Говоря о мощности электроприборов, обычно подразумевается активная энергия. Но многие устройства потребляют также реактивную энергию. В этой статье рассказывается о том, что такое кВа, и в чём отличие кВа от кВт.
Активная и реактивная энергия
В сети переменного тока величина тока и напряжения меняется по синусоиде с частотой сети. Это можно увидеть на экране осциллографа. Все виды потребителей можно разделить на три категории:
- Резисторы, или активные сопротивления, – потребляют только активный ток. Это лампы накаливания, электроплиты и подобные устройства. Основным отличием является совпадение по фазе тока и напряжения;
- Дросселя, катушки индуктивности, трансформаторы и асинхронные электродвигатели – используют реактивную энергию и превращают её в магнитные поля и противоЭДС. В этих приборах ток отстаёт по фазе от напряжения на 90 градусов;
- Конденсаторы – превращают напряжение в электрические поля. В сетях переменного тока используются в компенсаторах реактивной мощности или в качестве токоограничивающих сопротивлений. В таких аппаратах ток опережает напряжение на 90 градусов.
Важно! Конденсаторы и индуктивности сдвигают ток относительно напряжения в противоположные направления и при включении в одну сеть компенсируют друг друга.
Активной называют энергию, выделяющуюся на активном сопротивлении, таком, как лампа накаливания, электронагреватель и другие похожие электроприборы. В них фазы тока и напряжения совпадают, а вся энергия используется электроприбором. При этом исчезают различия между киловаттами и киловольт-амперами.
Кроме активной, есть реактивная энергия. Её используют устройства, в конструкции которых есть конденсаторы или катушки с индуктивным сопротивлением электродвигатели, трансформаторы или дросселя. Им также обладают кабеля большой длины, но разница с прибором, обладающим чисто активным сопротивлением, невелика и учитывается только при проектировании линий электропередач большой длины или в высокочастотных устройствах.
Полная мощность
В реальных условиях чисто активные, ёмкостные или индуктивные нагрузки встречаются очень редко. Обычно все электроприборы используют активную мощность (P) вместе с реактивной (Q). Это полная мощность, обозначающаяся “S”.
Для вычисления этих параметров используются следующие формулы, которые необходимо знать, чтобы при необходимости осуществить перевод кВа в кВт и обратно:
- Активная – это полезная энергия, превращаемая в работу, выражается в Вт или кВт.
КВа перевести в кВт можно по формуле:
где “φ” – угол между током и напряжением.
В этих единицах измеряется полезная нагрузка электродвигателей и других устройств;
- Ёмкостная или индуктивная:
Отображает потери энергии на электрические и магнитные поля. Единица измерения – кВар (киловольт-ампер реактивный);
- Полная:
- U – напряжение сети,
- I – ток через устройство.
Представляет из себя общее потребление электроэнергии устройством и выражается в VA или kVA (киловольт-ампер). В этих единицах выражаются параметры трансформаторов, например, 1 кВа или 1000 кВа.
К сведению. Такие аппараты 6000/0,4 кВ и мощностью 1000 кВа являются одними из самых распространённых для питания электрооборудования предприятий и жилых микрорайонов.
КВар, кВа и кВт связаны между собой формулой, похожей на знаменитую теорему Пифагора (Пифагоровы штаны):
Важно! Следует учесть, что к трансформатору мощностью 10 кВа нельзя подключить электродвигатель 10 кВт, поскольку электроэнергия, потребляемая этим аппаратом с учётом cosφ, составит около 14 киловольт-ампер.
Приведение cosφ к 1
Реактивная энергия, используемая потребителями, создаёт лишнюю нагрузку на кабель и пусковую аппаратуру. Кроме того, за неё приходится платить, как и за активную, а в переносных генераторах отсутствие компенсации увеличивает расход топлива. Но её можно скомпенсировать путём использования специальных устройств.
