电阻炉功率计算范文

第一篇：电阻炉功率计算范文

计算机控制课程设计(电阻炉温度控制系统)

计算机控制课程设计

报告

设计题目： 电阻炉温度控制系统设计 年级专业： 09级测控技术与仪器 姓 名 ：

武帆 学 号 ： P60914001 任课教师： 谢芳

电阻炉温度控制系统设计

0.前言

随着电子技术的发展，特别是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化，特别是微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃，利用单片机来改造落后的设备具有性价比高、提高设备的使用寿命、提高设备的自动化程度的特点。温度是工业生产中主要的被控参数之一，与之相关的各种温度控制系统广泛应用于冶金、化工、机械、食品等领域。温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量。因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。本设计就是利用单片机来控制高温加热炉的温度，传统的以普通双向晶闸管(SCR)控制的高温电加热炉采用移相触发电路改变晶闸管导通角的大小来调节输出功率，达到自动控制电加热炉温度的目的。这种移相方式输出一种非正弦波，实践表明这种控制方式产生相当大的中频干扰，并通过电网传输，给电力系统造成“公害”。采用固态继电器控温电路，通过单片机控制固态继电器，其波形为完整的正弦波，是一种稳定、可靠、较先进的控制方法。为了降低成本和保证较高的控温精度，采用普通的ADC0809芯片和具有零点迁移、冷端补偿功能的温度变送器桥路，使实际测温范围缩小。

温度控制系统属于一阶纯滞后环节，具有大惯性、纯滞后、非线性等特点，导致传统控制方式超调大、调节时间长、控制精度低。采用单片机进行温度控制，具有电路设计简单、精度高、控制效果好等优点，对提高生产效率、促进科技进步等方面具有重要的现实意义随着单片机技术的迅速兴起与蓬勃发展，其稳定、安全、高效、经济等优点十分突出，所以其应用也十分广泛。单片机已经无处不在、与我们生活息息相关，并且渗透到生活的方方面面。

1.课程设计任务

项目设计：电阻炉温度控制系统设计

以在工业领域中应用较为广泛的电阻炉为被控对象，采用MCS—52单片机实现电阻炉温度计算机控制系统的设计，介绍电阻炉温度计算机控制系统的组成，并完成系统总体控制方案和达林算法控制器的设计，给出系统硬件原理框图和软件设计流程图等。

1.1电阻炉组成及其加热方式

电阻炉是工业炉的一种，是利用电流通过电热体元件将电能转化为热能来加热或者熔化元件或物料的热加工设备。电阻炉由炉体、电气控制系统和辅助系统组成，炉体由炉壳、加热器、炉衬(包括隔热屏)等部件组成。由于炉子的种类不同，因而所使用的燃料和加热方法也不同;由于工艺不同，所要求的温度高低不同，因而所采用的测温元件和测温方法也不同;产品工艺不同，对控温精度要求不同，因而控制系统的组成也不相同。电气控制系统包括主机与外围电路、仪表显示等。辅助系统通常指传动系统、真空系统、冷却系统等，因炉种的不同而各异。电阻炉的类型根据其热量产生的方式不同，可分为间接加热式和直接加热式两大类。间接加热式电阻炉，就是在炉子内部有专用的电阻材料制作的加热元件，电流通过加热元件时产生热量，再通过热的传导、对流、辐射而使放置在炉中的炉料被加热。直接加热式电阻炉，是将电源直接接在所需加热的材料上，让强大的电流直接流过所需加热的材料，使材料本身发热从而达到加热的效果。工业电阻炉，大部分采用间接加热式，只有一小部分采用直接加热式。由于电阻炉具有热效率高、热量损失小、加热方式简单、温度场分布 均匀、环保等优点，应用十分广泛。 1.2控制要求

本系统中所选用的加热炉为间接加热式电阻炉，控制要求为: (1)采用一台主机控制8个同样规格的电阻炉温度; (2)电炉额定功率为20 kW; (3)恒温正常工作温度为1000℃，控温精度为±1%; (4)电阻炉温度按预定的规律变化，超调量应尽可能小，且具有良好的稳定性; (5)具有温度、曲线自动显示和打印功能，显示精度为±1℃; (6)具有报警、参数设定、温度曲线修改设置等功能。

二、系统总体设计

根据题目要求,电热锅炉温度控制系统由核心处理模块、温度采集模块、键盘显示模块、及控制执行模块等组成。采用比较流行的AT89S52作为电路的控制核心,使用8位的模数转换器AD0808进行数据转换,控制电路部分采用PWM通过AC-SSR实现锅炉温度的连续控制,此方案电路简单并且可以满足题目中的各项要求的精度。系统总体框图如下。

显示电路热电偶电阻炉变送器数据采集单片机越限报警

2.1核心处理模块——单片机

该部分的功能不仅包括向温度传感器写入各种控制命令、读取温度数据、数据处理，同时还要对执行单元进行控制。单片机是整个系统的控制核心及数据处理核心。

选择单片机的理由：单片机的特点是体积较小，也就是其集成特性，其内部结构是普通计算机系统的简化，增加一些外围电路，就能够组成一个完整的小系统，单片机具有很强的可扩展性。它具有和普通计算机类似的、强大的数据处理功能，通过使用一些科学的算法，可以获得很强的数据处理能力。所以单片机在工业应用中，可以极大地提高工业设备的智能化、数据处理能力和处理效率，而且单片机无需占用很大的空间。

