力，功，功率之间的计算
功率
功率表征作功快慢程度的物理量。单位时间内所作的功称为功率，用P表示。故功率等于作用力与物体受力点速度的标量积。指物体在单位时间内所做的功，即功率是表示做功快慢的物理量。
功率（英语：power）是单位时间内做功的大小或能量转换的大小。若是在时间内所做的功，这段时间内的平均功率由下式给出：瞬时功率是指时间趋近于0时的平均功率：在讨论能量转换问题时，有时用字母代替。
功率Power 表示做功快慢程度的物理量。做功的量与做功所用时间之比称为功率，它在数值上等于单位时间内所做的功，用P表示。若在时间间隔dt内作功dA，则功率为故功率等于作用力与物体受力点速度的标量积。
计算公式
功率可分为电功率，力的功率等。故计算公式也有所不同。
电功率计算公式：P=W/t =UI，根据欧姆定律U=IR代入P=UI中还可以得到：
P=I*IR=(U*U)/R
在动力学中：功率计算公式：P=W/t（平均功率）；P=Fvcosa（瞬时功率）
因为W=F（f 力）×S（s位移）（功的定义式），所以求功率的公式也可推导出P=F·v （当v表示平均速度时求出的功率为相应过程的平均功率，当v表示瞬时速度时求出的功率为相应状态的瞬时功率）。
公式中的P表示功率，单位是“瓦特”，简称“瓦”，符号是W。
W表示功。单位是“焦耳”，简称“焦”，符号是J。
T表示时间，单位是“秒”，符号是"s"。
力的功率为p=w/t
提升物体做功公式：W有= Gh = mgh
单位
P表示功率，单位是“瓦特”，简称“瓦”，符号是“W”。W表示功，单位是“焦耳”，简称“焦”，符号是“J”。“t”表示时间，单位是“秒”，符号是“s”。
功率越大转速越高，汽车的最高速度也越高，常用最大功率来描述汽车的动力性能。最大功率一般用马力（PS）或千瓦（kW）来表示，1马力等于0.735千瓦。1W=1J/s
关于力的计算公式
⒈力(F):力是物体对物体的作用。物体间力的作用总是相互的。
力的单位:牛顿(N)。
测量力的仪器:测力计;实验室使用弹簧测力计。
力的作用效果:使物体发生形变或使物体的运动状态发生改变。物体运动状态改变是指物体的速度大小或运动方向改变。
⒉力的三要素:力的大小、方向、作用点叫做力的三要素。
力的图示，要作标度;力的示意图，不作标度。
⒊重力G:由于地球吸引而使物体受到的力。方向:竖直向下。
重力和质量关系:G=mg m=G/g
g=9.8牛/千克。读法:9.8牛每千克，表示在地球上质量为1千克物体所受重力为9.8牛。
重心:重力的作用点叫做物体的重心。规则物体的重心在物体的几何中心上，不规则物体中心可在物体上可不在物体上。
⒋二力平衡条件:作用在同一物体;两力大小相等，方向相反;作用在一直线上。物体在二力平衡下，可以静止，也可以作匀速直线运动。
物体的平衡状态是指物体处于静止或匀速直线运动状态。处于平衡状态的物体所受外力的合力为零。
⒌同一直线二力合成:方向相同:合力F=F1+F2 ;合力方向与F1、F2方向相同; 方向相反:合力F=F1-F2，合力方向与大的力方向相同。
⒍相同条件下，滚动摩擦力比滑动摩擦力小得多。
滑动摩擦力与正压力，接触面材料性质和粗糙程度有关。【滑动摩擦、滚动摩擦、静摩擦】
7.牛顿第一定律也称为惯性定律其内容是:一切物体在不受外力作用时，总保持静止或匀速直线运动状态。
惯性:物体具有保持原来的静止或匀速直线运动状态的性质叫做惯性。
浮力
1.浮力及产生原因:浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)对它竖直向上托的力叫浮力。方向:竖直向上;原因:液体对物体的上、下压力差。
2.阿基米德原理:浸在液体里的物体受到向上的浮力，浮力大小等于物体排开液体所受重力。即F浮=G液排=ρ液gV排。(V排表示物体排开液体的体积)
3.浮力计算公式:F浮=G-T=ρ液gV排=F上、下压力差
4.当物体漂浮时:F浮=G物且ρ物<ρ液当物体悬浮时:F浮=G物且ρ物=ρ液当物体上浮时:F浮>G物且ρ物<ρ液当物体下沉时:F浮
高中部分
1)常见的力
1.重力G=mg
(方向竖直向下，g=9.8m/s2≈10m/s2，作用点在重心，适用于地球表面附近) 2.胡克定律F=kx
{方向沿恢复形变方向，k:劲度系数(N/m)，x:形变量(m)}
3.滑动摩擦力F=μFN
{与物体相对运动方向相反，μ:摩擦因数，FN:正压力(N)}
4.静摩擦力0≤f静≤fm
(与物体相对运动趋势方向相反，fm为最大静摩擦力)
5.万有引力F=Gm1m2/r2
(G=6.67×10-11N?m2/kg2,方向在它们的连线上)
6.静电力F=kQ1Q2/r2
(k=9.0×109N?m2/C2,方向在它们的连线上)
7.电场力F=Eq
(E:场强N/C，q:电量C，正电荷受的电场力与场强方向相同)
8.安培力F=BILsinθ
(θ为B与L的夹角，当L⊥B时:F=BIL，B//L时:F=0)
9.洛仑兹力f=qVBsinθ
(θ为B与V的夹角，当V⊥B时:f=qVB，V//B时:f=0)
注:
(1)劲度系数k由弹簧自身决定;
(2)摩擦因数μ与压力大小及接触面积大小无关，由接触面材料特性与表面状况等决定;
(3)fm略大于μFN，一般视为fm≈μFN;
(4)其它相关内容:静摩擦力(大小、方向)〔见第一册P8〕;
(5)物理量符号及单位
(1)向心力可以由某个具体力提供，也可以由合力提供，还可以由分力提供，方向始终与速度方向垂直，指向圆心;
(2)做匀速圆周运动的物体，其向心力等于合力，并且向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小，因此物体的动能保持不变，向心力不做功，但动量不断改变。
(3)万有引力
1.开普勒第三定律: T2/R3=K(=4π2/GM) {R:轨道半径，T:周期，K:常量(与行星质量无关，取决于中心天体的质量)}
2.万有引力定律: F=Gm1m2/r2 (G=6.67×10-11N?m2/kg2，方向在它们的连线上)
3.天体上的重力和重力加速度: GMm/R2=mg; g=GM/R2 {R:天体半径(m)，M:天体质量(kg)}
4.卫星绕行速度、角速度、周期: V=(GM/r)1/2; ω=(GM/r3)1/2; T=2π(r3/G M)1/2 {M:中心天体质量}
5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=(GM/r地)1/2=7.9km/s; V2=11. 2km/s; V3=1
6.7km/s
6.地球同步卫星GMm/(r地+h)2=m4π2(r地+h)/T2 {h≈36000km，h:距地球表面的高度，r地:地球的半径}
注:
(1)天体运动所需的向心力由万有引力提供,F向=F万;
(2)应用万有引力定律可估算天体的质量密度等;
(3)地球同步卫星只能运行于赤道上空，运行周期和地球自转周期相同;
(4)卫星轨道半径变小时,势能变小、动能变大、速度变大、周期变小(一同三反);
(5)地球卫星的最大环绕速度和最小发射速度均为7.9km/s
各种称谓
功率就是表示物体做功快慢的物理量，物理学里功率P=功W/时间t，单位是瓦w，我们在媒体上常常看见的功率单位有kw、ps、hp、bhp、whpmw等，还有意大利以前用的cv，在这里边千瓦kW是国际标准单位，1kW=1000W，用1秒做完1000焦耳的功，其功率就是1kw。日常生活中，我们常常把功率俗称为马力，单位是匹，就像将扭矩称为扭力一样。
在汽车上边，最大的做功机器就是引擎，引擎的功率是由扭矩计算出来的，而计算的公式相当简单：功率(w)=2π×扭矩(Nm)×转速(rpm)/60，简化计算后成为：功率（W）=扭矩（Nm）×转速（rpm）/9.549。
