Сайт о телевидении

Киловольт-ампер (кВА) относится к специальным единицам системы СИ. Он определяет электрическую мощность и составляет 1000 вольт-ампер. С помощью этой единицы осуществляется фиксация величины, представляющей собой абсолютную мощность переменного тока.

Другая единица - киловатт равна (кВт) такому количеству энергии, которое потребляется или вырабатывается устройством, мощностью 1 кВт на протяжении 60 минут. Она позволяет точно оценить механическую мощность того или иного устройства. Довольно часто возникает вопрос, как перевести кВА в кВт, поскольку это требуется для проведения специфических технических расчетов. Однако вначале следует изучить специфическую терминологию, применяемую в подобных операциях.

Понятия и термины

В первую очередь необходимо установить разницу между кВА и кВт. Известно, что в первом случае отражается полная мощность, а во втором - активная. В самом идеальном случае, при активной нагрузке, эти мощности будут одинаковыми. При других видах нагрузки, например, электродвигателях или компьютерах, возникает компонента. В связи с этим, у полной мощности повышается активность, поэтому она будет составлять корень квадратный из суммы квадратов активной и реактивной мощности.

Единицей полной мощности является киловольт-ампер, составляющий 1000 вольт-ампер. Определение данного параметра у переменного тока выполняется путем произведения действующего значения тока в цепи, измеряемого в амперах и напряжения на зажимах, измеряемого в вольтах.

Следующая единица, с которой придется работать, это ватт (Вт) или киловатт (кВт). То есть 1 ватт, это такая мощность, когда в течение 1-й секунды выполняется работа, равная 1 . Как электрическая или активная мощность, 1 ватт равен мощности неизменного тока в 1 ампер при напряжении 1 вольт.

Существует специальная единица, известная как «косинус фи» (cos f), представляющая собой коэффициент мощности. По своей сути, это будет отношение активной мощности к полной, указывающее на линейные и нелинейные искажения в электрической сети, возникающие во время подключения нагрузки. Максимальное значение коэффициента составляет единицу (1). Хорошим и удовлетворительным показателем будет соответственно 0,95 и 0,90. Значение 0,8 больше всего подходит современным электродвигателям и считается усредненным. Коэффициенты 0,7 и 0,6 являются наиболее низкими и неудовлетворительными показателями.

Говоря более простым языком, cos f означает потери, возникающие во время превращения электрической энергии в механическую. Эти показатели будут отличаться для разных устройств, но в сумме они определяют общие потери силы тока в системе.

Примеры расчетов

При расчетах энергопотребления нередко возникает необходимость перевода одних единиц измерения в другие. Это дает возможность заранее определить ожидаемые потери и выяснить полные характеристики мощностей.

Наиболее простым вариантом перевода будет преобразование кВА в кВт и обратно. Например, 10 кВА преобразуется следующим образом: 10 кВА х 0,8 = 8 кВт. Обратное преобразование будет выглядеть так: 8 кВт/0,8 = 10 кВА.

С точки зрения потребителя, значение кВт является полезной мощностью, а значение кВА - полной мощностью. Для большинства расчетов используется коэффициент потерь, составляющий 0,8. Поэтому для того чтобы перевести одну единицу в другую, необходимо кВА уменьшить на 20% и в итоге получится кВт с небольшой погрешностью, не влияющей на общий итог расчетов.

Все манипуляции с переводами можно оформить в виде формулы: P = S x cos f, в которой Р является активной мощностью (кВт), S - полной мощностью (кВА), cos f - коэффициент мощности (потерь).

После перевода кВА в кВт, с помощью другой формулы можно выполнить обратный процесс: S = P/cos f. Это дает возможность перевода единиц, которые используются для любых видов расчетов.

Содержание:

В быту электроприборы получили самое широкое распространение. Обычно различия между моделями по их мощности - это основа нашего выбора при их покупке. Для большинства из них отличие в большую сторону в ваттах дает преимущество. Например, выбирая лампу накаливания для теплицы, очевидно, что лампочка в 160 ватт даст намного меньше света и тепла по сравнению с 630-ваттной лампой. Также несложно представить, сколько тепла даст тот или иной электрообогреватель благодаря своим киловаттам.

