能并在需要时释放来吸收或放出电流。
当电源电压或电流突然变化时，电容器可以缓冲这些变化，使信号变得平滑和稳定。
这可以防止电子器件受到过大的压力或变化，从而提高电路的可靠性。
2.相位移：电容器在交流电路中产生的电压与电流之间存在90度的相位差。
这种相位差可以用于调整电路中信号的相位。
例如，当接入一个电容器时，电流将滞后于电压，从而导致一个相位差。
这种相位差可以用于调整音频信号的相位，或者在自动调节电路中实现电流和电压的同步。
3.电容滤波：电容器还可以用于滤波电路中，特别是用于去除交流信号中的高频噪音。
通过在电路中加入电容器，可以将高频噪音通过电容器的阻抗而被滤除，从而使电路中的信号更加纯净和清晰。
这对于音频放大器、无线电接收器和通信设备非常重要，因为它们需要消除噪音，以确保高质量的音频和通信信号。
4.断电保持：电容器还可以用于在断电时存储电能。
当电源关闭时，电容器可以继续提供电流，以保持电路中的运行。
这对于一些需要连续供电的设备非常重要，例如存储器、计算机和数据存储设备。
在这种情况下，电容器可以起到一个备用电源的作用，确保没有数据丢失或设备故障。
5.电路保护：电容器可以帮助保护电子器件和电路，防止过电流或过电压。
当电路中的电流或电压超过设定的阈值时，电容器可以通过吸收或释放电流来提供反馈。
这可以保持电路的稳定性，并保护设备免受电压或电流的损害。
总的来说，电容器在交流电路中的作用是非常重要的。
它们可以平滑信号、调整相位、滤除噪音、断电保持和保护电路。
电容器的应用范围非常广泛，从电力系统到电子设备都离不开它们的作用。
因此，对于电子工程师和电路设计者来说，了解电容器的原理和应用是非常重要的。
交流电路中三种负载的区别
交流电路中三种负载的区别在交流电路中，由于交流电的方向周期性的发生改变，所以负载包括三种类型：纯电阻负载、容性负载和感性负载，三种负载的性质是不同的。
一、纯电阻负载包括线路、线圈等的电阻性消耗，以及电能转化为机械能用于拖动负载的部分能量，都属于纯电阻负载。
其特点是电流方向和电压方向保持同相位，用于这部分的功率称为有功功率，一般用字母P表示。
图1 纯阻性负载箱电阻负载在做功时也会有有电感、电容性负载存在。
例如：导线间会存在线路间的电容，导线间和对地间存在电感，期间感性负载通常大于容性负载。
电阻电容在做功时也会发热，即阻性做功；电感亦如此。
元件的阻抗是频率的函数。
在全频率范围内纯电阻电路、纯电容电路、纯电感电路是不存在的。
理论上只有可能存在某一个频率，实际中做不到。
二、感性负载是电感特性产生的，比如电动机、变压器的励磁电流，就是绕组线圈的电感特性形成的电流，其特点是电流方向滞后于电压方向90°。
电感电流并不消耗功率，而是“占用”功率，因此称为“无功功率”，一般用字母QL表示，是由电感线圈感抗的大小决定的。
图2 感性负载电感对电流的变化有抗拒作用。
当流过电感器件的电流变化时，在其两端产生感应电动势，其极性是阻碍电流变化的。
当电流增加时，将阻碍电流的增加，当电流减小时，将反过来阻碍电流的减小。
这使得流过电感的电流不能发生突变，这是感性负载的特点。
三、容性负载一般是指带电容参数的负载，即符合电压滞后电流特性的负载。
容性负载充放电时，电压不能突变，其对应的功率因数为负值，对应的感性负载的功率因数为正值。
图3 容性负载箱容性负载和感性负载性质相似，不同之处是电流方向超前电压方向90°。
因此，一般在电感性负载较大的场所，为了提高功率因数、减少损耗、提高设备带负载能力，并联适当的电容器以用来“抵消”电感对无功功率“占用”的影响，所以出现了容性负载，其作用主要是用来补偿电路的功率因数的，是不得已而为之的，一般用Qc表示，是由补偿电容器容抗的大小决定的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
教 学 重 点
运用相量图分析交流电路
平罗县职业教育中心
正弦交流量之间的相位差、无功功率、功率因素
教学 难 点
教学 方式
黑板画图，PPT
教 挂
具 图
一、电容对交流电的阻碍作用 如右图，先接通 6V 直流电源， 灯泡 HL2 瞬间微亮，随即熄灭， 再改接 6V 交流电源，灯泡 HL2 亮。 说明直流电不能通过电容器，交流电能通过电容器。 容抗——电容对交流电的阻碍作用，用 XC 表示，单位为欧姆（Ω） 。 XC=1/（ωC）=1/（2πfC）
教 学 反 思
平罗县职业教育中心
平罗县职业教育中心
平罗县职业教育中心教案 纯电容交流电路
课 程 名 称
授课教师
任学兵
授课 时间 授课 对象
2016 年 10 月 22 日 16 级 21 班
课时序号
31-32
1，了解提高功率因素的意义和一般方法。
教学 目的
2、了解常用照明电路的有关知识。掌握白炽灯、荧光灯、两双联 开关控制一盏灯的原理图和接线方法。
教
二、电流与电压的关系 纯电容电路欧姆定律的表达式：I=U/XC
学
过
程
三、功率 电容也是储能元件，不消耗功率。纯电容电路的无功功率为： QC=UI=I XC=U /XC 课堂练习：课本 P85 第 19、20、21、22 题
2 2
平罗县职业教育中心
在平时的教学中，要培养学生“问题提出”的意识及能力，我认为要注重做到以下 几点： 1．营造适合“问题提出”的民主环境。 2．减轻学生负担，留足发展“问题提出”能力的时空。 3．倡导多向怀疑。 4．鼓励大胆发问。 总之，在今后的教学中，要更好的考虑怎样培养学生提出有价值问题的能力，让 学生带着问题走进课堂，带着更深刻、甚至更多的问题走出课堂，这样才能更好地培 养学生的创新能力，而不把学生培养成为驯服的工具。