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相位差

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  • 发布时间:2013/9/17 13:42:32
  • 作者:银河电气

一、定义

  两个频率相同的交流电相位的差叫做相位差,或者叫做相差。

  例如两个正弦电压为相位差和 相位差,则相位差为:相位差

二、原理

  研究加在电路上的交流电压和通过这个电路的交流电流的相位差。如果电路是纯电阻,那么交流电压和电流电流的相位差等于零。也就是说交流电压等于零的时候,交流电流也等于零,交流电压变到最大值的时候,交流电流也变到最大值。这种情况叫做同相位,或者叫做同相。如果电路含有电感和电容,交流电压和交流电流的相位差一般是不等于零的,也就是说一般是不同相的,或者电压超前于电流,或者电流超前于电压。

  加在晶体管放大器基极上的交流电压和从集电极输出的交流电压,这两者的相位差正好等于180°。这种情况叫做反相位,或者叫做反相。

三、分析

  如果θ12=0,称u1(t)与u2(t)同相,如图1所示,这时两个正弦量同时达到正的最大值,也同时达到零;

相位差   相位差   相位差

        图1                   图2                 图3

  如果θ12>0,称u1(t)超前,或称u2(t)滞后。假设θ1>0, θ2<0,,如图2所示;

  如果θ12=±π,称u1(t) 与u2(t) 反相,如图3所示;

四、测量

  两同周期正弦电量对应点间角度差值的测量。此两正弦电量可以同为电压、电流,或一为电压、一为电流等。对应点常取正弦电量由负到正的过零点,相当于正弦电量函数的初相角。相位差的单位是度或弧度,正、负号表示领先或滞后关系

  待测相位差的正弦电量的频率范围很广,因此采用的测量方法和仪器一般随频率的高低来选择。常用的方法是直接法和间接法。

1、直接法:

  使用专用的仪表如指针式相位表、数字相位表,或采用阴级示波器来测量相位差。采用阴极示波器时,将两同频正弦电压信号分别加到示波器的X、Y轴,得到如图4所示的椭圆图形,则两正弦电压之间的相位差∮=arcsin(b/α)。这一方法不能判断两信号哪一个领先或滞后,并且在∮值接近零时,椭圆也退化接近成为一条直线,即b值很小,所以∮值很难测准。

相位差   相位差

         图4                        图5

2、间接法:

  通常采用三电压表法。一般要求两电压信号有一公共点(设为a点),当分别测出两信号电压Uab、Uca,以及两电压的差值Ubc后,可画出如图5所示的电压三角形。按余弦定理,两信号电压间的相位差:相位差

  目前新型的电参量测试仪可对两路信号进行同步交流采样,对采样样本进行傅里叶变换求取单个信号的基波相位,两者相减即可得到相位差,典型的测量设备有AnyWay的WP4000变频功率分析仪

傅里叶变换计算相位差WP4000变频功率分析仪波形及相位差界面

图.傅里叶变换计算相位差WP4000变频功率分析仪波形及相位差界面

  图中,Φ1-Φ2即为Ia2与Ic2的相位差。

 

  作者:量值溯源

  单位:湖南银河电气有限公司(www.vfe.cc)


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