W=Pt
功率是指物體在單位時間內所做的功,即功率是描述做功速度的物理量。工作量是固定的,時間越短,功率值越大。求功率的公式定義功率公式為功率=功/時間[編輯本段]功率。
求冪的公式也是P=W/t =UI=I?R=U?/R
p代表功率,單位為“瓦特”,縮寫為“瓦特”,符號為“W”。w代表功,單位是“焦耳”,簡稱“焦”,符號是“J”。t代表時間,單位為“秒”,符號為“s”。因為W=F(f力)*s(s位移)(功的定義),所以計算功率的公式也可以推導為p = F v(v代表平均速度時計算的功率是對應過程的平均功率,v代表瞬時速度時計算的功率是對應狀態的瞬時功率)。
功率越大,速度越高,車的最高速度也越高。最大功率常用來描述汽車的動力性能。最大功率壹般用馬力(PS)或千瓦(kw)表示,1馬力等於0.735 kW。1w=1J/s
功率計算公式:P=W/t(平均功率)P=FV(瞬時功率)
各種權力術語
功率是表示物體做功速度的物理量。在物理學中,功率P =功W/時間T,單位是瓦特W,我們經常在媒體上看到功率的單位,比如k W,ps,hp,bhp,whp mw等。,還有之前在意大利用的cv。這裏千瓦是國際標準單位,用1kw = 1000 W。日常生活中,我們經常把功率馬力叫做[1],單位是馬,就像扭矩叫做扭力壹樣。
在汽車頂上,最大的工作機器是發動機,發動機的功率是用扭矩來計算的,而計算公式相當簡單:功率(w) = 2π×扭矩(Nm) ×轉速(rpm)/60,簡化計算後就變成:功率(kw)=扭矩(Nm)×轉速(rpm)/9.549。
因為英制和公制的區別,馬力的定義基本不壹樣。英國馬力(hp)的定義是:壹匹馬在壹分鐘內拉動200磅(lb)重的物體165英尺(ft),相乘後等於33000磅-英尺/分鐘;公制馬力(ps)定義為壹匹馬在壹分鐘內拉壹個75公斤的物體60米,相乘後等於4500公斤/分鐘。單位換算後,(1lb = 0.454kg;1ft=0.3048m)被發現為1hp=4566kgm/min,與公制的1ps=4500kgm/min略有不同。但如果單位是瓦(1w = 1nm/sec = 9.8 KGM)1ps = 735 w,兩個不同的結果,相差約1.5%。
德國的DIN與歐洲的新標準EEC相同。日本的JIS使用公制ps作為馬力單位,而SAE使用英制hp作為馬力單位。然而,由於全球壹體化經濟的到來,為了避免復雜的轉換,越來越多的原始工廠數據被改變,以提供無可爭議的國際標準單位kw作為發動機輸出功率值。
勻速動力運動
勻功率運動是指恒功率p的運動。
基本關系(無阻力):
P=Fv
然後:
s^3=(16pt^3)/(27m)
v^2=(2Pt)/m
a^2=P/(2mt)
由於大部分機器或生物的動力在自然條件下基本不變,所以勻速動力運動有其現實意義。【編輯本段】概述功率測量用於測量用電設備消耗的功率,廣泛應用於家用電器、照明設備、工業機器的研發或生產線。本文主要介紹幾種功率測量方法及其具體應用。
功率測量技術
測量功率有四種方法:
(1)二極管檢測功率法;
(2)等效熱功耗檢測方法;
(3) TRMS/DC轉換檢測功率法;
(4)對數放大檢測功率法。
下面分別介紹四種方法,並比較它們的優缺點。
1.1使用二極管檢測功率的方法
二極管檢測輸入功率的電路如圖L所示,圖l(a)是壹個簡單的半波整流濾波電路,總輸入電阻為50ω。d是整流器,c是濾波電容。RF輸入功率引腳經過整流和濾波,獲得輸出電壓U0。但是,當環境溫度升高或降低時,U0會發生顯著變化。圖1(b)是二極管檢測輸入功率的改進電路,增加了溫度補償二極管D2,可以補償二極管D1的整流電壓。二極管具有負溫度系數。當溫度升高時,D1的壓降會降低,但D2的壓降也會降低,最終輸出電壓保持穩定。
需要指出的是,二極管檢測電路響應平均值,不能直接測量輸入功率的有效值,而是根據正弦波的有效值與平均值的關系間接測量有效值功率。顯然,當被測波形不是正弦波時,波峰因數不等於1.4142,會導致較大的測量誤差。
1.2等效熱功耗檢測方法