2.2温度信号采集与传感器

本部分的主要作用是用传感器检测模拟环境中的温度信号，温度传感器上电流将随环境温度值线性变化。再把电流信号转换成电压信号，使用A/D转换器将模拟电压信号转换成单片机能够进行数据处理的数字电压信号，本设计采用的是数字温度传感器，以上过程都在温度传感器内部完成。

2.3人机交互及串口通信

人机交换的目的是为了提高系统的可用性和实用性。主要包括按键输入、输出显示。通过按键输入完成系统参数设置，而输出显示则完成数据的显示和系统提示信息的输出，串口通信的主要功能是完成单片机与上位机的通信，便于进行温度数据统计，为将来系统功能的扩展做好基础工作。 AC-SSR过零检测光耦隔离键盘控制 2. 4控制执行单元

是单片机的输出控制执行部分，根据单片机数据处理的结果，驱动继电器控制外部设备，可以达到超温报警及升温或者降温目的，使环境温度始终保持在一个范围之内。

根据温度变化慢,并且控制精度不易掌握的特点,我们设计了以AT89S52单片机为检测控制中心的电热锅炉温度自动控制系统。温度控制采用改进的PID数字控制算法,显示采用8位LED动态显示。

三、硬件电路设计

硬件电路如图所示：硬件系统主要由AT89S52单片机、温度采集、A/D转换、键盘显示电路、报警等功能电路组成。

3.1、核心部分单片机

AT89S52单片机为主控制单元。AT89S52单片机首先根据炉温的给定值和测量值计算出温度偏差，然后进行PID控制并计算出相应的控制数据由P1.0口输出。最后将P1.0口输出的控制数据送往光电耦合隔离器的输入端，利用PWM脉冲调制技术调整占空比，达到使炉温控制在某一设定温度。AT89S52单片机还负责按键处理、温度显示以及与上位机进行通信等工作。4位高亮度LED用于显示设定温度或实测温度。 3.2、温度采集转换模块

温度采集电路主要由铂铑-铂热电偶LB-3。LB-3热电偶可以在1300℃高温下长时间工作，满足常规处理工艺要求。测温时，热电阻输出mV热电势，必须经过变送器变换成0-5V的标准信号。本系统选用DWB型温度变送器，并将其直接安装在热电偶的接线盒内，构成一体化的温度变送器，不仅可以节省补偿导线，而且可以减少温度信号在传递过程中产生的失真和干扰。电阻炉炉温信号是一种变换缓慢的信号。这种信号在进行A/D转换时，对转换速度要求不高。因此为了减低成本以及方便选材，可以选用廉价的、常用的A/D芯片ADC0809，ADC0809是一种逐次逼近式8路模拟输入、8为数字输出地A/D转换器件，转换时间为100us，完全满足系统设计的要求。经过ADC0809转换所得到的实测炉温数据直接送入AT89S52单片机中进行数据处理。

此外，为了防止断偶或者炉温越限，产生热处理质量事故;同时为了提高温控系统的智能化控制性能，降低热处理操作人员的劳动强度，本系统特别设置了断偶或炉温越限自动报警电路。在热处理生产过程中，当发生断偶或炉温越限等异常现象时，主控单元AT89S52单片机自动启动报警电路进行声、光报警，以便操作人员快速处理，防止炉内工件过热，破坏金属组织结构。

3.3、AC—SSR交流功率调节电路

由输出来控制电炉,电炉可以近似建立为具有滞后性质的一阶惯性环节数学模型。其传递函数形式为：

其中时间常数T=350秒，放大系数K=50，滞后时间t=10秒。 为了避免交流接触器等机械触电因频繁通断产生电弧，烧坏触电或者干扰其他设备正常工作，本系统选用AC-SSR交流功率调节器作为PID控制系统的执行机构。AT89S52单片机P1.0口输出的温度控制信号经过光电耦合器件隔离，送至过零检测电路。过零检测电路产生脉冲控制AC-SSR调功电路。当实测温度偏低时，单片机输出的控制信号使得双向可控硅的导通角减小，导通时间变短，加热器功率降低炉温适当降低。通过控制输入到加热器平均功率的大小达到控制电阻炉炉温的目的。

控制执行部分的硬件电路如下图

3.4键盘模块电路

采用4×4矩阵键盘接单片机的P1口，然后实现对设定温度的修改，将它与实际温度进行对比，实现要求的功能。矩阵键盘如下图3所示：

3.5 A/D转换电路

如图所示：

3.6 变送电路

3.6.1、4~20mA变送器XTR101 XTR101为4~20mA线性化变送器，它可与镍络-镍硅测温传感器构成精密的T/I变换。器件中的放大器适合很宽的测温范围，在-40℃~+85℃的工作温度内，传送电流的总误差不超过1%，供电电源可以从11.6V到40V,输入失调电压<±2.5mV，输入失调电流<20nA。XTR101外形采用标准的14脚DIP封装。XTR101有如下两种应用于转换温度信号的典型电路：

3.6.2、I/V转换器RCV420 RCV420是一种精密电流/电压变换器，它能将4~20mA的环路电流变为0~5V的电压输出，并且具有可靠的性能和很低的成本。除具有精密运放和电阻网络外，还集成有10V基准电源。对环路电流由很好的变换能力。具有-25℃~+85℃和0℃~70℃的工作温度范围，输入失调电压<1mA，总的变换误差<0.1%，电源电压范围±5~±18V。RCV420的外形采用标准的16脚DIP封装。它的典型应用如下：

