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电抗 编辑词条词条保护

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类似于直流电路中电阻对电流的阻碍作用,在交流电路(如串联RLC电路)中,电容及电感也会对电流起阻碍作用,称作电抗(Reactance),其计量单位也叫做欧姆。在交流电路分析中,电抗用 X 表示,是复数阻抗的虚数部分,用于表示电感及电容对电流的阻碍作用。电抗随着交流电路频率而变化,并引起电路电流与电压的相位变化。

分析

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阻抗即电阻与电抗的总合,用数学形式表示为:

Z = R + j X , {\displaystyle \mathbf {Z} =\mathbf {R} +j\mathbf {X} ,} 电抗
Z 即阻抗,单位为欧姆 R 为电阻,单位为欧姆 X 为电抗,单位为欧姆 j 是虚数单位 当 X > 0 时,称为感性电抗 当 X = 0 时,阻抗为纯电阻 当 X < 0 时,称为容性电抗

一般应用中,只需知道阻抗的强度即可:

‖ Z ‖ = R 2 + X 2 {\displaystyle \left\Z\right\={\sqrt[{}]{R^{2}+X^{2}}}}

对电阻为0的理想纯感抗或容抗元件,阻抗强度就是电抗的大小。

一般电路的总电抗等于:

X = X L − X C {\displaystyle X=X_{L}-X_{C}}

其中 X L {\displaystyle X_{L}}
为电路的感抗, X C {\displaystyle X_{C}}
为电路的容抗。

现实中,大部分负载都是电感性,例如:变压器电动机。定义感抗为正,容抗为负,可以避免负数出现,方便计算。

感抗

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因为电路中存在电感电路(如线圈),由此产生的变化的电磁场,会产生相应的阻碍电流变化的感生电动势 。这个作用称为感抗 ( X L {\displaystyle X_{L}}
) 。电流变化越大,即电路频率越大,感抗越大;当频率变为0,即成为直流电时,感抗也变为0。感抗会引起电流与电压之间的相位差。感抗可由下面公式计算而来:

X L = ω L = 2 π f L {\displaystyle X_{L}=\omega L=2\pi fL}

复数分析中:

X L = j ω L = j 2 π f L {\displaystyle X_{L}=j\omega L=j2\pi fL}

其中

j {\displaystyle j}
是复数单位 X L {\displaystyle X_{L}}
就是感抗,单位为欧姆 ω {\displaystyle \omega }
是角速度,单位为弧度/秒 f {\displaystyle f}
是频率,单位为赫兹 L {\displaystyle L}
是线圈电感,单位为亨利 容抗

容抗的概念反映了交流电可以通过电容器这一特性,交流电频率越高,容抗越小,即电容的阻碍作用越小。容抗同样会引起电流与电容两端电压的相位差。当频率等于零,容抗无限大,即直流电不能流过电容器。

容抗可由下面公式计算而来:

X C = ( ω C ) − 1 = 1 ω C = 1 2 π f C {\displaystyle X_{C}=(\omega C)^{-1}={\frac {1}{\omega C}}={\frac {1}{2\pi fC}}}

在交流电的复数分析中,容抗表示为:

X C = ( j ω C ) − 1 = 1 j ω C = − j ω C = − j 2 π f C {\displaystyle X_{C}=(j\omega C)^{-1}={\frac {1}{j\omega C}}=-{\frac {j}{\omega C}}=-{\frac {j}{2\pi fC}}}

其中

j {\displaystyle j}
是复数单位 X C {\displaystyle X_{C}}
是容抗,单位为欧姆 ω = 2 π f {\displaystyle \omega =2\pi f}
是角速度,单位为 弧度/每秒 f {\displaystyle f}
是频率,单位为赫兹 C {\displaystyle C}
是电容,单位为法拉

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