Что такое кВА, кВт, кВАр, Cos(f)?

Идите в ногу со временем

Содержание

Отношения власти можно представить в виде треугольника власти. На треугольнике S(VA), P(W), Q(VAR) означают полную, активную и реактивную мощность соответственно. φ – это фазовый угол между напряжением U(В) и током I(А), который в основном отвечает за увеличение полной мощности установки. Максимальная мощность электроустановки будет при Cos(φ) стремиться к 1.

Что такое кВт? кВт – такое же загадочное слово, как и кВА. Снова опустим приставку кило- (10 3 ) и получим исходное значение (единицу измерения) W, (Вт), Ватт. Это значение характеризует активную потребляемую электрическую мощность, которая имеет стандартное обозначение в СИ как P. Потребление активной электроэнергии – это геометрическая разность между кажущейся и реактивной мощностьюв зависимости от соотношения: P 2 =S 2 -Q 2 или из следующего соотношения: P=S* cos(φ) .
Активная мощность может быть описана как доля полной мощности, которая используется для выполнения полезного действия электрическим устройством. То есть, выполнять “полезную” работу.
Остается самое редко используемое обозначение – кВАр. Снова убираем приставку кило- (10 3 ) и получаем исходное значение (единицу измерения) VAR, вольт-ампер реактивный. Эта величина характеризует реактивную электрическую мощность, которая имеет буквенное обозначение Q в системе СИ. Реактивная электрическая мощность – это геометрическая разность между кажущейся и активной мощностью.Это следует из взаимосвязи: Q 2 =S 2 -P 2 или из следующего уравнения: Q =S* sin(φ).
Реактивная мощность может быть индуктивный (L) или емкостной (C) природа.
Типичный пример реактивного сопротивления электрической системы: воздушная линия по отношению к “земле” характеризуется емкостной составляющей, ее можно представить как плоский конденсатор с воздушным зазором между “пластинами”; в то время как ротор двигателя обладает сильной индуктивностью, он выглядит как катушечный индуктор.
Реактивная мощность может быть описана как доля общей мощности, потребляемой переходными процессами, которые имеют как емкостную, так и индуктивную составляющую. В отличие от активной мощности, реактивная мощность не выполняет “полезную” работу в работе электрического устройства.
Подведем итоги: Каждая электроустановка характеризуется двумя основными величинами: мощностью (кВА, активной (кВт)) и косинусом угла напряжения по отношению к току – Cos(φ) . Соотношения величин приведены в статье выше. Физический смысл активной мощности – это совершение “полезной” работы; реактивная мощность – это расход некоторой энергии на переходные процессы, чаще всего потери, связанные с намагничиванием.

Примеры того, как одна величина выводится из другой:
Дана электрическая система со следующими значениями: активная мощность (P) – 15кВт, Cos(φ)=0.91. Таким образом, полная мощность (S) составит – P/Cos(φ)=15/0.91=16.48кВА. Рабочий ток установки всегда основывается на ее кажущейся мощности (S) и составляет для однофазной системы I=S/U=15/0,22=68,18 A. Для трехфазной системы I=S/(U*(3)^0,5))=15/(0,38*1,73205)=22,81 А.
Электроустановка приведена со следующими параметрами: полная мощность (S) – 10кВА, Cos(φ)=0.91. Таким образом, активная составляющая мощности (P) будет – S*Cos(φ)=10*0.91=9.1кВт.
Специальная электроустановка – Трансформаторная станция мощностью 2х630кВА, в которой полная мощность (S) составляет 2х630кВА и требуемая активная мощность. Для многоквартирного жилого дома с электроплитами используйте Cos(φ)=0,92. Таким образом, активная составляющая мощности (P) составит – S*Cos(φ)=2*630*0,92=1159,2кВт.

Киловатт-ампер – это общая мощность, потребляемая любым электроприбором, а киловатт считается активной энергией, которая расходуется на выполнение полезной работы. Полная мощность – это сумма активной и реактивной величин.

Объект измерения

В ваттах можно измерить любую мощность в любой момент времени, а не только электрическую. Например, для измерения мощности движения автомобиля используются ватты. Однако часто используются не сами ватты, а их производные. Как и в случае с метрами и километрами, граммами и килограммами, 1 кВт=1000 ватт. Поэтому все электрические устройства обычно имеют определенное значение ампера.

Если говорить о величине ампера, то наиболее распространенными устройствами, измеряемыми в нем, являются аварийные источники питания и различные типы промышленных и строительных генераторов.