由于英制与公制的不同，对马力的定义基本上就不一样。英制的马力(hp)定义为：一匹马于一分钟内将200磅(lb)重的物体拉动165英尺(ft)，相乘之后等于33，000lb-ft/min；而公制的马力（PS）定义则为一匹马于一分钟内将75kg的物体拉动60米，相乘之后等于4500kg.g.m/min。经过单位换算，(1lb=0.454kg；1ft=0.3048m)竟然发现1hp=4566kgm/min，与公制的1PS=4500kg.g.m/min有些许差异，而如果以瓦作单位
（1W=1Nm/sec=1/9.8kg.g.m/sec）来换算的话，可得1hp=746W；1ps=735W，两项不一样的结果，相差1.5%左右。
德国的DIN与欧洲共同体的新标准EEC有日本的JIS是以公制的PS为马力单位，而SAE使用的是英制的hp为单位，但由于世界一体化经济的来临和为了避免复杂换算，越来越多的原厂数据已改提供毫无争议的国际标准单位千瓦kW作为引擎输出的功率数值。
电功率计算公式
电功率的计算公式，用电压乘以电流，这个公式是电功率的定义式，永远正确，适用于任何情况。
对于纯电阻电路，如电阻丝、灯炮等，可以用“电流的平方乘以电阻”“电压的平方除以电阻”的公式计算，这是由欧姆定律推导出来的。
但对于非纯电阻电路，如电动机等，只能用“电压乘以电流”这一公式，因为对于电动机等，欧姆定律并不适用，也就是说，电压和电流不成正比。这是因为电动机在运转时会产生“反电动势”。
例如，外电压为8伏，电阻为2欧，反电动势为6伏，此时的电流是（8－6）/2=1（安），而不是4安。因此功率是8×1=8（瓦）。
另外说一句焦耳定律，就是电阻发热的那个公式，发热功率为“电流平方乘以电阻”，这也是永远正确的。
还拿上面的例子来说，电动机发热的功率是1×1×2=2（瓦），也就是说，电动机的总功率为8瓦，发热功率为2瓦，剩下的6瓦用于做机械功了。此电动机的效率就是有用的6瓦除以总功率8瓦得百分之75的效率。[1]
匀功率运动
匀功率运动指功率P不变的运动
基本关系（无阻力）：
P=Fv
则：
s3=（16pt3）/（27m）
v2=（2Pt）/m
a2=P/（2mt）
由于自然情况下大多数机械或生物的功率是大致不变的，匀功率运动有它的实际意义。
用电器的额定功率是用电器长期正常工作时的最大功率，也是用电器在额定电压或额定电流下工作时的电功率。用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率。为保证用电器正常工作，要求实际功率不能大于其额定功率。
电功率P=U(电压)×I(电流)由欧姆定律：U=I×R(电阻)可以得到：P=I2R=U2÷R
详细介绍
功率测量用于测量电气设备消耗的功率，广泛应用于家用电器、照明设备、工业用机器等研究开发或生产线等领域中。本文重点介绍了几种功率测量的方法及其具体应用。
测量技术
测量功率有4种方法：
（1）二极管检测功率法；
（2）等效热功耗检测法；
（3）真有效值/直流(TRMS/DC)转换检测功率法；
（4）对数放大检测功率法。
下面分别介绍这4种方法并对各自的优缺点加以比较。
利用二极管检测功率法
用二极管检测输入功率的电路如图l所示，图l(a)为简单的半波整流、滤波电路，该电路的总输入电阻为50Ω。D为整流管，C为滤波电容。射频输入功率PIN经过整流滤波后得到输出电压U0。但是当环境温度升高或降低时U0会显著变化。图1(b)为经过改进后的二极管检测输入功率的电路，该电路增加了温度补偿二极管D2，可对二极管D1的整流电
压进行温度补偿。二极管具有负的温度系数，当温度升高时D1的压降会减小，但D2的压降也同样地减小，最终使输出电压仍保持稳定。
需要指出，二极管检测电路是以平均值为响应的，它并不能直接测量输入功率的有效值，而是根据正弦波有效值与平均值的关系来间接测量有效值功率的。显然，当被测波形不是正弦波时，波峰因数就不等于1．4142，此时会产生较大的测量误差。
等效热功耗检测法
等效热功耗检测法的电路如图2所示。它是把一个未知的交流信号的等效热量和一个直流参考电压的有效热量进行比较。当信号电阻(R1)与参考电阻(R2)的温度差为零时，这两个电阻的功耗是相等的，因此未知信号电压的有效值就等于直流参考电压的有效值。R1、R2为匹配电阻，均采用低温度系数的电阻，二者的电压降分别为KU1和KU0。为了测量温差，在R1、R2附近还分别接着电压输出式温度传感器A、B，亦可选用两支热电偶来测量温差。在R1和R2上还分别串联着过热保护电阻。
尽管等效热功耗检测法的原理非常简单，但在实际应用中很难实现，并且这种检测设备的价格非常昂贵。
真有效值转换检测
真有效值/直流(TRMS/DC)转换检测功率法
真有效值/直流转换检测功率法的最大优点是测量结果与被测信号的波形无关，这就是“真正有效值”的含义。因此，它能准确测量任意波形的真有效值功率。测量真有效值功率的第一种方法是采用单片真有效值/直流转换器(例如AD636型)，首先测量出真有效值电压电平，然后转换成其真有效值功率电平。
另一种测量真有效值功率的电路框图如图3所示，该电路所对应的典型产品为AD8361型单片射频真有效值功率检测系统集成电路。U1 为射频信号输入端，U0为直流电压输出端。US端接2．7～5．5V电源，COM为公共地。IREF为基准工作方式选择端，PWDN 为休眠模式控制端。FLTR为滤波器引出端，在该端与US端之间并联一只电容器，可降低滤波器的截止频率。SREF为电源基准控制端。
从U1端输入的射频有效值电压为U1，经过平片器1产生一个与U12成比例的脉动电流信号i，该电流信号通过由内部电阻R1和电容C构成的平方律检波器获得均方值电压
U12，输入到误差放大器的同相输入端。利用平方器2与误差放大器可构成一个闭合的负反
馈电路，将负反馈信号加到误差放大器的反相输入端进行温度补偿。当闭环电路达到稳定状态时，输出电压U0(DC)就与输入有效值功率PIN成正比。有关系式
式中：k为真有效值/直流转换器的输出电压灵敏度，AD8361的k=7.5 mV/dBm。
这种检测方法有以下优点：第一，由于两个平方器完全相同，因此在改变量程时不影响转换精度；第二，当环境温度发生变化时，两个平方器能互相补偿，使输出电压保持稳定；第三，所用平方器的频带非常宽，可从直流一直到微波频段。
对数放大检测
对数放大检测器是由多级对数放大器构成的，其电路框图如图4所示。图4中共有5个对数放大器(A～E)，每个对数放大器的增益为20dB(即电压放大系数为10倍)，最大输出电压被限制在为lV。因此，对数放大器的斜率ks=lV/20dB，即50mV/dB。5个对数放大器的输出电压分别经过检波器送至求和器(∑)，再经过低通滤波器获得输出电压U0。对数放大器能对输入交流信号的包络进行对数运算，其输出电压与kS、PIN的关系式为
式中：b为截距，即对应于输出电压为零时的输入功率电平值。
普通对数放大器的特性曲线仅适用于正弦波输入信号。当输入信号不是正弦波时，特性曲线上的截距会发生变化，从而影响到输出电压值。此时应对输出读数进行修正。需要指出，尽管ADI公司生产的AD8362型单片射频真有效值功率检测器也属于对数检测功率法，但它通过采用独特的专利技术能适用于任何输入信号波形，并且特性曲线上的截距不随输入信号而变化。
单片直流功率
MAX42ll 属于低成本、低功耗、高端直流功率/电流测量系统，它是利用精密电流检测放大器来测量负载电流，再利用模拟乘法器来计算功率的，因此并不影响负载的接地通路，特别适合测量电池供电系统的功率及电流值。检测功率和电流的最大误差均低于±1．5%，
频率带宽为220kHz。被测源电压的范嗣是4—28v。检测电流时的满量程电压为100mV或150mV。电源电压范嗣是2．7~5.5V，工作电流为670μA(典型值)。
MAX42ll A/B/C的简化电路如图5所示，主要包括精密电流检测放大器，25：1的电阻分压器，模拟乘法器。外围电路包括被测的4~28V源电压，2．7～5.5V的芯片工作电压，电流检测电阻RSENSE和负载。其测量原理是利用精密电流检测放大器来检测负载电流，获得与该电流成正比的模拟电压，再将该电压加至模拟乘法器，将负载电流与源电压相乘后，从POUT端输出与负载功率成正比的电压。令功率检测放大器的增益为G，RSENSE上的电压为USENSE，RS+引脚的源电压为URS+，则有
