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电功率计算公式_电流电压功率计算公式_三相有功功率计算公式-功率计算公式大全

2016-10-28 17:03:42 | 人围观 | 评论:

功率包括电功率、机械功率。电功率又包括直流电功率、交流电功率和射频功率;交流功率又包括正弦电路功率和非正弦电路功率;机械功率又包括线位移功率和角位移功率,角位移功率常见于电机输出功率;电功率还可分为瞬时功率、平均功率(有功功率)、无功功率、视在功率。在电学中,不加特殊声明时,功率均指有功功率。在非正弦电路中,无功功率又可分为位移无功功率,畸变无功功率,两者的方和根称为广义无功功率。本文列出了上述所有功率计算公式,文中p(t)指瞬时功率。u(t)、i(t)指瞬时电压和瞬时电流。U、I指电压、电流有效值,P指平均功率。
1、普遍适用的功率计算公式
  在电学中,下述瞬时功率计算公式普遍适用
  
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  在力学中,下述瞬时功率计算公式普遍适用
  
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  在电学和力学中,下述平均功率计算公式普遍适用
  
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  W为时间T内做的功。
  在电学中,上述平均功率P也称有功功率,P=W/T作为有功功率计算公式普遍适用。
  在电学中,公式(3)还可用下述积分方式表示
  
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  其中,T为周期交流电信号的周期、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。电学中,公式(3)和(4)的物理意义完全相同。
  电学中,对于二端元件或二端电路,下述视在功率计算公式普遍适用:
  
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2、直流电功率计算公式
  
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  已知电压、电流时采用上述计算公式。
  
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  已知电压、电阻时采用上述计算公式。
  
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  已知电流、电阻时采用上述计算公式。
  针对直流电路,下图分别列出了电压、电流、功率、电阻之间相互换算关系。



3、正弦交流电功率计算公式
  正弦交流电无功功率计算公式:
  
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  正弦交流电有功功率计算公式:
  
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  正弦电流电路中的有功功率、无功功率、和视在功率三者之间是一个直角三角形的关系:
  
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  当负载为纯电阻时,下式成立:
  
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  此时,直流电功率计算公式同样适用于正弦交流电路。
4、非正弦交流电功率计算公式
  非正弦交流电功率计算公式采用普适公式(3)或(4)
  对于周期非正弦交流电,将周期交变电压电流进行傅里叶变换,展开为傅里叶级数,有功功率计算公式还可表示为:
  
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  上式中,当n仅取一个值时,例如:n=1,上式成为基波有功功率计算公式;n=3,上式成为三次谐波有功功率计算公式。
  在非正弦电路中,有功功率和视在功率的定义不变,然而,此时,电压、电流相位差已经没有明确的物理意义,此时,Q按照下述公式定义:
  
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  式中,Un、In为n次谐波的有效值,当n=1时,U1、I1称为基波有效值。
  然而,此时,
  
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  由于Q与基波及谐波电压、电流的相位角相关,称为位移无功功率。为此,引入畸变无功功率D,畸变无功功率计算公式如下:
  
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  畸变无功功率有时也称畸变功率,上式中,N为电压、电流最大谐波次数中的小者。某些文献中也将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计算公式,可以发现:Q是相同频率的电压分量与电流分量相位移不同产生的无功;而畸变无功功率则是不同频率电压及电流分量之间产生的无功。这一点很容易理解,前者是因为相同频率分量之间存在相位差。而后者由于频率不同,其相位差始终在变化,当然不会相等,而电压和电流相位不同,就会产生无功。
  非正弦电路中,视在功率S、有功功率P、位移无功功率Q、畸变无功功率D满足下述计算公式。
  
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5、射频功率计算公式
  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计算公式,但是,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,电压和电流虽有确切含意,但测量其绝对值很困难。在波导系统中,因为存在不同的电磁模式,电压和电流失去唯一性。在个频段和各传输系统中,功率是单值表征信号强度的重要方法。在射频范围直接测量功率代替了电压和电流的测量。
6、三相有功功率计算公式
  三相电路中,总有功功率等于各相有功功率的算术和。三相四线制电路中,通常采用三瓦计法分别测量每相的功率,三相有功功率计算公式如下:
  
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  对于三相三线制电路,也可采用二瓦计法,三相功率计算公式为:
  
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  对于正弦三相对称电路,
  
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  U、I为线电压、线电流有效值,φ为相电压与相电流的相位差。
  或
  
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  UP、IP为相电压、相电流有效值,φ为相电压与相电流的相位差。
7电动机输出功率计算公式
  电动机输出功率也称电动机轴功率或机械功率,电动机输出功率计算公式如下:
  
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  其推导过程如下:
  P=FV (a)
  F:力,单位为N;V:速度,单位为m/s;P:功率,单位为W
  T=FR
  F=T/R (b)
  T:扭矩,单位为N.m;R:作用半径,单位为m
  V=2πRn/60=πR*n/30 (c)
  V:线速度,单位为m/s;n:转速,单位为r/min
  将(b)、(c)代入(a)
  P=πTn/30
  若将P的单位变为kW,得到下述电机功率计算公式:
  P=πTn/30000=Tn/9549
  或
  T=9549P/n





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