Что измеряется в амперах

Отношение активной мощности к полной мощности сети называется коэффициентом мощности, обозначается как cos ϕ (косинус фи) и является отношением активной мощности к полной мощности сети и показывает наличие линейных и нелинейных искажений в сети при подключенной нагрузке.

Что такое кВА и чем он отличается от кВт?

Существует понятие активной мощности и кажущейся мощности. Вольт-ампер (ВА) – Это единица полной мощности переменного тока. Ватт (Вт) – Это единица активной мощности.

Полная мощность переменного тока определяется как произведение среднеквадратичных значений тока в цепи и напряжения на ее зажимах. Полная мощность не обязательно вся используется для производства работы, одна ее часть преобразуется в тепло или активную мощность и таким образом производит работу, а другая часть переходит в электромагнитные поля цепи, образуя то, что мы называем реактивной мощностью. Таким образом, полная мощность является суммой активной и реактивной мощности. В электрогенераторах эта мощность указывается в кВА (киловольт-амперах).

Отношение активной мощности к полной мощности сети называется коэффициентом мощности, обозначается как cos ϕ (косинус фи) и является отношением активной мощности к полной мощности и показывает наличие линейных и нелинейных искажений в сети при подключенной нагрузке.

Значения коэффициента мощности могут быть:

– 1.00 – идеальное значение;

– 0,95 – хорошая цена;

– 0,90 – удовлетворительное значение;

– 0,80 – среднее значение для современных электродвигателей;

– 0,70 – низкая производительность;

– 0,60 – низкая производительность.

Чтобы перевести кВА в кВт, умножьте полную мощность на коэффициент мощности, например, 6 кВА x 0,8 cos ϕ = 4,8 кВт.

Чтобы перевести кВт в кВА, разделите активную мощность на коэффициент мощности, например, 4,8 кВт : 0,8 cos ϕ = 6 кВА.

Чтобы увидеть разницу между кВА и кВт на практике, просмотрите продукцию в разделе Дизельные генераторы >>.

В чем разница между кВА и кВт?

Вольт-ампер (ВА или ВА) – Единица, используемая для обозначения полной мощности переменного тока, определяемая как произведение тока, протекающего в цепи (измеряется в амперах, сокращенно A), и напряжения на клеммах цепи (измеряется в вольтах, сокращенно B).

Ватт (Вт или W) – Единица, используемая для измерения мощности. Она получила свое название от имени шотландско-ирландского изобретателя Джеймса Уатта. 1 ватт – это мощность, которая совершает работу, равную 1 Дж за 1 с. 1 ватт – это единица активной мощности, поэтому 1 ватт – это мощность постоянного тока 1А при напряжении 1В.

! При выборе дизельного генератора важно помнить, что Полная мощность, потребляемая устройством, измеряется в кВА, а активная мощность, необходимая для выполнения полезной работы, измеряется в кВт. Кажущаяся мощность рассчитывается как сумма двух составляющих – реактивной и активной мощности. Довольно часто отношение кажущейся мощности к активной мощности различно для разных нагрузок, поэтому для определения полной мощности всего энергопотребляющего оборудования необходимо сложить кажущуюся мощность, а не активную мощность оборудования.

Выходная мощность большинства промышленного оборудования выражается в ваттах, это активная мощностьАктивная мощность, рассеиваемая резистивной нагрузкой (лампочка, нагревательные приборы, холодильник и т.д.).

Обычно она определяется как входная мощность это фактически активная мощность, которая полностью используется для полезной работы. В случае активного потребителя (чайник, лампочка) на нем обычно написаны номинальное напряжение и номинальная мощность в ваттах; этой информации достаточно для расчета косинуса “фи”.

Угол “phi” – это угол между напряжением и током. Для активных потребителей угол “phi” равен 0, а как известно, cos(0) = 1. Чтобы рассчитать активную мощность (обозначается как P), нужно найти произведение трех кратностей: тока, протекающего через потребителя, напряжения на потребителе и косинуса “phi”, т.е. рассчитать по формуле

Рассмотрим пример для нагревательного элемента. Поскольку это активный потребитель, cos(0) = 1. Полная мощность (обозначаемая как S) составит 10 кВА. Следовательно, P=10&#215 cos(0)=10кВт – активная мощность.

Для потребителей, имеющих не только активное, но и реактивное сопротивление, принято указывать P в Вт (активная мощность) и значение косинуса “phi”.