Для нас наиболее привычный показатель результативности электроприбора - это ватт. А также кратный 1 тысяче Ватт кВт (киловатт). Однако в промышленности совсем другие масштабы электрической энергии. Поэтому она почти всегда измеряется не только в мегаваттах (МВт). Для некоторых электрических машин, особенно на электростанциях, мощность может быть в десятки и даже сотни раз больше. Но не всегда электрооборудование характеризует единица измерения киловатт и ей кратные значения. Любой электрик скажет, что для электрооборудования применяются, в основном, киловатты и киловольт-амперы (кВт и кВА).

Наверняка и многие наши читатели знают, в чем разница между кВт и кВА. Однако те из читателей, которые не могут правильно ответить на вопросы, чем определяется соотношение кВА и кВт, после прочтения этой статьи станут намного лучше разбираться во всем этом.

Особенности перевода величин

Итак, что необходимо в первую очередь вспомнить, если ставится задача сделать перевод кВт в кВА, так же, как и перевод кВА в кВт. А вспомнить надо школьный курс физики. Все изучали системы измерения СИ (метрическая) и СГС (гауссова), решали задачи, выражали, например, длину в СИ или другой системе измерения. Ведь до сих пор в США, Великобритании и еще некоторых странах используется английская система мер. Но обратите внимание на то, что связывает результаты перевода между системами. Связь в том, что, несмотря на название единиц измерения, все они соответствуют одному и тому же: фут и метр - длине, фунт и килограмм - весу, баррель и литр - объему.

Теперь освежим в памяти, что такое мощность кВА. Это, безусловно, результат умножения величины тока на величину напряжения. Но суть в том, какого тока и какого напряжения. Напряжение в основном определяет ток в электрической цепи. Если оно постоянное, в цепи будет постоянный ток. Но не всегда. Его может не быть вовсе. Например, в электрической цепи с конденсатором при постоянном напряжении. Постоянный ток определяет нагрузка, ее свойства. Так же как и при переменном токе, но при нем все значительно сложнее, чем при постоянном токе.

Почему существуют разные мощности

Любая электрическая цепь обладает сопротивлением, индуктивностью и емкостью. При воздействии на эту цепь постоянного напряжения индуктивность и емкость сказываются лишь в течение некоторого времени после включения и выключения. При так называемых переходных процессах. В установившемся режиме только величина сопротивления оказывает влияние на силу тока. На переменном напряжении эта же электрическая цепь работает совершенно иначе. Безусловно, сопротивление и в этом случае, так же как и при постоянном токе, определяет выделение тепла.

Но кроме него из-за индуктивности появляется электромагнитное поле, а из-за емкости - электрическое. И тепло, и поля потребляют электрическую энергию. Однако с явной пользой расходуется только энергия, связанная с сопротивлением и создающая тепло. По этой причине появились следующие составляющие.

• Активная компонента, которая зависит от сопротивления и проявляется в виде тепла и механической работы. Такой может быть, например, польза от тепла, выделение которого прямо пропорционально количеству кВт мощности электронагревателя.
• Реактивная компонента, которая проявляется в виде полей и не приносит прямой пользы.

А поскольку обе эти мощности характерны для одной и той же электрической цепи, было введено понятие полной мощности как для этой электрической цепи с нагревателем, так и любой другой.

Причем, не только сопротивление, индуктивность и емкость своими величинами определяют мощность на переменном напряжении и токе. Ведь мощность по своему определению привязана ко времени. По этой причине важно знать, как изменяются за установленное время напряжение и ток. Их для наглядности изображают в виде векторов. При этом получается угол между ними, обозначаемый как φ (угол «фи», буква греческого алфавита). От индуктивности и емкости как раз и зависит, чему этот угол равен.

Переводим или вычисляем?