MAX42l1A/B/C内部的分压器电阻，接到RS+端和模拟乘法器的输入端。这种设计可精确测量电源负载的功率并为电源(例如电池)提供保护。从POUT端、IOUT端输出的功率信号和电流信号，可分别经过A/D转换器送至单片机。理想情况下，最大负载电流在RSENSE两端产生满量程检测电压。选择合适的增益，使电流检测放大器既能获得最大输出电压，又不会出现饱和。在计算RSENSE的最大值时，应使RS+端与RS一端之间的差分电压不超过满量程检测电压。适当增加RSENSE的电阻值，可提高USENSE，有助于减小输出误差。
单片真有效值
射频功率测量系统的设计
对通信系统的要求是在发送端必须确保功率放大器能满足发射的需要，并且输出功率不超过规定指标，否则会导致设备过热损坏。因此，在发射机电路中必须增加射频功率测量和功率控制电路。同样，射频功率测量对接收机也是必不可少的。根据有效值定义所计算出的功率就称为“真有效值功率”(True Root Mean Square Power)，简称“真功率”(True Power)。由于现代通信系统具有恒定的负载和阻抗源(通常为50Ω)，因此只需知道有效值电压就能计算出功率，即可将功率测量转化为对有效值电压的测量。
新测量系统
传统的射频功率计或射频检测系统的电路复杂，集成度很低。最近，美国ADI公司相继推出AD8361、AD8362和AD8318型全集成化的单片射频真有效值功率测量系统，不仅能精确测量射频(RF)功率，还可测量中频(IF)、低频(LF)功率。
AD8318是采用将晶片绝缘硅与超高速互补双极型相结合的高速硅锗制造工艺而制成
的单片射频功率测量系统。其内部解调式对数放大器的输出电压与被测功率成正比，能精确测量1MHz～8GHz的射频功率。适合测量于机和无线LAN基站的无线输出功率。AD8318不仅远优于传统的产品，而且比模块式测量系统具有更高的性价比，比采用二极管检测功率法的精度更高。AD8318集高精度、低噪声、宽动态范围等优点于一身。AD8318在高达5.8GHz的输入频率下，测量精度优于±ldB，动态范围是55dB；在8GHz时精度优于±3dB，动态范围超过58dB。而输出噪声仅为
它采用对数放大检测功率法，对数斜率的额定值为一
25mV/dB，并可通过改变UOUT、USET引脚之间反馈电压的比例系数来进行凋整。在从IN+端输入信号时，截距功率电平为一25dB。AD8318的典型应用电路如图6所示。
AD8318是专为测量高达8 GHz的射频功率而设计的，因此保持IN+、IN一引脚之间及各功能单元电路的绝缘性至关重要。AD8318的正电源端UPSI、UPS0必须接相同的电压，由UPSI端为输入电路提供偏置电压，由UPSO端为UOUT端的低噪声输出驱动器提供偏置电压。AD8318内部还有一些独立的公共地。CMOP被用作输出驱动器的公共地。所有公共地应接到低阻抗的印制扳地线区。允许电源电压范围是4．5～5．5V。C3～C6为电源退耦电容，应尽量靠近电源引脚和地。
AD8318采用交流耦合、单端输入方式。当输入信号频率为lMHz～8GHz时，接在IN+、IN一端的耦合电容(C1、C2)可采用0402规格的lnF表面封装式瓷片电容，耦合电容应靠近IN+、IN-引脚。外部分流电阻R1(52．3Ω)与IN+端相配合，可提供一个具有足够带宽的50Ω匹配阻抗。AD8318的输出电压可直接送给数字电压表(DVM)，亦可送至带A/D转换器的单片机（μC）。视在功率、有功功率、额定功率、最大功率、经济功率1）视在功率的单位为KVA，我国习惯用于表达变压器及UPS的容量。
2）有功功率为视在功率的0.8倍，单位是KW，我国习惯用于发电设备和用电设备。
3）柴油发电机组的额定功率是指12小时可连续运行的功率。
4）最大功率是额定功率的1.1倍，但12小时内仅容许使用1小时。
5）经济功率是额定功率的0.75倍，是柴油发电机组不受时间限制可长期运行的输出功率。在该功率运行时，燃油最省、故障率最低。
一、有功功率 在交流电路中，凡是消耗在电阻元件上、功率不可逆转换的那部分功率（如转变为热能、光能或机械能）称为有功功率，简称“有功”，用“P表”示，单位是瓦（W ）或千瓦（ KW ）。 它反映了交流电源在电阻元件上做功的能力大小，或单位时间内转变为其它能量形式的电能数值。实际上它是交流电在一个周期内瞬时转变为其他能量形式的电能数值。实际上它是交流电在一个周期内瞬时功率的平均值，故又称平均功率。它的大小等于瞬时功率最大值的 1/2，就是等于电阻元件两端电压有效值与通过电阻 元件中电流有效值的乘积。 二、无功功率 在交流电路中，凡是具有电感性或电容性的元件，在通过后便会建立起电感线圈的磁场或电容器极板间的电场。因此，在交流电每个周期内的上半部分（瞬时功率为正值）时间内，它们将会从电源吸收能量用建立磁场或电场；而下半部分（瞬时功率为负值）的时间内，其建立的磁场或电场能量又返回电源。因此， 在整个周期内这种功率的平均值等于零。就是说，电源的能量与磁场能量或电场 能量在进行着可逆的能量转换，而并不消耗功率。 为了反映以上事实并加以表示，将电感或电容元件与交流电源往复交换的功 率称之为无功功率，简称“无功”，用“Q”示。单位是乏（表Var）或千乏(KVar)。 无功功率是交流电路中由于电抗性元件（指纯电感或纯电容）的存在，而进行可逆性转换的那部分电功率，它表达了交流电源能量与磁场或电场能量交换的最大速率。
实际工作中，凡是有线圈和铁芯的感性负载，它们在工作时建立磁场所消 耗的功率即为无功功率。如果没有无功功率，电动机和变压器就不能建立工作磁场。 三、视在功率 交流电源所能提供的总功率，称之为视在功率或表现功率，在数值上是交流 电路中电压与电流的乘积。视在功率用 S 表示。单位为伏安（VA ）或千伏安（KVA ）。它通常用来表示交流电源设备（如变压器）的容量大小。 视在功率即不等于有功功率，又不等于无功功率，但它既包括有功功率，又包括无功功率。能否使视在功率100KVA 的变压器输出100KW 的有功功率，主要取决于负载的功率因数。 四、功率三角形 视在功率（ S）、有功功率（ P）及无功功率（ Q）之间的关系，可以用功率 三角形来表示，如下图所示。它是一个直角三角形，两直角边分别为 Q 与 P，斜 边为 S。 S 与 P 之间的夹角Ф为功率因数角，它反映了该交流电路中电压与电流之间的相位差（角）。
电机电流计算： 对于交流电三相四线供电而言，线电压是380，相电压是220，线电压是根号3相电压 对于电动机而言一个绕组的电压就是相电压，导线的电压是线电压（指A相 B相 C相之间的电压，一个绕组的电流就是相电流，导线的电流是线电流 当电机星接时：线电流＝相电流；线电压＝根号3相电压。三个绕组的尾线相连接，电势为零，所以绕组的电压是220伏 当电机角接时：线电流＝根号3相电流；线电压＝相电压。绕组是直接接380的，导线的电流是两个绕组电流的矢量之和 功率计算公式 p=根号三UI乘功率因数是对的 用一个钳式电流表卡在A B C任意一个线上测到都是线电流 极对数与扭矩的关系 n=60f/p n: 电机转速 60： 60秒 f: 我国电流采用50Hz p: 电机极对数 1对极对数电机转速：3000转/分；2对极对数电机转速：60×50/2=1500转/分在输出功率不变的情况下，电机的极对数越多，电机的转速就越低，但它的扭矩就越大。所以在选用电机时，考虑负载需要多大的起动扭距。 异步电机的转速n=(60f/p)×(1-s)，主要与频率和极数有关。 直流电机的转速与极数无关，他的转速主要与电枢的电压、磁通量、及电机的结构有关。n=(电机电压-电枢电流*电枢电阻)/(电机结构常数*磁通)。 