Потребители, нуждающиеся в компенсации cosφ
Одним из основных потребителей реактивной энергии являются асинхронные электродвигатели, потребляющие до 40% всей электроэнергии. Cosφ этих устройств около 0,7-0,8 при номинальной нагрузке и падает до 0,2-0,4 в режиме холостого хода. Это связано с наличием в конструкции обмоток, создающих магнитное поле.
Ещё один тип устройств – трансформаторы, cosφ которых падает, а потребление реактивной энергии растёт в ненагруженных аппаратах.
Компенсирующие устройства
Для компенсации используются разные типы устройств:
- Синхронные двигатели. При подаче в обмотку возбуждения напряжение выше номинального, они компенсируют индуктивную энергию. Это позволяет улучшить параметры сети без дополнительных расходов. При замене части асинхронных двигателей синхронными возможности компенсации возрастут, но это потребует дополнительных расходов на монтаж и эксплуатацию. Мощность таких электродвигателей достигает нескольких тысяч киловольт-ампер;
- Синхронные компенсаторы. Это синхронные электродвигатели отличаются упрощённой конструкцией и мощностью до 100 киловольт-ампер, не предназначены для приведения в движение каких-либо механизмов и работают в режиме Х.Х. Их предназначение – компенсация реактивной энергии. Во время работы эти устройства используют 2-4% активной энергии от количества компенсируемой. Сам процесс автоматизируется с целью достижения значения cosφ максимально близкого к 1;
- Конденсаторные батареи. Кроме электродвигателей, в качестве компенсаторов применяются конденсаторные батареи. Это группы конденсаторов, соединённые в “треугольник”. Ёмкость этих устройств может изменяться присоединением и отсоединением отдельных элементов. Достоинством таких приборов является простота и малое потребление активной мощности – 0,3-0,4% от компенсируемой. Недостаток – в невозможности плавной регулировки.
Так сколько же кВт в 1 кВа? На этот вопрос нельзя ответить однозначно. Это зависит от разных факторов, и, прежде всего, от cosφ. Для проведения расчётов и расшифровки результатов можно использовать онлайн-калькулятор.
Знание всех составляющих мощности, в чем разница между ними, и то, как перевести кВа в кВт, необходимо при проектировании электрических сетей.
Видео
В чём разница между кВА и кВт или в чем отличие кВА от кВт?
Значения кВА и кВт — единицы измерения мощности, первая — полной, вторая — активной. При активной нагрузке (ТЭН, лампа накаливания и тд.) эти мощности одинаковы (в идеале) и разницы нет. При иной нагрузке (эл.двигатели, компьютеры, вентильные преобразователи, индукционные электропечи, сварочные агрегаты и другие нагрузки) появляется реактивная составляющая и полная мощность становится больше активной, потому как она равна корню квадратному из суммы квадратов активной и реактивной мощности.
Вольт-ампер (ВА) и Киловольт-ампер (кВА) — это единица полной мощности переменного тока, обозначается ВА (кВА) или VA (kVA). Полная мощность переменного тока определяется как произведение действующих значений тока в цепи (в амперах) и напряжения на её зажимах (в вольтах).
Ватт (Вт) или Киловатт (кВт) — это единица мощности. Названа в честь Дж. Уатта, обозначается Вт или W. Ватт -это мощность, при которой за 1 сек совершается работа, равная 1 джоулю. Ватт как единица электрической (активной) мощности равна мощности не изменяющегося электрического тока силой 1 А при напряжении 1 Вольт.
Косинус фи (cos φ) — это коэффициент мощности, который представляет собой отношение активной мощности к полной мощности, совокупный показатель, говорящий о присутствии в электросети линейных и нелинейных искажений, появляющиеся при подключении нагрузки. Максимально возможное значение косинуса «физ> — единица.