四、系统软件设计

系统的软件由三大模块组成：主程序模块、功能实现模块和运算控制模块。

4.1 主程序模块

开始初始化计时器初始化PID参数A/D采样以及变换Y判断越限报警N显示当前温度和设定温度报警开启设置PWM的占空比

主程序流程图

4.2 功能实现模块

以用来执行对可控硅及电炉的控制。功能实现模块主要由A/D转换子程序、中断处理子程序、键盘处理子程序、显示子程序等部分组成。

4.2.1T0中断子程序

该中断是单片机内部100ms定时中断,优先级设为最高,是最重要的子程序。在该中断响应中,单片机要完成调用PID算法子程序且输出PID计算结果等功能。其流程图如下:

进入中断设置定时器寄存器判断标志位是否为1NY标志位置0计算PID子模块标志位加1中断返回 T0中断子程序

4.2.2 T1中断子程序

T1定时中断用于调制PWM信号，优先级低于T 0中断,其定时初值由PID算法子程序提供的输出转化而来，T1中断响应的时间用于输出控制信号。其流程图如下:

进入中断取反标志位,表示该输出高电平或低电平输出高电平?Y设置高电平脉宽N输出口置高电平设置低电平脉宽Y输出低电平?N输出口置低电平中断返回 T1中断子程序

4.3运算控制模块

运算控制模块涉及标度转换、PID算法、以及该算法调用到的乘法子程序等。

4.3.1标度转换子程序

该子程序作用是将温度信号(00H~FFH)转换为对应的温度值,以便送显示或与设定值在相同量纲下进行比较。所用线形标度变换公式为：

式中,Ax： 实际测量的温度值;Nx：经过A/D转换的温度量; Am =90;Ao=40;Nm =FEH; No=01H;

单片机运算采用定点数运算，并且在高温区和低温区分别用程序作矫正处理。

4.4 控制算法：PID算法

积分分离控制的基本思路是：当偏差e(k)绝对值较大时。取消积分作用，以免由于积分作用使系统稳定性降低，超调量增大;当偏差e(k)绝对值小于某一设定值M时，引入积分控制，以便消除静差，提高控制精度，

PID算法的表达式为：

u(t)Kp[e(t)式中u(t)：调节器的输出信号;

e (t)：偏差信号;

1TIt0e(t)dtTDde(t)]dt

Kp：调节器的比例系数;

TI：调节器的积分时间; TD：调节器的微分时间。

在计算机控制中，为实现数字控制，必须对上式进行离散化处理。用数字形式的差分方程代替连续系统的微分方程。设系统的采样周期为T，在t=kT时刻进行采样，

e(t)dtTe(i)0i0tk

式中e(k)：根据本次采样值所得到的偏差;

e(k-1)：由上次采样所得到的偏差。 将上面的三个式子代入，则有

de(t)e(k)e(k1)dtT

Tu(k)Kp[e(k)TITe(i)i0kkDe(k)e(k1)]TKpe(k)kie(i)kdi0e(k)e(k1)T

式中，T为采样时间，项为积分项的开关系数

01e(k)e(k)

积分分离PID控制算法程序流程图如图10所示。

开始参数初始化采入r(k)及y(k)yPID控制E(k)<ß?nPD控制控制器输出参数更新返回

积分分离PID控制算法程序流程图

参考文献

[1] 张艳兵, 王忠庆,鲜浩编著,计算机控制技术.北京:国防工业出版社,2006 [2] 于海生编著,微型计算机控制技术.北京:清华大学出版社,1999 [3] 杨进才,沈显君,刘蓉编著,C++语言程序设计教程.北京:清华大学出版社,2006 [4] 夏云龙编著,最新Visual C++ 使用手册.北京:电子工业出版社,2005 [5] 黄迪明,许家珆,胡德昆编著,C语言程序设计.成都:电子科技大学出版社,2008 [6] 颜永军等,Protel99电路设计与应用,国防工业出版社,2001 [7] 楼然苗,李光飞,51系列单片机设计实例(第二版),2006 [8] 李朝青

单片机原理及接口技术. 北京航空航天大学出版社

[9]刘洪恩.利用热电偶转换器的单片机温度测控系统[J]仪表技术,2005.2: 29- 30。 [10]孙凯, 李元科.电阻炉温度控制系统[J].传感器技术,2003.2:50- 52.。

附录

主程序

ORG 0400H DISM0 DATA 78H DISM1 DATA 79H DISM2 DATA 7AH DISM3 DATA 7BH DISM4 DATA 7CH DISM5 DATA 7DH MOV SP,#50H CLR 5EH CLR 5FH CLR A MOV 2FH,A MOV 30H,A MOV 3BH,A MOV 3CH,A MOV 3DH,A MOV 3EH,A MOV 44H,A MOV DISM0,A MOV DISM1,A MOV DISM2,A MOV DISM3,A MOV DISM4,A MOV DISM5,A MOV TMOD,#56H MOV TL0,#06H MOV TH0,06H CLR PT0 SETB TR0 SETB ET0 SETB EA LOOP:ACALL DISPLY ACALL SCAN AJMP LOOP

