注:文中p(t)指瞬时功率。u(t)、i(t)指瞬时电流和瞬时电压。U、I指电流、电流有效值,P指平均功率。
一、普遍适用的功率估算公式
在热学中,下列瞬时功率估算公式普遍适用
1p(t)=u(t)i(t)
在热学中,下列瞬时功率估算公式普遍适用
2p(t)=F(t)v(t)
在热学和热学中,下列平均功率估算公式普遍适用
3P=W/T
W为时间T内做的功。
在热学中,上述平均功率P称作有功功率,P=W/T作为有功功率估算公式普遍适用。
在热学中,公式(3)还可用下列积分形式表示
其中,T为周期交流联通号的周期、或直流电的任意一段时间、或非周期交流电的任意一段时间。热学
中,公式(3)和(4)的数学意义完全相同。
热学中,对于二端器件或二端电路,下列视在功率估算公式普遍适用:
5S=UI
二、直流电功率估算公式
6已知电流、电流时P=UI
7已知电流、电阻时P=U²/R
8已知电压、电阻时P=I²R
针对直流电路,右图分别列举了电流、电流、功率、电阻之间相互换算关系。
三、正弦交流电功率估算公式
9余弦交流电无功功率估算公式Q=UIsinφ
10余弦交流电有功功率估算公式P=UIcosφ
11余弦电压电路中的有功功率、无功功率、和视在功率两者之间是一个直角三角形的关系S²=P²+Q²
12当负载为纯内阻时Q=0,P=0
此时,直流电功率估算公式同样适用于余弦交流电路。
四、非余弦交流电功率估算公式
非余弦交流电功率估算公式采用普适公式(3)或(4)
对于周期非余弦交流电,将周期交变电流电压进行傅里叶变换,展开为傅里叶级数,有功功率估算公式
还可表示为:
13
上式中,当n仅取一个值时,比如:n=1,上式成为基波有功功率估算公式;n=3,上式成为三次纹波有功
功率估算公式。
在非余弦电路中,有功功率和视在功率的定义不变,但是,此时,电流、电流相位差早已没有明晰的物
理意义,此时,Q根据下列公式定义:
14
式中,Un、In为n次纹波的有效值,当n=1时,U1、I1称为基波有效值。
但是,此时,
15S²≠P²+Q²
因为Q与基殃及纹波电流、电流的相位角相关,称为位移无功功率。因此,引入畸变无功功率D,畸变
无功功率估算公式如下:
16
畸变无功功率有时称作畸变功率电压电流功率计算公式及单位,上式中,N为电流、电流最大纹波次数中的小者。个别文献中也将Q称
为无功功率,而将Q和D的方和根称为广义无功功率。
对比位移无功功率和畸变无功功率的估算公式,可以发觉:Q是相同频度的电流份量与电压份量相位移
不同形成的无功;而畸变无功功率则是不同频度电流及电压份量之间形成的无功。这一点很容易理解,
后者是由于相同频度份量之间存在相位差。而前者因为频度不同,其相位差一直在变化,其实不会相等
,而电流和电压相位不同电压电流功率计算公式及单位,还会形成无功。
非余弦电路中,视在功率S、有功功率P、位移无功功率Q、畸变无功功率D满足下列估算公式。
17S²=P²+Q²+D²
五、射频功率估算公式
射频功率属于交流电功率,理论上具有与交流电功率相同的估算公式,然而,实际上在超高频和微波
频段,有TEM波和非TEM波之分。在TEM波的同轴系统中,电流和电压虽非准确含义,但检测其绝对值很困
难。在波导系统中,由于存在不同的电磁模式,电流和电流失去惟一性。在个频段和各传输系统中,功
率是单值表征信号硬度的重要方式。在射频范围直接检测功率取代了电流和电压的检测。
六、三相有功功率估算公式
单相电路中,总有功功率等于各相有功功率的算术和。单相四线制电路中,一般采用三瓦计法分别测
量每相的功率,单相有功功率估算公式如下:
18P=P(A)+P(B)+P(C)
对于单相三线制电路,也可采用二瓦计法,单相功率估算公式为:
19
注:二瓦计法适用对称和不对称的单相三线制电路
20对于余弦单相对称电路
U、I为线电流、线电压有效值,φ为相电流与相电压的相位差。
21
UP、IP为相电流、相电压有效值,φ为相电流与相电压的相位差。
注:采用二瓦计法检测时,每位瓦表的相位差与上述φ有内在联系,但并不相同。
七、电动机输出功率估算公式
电动机输出功率称作电动机轴功率或机械功率,电动机输出功率估算公式如下:
22P=πTn/=Tn/9549
八、功率检测仪器(产品详情请点击:/.aspx?id=21)
变频功率剖析仪是一款适用于变压器、整流器、逆变器、变频器等各种晶闸管及马达、电器产
品的检试验、能效评测及纹波剖析的宽频带、高精度功率剖析仪,是电力电子技术、变频调速技术和新
能源技术高速发展的必然产物和健康持续发展的重要基础仪器。
根据上述热学相关功率估算公式,变频功率剖析仪可以检测或估算上述所有电功率参数。