Следовательно, если речь идет об электрической мощности переменного тока I с напряжением U, возможны три ее варианта:

• Активная мощность, определяемая сопротивлением и для которой основная единица - это ватт, Вт. И когда речь идет о ее больших величинах, то используется кВт, МВт и т.д., и т.п. Обозначается как P, вычисляется по формуле

• Реактивная мощность, определяемая индуктивностью и емкостью, для которой основная единица – вар, var. Также могут быть для больших мощностей квар, Мвар и т.д., и т.п. Обозначается как Q и вычисляется по формуле

• Полная мощность, определяемая активной и реактивной мощностью, и для которой основная единица это вольт-ампер, ВА. Для больших величин этой мощности применяются кВА, МВА и т.д., и т.п. Обозначается как S, вычисляется по формуле

Как видно из формул, мощность кВА - это мощность кВт плюс мощность квар. Следовательно, задача, как перевести кВА в кВт или, наоборот, кВт в кВА всегда сводится к вычислениям по формуле пункта 3, показанной выше. При этом нужно либо иметь, либо получить два значения из трех - P, Q, S. Иначе решения не будет. А перевести, например, 10 кВА или 100 кВА в кВт так же легко, как 10$ или 100$ в рубли, невозможно. Для курсовой разницы существует курс валют. А это - коэффициент для умножения или деления. А величина 10 кВА может состоять из множества значений квар и кВт, которые по формуле пункта 3 будут равны одному и тому же значению - 10 кВА.

• Только при полном отсутствии реактивной мощности перевод кВА в кВт корректен и выполняется по формуле

Статья уже дала ответы на первые три вопроса, изложенные в ее начале. Остался последний вопрос о машинах. Но ответ на него очевиден. Мощность всех электромашин будет состоять из активной и реактивной составляющей. Работа почти всех электрических машин основана на взаимодействии электромагнитных полей. Поэтому раз есть эти поля, значит, есть и реактивная мощность. Но все эти машины нагреваются при подключении к сети, и особенно при выполнении механической работы или под нагрузкой, как трансформаторы. А это свидетельствует об активной мощности.

Но часто особенно для бытовых машин указывается только мощность Вт или кВт. Это делается либо потому, что реактивная составляющая этого устройства пренебрежимо мала, либо потому, что домашний счетчик все равно считает только кВт.

Вольт-ампер (ва) - это единица полной мощности переменного тока, обозначается ВА или VA. Полная мощность переменного тока определяется как произведение действующих значений тока в цепи (в амперах) и напряжения на её зажимах (в вольтах).
Ватт (вт) - единица мощности. Названа в честь шотландско-ирландского изобретателя-механика Джеймса Уатта, обозначается вт или W. Ватт -это мощность, при которой за 1 сек совершается работа, равная 1 джоулю. Ватт как единица электрической (активной) мощности равен мощности не изменяющегося электрического тока силой 1 ампер при напряжении 1 вольт.
При выборе стабилизатора или электростанции следует помнить, что кВА - это полная потребляемая мощность, а кВт - это активная (затраченная на совершение полезной работы) мощность. Полная мощность – это сумма реактивной и активной мощностей. Зачастую разные потребители имеют разное соотношение полной и активной мощности. Поэтому для определения суммарной мощности всех потребителей необходимо сложение полных мощностей оборудования, а не активных мощностей.

Номинальная мощность

В электротехнической промышленности принято мощность большинства потребителей определять в Ваттах. Это так называемая активная мощность – мощность, выделяющаяся на чисто резистивной нагрузке(Нагреватели,телевизоры,лампочки и т.п.). Активная мощность целиком идет на полезную работу (нагрев, механическое движение), и обычно именно ее понимают под потребляемой мощностью.Если потребитель активный (чайник, лампа накаливания, ТЭН), то другой информации о нем не требуется, на таких потребителях пишут (как правило) номинальную мощность в Вт, номинальное напряжение и все. Здесь нет вопросов о косинусе "фи", т.к. этот "фи" (угол между током и напряжением данных потребителей) равен нулю, косинус нуля равен 1, - отсюда, Активная мощность ("P") равна произведению тока через потребитель и напряжению на потребителе, умноженному на этот пресловутый косинус "фи", т.е. P = I*U*Сos (fi) = P = I*U*1 = P=I*U.
Простой пример для тена с cos фи=1:
Полная мощность S=10 кВА cos фи=1
Тогда активная мощность P=10*1=10 кВт