等效熱功耗檢測方法的電路如圖2所示。它將未知交流信號的等效熱量與DC參考電壓的有效熱量進行比較。當信號電阻(R1)和參考電阻(R2)的溫差為零時,兩個電阻的功耗相等,因此未知信號電壓的有效值等於DC參考電壓的有效值。R1和R2為匹配電阻,均采用低溫度系數電阻,壓降分別為KU1和KU0。為了測量溫差,電壓輸出溫度傳感器A和B分別連接在R1和R2附近,或者可以選擇兩個熱電偶來測量溫差。R1和R2也分別串聯過熱保護電阻。
雖然等效熱功耗檢測法的原理非常簡單,但是在實際應用中很難實現,而且這種檢測設備的價格非常昂貴。
1.3 TRMS/DC轉換檢測功率法
真有效值/DC轉換檢測功率法最大的優點是測量結果與被測信號的波形無關,這就是“真有效值”的含義。因此,它可以精確地測量任何波形的真實均方根功率。測量真均方根功率的第壹種方法是采用單芯片真均方根/DC轉換器(如AD636)。首先,測量真均方根電壓電平,然後將其轉換為真均方根功率電平。
另壹種測量真有效值功率的電路框圖如圖3所示,與該電路對應的典型產品是單芯片RF真有效值功率檢測系統的集成電路(AD8361)。U1為射頻信號輸入端,U0為DC電壓輸出端。US端接2.7 ~ 5.5v電源,COM為共地。IREF是參考工作模式的選擇端,PWDN是睡眠模式的控制端。FLTR是濾波器的輸出端,在這個端和美國端之間並聯壹個電容,可以降低濾波器的截止頻率。SREF是功率參考控制終端。
從端子U1輸入的RF rms電壓為U1,通過平波器1產生與U12成比例的脈動電流信號I。該電流信號的均方電壓通過由內部電阻R1和電容C組成的平方律檢波器獲得,並輸入到誤差放大器的同相輸入端。平方器2和誤差放大器可以形成閉合的負反饋電路,負反饋信號被加到誤差放大器的反相輸入端用於溫度補償。當閉環電路達到穩態時,輸出電壓U0(DC)與輸入均方根功率引腳成比例。關系式
其中:k為真均方根/DC轉換器的輸出電壓靈敏度,AD8361的k為7.5mv/DBM。
這種檢測方法有以下優點:第壹,由於兩個平方器完全相同,所以量程改變時不會影響轉換精度;其次,當環境溫度變化時,兩個平方器可以互相補償,保持輸出電壓穩定;第三,所用平方器的頻帶很寬,從DC到微波波段。
1.4對數放大檢測功率法
對數放大器檢波器由多級對數放大器組成,其電路框圖如圖4所示。圖4中,* *有5個對數放大器(A ~ E),每個對數放大器的增益為20dB(即電壓放大倍數為lo倍),最大輸出電壓限制為lV。因此,對數放大器的斜率ks = LV/20 dB,即50 MV/dB。五個對數放大器的輸出電壓分別通過檢波器送到加法器(?),然後通過低通濾波器得到輸出電壓U0。對數放大器可以對輸入交流信號的包絡進行對數運算,其輸出電壓與kS和PIN的關系如下
其中:b是截距,對應於輸出電壓為零時的輸入功率電平值。
普通對數放大器的特性曲線只適用於正弦波輸入信號。當輸入信號不是正弦波時,特性曲線上的截距會發生變化,從而影響輸出電壓值。此時,應校正輸出讀數。需要指出的是,ADI公司生產的AD8362單芯片RF真有效值功率檢波器雖然也屬於對數檢波功率法,但采用獨特的專利技術,可以適用於任何輸入信號波形,特性曲線上的截距不隨輸入信號變化。
單片DC功率測量系統的設計
MAX42ll是壹款低成本、低功耗和高端DC功率/電流測量系統。它用精密的電流檢測放大器測量負載電流,再用模擬乘法器計算功率,所以不影響負載的接地路徑,特別適用於測量電池供電系統的功率和電流值。檢測功率和電流的最大誤差低於65438±0.5%,頻帶寬度為220kHz。測量的電源電壓的標準值為4-28V。檢測電流時的滿量程電壓為100mV或150mV。電源電壓2.7~5.5V,工作電流670μA(典型值)。
max 42 LLA/B/C的簡化電路如圖5所示,主要包括精密電流檢測放大器、25: 1電阻分壓器和模擬乘法器。外圍電路包括被測電源電壓4~28V,芯片工作電壓2。7 ~ 5.5V,電流檢測電阻RSENSE和負載。其測量原理是利用精密的電流檢測放大器檢測負載電流,獲得與電流成正比的模擬電壓,然後將電壓加到模擬乘法器上。在將負載電流乘以源電壓之後,從POUT端子輸出與負載功率成比例的電壓。設功率檢測放大器的增益為G,r sense上的電壓為USENSE,RS+引腳的源電壓為URS+,則