50H送SP

A

清暂存单元

清显示缓冲区

T0为计数器方式2，T1为方式1

T0赋初值

T0为低中断优先级 T0工作 T0中断 CPU中断

;;清本次越限标志;清上次越限标志;清累加器;;;;;;;;;;;;;;设;;;令;启动;允许;开;调用显示程序;调用扫描程序;等待中断T0中断服务程序 ORG 000BH AJMP CT0 ORG 0100H CT0: PUSH ACC ;

PUSH DPL ;保护现场 PUSH DPH ;

SETB D5H ;置标志

ACALL SAMP ;调用采样子程序 ACALL FILTER ;调用数字滤波程序

CJNE A,42H,TPL ;若Ui(k)不等于Umax，则TPL WL: MOV C,5EH ;

MOV 5FH,C ; 5EH送5FH CLR 5EH ;清5EH单元 ACALL UPL ;转上限处理程序 POP DPH POP DPL POP ACC RETI ;中断返回

TPL: JNC TPL1 ;若Ui(k)大等Umax，则TPL1 CLR 5FH ;清上次越限标志

CJNE A,43H,MTPL ;若Ui(k)不等于Umin，则MTPL HAT: SETB P1.1 ;若温度不越限则令绿灯亮 ACALL PID ;调用计算PID子程序 MOV A,2FH ;PID值送A CPL A ;

INC A ; 对PID值求补，作为TL1值 NM: SETB P1.3 ;令p1.3输出高电平脉冲 MOV TL1,A ;

MOV TH1,#0FFH ; T1赋初值 SETB PT1 ;T1高优先级中断 SETB TR1 ;启动T1 SETB ET1 ;允许T1中断

ACALL TRAST ;调用标度转换程序 LOOP: ACALL DISPLY ; 显示温度 JB D5H,LOOP ;等待T1中断 POP DPH ;

POP DPL ; 恢复现场 POP ACC ;

RETI ;中断返回

MTPL: JNC HAT ;若Ui(k)大于Umin，则HAT SETB P1.0 ;否则越下限声光报警 MOV A,45H ;取PID最大值输出 CPL A ;

INC A ; 对PID值求补，作为TL1 AJMP NM ;转NM执行

TPL1: SETB 5EH ;若Ui(k)大于Umax，则5EH单元置位 JNB 5FH,WL ;若上次未越限，则转WL INC 44H ;越限计数器加1 MOV A,44H CLR C SUBB A,#N ;越限N次?

JNZ WL ;越限小于N次，则WL SETB P1.2 ;否则，越上限声光报警 CLR 5EH CLR 5FH POP DPH POP DPL POP ACC RETI

T1中断服务程序 ORG 001BH AJMP CT1 ORG 0200H CT1: CLR D5H CLR P1.3 RETI ;

; 清越限标志 ;

; 恢复现场 ;

;中断返回

p1.3变为低电平 ;中断返回 ;清标志;令

第二篇：制动电阻的计算

制动单元与制动电阻的选配 A、首先估算出制动转矩

一般情况下，在进行电机制动时，电机内部存在一定的损耗，约为额定转矩的18%-22%左右，因此计算出的结果在小于此范围的话就无需接制动装置; B、接着计算制动电阻的阻值

在制动单元工作过程中，直流母线的电压的升降取决于常数RC，R即为制动电阻的阻值，C为变频器内部电解电容的容量。这里制动 单元动作电压值一般为710V。 C、然后进行制动单元的选择

在进行制动单元的选择时，制动单元的工作最大电流是选择的唯一依据，其计算公式如下：

D、最后计算制动电阻的标称功率

由于制动电阻为短时工作制，因此根据电阻的特性和技术指标，我们知道电阻的标称功率将小于通电时的消耗功率，一般可用下式求得：

制动电阻标称功率 = 制动电阻降额系数 X 制动期间平均消耗功率 X 制动使用率%

2.6 制动特点

能耗制动(电阻制动)的优点是构造简单，缺点是运行效率降低，特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量，且制动电阻的容量将增大。

制动力矩计算

要有足够的制动力矩才能产生需要的制动效果，制动力矩太小，变频器仍然会过电压跳闸。 制动力矩越大，制动能力越强，制动性能约好。但是制动力矩要求越大，设备投资也会越大。 制动力矩精确计算困难，一般进行估算就能满足要求。 按100%制动力矩设计，可以满足90%以上的负载。 对电梯，提升机，吊车，按100% 开卷和卷起设备，按120%计算 离心机100% 需要急速停车的大惯性负载，可能需要120%的制动力矩 普通惯性负载80% 在极端的情况下，制动力矩可以设计为150%，此时对制动单元和制动电阻都必须仔细合算，因为此时设备可能工作在极限状态，计算错误可能导致损坏变频器本身。

超过150%的力矩是没有必要的，因为超过了这个数值，变频器本身也到了极限，没有增大的余地了。

电阻制动单元的制动电流计算(按100%制动力矩计算) 制动电流是指流过制动单元和制动电阻的直流电流。 380V标准交流电机： P――――电机功率P(kW) k――――回馈时的机械能转换效率，一般k=0.7(绝大部分场合适用) V――――制动单元直流工作点(680V-710V，一般取700V) I――――制动电流，单位为安培

计算基准：电机再生电能必须完全被电阻吸收

电机再生电能(瓦)=1000×P×k=电阻吸收功率(V×I) 计算得到I=P。。。。。。。。。。制动电流安培数=电机千瓦数 即每千瓦电机需要1安培制动电流就可以有100%制动力矩