У потребителей, имеющих в своем составе не только активное сопротивление, но и любое реактивное (индуктивность, емкость), принято писать на шильдике величину "P" в Ваттах, а так же указывать величину косинуса "фи". Величина косинуса "фи" определяется параметрами самих этих потребителей, а точнее - соотношением их активных и реактивных сопротивлений.
Например, обычный электродвигатель имеет на бирке: P=5кВт, Сos(fi)=0.8. Это значит следующее: Данный двигатель при работе (в номинальном режиме) потребляет полную Полную мощность (сумму активной и реактивной мощностей). Активную мощность "S" равную P/Cos(fi)=5/0,8= 6,25 кВа и Реактивную мощность «Q» в размере U*I/Sin(fi).
Для нахождения номинального тока двигателя нужно его Полную мощность "S" и разделить на рабочее напряжение (220), впрочем, ток указывается, как правило, на шильдике. Может появиться вопрос, почему же на генераторах (трансформаторах, стабилизаторах напряжения) указывается мощность в ВА (вольт-амперах)? А как ее еще указать? Допустим, что на стабилизаторе напряжения указана мощность 10000 Ва. Это должно значить, что, если я подцеплю кучу ТЭНов к данному трансформатору, то мощность, отдаваемая трансформатором в ТЭНы (в номинальном режиме работы трансформатора) не может превышать 10000 Вт. Вроде все сходится. А если я захочу нагрузить стабилизатор напряжения катушкой индуктивности или электродвигателем с Сos(fi)=0.8? (кучей катушек)? И данный стабилизатор будет отдавать мощность уже 8000 Вт?а при Сos(fi)=0.85 -8500 Вт. Тогда надпись на шильдике 10000 Ва будет уже не правомерной. Поэтому, мощность генераторов (трансформаторов и стабилизаторов напряжения) может определяться только в Полной мощности (в нашем случае 1000 кВА), а как ты ее (Полную мощность) будешь использовать - твое дело.
[i]Теперь можно перейти к подбору
,
, .

Коэффициент мощности, косинус «фи»

Это отношение средней мощности переменного тока к произведению действующих значений напряжения и тока. Наибольшее значение коэффициента мощности равно 1. В случае синусоидального переменного тока, коэффициент мощности равен косинусу угла сдвига фаз между синусоидами напряжения и тока и определяется параметрами цепи: Сos ф = r/Z, где ф («фи») - угол сдвига фаз, r - активное сопротивление цепи, Z - полное сопротивление цепи. Коэффициент мощности может отличаться от 1 и в цепях с чисто активными сопротивлениями, если в них содержатся нелинейные участки. В этом случае коэффициент мощности уменьшается вследствие искажения формы кривых напряжения и тока.
Коэффициент мощности электрической цепи - это косинус фазового угла между основаниями кривых напряжения и тока. Согласно другому определению, коэффициент мощности - это соотношение активной и полной энергий. Коэффициент мощности (Сos φ = Активная мощность/Полная мощность = P/S (Вт/ВА), потребляемых нагрузкой.
Коэффициент мощности - комплексный показатель, характеризующий линейные и нелинейные искажения, вносимые нагрузкой в электросеть.
Типовые значения коэффициента мощности:
- 1.00 - идеальное значение;
- 0.95 - хороший показатель;
- 0.90 - удовлетворительный показатель;
- 0.80 - средний показатель современных электродвигателей;
- 0.70 - низкий показатель;
- 0.60 - плохой показатель.

Вольт-ампер (ВА или VA) – единица, используемая для обозначения полной мощности переменного тока, определяемая как произведение силы тока действующей в цепи (измеряется в амперах, сокращенно A) и напряжения на зажимах цепи (измеряется в вольтах, сокращенно B).

Ватт (Вт или W) – единица, применяемая для измерения мощности. Своим названием данная единица обязана шотландско-ирландскому изобретателю Джеймсу Уатту. 1 ватт – мощность, при которой за время равное 1с. совершается работа в 1Дж. Ватт является единицей активной мощности, значит, 1 ватт – мощность постоянного электрического тока силой 1A при напряжении равном 1B.

Выбирая дизельный генератор нужно помнить о том, что полная мощность, потребляемая прибором, измеряется в кВА, а активная мощность, затрачиваемая на то, чтобы совершить полезную работу измеряется в кВт. Полная мощность рассчитывается как сумма двух слагаемых реактивной мощности и активной мощности. Весьма часто отношение полной и активной мощностей имеет различные значения для разных потребителей, поэтому, для того, чтобы найти суммарную мощность всего потребляющего оборудования требуется провести суммирование полных, а не активных мощностей оборудования.