Приведем пример для двигателя, на заводской табличке которого указано: P=5кВт, cos(&#966)=0,8, из чего следует, что данный двигатель, работая в номинальном режиме, будет потреблять S=P/cos(&#966)=5/0,8=6,25кВта – полную (активную) мощность и Q=(U&#215I)/sin(&#966) – реактивную мощность.

Чтобы найти номинальный ток двигателя необходимо разделить на его кажущуюся мощность S, деленную на рабочее напряжение 220 В.

Однако номинальный ток можно также прочитать на заводской табличке.

Чтобы увидеть разницу между кВА и кВт на практике, ознакомьтесь с продуктами в разделе Дизельные генераторы >>.

Почему номинальная мощность дизельного генератора указывается в ВА?

Ответ: пусть мощность стабилизатора напряжения, указанная на этикетке, составляет 10000 ВА, если к этому трансформатору подключить несколько нагревателей, то выходная мощность трансформатора (трансформатор находится в номинальном режиме) не превысит 10000 Вт.

В этом примере все сходится. Однако если мы подключим к регулятору напряжения индукционную катушку (несколько катушек) или электродвигатель с cos(&#966)=0,8, то результирующая выходная мощность регулятора составит 8000 Вт. Однако, если для двигателя cos(ph)=0,85, передаваемая мощность составит 8500 Вт. Это означает, что 10000 Вт не будет указано на заводской табличке трансформатора. По этой причине выходная мощность генераторов (стабилизаторов и трансформаторов напряжения) указывается в терминах полной мощности (1000 кВА в примере выше).

Коэффициент мощности рассчитывается как отношение средней мощности тока к произведению значений тока и напряжения в цепи. Максимальное значение, которое может принимать коэффициент мощности, равно 1.

В случае Синусоидально переменный токЭта формула используется для определения коэффициента мощности:

r и Z – соответственно активный импеданс и импеданс цепи, и угол &#966– разность фаз между напряжением и током. Обратите внимание, что коэффициент мощности может принимать значения меньше 1, даже в цепях только с импедансом, если имеются нелинейные участки при изменении формы кривых тока и напряжения.

Коэффициент мощности также является косинусом фазового угла между основаниями кривых тока и напряжения. Коэффициент мощности – это отношение активной мощности к кажущейся мощности: cos(&#966) = активная мощность / кажущаяся мощность = P/S (W/VA). Коэффициент мощности – это комплексная характеристика нелинейных и линейных искажений, вносимых в сеть нагрузкой.

В качестве коэффициента мощности принимаются следующие значения:

1.00 – очень хорошая цена;
0.95 – хорошая цена;;
0.90 – удовлетворительная стоимость;;
0.80 – среднее значение;;
0.70 – низкая стоимость;
0.60 – низкая стоимость.

Чтобы увидеть разницу между кВА и кВт на конкретном примере, перейдите по ссылке Регуляторы напряжения >>.

Любой из этих методов может помочь вам преобразовать одну величину в другую.

Примеры расчетов

Ниже приведены практические применения этих расчетов. Рассматривается несколько вариантов.

Приблизительное преобразование кВа в кВт

В этом случае результат выдается с небольшой погрешностью, которая является пренебрежимо малой.

Из полезной мощности S вычитается 20%, чтобы получить активную мощность P. Если взять 1 кВА, то 20% от нее составляет 0,2 кВА. Следовательно, 1- 0,2 = 0,8. Поэтому для быстрого приближения просто умножьте это значение на 0,8. Например, S = 300 кВА, поэтому P = 300*0,8 = 240 кВт.

Приблизительное преобразование кВт в Ква

В этом случае нужно сделать наоборот – добавить 20%, чтобы уже разделить на 0,8. Пусть P = 200 кВт, тогда S = 200/0,8 = 250 кВА.

Точная формула преобразования кВА в кВт

Чтобы перевести ква в кВт, можно использовать формулу, которая выглядит следующим образом:

Где:

P – активная мощность, кВт;
S – общая, кВА (ква);
cosϕ – коэффициент.

Таким образом, любое значение полной мощности может быть преобразовано в значение активной мощности.

Формула для преобразования кВт в кВА

Преобразование в обратную сторону путем изменения формулы:

Все параметры, составляющие формулу, уже известны.

Внимание! Счетчик электроэнергии, установленный для измерения количества потребленной энергии, подсчитывает, сколько киловатт в час электроэнергии поступает к абоненту. Если абонент использует для своих нужд реактивные приемники, он будет платить за полную мощность. Это будет больше, чем фактически потребленная активная величина.

