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”。
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