注:文中p(t)指瞬時功率。u(t)、i(t)指瞬時電流和瞬時電壓。U、I指電流、電流有效值,P指平均功率。
一、普遍適用的功率估算公式
在熱學(xué)中,下列瞬時功率估算公式普遍適用
1p(t)=u(t)i(t)
在熱學(xué)中,下列瞬時功率估算公式普遍適用
2p(t)=F(t)v(t)
在熱學(xué)和熱學(xué)中,下列平均功率估算公式普遍適用
3P=W/T
W為時間T內(nèi)做的功。
在熱學(xué)中,上述平均功率P稱作有功功率,P=W/T作為有功功率估算公式普遍適用。
在熱學(xué)中,公式(3)還可用下列積分形式表示
其中,T為周期交流聯(lián)通號的周期、或直流電的任意一段時間、或非周期交流電的任意一段時間。熱學(xué)
中,公式(3)和(4)的數(shù)學(xué)意義完全相同。
熱學(xué)中,對于二端器件或二端電路,下列視在功率估算公式普遍適用:
5S=UI
二、直流電功率估算公式
6已知電流、電流時P=UI
7已知電流、電阻時P=U²/R
8已知電壓、電阻時P=I²R
針對直流電路,右圖分別列舉了電流、電流、功率、電阻之間相互換算關(guān)系。
三、正弦交流電功率估算公式
9余弦交流電無功功率估算公式Q=UIsinφ
10余弦交流電有功功率估算公式P=UIcosφ
11余弦電壓電路中的有功功率、無功功率、和視在功率兩者之間是一個直角三角形的關(guān)系S²=P²+Q²
12當(dāng)負(fù)載為純內(nèi)阻時Q=0,P=0
此時,直流電功率估算公式同樣適用于余弦交流電路。
四、非余弦交流電功率估算公式
非余弦交流電功率估算公式采用普適公式(3)或(4)
對于周期非余弦交流電,將周期交變電流電壓進(jìn)行傅里葉變換,展開為傅里葉級數(shù),有功功率估算公式
還可表示為:
13
上式中,當(dāng)n僅取一個值時,比如:n=1,上式成為基波有功功率估算公式;n=3,上式成為三次紋波有功
功率估算公式。
在非余弦電路中,有功功率和視在功率的定義不變,但是,此時,電流、電流相位差早已沒有明晰的物
理意義,此時,Q根據(jù)下列公式定義:
14
式中,Un、In為n次紋波的有效值,當(dāng)n=1時,U1、I1稱為基波有效值。
但是,此時,
15S²≠P²+Q²
因為Q與基殃及紋波電流、電流的相位角相關(guān),稱為位移無功功率。因此,引入畸變無功功率D,畸變
無功功率估算公式如下:
16
畸變無功功率有時稱作畸變功率電壓電流功率計算公式及單位,上式中,N為電流、電流最大紋波次數(shù)中的小者。個別文獻(xiàn)中也將Q稱
為無功功率,而將Q和D的方和根稱為廣義無功功率。
對比位移無功功率和畸變無功功率的估算公式,可以發(fā)覺:Q是相同頻度的電流份量與電壓份量相位移
不同形成的無功;而畸變無功功率則是不同頻度電流及電壓份量之間形成的無功。這一點很容易理解,
后者是由于相同頻度份量之間存在相位差。而前者因為頻度不同,其相位差一直在變化,其實不會相等
,而電流和電壓相位不同電壓電流功率計算公式及單位,還會形成無功。
非余弦電路中,視在功率S、有功功率P、位移無功功率Q、畸變無功功率D滿足下列估算公式。
17S²=P²+Q²+D²
五、射頻功率估算公式
射頻功率屬于交流電功率,理論上具有與交流電功率相同的估算公式,然而,實際上在超高頻和微波
頻段,有TEM波和非TEM波之分。在TEM波的同軸系統(tǒng)中,電流和電壓雖非準(zhǔn)確含義,但檢測其絕對值很困
難。在波導(dǎo)系統(tǒng)中,由于存在不同的電磁模式,電流和電流失去惟一性。在個頻段和各傳輸系統(tǒng)中,功
率是單值表征信號硬度的重要方式。在射頻范圍直接檢測功率取代了電流和電壓的檢測。
六、三相有功功率估算公式
單相電路中,總有功功率等于各相有功功率的算術(shù)和。單相四線制電路中,一般采用三瓦計法分別測
量每相的功率,單相有功功率估算公式如下:
18P=P(A)+P(B)+P(C)
對于單相三線制電路,也可采用二瓦計法,單相功率估算公式為:
19
注:二瓦計法適用對稱和不對稱的單相三線制電路
20對于余弦單相對稱電路
U、I為線電流、線電壓有效值,φ為相電流與相電壓的相位差。
21
UP、IP為相電流、相電壓有效值,φ為相電流與相電壓的相位差。
注:采用二瓦計法檢測時,每位瓦表的相位差與上述φ有內(nèi)在聯(lián)系,但并不相同。
七、電動機(jī)輸出功率估算公式
電動機(jī)輸出功率稱作電動機(jī)軸功率或機(jī)械功率,電動機(jī)輸出功率估算公式如下:
22P=πTn/=Tn/9549
八、功率檢測儀器(產(chǎn)品詳情請點擊:/.aspx?id=21)
變頻功率剖析儀是一款適用于變壓器、整流器、逆變器、變頻器等各種晶閘管及馬達(dá)、電器產(chǎn)
品的檢試驗、能效評測及紋波剖析的寬頻帶、高精度功率剖析儀,是電力電子技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)和新
能源技術(shù)高速發(fā)展的必然產(chǎn)物和健康持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)儀器。
根據(jù)上述熱學(xué)相關(guān)功率估算公式,變頻功率剖析儀可以檢測或估算上述所有電功率參數(shù)。