Для обычных граждан разница между этими двумя величинами имеет практическое значение только при покупке бытовой техники и оборудования. Не все данные, предоставленные производителем, указывают оба значения одновременно. Чтобы точно понять, какую мощность выдает тот или иной прибор, необходимо уметь переводить одно значение в другое.

В любом случае, трансформатор имеет общую номинальную мощность (измеряемую в ВА или кВА), которая может проходить через него, и это не обязательно относится к первичной цепи, так как значительная мощность может циркулировать и во вторичной цепи, в то время как первичная цепь будет потреблять минимальный ток из сети (при этом сердечник испытывает такое же магнитное воздействие, но от тока вторичной цепи). По этой причине трансформаторы (и генераторы) оцениваются в кВА.

Почему трансформаторы оцениваются в кВА, а двигатели – в кВт?

Существуют различные устройства, работающие от сети переменного тока, и каждое из них отличается от другого. Лампочка, например, сразу же преобразует энергию проходящего через нее электрического тока в свет и тепло, и нельзя сказать, что какая-то часть электроэнергии от лампочки периодически отдается обратно в сеть.

От того, сколько энергии ушло в нить накала, зависит, насколько сильно лампа нагревается и горит. Однако если вы начнете пропускать через лампочку слишком много энергии, она просто перегорит, но не сможет вернуть избыток энергии в сеть.

Нагрузки такого типа называются активными нагрузками. Их мощность измеряется в ваттах (Вт), киловаттах (кВт) и т.д.

Однако существуют также устройства, в которых часть электрической энергии переменного тока, полученной из сети, перед необратимым преобразованием в другую форму энергии (по умолчанию в полезную работу, такую как излучение, нагрев или движение тела), может быть сохранена в виде энергии переменного электрического и/или магнитного поля, колеблющейся или даже излучаемой по мере ее циркуляции между сетью (источником) и потребителем.

В таких случаях говорят, что прибор потребляет полную мощность S из сети, а активная мощность P – столько-то и столько-то.

Активная мощность P измеряется в ваттах (Вт), киловаттах (кВт) и т.д., а видимая мощность S измеряется в вольт-амперах (ВА), киловольт-амперах (кВА) и т.д.

Активная мощность – это коэффициент, при котором электрическая энергия в нагрузке преобразуется непосредственно в полезную работу.

Общая мощность – это мощность, которую сеть переменного тока подает на нагрузку для ее нормальной работы, это эффективное напряжение в вольтах, умноженное на соответствующий ток в амперах.

Часть видимой мощности, которая периодически возвращается в сеть, называется реактивная мощность Q и измеряется в VAR (вольт-ампер реактивный), кВАр и т.д.

Таким образом, полезная работа двигателя переменного тока – это механическая нагрузка на его вал. По сути, это движение тела под действием силы на определенное расстояние. Необратимо преобразованная энергия измеряется в джоулях (Дж), а скорость этого преобразования энергии в секунду измеряется в ваттах.

Мощность трехфазных двигателей измеряется в ваттах (Вт) и киловаттах (кВт), поскольку, хотя двигатель имеет некоторую реактивную составляющую, он может быть безопасно нагружен только до определенной степени, определяемой его номинальной мощностью в ваттах, и эта нагрузка является механической нагрузкой.

Рассчитать полную мощность двигателя несложно, для этого достаточно разделить мощность двигателя в ваттах на косинус фи (оба числа можно найти на заводской табличке соответствующего двигателя).

В случае с трансформатором мы имеем дело с электромагнитным преобразователем, в котором энергия переменного тока из сети преобразуется в энергию переменного магнитного поля в сердечнике трансформатора, а оно, в свою очередь, создает переменное напряжение во вторичной обмотке трансформатора.

Вторичная обмотка трансформатора может быть подключена к чисто активной нагрузке (например, лампа накаливания) или к нагрузке со значительной реактивной составляющей (например, резонансный индукционный нагреватель и т.д.).

В любом случае трансформатор имеет номинальную полную мощность (измеряемую в ВА или кВА), которая может проходить через него, и это не обязательно относится к первичной цепи, поскольку значительная мощность может циркулировать и во вторичной цепи, в то время как первичная цепь будет потреблять минимальный ток из сети (при этом сердечник испытывает то же магнитное воздействие, но от тока вторичной цепи). По этой причине трансформаторы (и генераторы) оцениваются в кВА.

Если вам понравилась эта статья, пожалуйста, поделитесь ею в социальных сетях. Это очень поможет в развитии нашего сайта!

Читайте далее: