В чем разница между кВт и кВа? Что такое кВА, кВт, кВАр, Cos(ф)? Что такое 1 ква мощности
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.
Вопрос:
В чем отличие кВт от кВа
Ответ:
Многие пишут достаточно сложно. Для простоты восприятия скажу что основным отличием является то, что кВт как единица измерения принята в основном для электродвигателей и подобных индуктивных нагрузок.
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 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 равен мощности не изменяющегося электрического тока силой 1 ампер при напряжении 1 вольт.
Если вы выбираете или либо электродвигатель то следует помнить , что кВА - это полная потребляемая мощность, а кВт - это активная (индуктивная) мощность. Полная мощность – это сумма реактивной и активной мощности. 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. В бытовых условиях полную и активную мощность считают равными. При выборе стабилизатора напряжения вам поможет статья
При выборе нужно ещё учитывать и мощность самого прибора во время зарядки АКБ, мощность нагрузки +мощность ИБП при заряде АКБ. Чем выше зарядный ток , тем большее количество батарей можно зарядить, т.е. тем большее время автономии можно обеспечить. Одними из лучших ИБП с большим временем автономии на внешних АКБ это
Мощность (электрическая мощность)
- Физическая и техническая величина в цепях электрического тока. В цепях переменного тока произведение эффективных значений напряжения U и тока I определяет полную мощность , при учете фазового сдвига между током и напряжением – активную и реактивную составляющие мощности, а также коэффициент мощности.
- Сумма мощностей единиц оборудования.
Номинальная мощность
- Значение мощности для длительного режима работы , на которое рассчитан источник или потребитель электроэнергии.
Полная мощность (“S”)
- Кажущаяся мощность , величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока в цепи “I” и напряжения “U” на её зажимах: S=U*I ; для синусоидального тока (в комплексной форме) равна,где Р - активная мощность, Q - реактивная мощность (при индуктивной нагрузке Q > 0, а при ёмкостной Q < 0). Измеряется в ВА (Вольт*Ампер), кВА (Кило*Вольт*Ампер). ( ).
Мощность полная
- Вычисляемое значение (или результат измерений), необходимое для определения, например, параметров электрических генераторов. Значение полной мощности в цепи переменного тока есть произведение эффективных значений тока и напряжения.
- В принципе, работа электрического оборудования основана на преобразовании электрической энергии в другие формы энергии. Электрическая мощность, поглощаемая оборудованием , называется Полной мощностью и состоит из активной и реактивной мощностей: S = √3*U*√I
Активная мощность (“P”)
- Среднее за период значение мгновенной мощности переменного тока; характеризует среднюю скорость преобразования электромагнитной энергии в другие формы (тепловую, механическую, световую и т. д.).
Скажем проще , это та часть входной мощности, которая превращается в выходную мощность. Активная мощность может быть также выражена через силу тока, напряжение и активную составляющую сопротивления цепи “r” или её проводимость “g” по формуле: P = («I» в квадрате)*r = («V» в квадрате)*g. (P = I2r =V2g).
В любой электрической цепи как синусоидального, так и несинусоидального тока, Активная мощность всей цепи равна сумме Активных мощностей отдельных частей цепи. С полной мощностью («S») Активная мощность связана соотношением: P = S*Сos ф.
Вся входная мощность, к примеру, полная мощность, должна быть превращена в полезную выходную мощность, указывающуюся как активная мощность, например, реальная выходная мощность мотора. Качество такого превращения мощности обозначается Сos φ, - единый коэффициент мощности.
Мощность активная - физическая и техническая величина, характеризующая полезную электрическую мощность. Мощность активная является активно действующей мощностью , т.е. мощностью, вызывающей воздействие на электрооборудование, например , нагрев, механические усилия. При произвольной нагрузке в цепи переменного тока действует активная составляющая тока, иначе говоря, часть полной мощности, определяемая коэффициентом мощности, является полезной (используемой).
Реактивная мощность («Q»)
- Величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи переменного тока. Реактивная мощность «Q» для синусоидального тока равна произведению действующих значений напряжения “U” и тока “I”, умноженному на синус угла сдвига фаз между ними: Q = U*I*Sin ф .Измеряется в варах . Для 3-фазного тока: Q=√3*U*I*Sin φ. (
При определении такого понятия, как электрическая мощность, возникает некоторая путаница. Какую мощность подразумевает под собой обозначение кВА, а какая физическая величина обозначается в кВт? Отличие ква, расшифровка – киловольт-ампер (кВА), от квт (киловатт) существенное.