Номинальная мощность

Мощность большинства промышленных электроприборов определяется в ваттах, это активная мощность , выделяющаяся на резистивной нагрузке (лампочка, нагревательные приборы, холодильник и т.п.).

Обычно под потребляемой мощностью понимают именно активную мощность, полностью идущую на полезную работу. В случае, если речь идет об активном потребителе (чайник, лампа накаливания), то на нем, как правило, написаны номинальное напряжение и номинальная мощность в Вт, этой информации достаточно, чтобы вычислить косинус "фи".

Угол "фи" – это угол между напряжением и током. Для активных потребителей угол "фи" равен 0, а, как известно, cos(0) = 1. Для того, чтобы вычислить активную мощность (обозначается P) нужно найти произведение трех множителей: тока через потребитель, напряжения на потребителе, косинуса "фи", то есть провести расчёты по формуле

P=I×U×сos(φ)= I×U×cos(0)=I×U

Рассмотрим пример для ТЭНа. Так как это активный потребитель, то cos(0) = 1. Полная мощность (обозначаемая S) будет равна 10кВА. Следовательно, P=10× cos(0)=10 кВт - активная мощность.

Если же речь идет о потребителях, имеющих не только активное, но и реактивное сопротивление, то на них, как правило, указывается P в Вт (активная мощность) и величина косинуса "фи".

Приведем пример для двигателя, на бирке которого написано: P=5 кВт, сos(φ)=0.8, отсюда следует, что этот двигатель, работая в номинальном режиме будет потреблять S = P/сos(φ)=5/0,8= 6,25 кВа - полная (активная) мощность и Q = (U×I)/sin(φ) - реактивная мощность.

Чтобы найти номинальный ток двигателя необходимо разделить его полную мощность S на рабочее напряжение равное 220 B.

Чтобы увидеть разницу между кВА и кВт на практике, изучите товары в разделе Дизельные генераторы >>

Почему мощность на генераторах указывается в ВА?

Ответ следующий: пусть мощность стабилизатора напряжения, указанная на бирке равна 10000 ВА, если к этому трансформатору подключить некоторое количество ТЭНов, то отдаваемая трансформатором мощность (трансформатор работает в номинальном режиме) не превысит 10000 Вт.

В данном примере все сходится. Однако, если же подключить к стабилизатору напряжения катушку индуктивности (много катушек) или электродвигатель со значением сos(φ)=0.8. В итоге мощность отдаваемая стабилизатором будет равна 8000 Вт. Если же для электродвигателя сos(ф)=0.85, то отдаваемая мощность будет равна 8500 Вт. Отсюда следует, что надпись 10000Ва на бирке трансформатора не будет соответствовать действительности. Именно поэтому, мощность генераторов (стабилизаторов и трансформаторов напряжения) определяется в полной мощности (для рассмотренного примера 1000 кВА).

Коэффициент мощности рассчитывается как соотношение средней мощности переменного тока и произведения действующих в цепи значений тока и напряжения. Максимальное значение,которое может принимать коэффициент мощности равно 1.

При рассмотрении синусоидального переменного тока , для определения коэффициента мощности используется формула:

сos(φ) = r/Z

r и Z – соответственно активное и полное сопротивления цепи, а угол φ – это разность фаз напряжения и тока. Отметим, что коэффициент мощности может принимать значения меньшие 1, даже в цепях с только активным сопротивлением, если в них присутствуют нелинейные участки, так как происходит изменение формы кривых тока и напряжения.

Коэффициент мощности равен также косинусу угла фаз между основаниями кривых тока и напряжения. Коэффициент мощности – отношение активной мощности к полной мощности: сos(φ) = активная мощность/полная мощность = P/S (Вт/ВА). Коэффициент мощности – это комплексная характеристика нелинейных и линейных искажений, которые вносятся в сеть нагрузкой.

Значения, принимаемые коэффициентом мощности:

• 1.00 – очень хороший показатель;
• 0.95 - хорошее значение;
• 0.90 - удовлетворительное значение;
• 0.80 - среднее значение;
• 0.70 - низкое значение;
• 0.60 - плохое значение.

