瞬時功率是指某一時刻電壓與電流的乘積,記瞬時電壓為u(t),瞬時電流為i(t),瞬時功率為p(t),則:
在交流電路中,有功功率是指一個周期內(nèi)發(fā)出或負載消耗的瞬時功率的積分的平均值(或負載電阻所消耗的功率),因此,也稱平均功率。
記有功功率為p,則有功功率計算公式如下:
(1)
式(1)是一個普遍適用的有功功率計算公式。
對于交流電,t為交流電的周期,對于直流電,t可取任意值。
對于正弦交流電,經(jīng)過積分運算可得簡化的有功功率計算公式如下:
p=uicosφ?。?)
上式中,u、i分別為正弦交流電的有效值,φ為電壓與電流信號的相位差。
對于對稱的三相正弦電路,其有功功率計算公式如下:
p=3upipcosφ (3)
或
p=√3uicosφ (4)
式(3)中up、ip分別為相電壓和相電流的有效值,式(4)中u、i分別為線電壓和線電流的有效值,式(3)和式(4)中的φ均為相電壓與相電流的相位差。
對于單相正弦交流電而言,其瞬時功率是變化的,因此,對于單相電機,其輸出轉(zhuǎn)矩有脈動。
對于三相電機,其三相電的瞬時功率之和卻是恒定值,因此,對于三相電機,其輸出轉(zhuǎn)矩無脈動。
三相電瞬時功率計算公式推導如下:
假設:
ua=um*sin(ωt+120°)
ia=im*sin(ωt+120°-φ)
那么,
pa
=ua*ia
=um*im*sin(ωt+120°)*sin(ωt+120°-φ)
=1/2*um*im*[cosφ-cos(2ωt+240°-φ)]
同理:
pb
=1/2*um*im*[cosφ-cos(2ωt-φ)]
pc
=1/2*um*im*[cosφ-cos(2ωt-240°-φ)]
p=pa+pb+pc
=3/2*um*im*cosφ-[cos(2ωt+240°-φ)+cos(2ωt-φ)+cos(2ωt-240°-φ)]
=3/2*um*im*cosφ-[cos(2ωt-120°-φ)+cos(2ωt-φ)+cos(2ωt+120°-φ)]
∵cos(2ωt-120°-φ)+cos(2ωt+120°-φ)
=2cos(2ωt-φ)*cos(-120°)=-cos(2ωt-φ)
∴p=3/2*um*im*cosφ
∴p=3uicosφ (5)
式(5)為三相電瞬時功率計算公式,與三相電有功功率計算公式(3)完全相同,即:三相電機的輸出瞬時功率為恒定值。