扭矩公式 T=9550*P输出功率/N转速 导线电阻计算公式： 铜线的电阻率ρ＝0.0172， R＝ρ×L/S (L＝导线长度，单位：米，S＝导线截面，单位：m㎡) 磁通量的计算公式： B为磁感应强度,S为面积。已知高斯磁场定律为：Φ=BS 磁场强度的计算公式：H = N × I / Le 式中：H为磁场强度，单位为A/m；N为励磁线圈的匝数；I为励磁电流（测量值），单位位A；Le为测试样品的有效磁路长度，单位为m。 磁感应强度计算公式：B = Φ/ (N × Ae)B=F/IL u磁导率 pi=3.14 B=uI/2R 式中：B为磁感应强度，单位为Wb/m^2；Φ为感应磁通（测量值），单位为Wb；N为感应线圈的匝数；Ae为测试样品的有效截面积，单位为m^2。 感应电动势 1)E＝nΔΦ/Δt（普适公式）｛法拉第电磁感应定律，E：感应电动势(V)，n：感应线圈匝数，ΔΦ/Δt:磁通量的变化率｝ 磁通量变化率=磁通量变化量/时间磁通量变化量=变化后的磁通量-变化前的磁通量 2)E＝BLV垂(切割磁感线运动)｛L:有效长度(m)｝ 3)Em＝nBSω（交流发电机最大的感应电动势）｛Em:感应电动势峰值｝ 4)E＝BL2ω/2（导体一端固定以ω旋转切割）｛ω:角速度(rad/s)，V:速度(m/s)｝
第三章 负荷计算及无功补偿 广东省唯美建筑陶瓷有限公司 刘建川 3．1 负荷曲线与计算负荷 负荷曲线（load curve ）是指用于表达电力负荷随时间变化情况的函数曲线。在直角坐标糸中，纵坐标表示负荷（有功功率和无功功率）值，横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位） 日负荷曲线 年负荷曲线 年每日最大负荷曲线 年最大负荷和年最大负荷利用小时数 3．1．2 计算负荷 计算负荷是按发热条件选择电气设备的一个假定负荷，其物理量含义是计算负荷所产生的恒定温升等于实际变化负荷所产生的最高温升。通常将以半小时平均负荷依据所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并把它作为按发热条件选择电气设备的依据。 3．2 用电设备额定容量的确定 3．2．1 用电设备的一作方式 （1）连续工作方式 在规定的环境温度下连续运行，设备任何部份温升不超过最高允许值，负荷比较稳定。 （2）短时运行工作制 （3）断续工作制 用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间与停歇时间相互交替。取一个工作时间内的工作时间与工作周期的百分比值，称为暂载率，即 *100%%100%0 t t T t t ε==+ 暂载率亦称为负荷持续率或接电率。根据国家技术标准规定，重复短暂负荷下电气设备的额定工作周期为10min 。吊车电动机的标准暂载率为15%、25%、40%、60%四种，电焊设备的标准暂载率为50%、65%、75%、100%，其中草药100%为自动焊机的暂载率。 3．2．2 用电设备额定容量的计算 （1）长期工作和短时工作制的设备容量 等于其铭牌一的额定功率，在实际的计算中，少量的短时工作制负荷可忽略不计。 （2）重复短时工作制的设备容量 ○ 1吊车机组用电动机的设备容量统一换算到暂载率为ε=25%时的额定功 率，若不等于25%，要进行换算，公式为：2Pe Pn ==Pe 为换算到ε=25%时的电动机的设备容量 εN 为铭牌暂载率
(一)功 1)概念：如果物体受到力的作用，并沿着力的方向移动一 段距离，这个力就对物体做了功 2)做功的两个必要因素，缺一不可： a)一是要有力的作用 b)二是物体沿着力的方向通过一段距离。（注意力作用 的阶段性） 3)三种情况对物体没有做功（适当加点分解原理） a)有力作用在物体上，但物体没动 b)有力作用在物体上，物体也通过了距离，但物体移 动距离的方向跟这个力的方向垂直。如手提水桶在 水平面上运动一段距离 c)物体通过了距离，但在物体通过距离的方向上没有 力的作用 4)功的计算和单位： a)计算：在物理学中，把力与物体沿力的方向移动距 离的乘积叫做功。功用W表示 W=FS（其中力的单位是N，距离的单位是m） b)单位：焦耳符号：J 5)功的原理 a)使用机械时，人们所做的功，都不会少于不用机械 时直接对物体做的功，即使用任何机械都不能省功
b)在使用机械做功时，由于机械有重力，机械之间存 在摩擦，所以人们要克服重力和摩擦做功。 c)在理想的情况下，即不考虑机械自身的重力和摩擦 的情况下，人们使用机械时所做的功等于不用机械 时直接用手做的功。 d)既然使用机械不省功，为什么还要使用机械？ ①这是由于使用的机械有的可以改变力的方向、有 的可以省力、有的既能省力又能改变力的方向、 有的可以省距离、有的还可以改变做功的快慢 ②运用功的原理可以推导出使用斜面的省力公式 为：F=hG/s 直接用手做功：W1=Gh 使用斜面做功：W2=Fs 根据功的原理：W2=W1，则F= hG/s (二)机械效率 1)相关概念： a)有用功：利用机械做功时，对人们有用的功叫做有用功。 b)额外功：利用机械做功时，人们不需要但又不得不做的功叫做额 外功。它是由于摩擦、机械自重等原因而不得不做的功。 c)总功：人在利用机械达到目的过程中实际做的功叫做总功。 W总=W有用+W额外 2)怎样区分总功和有用功
九年级物理全册同步练习：电功率的概念及简单计算 知识点1电功率 1．有几位同学对电功率这个概念有以下几种理解，你认为正确的是() A．电功率是表示电流通过用电器时做功多少的物理量 B．电功率是表示电流通过用电器时做功快慢的物理量 C．电功率大的用电器工作时消耗的电能一定多 D．电功率大的用电器工作时所用的时间一定少 2．家用电脑、电视机、空调和排风扇四种电器中，功率接近1 kW的是() A．家用电脑B．电视机 C．空调D．排风扇 3．在物理学中，用电功率表示电流做功的________，其大小等于电流所做的________与所用________的比值，即P＝________。其中P表示________，单位为________或________(用字母符号表示)，W表示________，单位为________或________(用字母符号表示)。 4．某半导体收音机消耗的电功率为0.6 W，其表示的物理意义为：在________内，电流做功________J。 5．某用电器在25 h内消耗的电能为1 kW·h，则该用电器的电功率为________kW，合________W。 知识点2“千瓦时”的来历 6．根据公式W＝Pt可知，P和t的单位分别用kW和h表示，它们相乘后得到电功的另一个单位：________，即度。1 kW·h是电功率为________的用电器正常工作1 h所消耗的________；1度电可供250 W的电视机正常工作________h。 7．一台家用电视机待机状态下的电功率大约为10 W，这表示在1 s内电流做的功是________J。如果这台电视机平均每天的待机时间以18 h计，那么在待机状态下，100天消耗的电能是__________kW·h。 8．下列关于电功、电功率的一些说法中正确的是() A．通过用电器的电流做功越多，则用电器的电功率就越大 B．用电器消耗的电功率越小，则电流做的功就越少 C．千瓦和千瓦时都是电功率的单位 D．用电器消耗的电功率越大，则电流做功越快 9．甲、乙两个灯泡消耗的电能之比为3∶4，所用的时间之比是1∶2，则甲、乙两个灯泡的电功率之比是() A．3∶2 B．2∶3 C．1∶3 D．3∶1 10．甲用电器在5 min内消耗的电能为1.5×105 J，乙用电器在1 h内消耗的电能为0.5 kW·h，则甲用电器和乙用电器电功率的大小关系是() A．P甲>P乙B．P甲＝P乙 C．P甲 电网中的许多用电设备是根据电磁感应原理工作的。它们在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率叫无功功率。