理论教育 正弦电压和电流的有效值

正弦电压和电流的有效值

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:引入有效值后,正弦电流i和电压u可以表示如下在电气工程中,凡提及正弦电压、电流等量的数值,若无特别说明均是指的有效值。如电气工程中一般的交流电压表和电流表以及万用表的交流档所测的数值都是电压和电流的有效值。交流电机和电器等电气设备的铭牌上所标明的额定电压和电流值也是指有效值。而在确定各种交流电气设备的耐压值时,就应按电压的最大值来考虑。

正弦电压和电流的有效值

由于周期性电压、电流等电量的瞬时值是随时间不断变化的,因此,当周期性电流通过电阻时,其做功能力或电路元件产生或吸收的功率也将随时间而变,但在实际应用中,通常关心的是周期性电量的平均做功能力或电路元件产生或吸收的功率的平均值。为此,工程上定义一个与周期性电量的平均做功能力等效的直流量作为周期性电量的有效值,用相对应的大写字母来表示,如周期电流i的有效值用I表示,周期电压u的有效值用U表示。

当周期电流i流过某线性时不变电阻R时,电流i在一周期T内所做的功为

因此,若有直流电流I流过同样的电阻R时,则在T这段时间内电流I所做的功为

W=RI2T

当这两个电流在同一个电阻上做功的能力相同时,则两个电流产生的效果是相同的,因此有

由式(5-4)可得

式(5-5)就是周期性电流i有效值定义式,它表明周期量的有效值等于瞬时值的平方在一个周期内积分的平均值的平方根,因此,又称为均方根值(Root-Mean-Square Value),简写为RMS。

同理,可得电压u的有效值定义式为(www.daowen.com)

将正弦电流i=Imcos(ωt+φi)代入式(5-5),得电流的有效值为

将正弦电压u=Umcos(ωt+φu)代入式(5-6),得电压的有效值为

由式(5-7)和式(5-8)可见,正弦量的有效值和最大值间的关系为

即正弦量的最大值与有效值之比为,且与正弦量的频率和初相位无关。

引入有效值后,正弦电流i(t)和电压u(t)可以表示如下

电气工程中,凡提及正弦电压、电流等量的数值,若无特别说明均是指的有效值。如电气工程中一般的交流电压表电流表以及万用表的交流档所测的数值都是电压和电流的有效值。交流电机电器等电气设备的铭牌上所标明的额定电压和电流值也是指有效值。而在确定各种交流电气设备的耐压值时,就应按电压的最大值来考虑。

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