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[经验] 多种电参数的运算定义分享

2020-9-4 17:07:43  34 电参数
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在交流电功率中,区分好瞬时功率、平均功率(有功功率)、无功功率、视在功率等功率值至关重要。在具有纯阻抗的交流电路中,电压有效值与电流有效值的乘积值,称为 " 视在功率S",等于有功功率P;在交流电路中,由于有感性或容性储能设备,电压与电流有相位差,通俗讲就是电压与电流不在同一时间到达;因此,表面看电压有多大、电流有多大,实际并没有做那么大的功,有电源与储能设备的能量转换,所以称为视在功率,单位为VA;交流电的瞬时功率不是一个恒定值,功率在一个周期内的平均值叫做有功功率,单位为W。对于正弦波,有功功率P=Urms×Irms×cosφ,其中Urms是电压的有效值,Irms是电流的有效值,φ是正弦交流电压U与电流I之间的相位角,cosφ功率因数,仅对于正弦波有效。对于非正弦交流电路,采用平均功率,P平=∑Un×In×PF,其中,Un包含了谐波电压的电压测量值,In包含了谐波电流的电流测量值,PF是功率因数,一般用于非正弦波形,包含了n次高次谐波,采用离散计算方法。
对于像灯泡、加热器等电阻负载,平均功率的测量和计算很方便。但是,这样的计算不适用于非线性负载。现代的电子技术应用中,开关电源、电子整流器,空调控制系统、感应或脉冲调制马达等都使用了非线性技术,这样,在设计,故障诊断和分析中都需要进行非线性负载的平均功率测量。平均功率运算很重要。

1、算术平均值Avg
公式:


周期性信号的算术平均值是对信号在一个周期T内的平均值,相当于信号中的直流成分。如果平均值等于0,则该信号为纯AC信号。对于DC信号,平均值与瞬时值相同。对于同时含有AC和DC成分的信号,平均值为其中的DC成分。
2、整定值

公式:



公式:


整定值是一个周期内绝对值的算术平均值,绝对值通过信号整流获得。 整定值示意图如下:



对于AC正弦波电压 ,U(t)=Vpksin(2πft),整定值等于峰值的2/π=0.637。
3、有效值rms
信号的均方值等于信号平方值的平均值,公式如下:


;均方根值等于:


。为了使AC信号能够使用与DC信号同样的计算公式,比如电阻、功率等的计算,对信号的均方根值进行了专门定义。AC信号的均方根值与相同幅度的DC信号产生的效果相同。例如:采用230Vrms AC电压供电的白炽灯泡获得的电能与采用230V DC电压对其供电获得的电能是相同的。对于正弦波信号,均方根值是其峰值的0.707。
4、波形因数F
信号的整定值乘以波形因数之积等于信号的有效值:


。对于纯正弦波信号,波形因数等于:



5、峰值因数C
峰值因数的大小等于峰值和有效值之比,它对于失真信号测量非常重要。公式如下:C=Vpk÷Vrms。
对于纯正弦波信号,波形因数等于√2=1.414。如果峰值因数超过测量仪器的规定值,则测量结果会出现误差。计算有效值的准确度取决于峰值因数,信号的峰值因数越高,有效值计算值的准确度越低。通常,最大允许峰值因数的规定与仪器的满刻度值有关,如果仪器的量程仅被使用一部分(例如500V的量程使用了230V),则峰值因数将按照满量程与实际使用量程的比值增加。

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