电力系统中，不但有功功率平衡，无功功率也要平衡。 有功功率、无功功率、视在功率之间的关系如图1所示 式中 S——视在功率，kVA P——有功功率，kW Q——无功功率，kvar φ角为功率因数角，它的余弦(cosφ)是有功功率与视在功率之比即cosφ＝P/S称作功率因数。 由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用电企业功率因数cosφ越小，则所需的无功功率越大。如果无功功率不是由电容器提供，则必须由输电系统供给，为满足用电的要求，供电线路和变压器的容量需增大。这样，不仅增加供电投资、降低设备利用率，也将增加线路损耗。为此，国家供用电规则规定：无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功倒送。还规定用户的功率因数应达到相应的标准，否则供电部门可以拒绝供电。因此，无论对供电部门还是用电部门，对无功功率进行自动补偿以提高功率因数，防止无功倒送，从而节约电能，提高运行质量都具有非常重要的意义。 无功补偿的基本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。 当前，国内外广泛采用并联电容器作为无功补偿装置。这种方法安装方便、建设周期短、造价低、运行维护简便、自身损耗小。 采用并联电容器进行无功补偿的主要作用： 1、提高功率因数 如图2所示图中 P——有功功率 S1——补偿前的视在功率 S2——补偿后的视在功率 Q1——补偿前的无功功率 Q2——补偿后的无功功率 φ1——补偿前的功率因数角 φ2——补偿后的功率因数角 由图示可以看出，在有功功率P一定的前提下，无功功率补偿以后(补偿量Qc＝Q1-Q2)，功率因数角由φ1减小到φ2，则cosφ2＞cosφ1提高了功率因数。 2、降低输电线路及变压器的损耗 三相电路中，功率损耗ΔP的计算公式为 式中 P——有功功率，kW； U——额定电压，kV； R——线路总电阻，Ω。 由此可见，当功率因数cosφ提高以后，线路中功率损耗大大下降。 由于进行了无功补偿，可使补偿点以前的线路中通过的无功电流减小，从而使线路的供电能力增加，减小损耗。 例：某县电力公司某配电所，2005年1月～2月份按实际供售电量情况进行分析。该站1～2月份，有功供电量152.6万kW·h，无功供电量168.42万kvar·h，售电量133.29万kW·h，功率因数0.67，损耗电量19.31万kW·h，线损率12.654%。装设电容器进行无功补偿后，如功率因数由原来的0.67提高到0.95 时， (1)可降低的线路损耗 北极星主页 | 旧版 | 电力运营 | 电信运营 | 工业控制 | 电子技术 | 仪器仪表 | 大学院校 | 科研院所 | 协会学会新闻中心| 技术天地| 企业搜索| 产品中心| 商务信息| 人才招聘| 期刊媒体| 行业展会| 热点专题| 论坛| 博客| 高级搜索 帐号 密码 个人用户注册企业免费注册 能源工程 ENERGY ENGINEERING 2003年第1卷第1期 工矿企业无功补偿技术及其管理要求 方云翔 （浙江信息工程学校，湖州 313000） 摘要：分析了工矿企业采用无功补偿技术的必要性，介绍了无功补偿方式的确定及补偿容量的计算方法，并论述了加强无功补偿装置管理、提高运行效率应注意的问题。 关键词：无功补偿；技术管理；工矿企业 1 前言 供电部门在向用电单位（以下简称用户）输送的三相交流功率中，包括有功功率和无功功率两部分。将电能转换成机械能、热能、光能等那一部分功率叫有功功率，用户应按期向供电部门交纳所用有功电度的电费；无功功率为建立磁场而存在并未做功，所以供电部门不能向用户收取无功电度电费，但无功功率在输变电过程中要造成大量线路损耗和电压损失，占用输变电设备的容量，降低了设备利用率。因此，供电部门对输送给用户的无功功率实行限制，制订了功率因数标准，采用经济手段———功率因数调整电费对用户进行考核。用户功率因数低于考核标准，调整电费是正值，用户除了交纳正常电费之外，还要增加支付调整电费（功率因数罚款）；用户功率因数高于考核标准，调整电费是负值，用户可以从正常电费中减去调整电费（功率因数奖励）。 用电设备如变压器、交流电动机、荧光灯电感式镇流器等均是电感性负荷，绝大多数用户的自然功率因数低于考核标准，都要采取一些措施进行无功补偿来提高功率因数。安装移相电力电容器是广大用户无功补偿的首选方案。 2 无功补偿的经济意义 2．1 提高输变电设备的利用率 有功功率 功和功率 【重点难点提示】 1．重点是功和功率以及机械效率的概念。 2．难点是做功的两个必要因素以及对有用功和额外功的理解和运用。 3．考点是功的两个必要因素；功的公式和单位；功率的公式和单位；功的原理；机械效率的概念和公式；测定滑轮组的机械效率。本节知识是中考命题大综合题的重要内容，是考查学生计算能力，分析解决问题能力的落脚点，分值在10分以上。 【经典范例引路】 例1 起重机用钢绳起吊重为l ×103N 的重物，先沿竖直方向将重物匀速提高10m ，再沿水平方向将重物匀速移动9m ，然后又将重物提高lm ，起重机对重物共做了多少功？ 分析：起重机用钢绳提取重物，绳对重物所做的功就是起重机对重物所做的功。绳对重物做功有三个过程，第一、三过程绳沿竖直方向提升重物，重物在绳拉力的方向移动了距离做了功，第二过程重物在水平方向移动了距离但不是在拉力方向上移动的距离，故没做功 解：根据W=FS 知钢绳提取重物做功W=Gh=1×103N ×（10m ＋lm ）＝1.l ×104J 例2 关于功、功率、机械效率的说法错误的是（ ） A ．做功越多的机械功率越大 B ．机械效率越高的机械做功越快 C ．相同时间内做功越多的机械做功越快 D ．机械效率越高的机械它的额外功占总功的比越小 分析：功率是描述做功快慢的物理量。描述的方法是取单位时间内所完成的功，因此做功越多的机械在单位时间内完成的功不一定多，故A 选项不正确，C 选项正确。机械效率是衡量机械优劣、性能的一种技术数据。衡量方法是取W 有与W 总的比，比值越大（或W 与W 总的比值越小）其机械性能越好，做功的有效程度越高，与做功的快慢无关。故选项B 错，D 正确。 解：选 AB 。 例3 一台抽水机在 10分钟内把3.6m 3的水抽到10m 高处，若抽水机的效率是0.6，那么动力机供给抽水机的功率多大？（g 取10N ／kg ） 分析与解答：抽水机 10分钟抽水做功W 有用＝Gh=ρvgh = l ×103kg/m 3×3.6m 3×10N ／kg ×10m=3.6×105J 动力机对抽水机做功W 总=J J W 551066 .0106.3?=?=η有用 动力机输给抽水机功率P 总=W S J t W 35101600106?=?=总 例4 利用图4－15的滑轮组提取重物把800N 的货物匀速提取时需用250N 的力拉绳子，不计绳与滑轮的摩擦，求： ①若把1×103N 的重物匀速提取，作用在绳自由端的拉力至少多大？ ②若人重500N ，利用这个滑轮组向下拉绳提取货物的最大机械效率多大？ 学习重点： 1、功的概念 2、功的两个不可缺少的要素 3、机械功的计算公式 4、功率的概念及其物理意义 知识要点： （一）功的概念 1、定义： 如果一个物体受到力的作用，并且在力的方向上发生了一段位移，物理学中就说力对物体做了功。 2、做功的两个不可缺少的要素： 力和物体在力的方向上发生的位移。（分析一个力是否做功，关键是要看物体在力的方向上是否有位移） （二）功的公式和单位 1、公式： W=F·Scosα 即：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移夹角的余 弦三者的乘积。 2、功的单位： 在国际单位制中功的单位是“焦耳”，简称“焦”，符号“J” 1J=1N·m（1焦耳=1牛·米） 3、公式的适用条件： F可以是某一个力，也可以是几个力的合力，但F必须为恒力，即大小和方向都不变的力。 