制动电阻计算和选择(按100%制动力矩计算)

电阻值大小间接决定了系统制动力矩的大小，制动力矩太小，变频器仍然会过电压跳闸。 电阻功率选择是基于电阻能安全长时间的工作，功率选择不够，就会温度过高而损坏。 380V标准交流电机： P――――电机功率P(kW) k――――回馈时的机械能转换效率，一般k=0.7(绝大部分场合适用) V――――制动单元直流工作点(680V-710V，一般取700V) I――――制动电流，单位为安培

R――――制动电阻等效电阻值，单位为欧姆 Q――――制动电阻额定耗散功率，单位为kW s――――制动电阻功耗安全系数，s=1.4 Kc――――制动频度，指再生过程占整个电动机工作过程的比例，这事一个估算值，要根据负载特点估算 一般Kc取值如下：

电梯

Kc=10~15% 油田磕头机

Kc=10~20% 开卷和卷取

Kc=50~60% 最好按系统设计指标核算 离心机

Kc=5~20% 下放高度超过100m的吊车

Kc=20~40% 偶然制动的负载

Kc=5% 其它

Kc=10% 电阻计算基准：电机再生电能必须被电阻完全吸收

电机再生电能(瓦)=1000×P×k=电阻吸收功率(V×V/R) 计算得到：制动电阻R=700/P

(制动电阻值=700/电机千瓦数) 电阻功率计算基准：

电机再生电能必须能被电阻完全吸收并转为热能释放 Q=P×k×Kc×s=P×0.7×Kc×1.4 近似为Q=P×Kc 因此得到：

电阻功率Q=电动机功率P×制动频度Kc 制动单元安全极限：

流过制动单元的电流值为700/R

第三篇：视在功率计算公式

视在功率是指在电工技术中，将单口网络端钮电压和电流有效值的乘积，记为S=UI。

显然，只有单口网络完全由电阻混联而成时，视在功率才等于平均功率，否则，视在功率总是大于平均功率(即有功功率)，也就是说，视在功率不是单口网络实际所消耗的功率。

计算公式：

S=UI或者S=P/COS∮

其中：S 视在功率P 有功功率U 电压I 电流COS∮ 功率因数

无功是相对有功而言的，一般来说它是电感性设备建立磁场实现能量交换所需要的一个电源，或者说是实现能量的一种必要平台，消耗无功电能的电气设备主要是电感性设备(例如电动机、及带镇流器的照明电气等)，电阻性设备(如电炉等)不消耗无功，电力电容器可以作为电感性设备的无功电源。为以示区别，视在功率不用瓦特(W)为单位，而用伏安(VA)或千伏安(KVA)为单位。

视在功率的意义

由于视在功率等于网络端钮处电流、电压有效值的乘积，而有效值能客观地反映正弦量的大小和他的做功能力，因此这两个量的乘积反映了为确保网络能正常工作，外电路需传给网络的能量或该网络的容量。

由于网络中既存在电阻这样的耗能元件，又存在电感、电容这样的储能元件，所以，外电路必须提供其正常工作所需的功率，即平均功率或有功功率，同时应有一部分能量被贮存在电感、电容等元件中。这就是视在功率大于平均功率的原因。只有这样网络或设备才能正常工作。若按平均功率给网络提供电能是不能保证其正常工作的。

因此，在实际中，通常是用额定电压和额定电流来设计和使用用电设备的，用视在功率来标示它的容量。

另外，由于电感、电容等元件在一段时间之内储存的能量将分别在其它时间段内释放掉，这部分能量可能会被电阻所吸收，也可能会提供给外电路。所以，我们看到单口网络的瞬时功率有时为正有时为负。

在交流电路中，我们将正弦交流电电路中电压有效值与电流有效值的乘积称为视在功率，即S=UI视在功率不表示交流电路实际消耗的功率，只表示电路可能提供的最大功率或电路可能消耗的最大有功功率。

在整个RLC串联电路中吸收的瞬时功率为;P=Pr+Pc+Pl

=RI平方[1+cos(2wt)]-(wl-1/wc)I平方sin(2wt)

它是一个频率为正弦电流或电压频率2倍的非正弦周期量。第一项始终是大于或等于零。是瞬时功率的不可逆部分，为电路所吸收的功率，不再返回外部电路。第二项表明，电感和电容的瞬时功率反相，在能量交换过程中，彼此互补，电感吸收或释放能量时。恰好是电容释放或吸收能量。彼此互补后的不足部分由外部电路补充，可通过一

端口的U.I 从如下几个方面反映正弦稳态电路的功率状态。

1，有功功率P P=UIcosφ ,表示实际吸收的功率。单位用瓦特表示 2,无功功率Q Q=UIsinφ此能量在往复交换的过程中，没有消耗掉。单位用KVAR表示

3，视在功率S S=UI

4,φ称为功率因数角。是电压超前电流的相位差。

第四篇：功与功率典型计算题

类型一：滑轮组 1.(2014•凉山州)某人用如图所示的滑轮组用100N的拉力F将180N的重物在4s内匀速提高5m，若不计绳重和摩擦.求：

(1)拉力做功的功率;

(2)该滑轮组的机械效率.

2.(2014•天水)装卸工人用如图所示的滑轮组匀速提升质量为80kg的货物，所用的拉力F为500N，绳子自由端在50s内被匀速拉下4m(g=10N/kg)，求： (1)拉力F的功率;

(2)此滑轮组的机械效率.