Расшифровка коэффициента мощности (cos φ) :
- 1 оптимальное значение
- 0.95 хороший показатель
- 0.90 удовлетворительный показатель
- 0.80 средний показатель (характерно для современных электродвигателей)
- 0.70 низкий показатель
- 0.60 плохой показатель
Онлайн калькулятор перевода кВА в кВт:
Введите в нужное поле число и нажмите «Перевод», нажав на «Очистить», Вы очистите оба поля ввода значения мощности.При вводе дробных чисел в поле кВа и кВт в качестве разделителя используйте точку вместо запятой.
Если попроще, то кВт — полезная мощность, а кВА — полная мощность.
кВА-20%=кВт или 1кВА=0,8кВт. Для того, чтобы перевести кВА в кВт, требуется от кВА отнять 20% и получится кВт с малой погрешностью, которую можно не учитывать.
Пример
: на ИБП CyberPower указана мощность 1000ВА, а нужно узнать, какую мощность он потянет в кВт.
Для этого 1000ВА * 0,8(средний показатель)=800 Вт (0,8 кВт) или 1000 ВА — 20%=800 Вт (0,8 кВт). Таким образом, для перевода кВА в кВт, применима формула:
P=S * Сosf, где
P-активная мощность (кВт), S-полная мощность (кВА), Сos f- коэффициент мощности.
Как перевести кВт в кВа
Теперь разберем как получить полную мощность (S) указанную в кВА. Предположим, что на электрогенераторе указана мощность 4 кВт, а вам требуется перевести данные показаний в кВА, следует 4 кВт / 0,8=5 кВА. Таким образом для перевода кВт в кВА, применима формула:
S=P/ Сos f, где
S-полная мощность (кВА), P-активная мощность (кВт), Сos f- коэффициент мощности.
ВСЁ ПРОСТО!
При подсчете мощности, потребляемой устройством, следует учитывать так называемую полную мощность. Полная мощность - это вся мощность, потребляемая электроприбором, она состоит из активной мощности и реактивной мощности, в зависимости от типа нагрузки. Активная мощность всегда указывается в ваттах (Вт), полная - в вольт-амперах (ВА). Устройства - потребители электроэнергии зачастую имеют как активную, так и реактивную составляющие нагрузки.
Вольт-Ампер (В А, или V A) - единица измерения полной мощности , соответственно, 1кВА=10³ ВА, т.е. 1000 ВА.
Ватт (ВТ, а также W)
- единица измерения активной мощности
, соответственно, 1кВт=10³ Вт, т.е. 1000 Вт.
При активной нагрузке вся потребляемая электроэнергия преобразуется в другие виды энергии (тепловую, световую и т. п.). У некоторых устройств данная составляющая является основной. Мощность, потребляемая такой нагрузкой, называется активной. Примеры - лампы накаливания, обогреватели, электроплиты, утюги и т. п. Если их указанная потребляемая мощность составляет 1 кВт, для их питания достаточно стабилизатора мощностью 1кВА.
Мощность, которая не передалась в нагрузку, а была потрачена на нагрев и излучение, называется реактивной мощностью
. Пример - устройства, содержащие электродвигатель, электронная, бытовая техника.
Полная мощность в вольт-амперах и активная мощность в ваттах связаны между собой коэффициентом Сos φ.
Сos φ
коэффициент мощности, характеризующий качество электрооборудования с точки зрения экономии электрической энергии. Чем больше косинус φ
, тем больше электроэнергии от источника попадает в нагрузку. Чтобы подсчитать полную мощность в ВА, нужно активную мощность в Вт разделить на Сos φ
.
В чем же разница между кВА и кВт? При выборе ИБП необходимо помнить, что кВА - это полная мощность (потребляемая оборудованием), а кВт - мощность активная (т.е. затраченная на выполнение полезной работы).
Полная мощность (кВА) представляет собой сумму активной (кВТ) и реактивной мощностей .
S= A+ P
S - полная мощность измеряется в кВА (килоВольтАмперах)
A - активная мощность измеряется в кВт (килоВаттах)
P - реактивная мощность измеряется в кВар (килоВарах)
Различные электроприборы-потребители обладают различным соотношением активной и полной мощности, в зависимости от категории.