4、两种特殊情况：（从A运动到B） （1）力与位移方向相同，即α=0° W=F·S·cos0°=F·S （2）力与位移方向相反，即α=180° W=F·S·cos180°=-F·S 5、公式中各字母的正负取值限制：F和S分别指“力的大小”和“位移的大小”即公式中的F和S恒取正值，α指力和位移之间的夹角，也就是力的方向和位移的方向之间的夹角，α的取值范围是：0°≤α≤180°。 6、参考系的选择： 位移与参考系的选取有关，所以功也与参考系的选取有关。 在中学范围内，计算时一律取地面或相对于地面静止的物体作为参考系。 （三）正功与负功 1、功的正负完全取决于α的大小： （1）当0°≤α<90°时，cosα>0，W>0，此时力F对物体做正功，该力称为物体的“动力”。 （2）当α=90°时，cosα=0，w=0，此时力F对物体做零功，或称力对物体不做功。 （3）当90°<α≤180°时，cosα<0，W<0，此时力F对物体做负功，或称物体克服力F做功，该力称为物体的“阻力”。 2、功是标量，只有大小、没有方向。功的正负并不表示功有方向。 （四）合力所做的功等于各分力做功的代数和。 即：W合=W1+W2+… （五）功率的概念： 什么是有功功率、无功功率、视在功率及功率三角形？ 三相电路的功率如何计算？ 什么是有功功率、无功功率、视在功率及功率三角形？ 三相电路的功率如何计算? 一、有功功率 在交流电路中，凡是消耗在电阻元件上、功率不可逆转换的那部分功率（如转变为热能、光能或机械能）称为有功功率，简称“有功”，用“P”表示，单位是瓦（W）或千瓦（KW）。 它反映了交流电源在电阻元件上做功的能力大小，或单位时间内转变为其它能量形式的电能数值。实际上它是交流电在一个周期内瞬时转变为其他能量形式的电能数值。实际上它是交流电在一个周期内瞬时功率的平均值，故又称平均功率。它的大小等于瞬时功率最大值的1/2，就是等于电阻元件两端电压有效值与通过电阻元件中电流有 效值的乘积。 二、无功功率 在交流电路中，凡是具有电感性或电容性的元件，在通过后便会建立起电感线圈的磁场或电容器极板间的电场。因此，在交流电每个周期内的上半部分（瞬时功率为正值）时间内，它们将会从电源吸收能量用建立磁场或电场；而下半部分（瞬时功率为负值）的时间内，其建立的磁场或电场能量又返回电源。因此，在整个周期内这种功率 的平均值等于零。就是说，电源的能量与磁场能量或电场能量在进行着可逆的能量转换，而并不消耗功率。 为了反映以上事实并加以表示，将电感或电容元件与交流电源往复交换的功率称之为无功功率。 简称“无功”，用“Q”表示。单位是乏（Var）或千乏(KVar)。 无功功率是交流电路中由于电抗性元件（指纯电感或纯电容）的存在，而进行可逆性转换的那部分电功率，它表达了交流电源能量与磁场或电场能量交换的最大速率。 实际工作中，凡是有线圈和铁芯的感性负载，它们在工作时建立磁场所消耗的功率即为无功功率。如果没有无功功率，电动机和变 压器就不能建立工作磁场。 三、视在功率 交流电源所能提供的总功率，称之为视在功率或表现功率，在数值上是交流电路中电压与电流的乘积。 视在功率用S表示。单位为伏安（VA）或千伏安（KVA）。 它通常用来表示交流电源设备（如变压器）的容量大小。 视在功率即不等于有功功率，又不等于无功功率，但它既包括有功功率，又包括无功功率。能否使视在功率100KVA的变压器输出100KW的有功功率，主要取决于负载的功率因数。 四、功率三角形 专题五功和能 复习目标：1．深入理解功和功率的概念，掌握重力做功与重力势能变化的关系，熟练应用动能定理求解有关问题。 2．应用机械能守恒定律解决实际问题，提高分析解决实际问题的能力 复习重点：动能定理，机械能守恒定律及其应用 复习难点：1．动能和动能定理 2．机械能守恒定律及其应用 一、考纲解读 本专题涉及的考点有：功和功率，动能和动能定理，重力做功与重力势能，功能关系、机械能守恒定律及其应用。 《大纲》对本部分考点均为U类要求，即对所列知识要理解其确切含义及与其他知识的联系，能够进行叙述和解释，并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用。 功能关系一直都是高考的“重中之重” ，是高考的热点和难点，涉及这部分内容的考题不但题型全、分量重，而且还经常有高考压轴题。考查最多的是动能定理和机械能守恒定律。易与本部分知识发生联系的知识有：牛顿运动定律、圆周运动、带电粒子在电场和磁场中的运动等，一般过程复杂、难度大、能力要求高。本考点的知识还常考查考生将物理问题经过分析、推理转化为数学问题，然后运用数学知识解决物理问题的能力。所以复习时要重视对基本概念、规律的理解掌握，加强建立物理模型、运用数学知识解决物理问题的能力。 二、命题趋势 本专题涉及的内容是动力学内容的继续和深化，是高中物理的重点，也是高考考查的热点。要准确理解功和功率的意义，掌握正功、负功的判断方法；要深刻理解机械能守恒的条件，能够运用功能关系解决有关能量变化的综合题。 、内容标准 （1）举例说明功是能量变化的量度，理解功和功率。关心生活和生产中常见机械功率的大小及其意义。 例 1 分析物体移动的方向与力的方向不在一条直线上时力所做的功。 例 2 分析汽车发动机的功率一定时，牵引力与速度的关系。 （2）通过实验，探究恒力做功与物体动能变化的关系。理解动能和动能定理。用动能定理解释生活和生产中的现象。 例 3 用打点计时器或光电计时器探究恒力做功与物体动能变化的关系。 例 4 从牛顿第二定律导出动能定理。 （3）理解重力势能。知道重力势能的变化与重力做功的关系。 （4）通过实验，验证机械能守恒定律。理解机械能守恒定律。用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题。 （5）了解自然界中存在多种形式的能量。知道能量守恒是最基本、最普遍的自然规律之一。 （6）通过能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性。了解能源与人类生存和社会发展的关系，知道可持续发展的重大意义。 例5、设计实验，测量人在某种运动中的功率。 例6、通过查找资料、访问有关部门，收集汽车刹车距离与车速关系的数据，尝试用动能定理进行解释。 四、习题类型选讲 热点五对能．守恒问题的综合分析 五、考点基础练习 一、选择题 （11·扬州）1．下列家用电器中，正常工作一小时耗电接近1. 2kW·h的是 A．空调B．电冰箱C．电视机D．台灯 答案：A （11·宁波）13．小科做作业时，电灯突然变暗，其原因可能是 A．电灯的实际电压变大B．电灯的额定电压变小 C．电灯的实际功率变小D．电灯的额定功率变小 答案：C （11·杭州）19．在如图所示的电路中，电源电压为3A，电阻R的阻值为5Ω，滑动变阻器标有“20Ω 2A"字样，当滑片由A端滑到B端的过程中 A．电阻R两端的电压不断变大B．电阻R的功率不断变小 C．滑动变阻器两端的电压不断变小D．滑动变阻器的功率不断变大 答案：B （11·东营）8．将标有“220V 100W”的灯泡接入电压为110V的电路中，灯泡的实际功率是（不考虑温度对电阻的影响） A．100W B．50W C．25W D．20W 答案：C （11·杭锦旗）8. 小刚利用电能表测某家用电器的电功率．当电路中只有这个用电器工作时，测得在15min内，消耗电能0.3 kW·h，这个用电器可能是 A．空调器B．电冰箱C．电视机D．收音机 答案：A （11·赤峰）10．两盏白炽灯，甲标有“PZ220V 40W”，乙标有“PZ220V 25W”，比较它们的亮度，下列说法正确的是 A．甲一定比乙亮B．乙一定比甲亮 C．都正常工作时，甲比乙亮D．都正常工作时，乙比甲亮 答案：C （11·长春）8．如图所示，电源电压保持不变，闭合开关S，当滑片P向下移动时，则 A．电压表的示数变大，灯变暗 B．