功率分析仪知识科普功率分析仪知识科普：功率的定义（Power）高精度功率分析仪LMG系列对于功率测量重要的是先看看能量在一个简单的系统中包含电源和负载可以从电源把电能传送到负载，该电能可以被吸收或者转换为其他种类的能量。
功率分析仪知识科普：功率的定义（Power）
高精度功率分析仪LMG系列
对于功率测量重要的是先看看能量。在一个简单的系统中包含电源和负载。可以从电源把电能传送到负载，该电能可以被吸收或者转换为其他种类的能量（光、热、动能、……）。这就是所谓的有功能量，除此之外可以存储和返回到电源的能量称为无功能量。
功率分析仪知识科普：高精度功率分析仪LMG系列
功率定义为单位时间内传送的电能。所以在定义时间内可以传送功率给负载。部分功率可能会返回到电源（无功功率），其他的不会（有功功率）。
功率测试仪LMG671
电功率可以分成四部分：
瞬时功率： 这是在某个时间点的功率。它等于这个时间点上电压和电流的乘积。
一连串的瞬时功率值得到功率的波形。此功率的符号是“p(t)”。所以
公式是：
p(t)=u(t)*i(t)
公式9：瞬时功率的定义
视在功率： 视在功率是电压和电流真有效值的乘积。不考虑信号的相移和畸变。
公式是：
S=Utrms*Itrms
公式10：视在功率的定义
有功功率： 有功功率是在单位时间内传送到负载且不返还的能量。所以有功功率是
功率波形的平均值。公式是：
P=1Tt=0Tut*itdt
公式11：有功功率的定义
P的正负号取决于功率的流向。有功功率仅由频率相同的电压和电流成
分产生。
无功功率： 无功功率是单位时间内传送到负载且返还的能量。计算公式：
Q=S2-P2
公式12：无功功率的定义
无功功率产生有两个原因：
- 由相同频率的电压和电流成分之间的相位差引起“相移无功功率”（也称“位移无功功率”），符号Qshift，计算公式如下：
Qshift=i=1nUi*Ii*sinφ
公式13：相移无功功率的定义
相移无功功率仅由频率相同的电压和电流成分产生。
- 不同频率的电压和电流成分之间产生的功率称为“畸变无功功率”，用D或者Qdist表示。
这两种无功功率的几何相加就是总的无功功率：
Q=Qshift2 Qdist2=Qshift2 D2
公式14：总无功功率的定义
可以使用上面的公式进行计算。
为了更好地理解，可见下图：
图1：不同功率之间的图形关系
系统的畸变无功功率可以用如下的公式计算：
D=S2-P2-Qshift2
公式15：畸变无功功率的定义
两个简单的规则：
规则一、相同频率的电压和电流仅能产生有功功率和相移无功功率。
可以用如下公式描述功率波形：
pt=i*sinωt φi*u*sinωt φu=i*u*(12cosφi-φu-12cos2ωt φi φu
)
公式16：相同频率信号的功率波形
如前面所说（见公式11），有功功率是功率波形的平均值。当仔细观察上述公式你会发现只有
i*u*12cosφi-φu
部分的平均值可能不为零！这取决于电压和电流信号的相角。剩下的部分
i*u*12cos2ωt φi φu
不会产生有功功率，因为它的一个信号周期内的平均值永远是0！
第一部分的公式可以修改成常见的公式：
pt=i*u*12cosφi-φu
=i2*u2*cosφi-φu
= I*U*cos(φ)
公式17：相同频率信号的有功功率
请注意该公式仅在电压和电流成分的频率相同时是正确的。
规则二、不同频率的成分将产生畸变无功功率
功率波形可以用如下公式描述：
pt=i*sinω1t φi*u*sinω2t φu
=i*u*(12cos(ω1-ω2)*t φi-φu-12cos(ω1 ω2)*t φi φu
)
公式18：不同频率信号的功率波形
因此可以看到，第一部分和第二部分在一个整周期的平均值是零。所以都不会产生任何有功功率。此信号的最大周期时间可以按如下公式计算：
T=1gcd(f1,f2)1
公式19：不同频率信号的功率波形周期时间
1: gcd是最大公约数。此函数仅对整数有效。如果不是，则分数必需乘以一个公因数。
如f1=50Hz, f2=50.2Hz, 则T=10/gcd(500,502)=5s
在上面的所有定义中，我们都说到了“定义的时间”。对于周期性信号这个时间是完整周期的整数倍（因为在一个完整的周期之后，信号是周期性的，不同测量的数值是相同的；如果测量的不是一个完整的周期，那么下一次测量的结果就完全不同了）。如果使用多个周期进行测量，那么将得到此测量时间内的平均值。因此，您可以在LMG仪器设置一个基本的“周期时间”。此周期时间确定了某些周期内的平均值。
非周期性信号如启动特性并不那么容易测量，因为很难确定“定义的时间”。例如，如果启动电梯，就会把能量传递到电机上，电机就是负载；然后电梯运行几分钟，然后停止；在电机停止的同时，一些能量回收到电源。这些能量是无功能量。如果以 1 秒的周期进行测量，在启动时测量传输到电机的以及在停止时从电机返回的有功能量，因为您的"定义时间"不够长，无法将关闭计入计算中。因此，在测量非周期性信号时，可能存在误差。
当然，你可以测量许多短序列的真有效值和有功功率值。这些值在“定义的时间”也即测量时间中是正确的。仅用户能确定是否有一些功率返回。功率测试仪LMG671。
功率测试仪LMG671