3.(2013•资阳)随着人们生活水平的提高，不少居民小区都配备了健身房.小明每个周末回家都会到健身房锻炼，如图所示是小明最喜爱的用于锻炼臂力的健身拉力器结构示意图.如果小明每次向下拉动拉杆时，拉力为F=250N，在0.4s内使质量为m=20kg的配重块匀速升高到h=40cm后放手让其自由落下.不计拉杆和绳的重力，g取10N/kg.求： (1)小明拉动拉力器的功率P;

(2)小明拉动拉力器过程中克服摩擦所做的功; (3)在小明锻炼过程中拉力器的机械效率η.

4.(2012•凉山州)工人师傅用如图所示的滑轮组，在10s内把900N的货物匀速提高2m，在此过程中，拉力所做的功是2400J.求：

(1)拉力F移动的距离.

(2)工人师傅所做有用功的功率. (3)滑轮组的机械效率.

5.(2012•西城区)工人师傅用如图所示的滑轮组，提升重360N的物体A，使物体A以0.1m/s的速度匀速上升.此时滑轮组的机械效率为75%.(不计绳重和轴摩擦)求：

(1)绳子自由端拉力FA的功率.

(2)用此滑轮组提升重480N的物体B匀速上升时，此滑轮组的机械效率.

6.(2012•葫芦岛)如图所示，小明用4N的拉力，5s内将重为20N的物体A在水平桌面上匀速移动了0.5m.已知物体A在桌面上运动时受到的摩擦阻力f是物重G的0.3倍.求：

(1)拉力F的功率.

(2)滑轮组的机械效率.

(3)若克服摩擦及绳重所做的额外功为0.5J，动滑轮重多少牛?

7.(2012•柳州)建筑工地上，水泥板质量为0.9t，起重机在10s内把它匀速提升4m的高度，若起重机的电动机所做的功为5.0×10J.取g=10N/kg.求： (1)起重机的电动机的功率;

(2)起重机的机械效率.

8.(2011•昭通)用如图所示的滑轮组匀速提升重为1200N的物体G，物体在10s内上升了1m，滑轮组的机械效率为80%.若不考虑绳重和摩擦， 求：(1)拉力的功率;

(2)用两种不同的方法求出动滑轮的重力.

9.(2010•威海)一建筑工人，使用了如图所示的装置将建筑材料提上高处，已知建筑材料的质量为80kg，人对绳的拉力为500N，重物在拉力的作用下1min匀速上升了6m，绳重和摩擦不计.(取g=10N/kg)求：

(1)人在1min内做功的功率.

(2)滑轮组的机械效率.

10.(2011•南充)如图所示，某建筑工地用电动机和滑轮组把建筑材料从地面提升到工作平台上.已知建筑材料的质量m=360kg，用t=20s的时间把建筑材料匀逮提升了h=4m，滑轮组的机械效率为90%，g取10N/Kg.求这段时间内

(1)建筑材料上升的速度V;

(2)电动机对绳子的拉力F; (3)电动机拉绳子的功率P.

类型二：机车行驶 11.(2013•宜昌)“五一”假期，小明一家驱车外出旅游.当汽车以108km/h的速度在高速公路上匀速直线行驶时，汽车受到的阻力是整车重的0.08倍，效率为4O%.已知汽车整车质

7量为1375kg，油箱容积为50L.(汽油热值q=3.3×10J/L，g=10N/kg) (1)这时汽车牵引力做功的功率是多少?

(2)该车加一满箱汽油，按照以上速度最多可以匀速直线行驶多远的路程?

12.(2013•济宁)为了保障学生人身安全，目前已有一大批校车投入使用，如图为实验中学

2专用校车，其总质量为6.4t，每个轮子跟地面的接触面积为400cm这辆校车在某段平直公

3路上匀速行驶8km用时10min，消耗柴油2L，受到的阻力是1.8×10N，(柴油热值7333.3×10J/Kg，柴油的密度0.85×10Kg/m，取g=10N/Kg) 求：

(1)这段路程内发动机做功的功率.

(2)这段路程内消耗的柴油完全燃烧放出的热量; (3)校车对地面的压强.

413.(2011•张掖)一辆质量为4t的载重汽车，在平直的公路上以90km/h的速度匀速行驶，汽车受到的阻力为车重的0.069倍.(g=10N/kg) 求：(1)汽车匀速行驶的功率

(2)若汽车发动机的效率为30%，它匀速行驶100km消耗多少千克汽油?(汽油的热值为74.6×10J/kg)

2(3)汽车有四个轮子，每个轮子与地面的接触面积约为250cm，汽车对地面的压强多大?

14.(2011•泸州)某以汽油为燃料的观光汽车沿该盘山公路(盘山公路近似处理为斜面)以36Km/h的速度匀速行驶，经过15min从山脚到达山顶;汽车上山时沿路面获得的牵引力恒为9.2×10N.该汽车的效率为30%，汽油热值q=4.6×10J/Kg，求：

(1)汽车上山时牵引力的功率为多大?

(2)汽车从山脚到山顶消耗了多少千克的汽油?

