星空官网游戏知識科普：功率的定義（Power）

星空官网游戏知識科普：功率的定義(yi) （Power）

高精度星空官网游戏LMG係列

對於(yu) 功率測量重要的是先看看能量。在一個(ge) 簡單的係統中包含電源和負載。可以從(cong) 電源把電能傳(chuan) 送到負載，該電能可以被吸收或者轉換為(wei) 其他種類的能量（光、熱、動能、……）。這就是所謂的有功能量，除此之外可以存儲(chu) 和返回到電源的能量稱為(wei) 無功能量。

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功率定義(yi) 為(wei) 單位時間內(nei) 傳(chuan) 送的電能。所以在定義(yi) 時間內(nei) 可以傳(chuan) 送功率給負載。部分功率可能會(hui) 返回到電源（無功功率），其他的不會(hui) （有功功率）。

功率測試儀(yi) LMG671

電功率可以分成四部分：

瞬時功率：    這是在某個(ge) 時間點的功率。它等於(yu) 這個(ge) 時間點上電壓和電流的乘積。

一連串的瞬時功率值得到功率的波形。此功率的符號是“p(t)"。所以

公式是：

p(t)=u(t)*i(t)

公式9：瞬時功率的定義(yi)

視在功率：    視在功率是電壓和電流真有效值的乘積。不考慮信號的相移和畸變。

公式是：

S=Utrms*Itrms

公式10：視在功率的定義(yi)

有功功率：    有功功率是在單位時間內(nei) 傳(chuan) 送到負載且不返還的能量。所以有功功率是

              功率波形的平均值。公式是：

P=1Tt=0Tut*itdt

公式11：有功功率的定義(yi)

                  P的正負號取決(jue) 於(yu) 功率的流向。有功功率僅(jin) 由頻率相同的電壓和電流成

分產(chan) 生。

無功功率：    無功功率是單位時間內(nei) 傳(chuan) 送到負載且返還的能量。計算公式：

Q=S2-P2

公式12：無功功率的定義(yi)

無功功率產(chan) 生有兩(liang) 個(ge) 原因：

12. 由相同頻率的電壓和電流成分之間的相位差引起“相移無功功率"（也稱“位移無功功率"），符號Q_shift，計算公式如下：

Qshift=i=1nUi*Ii*sinφ

公式13：相移無功功率的定義(yi)

相移無功功率僅(jin) 由頻率相同的電壓和電流成分產(chan) 生。

12. 不同頻率的電壓和電流成分之間產(chan) 生的功率稱為(wei) “畸變無功功率"，用D或者Q_dist表示。

這兩(liang) 種無功功率的幾何相加就是總的無功功率：

Q=Qshift2+Qdist2=Qshift2+D2

公式14：總無功功率的定義(yi)

可以使用上麵的公式進行計算。

為(wei) 了更好地理解，可見下圖：

圖1：不同功率之間的圖形關(guan) 係

係統的畸變無功功率可以用如下的公式計算：

D=S2-P2-Qshift2

公式15：畸變無功功率的定義(yi)

兩(liang) 個(ge) 簡單的規則：

    規則一、相同頻率的電壓和電流僅(jin) 能產(chan) 生有功功率和相移無功功率。

可以用如下公式描述功率波形：

pt=i*sinωt+φi*u*sinωt+φu=i*u*(12cosφi-φu-12cos2ωt+φi+φu)

公式16：相同頻率信號的功率波形

如前麵所說（見公式11），有功功率是功率波形的平均值。當仔細觀察上述公式你會(hui) 發現隻有

i*u*12cosφi-φu

部分的平均值可能不為(wei) 零！這取決(jue) 於(yu) 電壓和電流信號的相角。剩下的部分

i*u*12cos2ωt+φi+φu

不會(hui) 產(chan) 生有功功率，因為(wei) 它的一個(ge) 信號周期內(nei) 的平均值永遠是0！

第一部分的公式可以修改成常見的公式：

 pt=i*u*12cosφi-φu

      =i2*u2*cosφi-φu

= I*U*cos(φ)

公式17：相同頻率信號的有功功率

請注意該公式僅(jin) 在電壓和電流成分的頻率相同時是正確的。

規則二、不同頻率的成分將產(chan) 生畸變無功功率

功率波形可以用如下公式描述：

        pt=i*sinω1t+φi*u*sinω2t+φu

=i*u*(12cos(ω1-ω2)*t+φi-φu-12cos(ω1+ω2)*t+φi+φu)

公式18：不同頻率信號的功率波形

因此可以看到，第一部分和第二部分在一個(ge) 整周期的平均值是零。所以都不會(hui) 產(chan) 生任何有功功率。此信號的最大周期時間可以按如下公式計算：

T=1gcd⁡(f1,f2)1

公式19：不同頻率信號的功率波形周期時間

1: gcd是最大公約數。此函數僅(jin) 對整數有效。如果不是，則分數必需乘以一個(ge) 公因數。

如f1=50Hz, f2=50.2Hz, 則T=10/gcd(500,502)=5s

在上麵的所有定義(yi) 中，我們(men) 都說到了“定義(yi) 的時間"。對於(yu) 周期性信號這個(ge) 時間是完整周期的整數倍（因為(wei) 在一個(ge) 完整的周期之後，信號是周期性的，不同測量的數值是相同的；如果測量的不是一個(ge) 完整的周期，那麽(me) 下一次測量的結果就*不同了）。如果使用多個(ge) 周期進行測量，那麽(me) 將得到此測量時間內(nei) 的平均值。因此，您可以在LMG儀(yi) 器設置一個(ge) 基本的“周期時間"。此周期時間確定了某些周期內(nei) 的平均值。

非周期性信號如啟動特性並不那麽(me) 容易測量，因為(wei) 很難確定“定義(yi) 的時間"。例如，如果啟動電梯，就會(hui) 把能量傳(chuan) 遞到電機上，電機就是負載；然後電梯運行幾分鍾，然後停止；在電機停止的同時，一些能量回收到電源。這些能量是無功能量。如果以 1 秒的周期進行測量，在啟動時測量傳(chuan) 輸到電機的以及在停止時從(cong) 電機返回的有功能量，因為(wei) 您的"定義(yi) 時間"不夠長，無法將關(guan) 閉計入計算中。因此，在測量非周期性信號時，可能存在誤差。

當然，你可以測量許多短序列的真有效值和有功功率值。這些值在“定義(yi) 的時間"也即測量時間中是正確的。僅(jin) 用戶能確定是否有一些功率返回。功率測試儀(yi) LMG671。

功率測試儀(yi) LMG671