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输出功率=电压*电流*功率因素

来源:学生作业帮 编辑:搜搜考试网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/04/29 07:03:59
输出功率=电压*电流*功率因素
输出功率=电压*电流*功率因素
楼主:
“黔中游子姚启伦”的回答中给出了有功功率P、无功功率Q和视在功率S三者之间的数学关系.
不过,从您的追问中看,您似乎想问的是有关的概念来源.我试着解释解释看.
你问“那输出功率=有功功率,输入功率是不是=视在功率?”不是的.不是这个意思.
不管是输入还是输出,说到功率,都有这三种不同概念.
这些概念都是针对交流电的.
从瞬时值来说:功率就等于电压电流之积.即:
瞬时功率=瞬时电压 × 瞬时电流.
但是,交流电大小和方向都在变化,瞬时功率大小和正负(正向传输和反向传输)也都在变化.
有功功率是指一个周期内真实传输过去的平均功率.这里说的平均,就是一个周期内传输过去的总能量除以周期时间.但是请注意,这里的“总能量”应该是“代数和”——正向传输的能量为正,反向传输的能量为负,求其代数和.
如果负载是纯电阻,那么电压和电流总是正比例,总是同方向,能量总是正向传输.此时交流电压的有效值,和交流电流的有效值相乘,所得就等于上述“有功功率”.因为,“有效值”的概念,就是按此来定义的.
而如果负载是纯电抗,例如纯电感或者纯电容,那么电压和电流的相位相差了四分之一个周期.
这个情况下,电压电流的方向关系一个周期内改变四次:同方向、反方向、同方向、反方向,所以功率有一半的时候是正,一半的时候是负.也就是说,有一半的时候电源向负载输送能量,另一半的时候,负载向电源回送能量.因此,一个周期内传送的能量的代数和是零.
此种情况下,有功功率就是0.能量在线路上来回传送,而总计的效果却是“没有传过去”.
此种情况下,交流电压的有效值,和交流电流的有效值相乘,所得我们就称作“无功功率”.
“无功功率”的大小,反映了能量在线路上来回传送的幅度.
如果负载既不是纯电阻又不是纯电抗,那么此时电流和电压相位有些差,但还不到四分之一个周期.
此时,我们可以把电流用数学等效的办法看成两部分的叠加,
一部分是相位和电压相同的部分,称作电流的“有功成分”;另一部分是和电压的相位相差四分之一个周期的部分,称作电流的“无功成分”.
注意,这里说的叠加不是有效值相加,而是瞬时值相加,两个相位差四分之一周期的正弦波相加.不难证明,这种叠加,其峰值之间的关系,同样,有效值之间的关系,应该正好符合“勾股定理”.即:
总电流的有效值的平方 = 有功成分的有效值的平方 + 无功成分的有效值的平方
此时的有功功率,就等于电压的有效值乘以电流的“有功成分”的有效值.
我们把电压的有效值乘以电流的“无功成分”的有效值,仍然叫做“无功功率”.
我们把电压的有效值乘以总电流的有效值,称作“视在功率”.
所谓的功率因数cosφ,就是电流有功成分的有效值和总电流的有效值之比,也是有功功率和视在功率之比.
其中的φ,就是电压和电流的相位差.
你给出的公式:功率=电压 × 电流 × cosφ,这里的“功率”,就是指“有功功率”.
从上述分析可以看出,视在功率中,包含了有功功率和无功功率,但其数学关系不是简单相加,而是“勾股定律”.
再问: 谢谢你的分析,我看了很明白,可以在问一下,电路中的输出、输入功率,是不是=同有功功率与视在功率呢
再答: 不是。 输入的功率中,可以有有功功率、视在功率的概念; 输出的功率中,也可以有有功功率、视在功率的概念。 因为有功功率才是真实的传输过去的功率,所以对一个变电设备来说, 效率 = 输出的有功功率 / 输入的有功功率 请注意,分子分母都是有功功率,不是视在功率。 对于真实的变电设备,这个效率大都相当高,接近百分之百。其损耗,主要是导线的电阻损耗(简称铜损),和铁芯的磁滞损耗及涡流损耗(简称铁损)。 请注意,“效率”和“功率因数”不是一回事,不是一个概念,不要混同一谈。 对变压器来说,通常输入端的功率因数比输出的功率因数要小一些,主要原因是输入电流中多了一个“空载电流”的部分,而空载电流基本上是“无功”的。 再补充几句: 我上面举例子是说的“变电设备”主要是说变压器,但我看您似乎关心的是电机,这有些不同。 电机的输入功率,和上面说的概念一样。 但是电机的输出,指的是机械功率,不是交流电了,故输出就不存在“无功功率”和“视在功率”的概念了。 电机的输出功率,应该等于电机输出轴的力矩乘以转速。所以,这个功率的大小随负载的轻重而不同。 这个输出功率,比上电机输入的有功功率,就是电机的效率。注意这里输入要的是有功功率,即电压 × 电流 × cosφ,不是视在功率。 电机的输出功率实测,需要测力矩和转速。可能略嫌麻烦。上面“黔中游子姚启伦”兄对追问的回答中提供了一个粗略的估算方法,即: 先将电机的机械负载脱开,令电机空转,看电机的输入有功功率(即“黔中游子姚启伦”兄所说的“空载功率”); 再把机械负载加上,看电机的输入有功功率增加了多少。这个增加量,就看做近似于现在的输出机械功率。 这种近似方法的思想是:假设空转时和工作时电机消耗的无用功大致相等。这个假设,在普通的(不变频)三相交流电机情况下,大致可行,因为其转速变化不太大。但这种估算仍然是很粗略的。 在其它复杂情况下,这个近似估计,就不成立了。