MAX42l1A/B/C/B/C內部的分壓電阻連接到RS+端和模擬乘法器的輸入端。這種設計可以精確測量電源負載的功率,為電源(如電池)提供保護。POUT端和IOUT端輸出的功率信號和電流信號可以分別通過A/D轉換器送到單片機。理想情況下,最大負載電流在RSENSE上產生滿量程檢測電壓。選擇合適的增益可以使電流靈敏放大器在不飽和的情況下獲得最大的輸出電壓。計算RSENSE的最大值時,RS+端和RS端之間的差分電壓不應超過滿量程檢測電壓。適當增加RSENSE的電阻值可以提高USENSE,有助於降低輸出誤差。
單片真有效值射頻功率測量系統的設計
通信系統的要求是保證發射端的功率放大器能滿足傳輸的需要,輸出功率不超過規定的指標,否則設備會過熱損壞。因此,必須在發射機電路中增加射頻功率測量和功率控制電路。同樣,射頻功率測量對接收機也很重要。根據有效值定義計算出的功率稱為“真均方根功率”,簡稱“真功率”。由於現代通信系統有壹個恒定的負載和阻抗源(通常為50ω),只需知道有效電壓就可以計算出功率,功率的測量就可以轉化為有效電壓的測量。
傳統的射頻功率計或射頻檢測系統電路復雜,集成度低。最近,美國ADI公司相繼推出了AD8361、AD8362和AD8318的集成單片射頻真有效值功率測量系統,不僅可以精確測量射頻功率,還可以測量中頻(IF)和低頻(LF)功率。
AD8318是壹款單芯片射頻功率測量系統,采用片上矽與超高速互補雙極性相結合的高速矽鍺制造工藝。其內部解調對數放大器的輸出電壓與被測功率成正比,可以精確測量1 MHz ~ 8 GHz的射頻功率。適用於測量計算機和無線局域網基站的無線輸出功率。AD8318不僅遠遠優於傳統產品,而且具有比模塊化測量系統更高的性價比和比二極管功率檢測法更高的精度。AD8318集高精度、低噪聲和寬動態範圍於壹體。AD8318的測量精度優於ldB,動態範圍為55dB在高達5.8GHz的輸入頻率下:在8GHz下,精度優於3 dB,動態範圍超過58dB。輸出噪聲僅為
它采用對數放大檢測功率,對數斜率的額定值為25mV/dB,可以通過改變UOUT和USET引腳之間反饋電壓的比例系數來調節。當信號從IN+端子輸入時,截取功率電平為25dB。AD8318的典型應用電路如圖6所示。
AD8318專門設計用於測量最高8 GHz的RF功率,因此保持引腳IN+和IN與各功能單元電路之間的絕緣非常重要。AD8318的正電源引腳UPSI和UPS0必須連接到同壹電壓,UPSI引腳為輸入電路提供偏置電壓,UPSO引腳為UOUT引腳的低噪聲輸出驅動器提供偏置電壓。AD8318也有壹些獨立的公共土地。CMOP用作輸出驅動器的公共地。所有公共* * *接地應連接到低阻抗的印刷電路板接地區域。允許的電源電壓範圍為4.5 ~ 5.5V..C3 ~ C6是電源去耦電容,應盡可能靠近電源引腳和地。
AD8318采用交流耦合和單端輸入模式。當輸入信號頻率為LMHz ~ 8 GHz時,連接在IN+和IN-端的耦合電容(C1,C2)可采用0402 lnF表貼陶瓷片式電容,耦合電容應靠近IN+和IN-引腳。當與IN+引腳匹配時,外部分流電阻r 1(52.3ω)可以提供具有足夠帶寬的50ω匹配阻抗。AD8318的輸出電壓可以直接發送到數字電壓表(DVM)或帶模數轉換器的單片機(μC)。
標簽
詳細介紹了四種常用的功率測量方法,並給出了DC功率測量系統和射頻功率測量系統的設計方案。
5.常見家用電器的電力
空調1500W
微波爐大概1000W W。
電爐壹般大於1000W
電熱水器壹般大於1000W W。
真空吸塵器800W
吹風機500W
電熨鬥500W
洗衣機小於500W W。
200瓦電視
計算機200W
抽油煙機140W
冰箱100W
電風扇100W
手電筒0.5W
計算器0.5毫瓦
電子表0.01mW