1. Чтобы определить суммарную мощность всех потребителей для активных приборов достаточно сложить все активные мощности (кВт). То есть, если по паспорту прибор (активный) потребляет, например, 1 кВт, то для его питания достаточно именно 1 кВт.
2. Для реактивных приборов требуется сложение полных мощностей всего электрооборудования, т.к. у реактивных потребителей часть энергии превращается в свет или тепло.
Из всего сказанного выше, можно сделать вывод: любая электроустановка характеризуется двумя основными показателями: мощностью (полной (кВа), активной (кВт)) и Сos φ (косинусом угла сдвига напряжения относительно тока). Соотношения их значений приведены ниже:
S = A / Сos φ
Рассмотрим пример электрических характеристик .
Предлагаемый ИБП представлен с показателем активной мощности P = 1600 Вт и коэффициентом мощности Сos φ = 0,8 . Таким образом, полная мощность S будет составлять:
S = P / Сos φ = 1600 / 0,8 = 2000 Ва=2 кВа
Всего вам хорошего и бесперебойного питания вашей технике!
Электрическая мощность - это величина, которая характеризует скорость передачи, потребления или генерации электрической энергии за единицу времени.
Чем больше значение мощности, тем большую работу сможет выполнить электрооборудование за единицу времени. Мощность бывает полная, реактивная и активная.
S — полная мощность измеряется в кВА (килоВольтАмперах)
A — активная мощность измеряется в кВт (килоВаттах)
P — реактивная мощность измеряется в кВар (килоВарах)
Определение
Вольт-Ампер (В А, а также V A) - единица измерения полной мощности, соответственно, 1 кВА=10³ ВА, т.е. 1000 ВА. Полная мощность тока равна произведению действующей в цепи силы тока (А) на действующее на ее зажимах напряжение (В).
Ватт (ВТ, а также W) - единица измерения активной мощности, соответственно, 1 кВт=10³ Вт, т.е. 1000 Вт. 1Ватт - это мощность, при которой за одну секунду совершается работа в 1 Джоуль. Часть полной мощности, которая передалась в нагрузку за определённый период переменного тока, называется мощностью активной. Она рассчитывается как произведение действующих значений электрического тока и напряжения на косинус угла (cos φ) сдвига фаз между ними.
Сos φ является величиной, характеризующей качество электрооборудования с точки зрения экономии электрической энергии. Чем больше косинус фи, тем больше электроэнергии от источника попадает в нагрузку (величина активной мощности приближается к величине полной).
Мощность, которая не передалась в нагрузку, а была потрачена на нагрев и излучение, называется реактивной мощностью.
Сравнение
При выборе электростанции или стабилизатора необходимо помнить, что кВА - это полная мощность (потребляемая оборудованием), а кВт - мощность активная (т.е. затраченная на выполнение полезной работы).
Полная мощность (кВА) представляет собой сумму активной и реактивной мощностей. Все электроприборы-потребители можно разделить на две категории: активные (лампа накаливания, обогреватель, электроплита и др.) и реактивные (кондиционеры, телевизоры, дрели, люминесцентные лампы и др.).
Различные потребители обладают различным соотношением активной и полной мощности, в зависимости от категории.
Выводы сайт
- Чтобы определить суммарную мощность всех потребителей для активных приборов достаточно сложить все активные мощности (кВт). То есть, если по паспорту прибор (активный) потребляет, например, 1 кВт, то для его питания достаточно именно 1 кВт.
- Для реактивных приборов требуется сложение полных мощностей всего электрооборудования, т.к. у реактивных потребителей часть энергии превращается в свет или тепло. В инженерных расчётах для таких приборов полная мощность вычисляется по формуле: S = А/соs φ.
В разделе «Справочная информация» содержатся пояснения о различных терминах, используемых при описании технических характеристик оборудования, которые неподготовленному человеку бывает нелегко понять.