15.(2008•昆明)某驾驶员为了粗略测定汽车上货物的质量，采用了这样的办法：让一辆汽车以不变的输出功率P沿一段平直公路匀速行驶，从速度表上读出此时汽车的速度为v.如果汽车运动时受到的阻力与整车重力成正比，比例系数为k，已知汽车自身的质量为M，车上货物的质量设为m. (1)求货物的质量m;

(2)如果减少货物质量，使整辆车的质量变为原来整辆车质量的

，而汽车的输出功率仍

37为P，汽车原来沿一段平直公路匀速行驶需要10min.那么，减少质量后，汽车匀速经过同一路段需要多少时间?

16.(2013•重庆)电动车以其轻便、实用、环保的优点，深受人们的喜爱.已知一辆电动车

6的质量为40kg，速度最大可达36km/h.该电动车每次充电，能储存电能3×10 J，其中有72%的电能可以转化为机械能.假设该电动车一直行驶在平直路面上，当它以最大速度匀速行驶时，受到的阻力为30N.

(1)该电动车以最大速度匀速行驶时，电动车牵引力的功率为多大?

(2)该电动车充一次电，以最大速度匀速行驶，最多可连续行驶多长时间?

17.(2013•德州)如图所示，是世界首款“水陆两栖”的敞篷概念车SQuba.在陆地上SQuba最高时速可达126千米/时，它还能够潜入10米深的水下，在水下的最高时速为3千米/时.SQuba车身轻巧，仅有900千克，潜入水下时，乘客利用车身携带的压缩空气装置，可以正常呼吸(ρ水=1.0×10kg/m，g取10N/kg).求： (1)SQuba受到的重力;

(2)当汽车底部位于水下10米深处时，水对汽车底部的压强;

(3)当汽车在陆地上SQuba最高速度匀速行驶时，所受阻力为车重的0.2倍，则10分钟内汽车牵引力所做功的功率.

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3类型三：特殊类 18.(2011•大庆)水平地面上有一个质量为70kg的箱子.小刚用70N的水平推力使它在3s内匀速前进了3.6m.此后小刚停止推箱子.箱子又经过1.2s向前滑动了72cm停下来. (1)箱子与水平地面问的滑动摩擦力是多大?

(2)小刚对箱子做了多少功? (3)在箱子运动的整个过程中，小刚做功的功率是多少?

19.(2011•漳州)为了控制用地面积，充分利用建筑空间，新型车库采用多层停车，每层高约2.5m.若升降机在30s内，把1200kg小车从一层升上二层停车位.求：

(1)小车受到的重力; (2)升降机对小车做的功;

(3)升降机对小车做功的功率.

20.(2013•德阳)现有重800N的木箱A，小李同学想把它搬到高为6m、长为10m的斜面上，如图所示，他站在斜面上，沿斜面向上用600N的拉力使木箱A以0.2m/s的速度匀速从斜面底端到达斜面顶端.求：

(1)小李同学拉木箱的功率是多大?

(2)该斜面的机械效率是多少? (3)木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多大?

21.(2013•泸州)如图所示是一艘海事打捞船正在打捞一沉入海底的物体，乙图是钢绳将物体竖直向上匀速提起的简化示意图，物体从海底被提升到离开海面一定距离的整个过程中速度均保持不变，从提升物体开始经过时间120s后物体刚好全部出水，已知物体的体积V=2m，密度ρ=3×10kg/m，已知物体浸没在水中的上升过程中，钢绳提升物体的功率

33P=40KW，(忽略水的阻力和钢绳重量，海水的密度取ρ水=1.0×10kg/m，g取10N/kg)求： (1)物体浸没在水中的上升过程中，钢绳提升物体的拉力; (2)物体全部离开水面后的上升过程中，钢绳提升物体的功率; (3)打捞处海水对海底的压强.

22.(2011•包头)在南极科学考察中使用的海洋破冰船，其发动机额定功率为1.2×10kW，

3航行于海面上时，它的排水体积为1800m.破冰船针对不同的冰层采用不同的破冰方法，其中一种方法是：接触冰面前，船全速航行，船体大部分冲上冰面，就可以把冰压碎.已知33ρ海水=1.0×10kg/m.g取10N/kg.求：

(1)若破冰船的牵引力用F表示，速度用V表示，发动机的功率用P表示，请你导出F、V和P之间关系式：P=F•V.

(2)若破冰船以额定功率在海面上以30km/h的速度匀速前进了20km，破冰船受到的阻力和破冰船所做的功各是多少?

(3)在一次破冰行动中，当船冲上冰面后，船的排水体积变为原来的，船与冰面的接触面积为6m，此时破冰船对冰层的压强是多少? 2

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第五篇：按功率计算电流的口诀

1.用途：

这是根据用电设备的功率(千瓦或千伏安)算出电流(安)的口诀。

电流的大小直接与功率有关,也与电压,相别,力率(又称功率因数)等有关。一般有公式可供计算,由于工厂常用的都是380/220伏三相四线系统,因此,可以根据功率的大小直接算出电流。

2.口诀：低压380/220伏系统每KW的电流,安。

千瓦，电流，如何计算?

电力加倍，电热加半。

单相千瓦，4.5安。

单相380，电流两安半。

3.说明:口诀是以380/220V三相四线系统中的三相设备为准,计算每千瓦的安数。对于某些单相或电压不同的单相设备,其每千瓦的安数.口诀中另外作了说明。①这两句口诀中,电力专指电动机.在380V三相时(力率0.8左右),电动机每千瓦的电流约为2安.即将“千瓦数加一倍”(乘2)就是电流,安。这电流也称电动机的额定电流.