电流表的示数变小，灯变暗 C．电压表的示数不变，总功率变大 D．电流表的示数变大，总功率变小 答案：B （11·荆门、荆州）8．如图所示，当开关闭合时，电压表V1、V2的示数分别为10V和4V，已知电动机M的线圈电阻为1Ω，R是阻值为4Ω的定值电阻，下列结论正确的是 A．R两端的电压为6V B．通过电动机的电流为6A C．电阻R消耗的电功率为144W D．电动机消耗的电功率为6W 答案：D (11·衡阳)10．如图，灯L1、L2分别标有“6V，6W”和“6V，3W”的字样，当开关都闭合时两灯都正常发光，则通过L1和L2的电流之比是 A．1：1 B．1：2 C．2：1 D．无法确定 答案：C （11·包头）8．甲、乙两只白炽灯的铭牌如图4所示，下列说法正确的是 各种电机额定电流的计算 1、电机电流计算： 对于交流电三相四线供电而言，线电压是380，相电压是220，线电压是根号3相电压 对于电动机而言一个绕组的电压就是相电压，导线的电压是线电压（指A相 B相 C相之间的电压，一个绕组的电流就是相电流，导线的电流是线电流 当电机星接时：线电流＝相电流；线电压＝根号3相电压。三个绕组的尾线相连接，电势为零，所以绕组的电压是220伏当电机角接时：线电流＝根号3相电流；线电压＝相电压。绕组是直接接380的，导线的电流是两个绕组电流的矢量之和 功率计算公式 p=根号3 UI乘功率因数是对的 用一个钳式电流表卡在A B C任意一个线上测到都是线电流 三相的计算公式： P＝1.732×U×I×cosφ (功率因数：阻性负载＝1，感性负载≈0.7～0.85之间，P＝功率：W) 单相的计算公式： P＝U×I×cosφ 空开选择应根据负载电流，空开容量比负载电流大20～30%附近。P＝1.732×IU×功率因数×效率（三相的） 单相的不乘1.732（根号3） 空开的选择一般选总体额定电流的1.2-1.5倍即可。 经验公式为： 380V电压,每千瓦2A, 660V电压,每千瓦1.2A, 3000V电压,4千瓦1A, 6000V电压,8千瓦1A。 3KW以上，电流=2*功率；3KW及以下电流=2.5*功率 2功率因数（用有功电量除以无功电量，求反正切值后再求正弦值）功率因数cosΦ=cosarctg(无功电量/有功电量） 视在功率S 有功功率P 无功功率Q 功率因数cosΦ 视在功率S＝（有功功率P的平方＋无功功率Q 的平方）再开平方 而功率因数cosΦ＝有功功率P／视在功率S 3、求有功功率、无功功率、功率因数的计算公式，请详细说明下。（变压器为单相变压器） 另外无功功率的降低会使有功功率也降低么？反之无功功率的升高也会使有功功率升高么？ 答：有功功率=I*U*cosφ即额定电压乘额定电流再乘功率因数 单位为瓦或千瓦 无功功率=I*U*sinφ,单位为乏或千乏. I*U 为容量,单位为伏安或千伏安. 无功功率降低或升高时,有功功率不变.但无功功率降低时,电流要降低,线路损耗降低,反之,线路损耗要升高. 4、什么叫无功功率？为什么叫无功？无功是什么意思？ 第四章电力系统的无功功率平衡和电压调整 例4-1 某变电站装设一台双绕组变压器，型号为SFL-31500/110，变比为110±2×2.5%/38.5kV，空载损耗△P0=86 KW，短路损耗△P K=200KW，短路电压百分值U k%=10.5，空载电流百分值I0%=2.7。变电站低压侧所带负荷为S MAX=20+j10MV A，S MIN=10+j7MV A，高压母线电压最大负荷时为102KV，最小负荷时为105KV，低压母线要求逆调压，试选择变压器分接头电压。 解计算中略去变压器的励磁支路、功率损耗及电压降落的横分量。变压器的阻抗参数R T=（△P K U N2）/（1000S N2）=（200×1102）/（1000×31.52）=2.44（Ω） X T=（U K%U N2）/（100S N）=（10.5×1102）/（100×31.5）=40.3（Ω）变压器最大、最小负荷下的电压损耗为 △U Tmax= max max 1max 20 2.441040.3 4.43() 102 T T P R Q X KV U +?+? == △U Tmin= min min 1min 10 2.44740.3 2.92() 105 T T P R Q X KV U +?+? == 变压器最大、最小负荷下的分接头电压为 U1tmax=(U1max－△U tmax) 2 2max N U U=(102－4.43) 38.5 35105% ?=102.2(kV) U1tmin=(U1min－△U tmin) 2 2min N U U=(105－2.92) × 38.5 35=112.3(kV) U1t=(102.2+112.3)/2=107.25(kV) 选择与最接近的分接头为110－2.5%即分接头电压为107.25KV。此时，低压母线按所选分接头电压计算的实际电压为 U2tmax=(U1max－△U Tmax) 2 1 N t U U=97.57× 38.5 107.25=35(kV)<35× 105%=36.7(kV) U2tmin=(U1min－△U Tmin) 2 1 N t U U=102.08 × 38.5 107.25=36.6(kV)>35(kV) 可见，所选分接头满足调压要求。 例4-2 有一条35kV的供电线路，线路末端负荷为8+j6MV A，线路 1、无功补偿需求量计算公式： 补偿前：有功功率：P 1= S 1 *COS 1 ? 有功功率：Q 1= S 1 *SIN 1 ? 补偿后：有功功率不变，功率因数提升至COS 2 ?， 则补偿后视在功率为：S 2= P 1 /COS 2 ?= S 1 *COS 1 ?/COS 2 ? 补偿后的无功功率为：Q 2= S 2 *SIN 2 ? = S 1 *COS 1 ?*SIN 2 ?/COS 2 ? 补偿前后的无功差值即为补偿容量，则需求的补偿容量为： Q=Q 1- Q 2 = S 1*( SIN 1 ?-COS 1 ?*SIN 2 ?/COS 2 ?) = S 1*COS 1 ?*(1 1 1 2 - ? COS —1 1 2 2 - ? COS ) 其中：S 1-----补偿前视在功率；P 1 -----补偿前有功功率 Q 1-----补偿前无功功率；COS 1 ?-----补偿前功率因数 S 2-----补偿后视在功率；P 2 -----补偿后有功功率 Q 2-----补偿后无功功率；COS 2 ?-----补偿后功率因数 2、据此公式计算，如果需要将功率因数提升至0.9，在30%无功补偿情况下，起始功率因数为： Q=S*COS 1?*(1112-?COS —112 2-?COS ) 其中Q=S*30%，则： 0.3= COS 1?* (111 2-?COS —19.012-) COS 1?=0.749 即：当起始功率因数为0.749时，在补偿量为30%的情况下，可以将功率因数正好提升至0.9。 3、据此公式计算，如果需要将功率因数提升至0.9，在40%无功补偿情况下，起始功率因数为： Q=S*COS 1?*(1112-?COS —112 2-?COS ) 其中Q=S*40%，则： 0.4= COS 1?* (111 2-?COS —19.012-) COS 1?=0.683 即：当起始功率因数为0.683时，在补偿量为40%的情况下，可以将功率因数正好提升至0.9。 有功功率与无功功率 计算 有功功率和无功功率参数计算 在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率，一种是无功功率。 有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。比如：5.5千瓦的电动机就是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。