Для того, чтобы увидеть отличия кВА и кВт на конкретном примере, перейдите в раздел

В данной статье мы рассмотрим что же такое кВА, кВт, кВАр? Что каждая величина обозначает и в чем физический смысл данных величин.
Что такое кВА? кВА - самое загадочное слово для потребителя электроэнергии, равно как и самое важное. Если быть точным, то следует отбросить приставку кило- (10 3) и получим исходную величину (единицу измерения) ВА, (VA), Вольт-Амперы. Данная величина характеризует Полную электрическую мощность , имеющую принятое буквенное обозначение по системе - S. Полная электрическая мощность - это геометрическая сумма активной и реактивной мощности , находимая из соотношения: S 2 =P 2 +Q 2 , либо из следующих соотношений: S=P/ или S=Q/sin(φ) . Физический смысл Полной мощности заключается в описании всего расхода электрической энергии на выполнение какого-либо действия электрическим аппаратом.

Соотношение мощностей можно представить в виде Треугольника мощностей. На треугольнике буквами S(ВА), P(Вт), Q(ВАр) обозначены Полная, Активная, Реактивная мощности соответственно. φ - угол сдвига фаз между напряжением U(В) и током I(А), именно он по-сути и отвечает за увеличение Полной мощности у электроустановки. Максимум производительности электроустановки будет при стремящимся к 1.

Что такое кВт? кВт - не менее загадочное слова чем, кВА. Опять же отбросим приставку кило- (10 3) и получим исходную величину (единицу измерения) Вт, (W), Ватт. Данная величина характеризует Активную потребляемую электрическую мощность, имеющую принятое буквенное обозначение по системе - P. Активная потребляемая электрическая мощность - это геометрическая разность полной и реактивной мощности , находимая из соотношения: P 2 =S 2 -Q 2 P=S* .
Активную мощность можно описать как часть Полной мощности, затрачиваемую на совершение полезного действия электрическим аппаратом. Т.е. на выполнение "полезной" работы.
Остается менее всего используемое обозначение - кВАр. Опять же отбросим приставку кило- (10 3) и получим исходную величину (единицу измерения) ВАр, (VAR), Вольт-ампер реактивный. Данная величина характеризует Реактивную электрическую мощность, имеющую принятое буквенное обозначение по системе - Q. Реактивная электрическая мощность - это геометрическая разность полной и активной мощности , находимая из соотношения: Q 2 =S 2 -P 2 , либо из следующего соотношения: Q =S* sin(φ) .
Реактивная мощность может иметь или характер.
Характерный пример Реактирования электроустановки: воздушная линия относительно «земли» характеризуется емкостной составляющей, её можно рассматривать как плоский конденсатор с воздушным промежутком между «пластинами»; в то время как ротор двигателя имеет ярко выраженный индуктивный характер, представляясь нам намотанной катушкой индуктивности.
Реактивную мощность можно описать как часть Полной мощности, затрачиваемую на переходные процессы имеющие в себе . В отличие от Активной мощности, Реактивная мощность не выполняет "полезной" работы, при работе электрического аппарата.
Подведем итоги: Любая электроустановка характеризуется двумя основными показателями из представленных: Мощностью (Полной (кВА), Активной (кВт)) и косинусом угла сдвига напряжения относительно тока - . Соотношения значений приведены в статье выше. Физический смысл Активной мощности - выполнение "полезной" работы; Реактивной - расходование части энергии на переходные процессы, чаще это потери на перемагничение.

Примеры получения одной величины из другой:
Дана электроустановка с показателями: активная мощность (P) - 15кВт, Cos(φ)=0,91. Таким образом полная мощность (S) будет составлять - P/Cos(φ)=15/0,91=16,48кВА. Рабочий ток электроустановки всегда основывается на полной мощности (S) и составляет для однофазной сети - I=S/U=15/0,22=68,18А, для трехфазной сети - I=S/(U*(3)^0,5))=15/(0,38*1,73205)=22,81А.
Дана электроустановка с показателями: полная мощность (S) - 10кВА, Cos(φ)=0,91. Таким образом активная составляющая мощности (P) будет составлять - S*Cos(φ)=10*0,91=9,1кВт.
Дана электроустановка - ТП 2х630кВА с показателями: полная мощность (S) - 2х630кВА, требуется выделить активную мощность. Для многоквартирного жилья с электрическими плитами применим Cos(φ)=0,92. Таким образом активная составляющая мощности (P) будет составлять - S*Cos(φ)=2*630*0,92=1159,2кВт.