相位是什么(星座相位)

交流和放大器电路中经常提到“相位”这个术语。它是AC的三要素之一，那么它的意义是什么？电路中的功能是什么？让我们从这个问题开始我们的课程。

说到相位，我们得先说一下交流电的产生机理:下图所示的交流发电机模型显示，当转子绕组在磁场中以角频率ω逆时针旋转时，根据右手定则，转子绕组的有效边缘((ab，cd)切割磁力线，产生感应电动势和感应电流。当有效边缘作圆周运动时，电动势和感应电流按正弦规律周期性变化，即其大小和方向不断变化。两个要素在周期性地变化:大小和方向。

图1正弦交流发电机模型

对于单个正弦交流电，我们只要知道它的大小就够了，比如我们用的市电220v，就够了。不需要探究它的其他参数。但是不同的交流电就不行了。为什么？举个例子，如下图所示，A和B是两个乒乓球，以相同的速度V和周期t在地面上垂直上下弹跳，我们会发现，如果A向上运动，B在很多情况下也运动:1。b的弹跳方向和幅度与A相同，即同时到达最高点和最低点，两个球在做同步运动。2.与A相反，A为最高点时，B为最低点，上下；3.b的弹跳和A相差一定时间，也就是介于前两种情况之间，动作较多。这就是相位问题。相位的意思是:相位是状态，比特是位置，反映了两个变量之间的关系。

图2乒乓球弹跳

通过对两个乒乓球弹跳的分析，研究正弦交流电的变化规律。如图1所示，我们假设发电机的起动位置正好在A点，即中性面的位置，此时其起动电压为零(瞬时值)。如果它的起始位置在B，那么发电机的起始电压是最大值Em。如果在D位置，启动电压为-EM；以上是发生器的有效边刚好在一个特殊位置的情况，在其他位置更是如此；这就是交流电的相位问题。由于其有效边的初始位置不同，其变化规律也不同。如果将两个不同的交流电相加或相减，由于相位不同，结果也会不同，这也是交流电和直流电的重要区别之一。

图3交流发电机型号

通过以上分析我们知道，如果不同交流发电机的起动位置不同，其变化规律也不同。简单的u=Umsinωt已经不能完全表达AC的特性，于是引入了初相φ，如下图4所示，它是有效侧与中性面之间的夹角。其值在-π-π之间。交流电u = um sin(ωt+ω)这样一个完整的表达式上面的分析是利用交流发电机的原理进行的，任何交流电都是如此。

图4交流电的初始相位

由于不同交流电的初始相位和幅值不同，U1 = U1msin(ωt+ω1)，U，2 = U2Msin(ωt+ω2)，ω1和ω2之差就是相位差，反映的是两个交流电的相位关系，即启动时的位置不同。例如三相正弦交流电。瞬时值ua=Umsinωt，UB = um sin (ω t-120)，UC = um sin (ω t+120)，三相交流电初始相位分别为0，-120，120。相位差为120°。向量如下。

图5三相交流电的波形图和相量图

两个交流电A和B的相位差等于β度(大于零)，这意味着A交流电领先B交流电β度，或者B交流电滞后A交流电β度；如果A和B的相位差等于零，则称A和B同相；如果A和B的相位差等于180度，称为A和B反相；如果A和B的相位差等于90度，则称A和B AC正交。

图6同相、反相和正交关系图

普通特殊相位差:相位0度；30度(三相交流线电压和相电压)、90度(纯电感和纯电容电压和电流之间)、120度(三相交流电源之间)、180度(反相)

相位关系在电子电路中的应用。振荡电路的两个要素:相位平衡和振幅平衡。相位平衡是指反馈信号必须与输入信号同相(相位差为0度)，如下图变压器反馈振荡电路。只有这样连接，反馈信号和输入电压才能同相，电路才能有振荡条件。LC谐振电路是指在适当的元件参数下，其电压和电流同相。

七相在振荡电路中的应用

应用于相高压电路。下图是单相异步电动机的电路图。在起动绕组中串联电容后，两组绕组的电流相位差为90度，可以产生旋转磁场。

图8单相异步电动机电路原理图

综上所述，AC的相位是其重要特征，在表达和计算上与DC有很大不同。掌握其机理对我们学习电路科学具有重要意义。