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廣義無(wú)功功率

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  • 發(fā)布時(shí)間:2013/11/12 14:32:29
  • 作者:AnyWay中國(guó)

  正弦電流電路中的有功功率、無(wú)功功率、和視在功率三者之間是一個(gè)直角三角形的關(guān)系,可以通過(guò)“復(fù)功率”來(lái)表示。若用視在功率S表示復(fù)功率,則有功功率P為復(fù)功率的實(shí)部,而無(wú)功功率Q為復(fù)功率的虛部。在非正弦電路中,無(wú)功功率的定義發(fā)生了改變,為了與正弦電路的定義相統(tǒng)一,補(bǔ)充了位移無(wú)功功率和畸變無(wú)功功率的概念,兩者的方和根稱為廣義無(wú)功功率。

一、廣義無(wú)功功率的定義

  在具有電感和電容等儲(chǔ)能元件的電路中,儲(chǔ)能元件在半周期的時(shí)間里把電源能量變成磁場(chǎng)(或電場(chǎng))的能量存起來(lái),在另半周期的時(shí)間里對(duì)已存的磁場(chǎng)(或電場(chǎng))能量返回給電源,由于這部分能量只是在儲(chǔ)能元件與電源之間進(jìn)行能量交換,并沒(méi)有真正被消耗,我們把單位時(shí)間內(nèi)交換能量的振幅值稱為無(wú)功功率。

  在正弦電路中,無(wú)功功率由電壓和電流的相差差引起,在非正弦電路中,將基波和諧波電壓、電流相位差引起的無(wú)功功率定義為位移無(wú)功功率,將由不同頻率成分電壓和電流引起的無(wú)功功率定義為畸變無(wú)功功率,而將兩者的方和根稱為廣義無(wú)功功率。

二、相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)

  視在功率定義為電壓有效值與電流有效值的乘積,用S表示,基本單位為VA,即S=UI。視在功率也稱表觀功率。

  由于正弦電流電路中的有功功率、無(wú)功功率、和視在功率三者之間是一個(gè)直角三角形的關(guān)系,可以通過(guò)“復(fù)功率”來(lái)表示。若用視在功率S表示復(fù)功率,則有功功率P為復(fù)功率的實(shí)部,而無(wú)功功率Q為復(fù)功率的虛部。對(duì)于感性負(fù)載,Q為正值,對(duì)于容性負(fù)載,Q為負(fù)值。

  有功功率和無(wú)功功率及視在功率構(gòu)成的復(fù)功率三角形

  即:下述公式成立。

  正弦穩(wěn)態(tài)電路的有功功率、無(wú)功功率及視在功率滿足三角形關(guān)系

  在非正弦電路中,有功功率和視在功率的定義不變,然而,此時(shí),電壓、電流相位差已經(jīng)沒(méi)有明確的物理意義,此時(shí),Q按照下述公式定義:

  位移無(wú)功功率計(jì)算公式

  然而,此時(shí),

  非正弦電路中有功功率、無(wú)功功率及視在功率之間不存在直角三角型關(guān)系

  為此,引入畸變無(wú)功功率D,使下式成立:

  非正弦電路中的畸變無(wú)功功率和位移無(wú)功功率

  將Q和D的方和根稱為廣義無(wú)功功率。

三、廣義無(wú)功功率的測(cè)量

  按照變頻電量的定義,非正弦電量屬于變頻電量,全面、準(zhǔn)確的測(cè)量變頻電量的各種特征值,應(yīng)采用變頻功率傳感器(或獨(dú)立的電壓、電流傳感器)及變頻功率分析儀。

  由于無(wú)功功率的定義存在一定的分歧,AnyWay的WP4000變頻功率分析儀等儀器在測(cè)量非正弦電量時(shí),儀表本身只顯示有功功率,無(wú)功功率可則通過(guò)上位機(jī)擴(kuò)展軟件計(jì)算顯示,用戶可根據(jù)不同的定義式選擇需要的無(wú)功功率。

可測(cè)量廣義無(wú)功功率的WP4000變頻功率分析儀

可測(cè)量廣義無(wú)功功率的WP4000變頻功率分析儀

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