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7.2 : 平均功率

在实际的电气应用中,随时间变化的瞬时功率概念并不常用。取而代之的是焦点转更加实用的平均功率。平均功率是通过对指定时间段内的瞬时功率进行积分,然后除以这一时间段来进行确定的。

Equation 1

瞬时功率方程可以被简化为平均功率的时域表达式。值得注意的是,涉及到余弦函数的第二项会在一个完整周期内的平均值为零。

Equation 2

因此,平均功率的最终表达式与时间是无关的,这通常会取决于电压和电流之间的相位差。

Equation 3

将该表达式与电压和电流乘积的相位表示来进行比较,可以发现相量的实部与平均功率是一致的。

Equation 4

在电压和电流完全相同的纯电阻电路中,平均功率为正值,能够用来表示持续消耗的功率。相反,在纯无功电路中,平均功率会减小到零,电压和电流之间相移为 90 度。这种现象归因于能量的循环存储和释放,平均而言,不会产生净功率消耗。

必须能够认识到,虽然瞬时功率会随着时间而发生变化,但平均功率则是保持不变的。计算瞬时功率时需要用到时域中的电压和电流,如果使用相位来表示频域中的电压和电流时,也可以将其用于确定平均功率。

了解平均功率在实际中的应用是至关重要的,因为它有助于对功耗和效率进行评估,特别是在具有多种电阻和电抗元件组合的电路中。

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Average PowerInstantaneous PowerTime varying PowerPhasor RepresentationVoltageCurrentPhase DifferenceResistive CircuitsReactive CircuitsPower ConsumptionEnergy StorageFrequency DomainEfficiency Assessment

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