有功功率的符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。 无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar)。 无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。为了形象地说明这个问题，现举一个例子：农村修水利需要开挖土方运土，运土时用竹筐装满土，挑走的土好比是有功功 率，挑空竹筐就好比是无功功率，竹筐并不是没用，没有竹筐泥土怎么运到堤上呢? 在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。 无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在： (1)降低发电机有功功率的输出。 (2)降低输、变电设备的供电能力。 (3)造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。 (4)造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。 从发电机和高压输电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。 电压电流同相位，电源向负载供电，负载把电能转换成其他能量，叫有功。 三相功率计算公式 P＝1.732×U×I×COSφ (功率因数COSφ一般为0.7～0.85之间，取平均值0.78计算) 三相有功功率 P=1.732*U*I*cosφ 三相无功功率 P=1.732*U*I*sinφ 对称负载，φ：相电压与相电流之间的相位差 cosφ为功率因数，纯电阻可以看作是1，电容、电抗可以看作是0 有功功率的计算式：P=√3IUcosΦ (W或kw) 无功功率的公式: Q=√3IUsinΦ (var或kvar) 视在功率的公式：S=√3IU (VA或kVA) ⑴有功功率 三相交流电路的功率与单相电路一样，分为有功功率、无功功率和视在功率。不论负载怎样连接，三相有功功率等于各相有功功率之和，即： 当三相负载三角形连接时： 当对称负载为星形连接时因 UL=根号3*Up，IL= Ip 所以P＝= ULILcosφ 当对称负载为三角形连接时因 UL=Up，IL=根号3*Ip 所以P＝= ULILcosφ 对于三相对称负载，无论负载是星形接法还是三角形接法，三相有功功率的计算公式相同，因此，三相总功率的计算公式如下。 P＝根号3*Ip ULILcosφ ⑵三相无功功率： Q＝根号3*Ip ULILsinφ （3）三相视在功率 S＝根号3*Ip ULIL 对于交流电三相四线供电而言，线电压是380，相电压是220，线电压是根号3相电压 对于电动机而言一个绕组的电压就是相电压，导线的电压是线电压（指A相B 相C相之间的电压，一个绕组的电流就是相电流，导线的电流是线电流 当电机星接时：线电流＝相电流；线电压＝根号3相电压。三个绕组的尾线相连接，电势为零，所以绕组的电压是220伏 当电机角接时：线电流＝根号3相电流；线电压＝相电压。绕组是直接接380的，导线的电流是两个绕组电流的矢量之和 功率计算公式p=根号三UI乘功率因数是对的 用一个钳式电流表卡在A B C任意一个线上测到都是线电流 电流和相电流与钳式电流表测量无关，与电机定子绕组接线方式有关。 当电机星接时：线电流＝根3相电流；线电压＝相电压。 当电机角接时：线电流＝相电流；线电压＝根3相电压。 所以无论接线方式如何，都得乘以根3。 电机功率＝电压×电流×根3×功率因数 最全的功率计算公式 概述 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 在力学中，下述瞬时功率计算公式普遍适用 在电学和力学中，下述平均功率计算公式普遍适用 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 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： 2直流电功率计算公式 已知电压、电流时采用上述计算公式。 已知电压、电阻时采用上述计算公式。 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： 正弦交流电有功功率计算公式： 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： 当负载为纯电阻时，下式成立： 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： 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： 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， 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： 功和功率 考点1：理解功的概念和做功的两个要素。 （1）力和物体在力的方向上发生的位移的乘积就叫这个力对物体做的功。 （2）做功的两个必不可少的因素是，。 考点2：知道功是标量，理解功的公式，并能进行有关功的计算。 （1）恒力对物体做功的计算式为。 当α＝90°时，力对物体；当α＜90°时，力对物体；当α＞90°时，力对物体。 （2）功是标量，正、负表示，合力的功等于各分力分别做功的。 考点3：理解功率的物理意义、功率的定义及定义式。 （1）功率的定义：功W和完成这些功所用时间t的比值。 定义式为：P＝w/t （2）功率的物理意义。 如果t很长则p＝w/t指功率，如果△t→0时，即表示功率； 考点4：（疑难辨析）功率和速度、平均功率和瞬时功率 （1）根据功的计算式w＝FLcosa和功率的计算公式P＝w/t，可以得到P＝FLcosa/t而L／t=v，所以P＝Fvcosa ，a指的是方向和方向的夹角。 （2）当力的方向和速度方向在一条直线上时a＝0，我们把这个公式简化一下，当a＝o时P ＝Fv，那么这个公式中V是表示的平均速度还是瞬时速度呢? 公式p＝Fv中若v表示在时间t内的平均速度，p就表示力F在这段时间t内的功率；如果时间t取得足够小，公式P＝Fv中的v表示 某一时刻的瞬时速度时，P表示该时刻的功率 （3）汽车等交通工具在启动和行驶过程中，其牵引力和行驶速度是怎样变化的？请同学们阅读教材相关内容，用自己的话加以解释。 考点5、（疑难辨析）额定功率和实际功率 1、实际功率：发动机实际工作时实际输出功率。 额定功率：发动机长时间工作的最大功率。 2、额定功率和实际功率的关系是什么? 一、单项选择题：每题仅有一个正确答案，将其代号填入题后的括号中。 1、关于功的概念，以下说法正确的是（） A.力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量； B.功有正、负之分，所以功也有方向性； C.若某一个力对物体不做功，说明该物体一定没有位移； D.一个力对物体做的功等于这个力的大小、物体位移大小及力和位移间夹角的余弦三者的乘积。 2、用400N的力在水平地面上拉车行走50m，拉力与车前进的方向成60°角。那么，拉力对车做的功是（） A.2．0×104J B.1．0×104J C.1．7×104J D.以上均不对 3、运动员用2000N的力把质量为0.5kg的球踢出50m，则运动员对球所做的功是（）A．200J B.10000J C.25J D.无法确定 4、关于功的正负，下列叙述中正确的是（）A．正功表示功的方向与物体运动方向相同，负功为相反电网无功功率计算.docx
无功补偿及电能计算
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