交流电路理论：交流波形及其特性介绍

当磁铁绕线圈旋转或线圈绕磁场旋转时，会产生交流电流或电压。当在示波器或任何其他类似设备上观察时，磁铁或线圈的旋转会导致电压（或电流）方向和大小的周期性变化，从而导致某种波的产生。

该波形是电压随时间交替变化的图形结果。从我们在上一篇文章中描述的简单交流发电机可以看出，交流电流或电压一般用正弦波表示（正弦波）以至于在逆变器的发展中，他们通过将某些逆变器描述为纯正弦波逆变器来区分逆变器。这样做的原因是正弦波代表平滑过渡，视情况而定线圈或磁铁的旋转。

下图显示了代表 AC 及其所有特性（将在本文后面解释）的正弦波形。

法拉第电磁感应定律更好地解释了波形生成背后的科学，该定律指出：由于旋转磁铁的运动而由固定线圈产生的电压与磁通量垂直于线圈的变化率成正比。

当磁场以切割更多导体的方式放置时，切割线圈的磁通量率最大，而当切割较少导体时，切割线圈的磁通量率最小，这决定了产生的电流或电压的大小，并且因为它继续旋转，方向改变。

其它交替波形：

在我们深入研究交流波形的属性之前，重要的是要指出除正弦波形模式外用于表示交流的其他有用波形，这些波形包括：

1.方波

2.三角波

3. 锯齿波或斜波形式

1.方波

方波形式主要用于表示电信号，例如数字电子设备中的电压、电流和数字输出以及时钟信号。当处于波形的负摆动或正摆动时，每个摆动的持续时间总是相等的，因此它们被称为对称的。与正弦波不同，方波在峰值振幅水平上具有垂直起伏和平顶，而不是正弦波特征的具有尖峰的逐渐上升的波形。它们基本上被称为方波，因为它们的顶部是平的。下图显示了方波的示例。方波形式可以很容易地用简单的电路产生。

方波的频率由下式给出：

频率 = 1 / 周期
其中，周期 = t p + t n 
t p = 完成正半个周期所用的时间
t n = 完成同一周期的负半部分所用的时间

2.三角波

与正弦波相比，三角波具有更尖锐的峰值边缘。它们具有缓慢的上升和衰减时间。三角波具有相同的周期性，并且具有相同的上升和下降时间。下图显示了三角波的示例。

3.锯齿波

锯齿波的波峰形似锯齿波，故名。锯齿波基本上有两种类型；以高陡衰减和缓慢上升时间为特征的正斜坡波形，以及以慢陡陡衰减和快速上升时间为特征的负斜坡波形。区分两种波形的图像如下所示。

上面提到的这三种波形 并不是唯一可以用来描述交流波形的波形，但却是最流行和最常见的一种波形，有名字，值得一提。所有用于表示 AC 的波形都有一些共同点，那就是方向和幅度的周期性变化，这使得“周期”成为 AC 波形的一个非常重要的属性。

交流波形的特性：

要完整且正确地描述交流波形，涉及三个属性；

1.振幅

2.频率（或周期）

3.阶段

1.振幅

交流波形的振幅是交流波形在任何特定时刻的幅度。交流电流或电压的大小随磁铁或线圈相对于零点的圆周运动所成角度的正弦而变化。例如，当线圈与磁场成 90 度角时，如下图所示，振幅变为 1，因为 90的正弦为 1，因为这是最高点，它被称为峰值电压（或当前）稍后将更好地解释。当角度变为270 度时，振幅变为 -1 ，即最大反向电压（或电流）的大小。

2.频率和周期

线圈或磁铁连续旋转意味着在第一次完全旋转后波形会重复自身，这意味着我们可以选择一个点而不管它在波形上的位置并将其用作一种标记。每当波在重复自身后到达这个特定点时，就说波已经经历了一个完整的周期，并且随着波形不断重复自身，完整周期的数量会增加。选择波形的峰值作为我们的标记最容易解释这一点，两个连续峰值之间的距离描述了一个完整的周期。

周期以度为单位，当周期以时间为单位时，它被描述为“周期”。交流电或电压的一个完整周期始终为360 度，但实现该周期的交替（或旋转）速率（即时间）由称为“频率”的属性描述。

因此，交流波形的频率可以定义为波形每单位时间完成的完整周期（或周期）的数量。频率的单位是赫兹（Hz），它简单地表示波形在一秒钟内完成的周期（或周期）的数量。使用以下公式计算频率；

频率 = 1 / 周期
和
周期 = 1 / 频率

世界大部分地区的交流电源频率通常为 50 赫兹（尼日利亚和大多数欧洲国家）或欧盟国家的 60 赫兹，大多数插入式设备始终设计为处理这种频率差异，因此设备可以用于这些国家中的任何一个。

3.阶段

用于表示交流电的正弦波形的水平部分表示时间，并且以时间为基准，图形右侧的事件为较晚的事件，而图形左侧的事件为较早的事件。由于我们将水平轴表示为时间，当两个相同频率的波在不同时间开始它们的周期时，据说它们之间存在以度为单位的相位差。这为不使用频率的计算创造了空间，也使得比较具有相同频率的两个波形变得容易。考虑下面的图片；

上图可以用来解释相位的所有概念。在上图中，波形“B”比波形“Y”晚 90°开始其周期，因此波形“B”被称为滞后波形“Y”90°，波形“Y”可以说是超前波形“B”乘以 90°。

以上就是关于交流波形及其特性的内容介绍，希望对大家有所帮助。上述内容有IC先生www.mrchip.cn编辑整理发布，请勿转载。