【例1】5.5千瓦电动机按“电力加倍”算得电流为11安。

【例2】40千瓦水泵电动机按“电力加倍”算得电流为80安。

电热是指用电阻加热的电阻炉等。三相380伏的电热设备,每千瓦的电流为1.5安。即将“千瓦数加一半”(乘1.5)，就是电流,安。

【例1】3千瓦电加热器按“电热加半”算得电流为4.5安。

【例2】15千瓦电阻炉按“电热加半”算得电流为23安。

这口诀并不专指电热,对于照明也适用.虽然照明的灯泡是单相而不是三相,但对照明供电的三相四线干线仍属三相。

只要三相大体平衡也可以这样计算。此外,以千伏安为单位的电器(如变压器或整流器)和以千乏为单位的移相电容器(提高力率用)也都适用。即是说,这后半句虽然说的是电热,但包括所有以千伏安、千乏为单位的用电设备,以及以千瓦为单位的电热和照明设备。

【例1】12千瓦的三相(平衡时)照明干线按“电热加半”算得电流为18安。

【例2】30千伏安的整流器按“电热加半”算得电流为45安。(指380伏三相交流侧)

【例3】320千伏安的配电变压器按“电热加半”算得电流为480安(指380/220伏低压侧)。

【例4】100千乏的移相电容器(380伏三相)按“电热加半”算得电流为150安。

②.在380/220伏三相四线系统中,单相设备的两条线,一条接相线而另一条接零线的(如照明设备)为单相220伏用电设备。这种设备的力率大多为1,因此,口诀便直接说明“单相(每)千瓦4.5安”。计算时,只要“将千瓦数乘4.5”就是电流,安。同上面一样,它适用于所有以千伏安为单位的单相220伏用电设备,以及以千瓦为单位的电热及照明设备,而且也适用于220伏的直流。

【例1】500伏安(0.5千伏安)的行灯变压器(220伏电源侧)按“单相(每)千瓦4.5安”算得电流为2.3安。

【例2】1000瓦投光灯按“单相千瓦、4.5安”算得电流为4.5安。对于电压更低的单相,口诀中没有提到。可以取220伏为标准,看电压降低多少,电流就反过来增大多少。比如36伏电压,以220伏为标准来说，它降低到1/6,电流就应增大到6倍,即每千瓦的电流为6×4.5=27安。比如36伏,60瓦的行灯每只电流为0.06×27=1.6安,5只便共有8安。

③在380/220伏三相四线系统中,单相设备的两条线都接到相线上,习惯上称为单相380伏用电设备(实际是接在两条相线上)。这种设备当以千瓦为单位时,力率大多为1,口诀也直接说明:“单相380,电流两安半”。它也包括以千伏安为单位的380伏单相设备。计算时,只要“将千瓦或千伏安数乘2.5就是电流,安。

【例l】32千瓦钼丝电阻炉接单相380伏,按电流两安半算得电流为80安。

【例2】2千伏安的行灯变压器,初级接单相380伏,按电流两安半算得电流为5安。

【例3】21千伏安的交流电焊变压器,初级接单相380伏,按电流两安半算得电流为53安。

注1：按“电力加倍”计算电流，与电动机铭牌上的电流有的有些误差，一般千瓦数较大的，算得的电流比铭牌上的略大些，而千瓦数较小的，算得的电流则比铭牌上的略小些，此外，还有一些影响电流大小的因素，不过，作为估算，影响并不大。

注2：计算电流时，当电流达十多安或几十安心上，则不必算到小数点以后，可以四舍五入成整数。这样既简单又不影响实用，对于较小的电流也只要算到一位小数和即可

第二章导体载流量的计算口诀

1.用途：各种导线的载流量(安全电流)通常可以从手册中查找。但利用口诀再配合一些简单的心算,便可直接算出,不必查表。导线的载流量与导线的载面有关,也与导线的材料(铝或铜),型号(绝缘线或裸线等),敷设方法(明敷或穿管等)以及环境温度(25度左右或更大)等有关,影响的因素较多,计算也较复杂。10下五，100上二。25，35，四三界。70，95，两倍半。穿管温度，八九折。裸线加一半。铜线升级算。3.说明：口诀是以铝芯绝缘线,明敷在环境温度25度的条件为准。若条件不同,口诀另有说明。绝缘线包括各种型号的橡皮绝缘线或塑料绝缘线。口诀对各种截面的载流量(电流,安)不是直接指出,而是“用截面乘上一定的倍数”,来表示。为此,应当先熟悉导线截面,(平方毫米)的排列11.52.54610162535507O95l20150185……生产厂制造铝芯绝缘线的截面积通常从而2.5开始,铜芯绝缘线则从1开始;裸铝线从16开始;裸铜线从10开始。

①这口诀指出:铝芯绝缘线载流量(安)可以按截面数的多少倍来计算。口诀中阿拉伯数码表示导线截面(平方毫米),汉字表示倍数。把口诀的截面与倍数关系排列起来便如下:..1016-2535-5070-95120....五倍四倍三倍两倍半二倍现在再和口诀对照就更清楚了.原来“10下五”是指截面从10以下,载流量都是截面数的五倍。“100上二”(读百上二),是指截面100以上,载流量都是截面数的二倍。截面25与35是四倍和三倍的分界处.这就是“口诀25、35四三界”。而截面70、95则为2.5倍。从上面的排列,可以看出:除10以下及100以上之外,中间的导线截面是每两种规格属同一倍数。