功率的定义及计算公式

对于用电的老百姓，接触最多的是电量，即kWh、度。而对电力从业人员，特别是电网、发电厂设备维护人员，看到最多的是电压等级和功率，像400kW的变压器、200MW的发电站。

功率相当于最大的爆发力，电量相当于最大的耐力，说功率不足，通常是指某个短时间的用电量大增，系统供电量跟不上了。具体的理论内容见下：

功率P=W/t（功/时间），表示物体在单位时间做功的多少，即做功快慢的物理量。

举个简单的例子：空调1小时耗电1度，那么空调的功率就是1000W（上节提到1千瓦的功率工作一小时所消耗的电量即为1度）。

今天这一章节主要介绍功率的定义、作用、种类等。

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功率的定义

开头也说了，功率就是指单位时间内完成的功。功率的单位是瓦特（W），计算公式为P=W/t=UI=U2/R=I2P。

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"。

P=W/t

该式为电功率的定义式，主要适用于已知电能W和时间t求功率的情况;P=UI

主要适用于已知电压U和电流I求功率的情况;P=I2P

主要适用于纯电阻电路，多用于在串联电路中已知电流I和电阻R求功率的情况;P=U2/R

主要适用于纯电阻电路，多用于在并联电路中已知电压U和电阻R求功率的情况;

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。

功率的比较方法

一般可以采用以下三种方法比较功率的大小：

功率的作用

功率是一个标量，作用是标示一秒内消耗能量的大小。

如果一个设备功率很大，那么表示它的做功快，且价格也高，不过表示不出该设备做功的多少。

只有在相同时间内做功越多的，功率越大；做相同多的功，时间越少的，功率越大。

电网从业人员一怕听说故障停电，立刻出事，二怕听说功率不足，不是要紧急拉闸停电，就是要给客户增容。当然企业专变用户增容是好事，有钱赚，如果是居民增容，那就亏了。

功率在实践中，最大的体现就是设备的利用率和最大承载，这里以对变压器的说明为例：

变压器按功率运行状态分为：

■ 低效运行状态(轻载)：低于30%（或20%），线损占比很大。

■ 经济运行状态：30%~80%，设备健康运行且经济性好。

■ 高负荷运行(重载)：80~100%，从损耗上看更经济，但对设备的承载能力、质量有较高要求，且有超载的可能，需要预计划扩容或均衡负载。

■ 一般超载：100%~120%，可接受的瞬时超载，即进入这个负荷是不健康的，但设备不能因为短期超过这个值就炸了，应立即扩容、降载。

■ 极度超载：120%以上，除少数特殊设备在设计时可在此状态运行（很贵），一般设备很可能损坏乃至爆炸。到这个值，不说了，赶紧拉闸去现场。

以上的值按各个行业的特点，会有所差异，使用的设备承载量监界点也会不同。

再说下临界点的标称：

● 标示额定功率：设备上都能看到的值，设备所能承受的最大常态负载率，如400kW。注意，原本额定功率就是指最大负载，但实际中，变压器都会预留20%的超载能力。我们看到标示额定功率，都是设备可以短期承受的负载率。

● 最大功率：通常可以按标示额定功率*120%去计算，超过这个限值，设备就很有可能造成不可逆转的损坏。

● 最大实际负载率：实际运行中能达到的最大瞬时负载，这一项，会对设备的材质产生要求，如有些农业地区，在某几天，会出现用电量暴涨的情况，就可能需要材质特殊，可承受100%超载的设备。

● 平均负载率：一定时间内，设备平均输出的视在功率与设备额定容量之比。用于体现设备的利用率、经济运行状态、电网的运行效率。

功率的种类

功率分三种功率，有功功率P、无功功率Q和视在功率S，三相负荷中，任何时候这三种功率总是同时存在。

有功功率是实际生产中所需要的电功率，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，它在能量的转换中直接被消耗。

无功功率比较抽象，它主要作用是维持设备运行，所以在能量转换过程中只是参与媒介。

无功功率的作用

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”。

无功功率绝不是无用功率，它的用处很大，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压。

视在功率是有功功率和无功功率的融合，经过计算后的总功率，包含有功功率和无功功率。

功率因素与有功功率、无功功率的关系

这里还可以引入一个参数叫功率因素，它是反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标。

三种功率和功率因素cosΦ是一个直角功率三角形关系：两个直角边是有功功率、无功功率，斜边是视在功率。

具体内容我们可以后面再说。

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