Различия «кВА» и «кВт»
Зачастую, в прайсах различных производителей электрическая мощность оборудования указывается не в привычных киловаттах (кВт), а в «загадочных» кВА (киловольт-амперах). Как же понять потребителю сколько «кВА» ему нужно?
Существует понятие активной (измеряется в кВт) и полной мощности (измеряется в кВА).
Полная мощность переменного тока есть произведение действующего значения силы тока в цепи и действующего значения напряжения на её концах. Полную мощность есть смысл назвать «кажущейся»,так как эта мощность может не вся участвовать в совершении работы. Полная мощность - это мощность передаваемая источником, при этом часть её преобразуется в тепло или совершает работу (активная мощность), другая часть передаётся электромагнитным полям цепи - эта составляющая учитывается введением т.н. реактивной мощности.
Полная и активная мощность - разные физические величины, имеющие размерность мощности. Для того, чтобы на маркировках различных электроприборов или в технической документации не требовалось лишний раз указывать, о какой мощности идёт речь, и при этом не спутать эти физические величины, в качестве единицы измерения полной мощности используют вольт-ампер вместо ватта.
Если рассматривать практическое значение полной мощности, то это величина, описывающая нагрузки, реально налагаемые потребителем на элементы подводящей электросети (провода, кабели, распределительные щиты, трансформаторы, линии электропередачи, генераторные установки…), так как эти нагрузки зависят от потребляемого тока, а не от фактически использованной потребителем энергии. Именно поэтому номинальная мощность трансформаторов и распределительных щитов измеряется в вольт-амперах, а не в ваттах.
Отношение активной мощности к полной мощности цепи называется коэффициентом мощности.
Коэффициент мощности (cos фи) есть безразмерная физическая величина, характеризующая потребителя переменного электрического тока с точки зрения наличия в нагрузке реактивной составляющей. Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения.
Численно коэффициент мощности равен косинусу этого фазового сдвига.
Значения коэффициента мощности:
Большинство производителей определяют потребляемую мощность своего оборудования в Ваттах.
В случае, если потребитель не имеет реактивной мощности (нагревательные приборы – такие как чайник, кипятильник, лампа накаливания, ТЭН), информация о коэффициенте мощности неактуальна, в виду того, что он равен единице. То есть в таком случае полная мощность, потребляемая прибором и необходимая для его эксплуатации, равна активной мощности в Ваттах.
P = I*U* С os (fi) →
P = I * U *1 →
P = I * U
Пример: В паспорте электрического чайника указана потребляемая мощность – 2 кВт. Это значит, что и полная мощность, необходимая для успешного функционирования прибора, составит 2 кВА.
Если же потребителем является прибор, имеющий в своем составе реактивное сопротивление (емкость, индуктивность), в технических данных всегда указывается мощность в Ваттах и значение коэффициента мощности для данного прибора. Это значение определяется параметрами самого прибора, а конкретно – соотношением его активных и реактивных сопротивлений.
Пример: В техническом паспорте перфоратора указана потребляемая мощность – 5 кВт и коэффициент мощности (Сos(fi)) – 0.85. Это значит, что полная мощность, необходимая для его работы, составит
P полн.= Pакт./Cos(fi)
P полн.= 5/0.85= 5,89 кВА
При выборе генераторной установки часто возникает резонный вопрос – «Сколько же мощности она все-таки сможет выдать?». Это обусловлено тем, что в характеристиках генераторных установок указывается полная мощность в кВА. Ответом на этот вопрос и служит данная статья.
Пример: Генераторная установка мощностью 100 кВА. Если потребители будут иметь только активное сопротивление, то кВА=кВт. Если также будет присутствовать и реактивная составляющая, то надо учитывать коэффициент мощности нагрузки.
Именно поэтому в характеристиках генераторных установок указывается полная мощность в кВА. А уж как Вы ее будете использовать – решать только Вам.