Понятия и термины
Полная мощность S(ква) электротока хотя и является внесистемной единицей, но на территории РФ имеет применение наряду с единицами СИ. Эту величину обозначают как В*А, в международном формате – V*A. При протекании в электроцепи тока переменной природы I= 1 А и U = 1 В полная S= 1ВА.
При движении постоянного электричества в замкнутом контуре речь может идти только об активной мощности P, она измеряется в ваттах (Вт).
Активная и реактивная энергия
Когда производится расчёт мощности электричества, отпускаемого потребителям, рассматривается S, требуемая для выполнения работы в цепях нагрузки. Она включает в себя две составляющие: активную и реактивную.
Большое количество бытовых электроприборов является активной нагрузкой для электросети. Это подтверждается тем, что при преобразовании электроэнергии совершается полезная работа по превращению её в свет, тепло, звук и тому подобное. Утюги, обогреватели, осветительные приборы, электропечи – все они потребляют активную составляющую переменного тока.
Важно! Величина P, заявленная на приборе и выраженная в кВт, будет означать и то, что устройство потребляет полную мощность, которую выражают в кВА.
Присутствие в электрических цепях индуктивных (трансформаторов, трёхфазных двигателей, бытовой радиоэлектроники) или ёмкостных элементов вызывает появление реактивной составляющей электротока. Она не делает полезной работы, а тратится на нагрев проводников и элементов цепи, это приводит к потерям.
Полная мощность
Чтобы понять, что такое ква, нужно разобраться с понятием S. В случае с переменным током она измеряется как произведение действующих величин: силы тока на участке и напряжения на концах этого участка.
Соотношение S и активной выражается через коэффициент cosϕ. Его значение обычно лежит в пределах от 0,5 до 0,9. На приборах, работа которых основана на использовании активной и реактивной составляющих, указываются следующие параметры:
- активная мощность, P(Вт);
- значение cosϕ.
Информация. Чтобы определить полную мощность S, используемую устройством, нужно P поделить на значение cosϕ.
Ква – что это за единица измерения? К примеру, на шильдике отрезной машинки заявлена потребляемая мощность 900 Вт (W), и cosϕ = 0,6. Тогда S инструмента будет 900/0,6 = 1500 ВА.
Чем выше коэффициент cosϕ у потребителя, тем ниже значение потерь мощности в питающей сети. На предприятиях, где преобладают реактивные виды нагрузок, приходится монтировать установки для компенсации реактивной мощности (индуктивного или ёмкостного типа).
Почему существуют разные мощности
Разница возникает потому, что потребители электроэнергии могут отличаться по виду нагрузки. Активные виды, получая энергию от источника, полностью трансформируют её в работу. У них нет никакого сдвига фаз, и синусоида тока повторяет синусоиду напряжения.
У реактивных видов нагрузок при получении энергии от источника они её сначала накапливают некоторое время. После чего отдают обратно в источник, тоже в течение некоторого времени. Возникает сдвиг фаз между синусоидами тока и напряжения в 900.
К сведению. Передача электроэнергии на расстояние к потребителю носит направленный характер. Такой возврат вреден для процесса. Поэтому реактивная часть S – одна из отрицательных характеристик электроцепей.
Разница кВА и кВт
Как известно, ква – это киловольт-ампер, кВт – это киловатт, в этом заключается существенная разница.
Как перевести кВА в кВт
Чтобы это сделать, можно выбрать несколько вариантов:
- приближённый перевод;
- использование онлайн-калькулятора;
- применение математической формулы.
Любой из методов поможет конвертировать одну величину в другую.
При переводе значений ква в квт необходимо работать с одинаковым разрядом чисел. К примеру, пытаясь определить 10 ква – это сколько квт, нужно обратить внимание на приставку «кило». Она равна 1*103, например: 1 кВ = 1*103В. Это значит, что 10 кВА – это 1*104 ВА.
Всё зависит от того, с точностью до какого знака после запятой необходимо получить результат перевода одной величины в другую. Для получения информации и использования её в бытовой ситуации достаточно приблизительного перевода. В предварительных расчётах можно воспользоваться онлайн калькулятором. Для вычисления точных значений при проектированиях и расчётах сетей нужны математические вычисления.
Примеры расчетов
Ниже приведены практические применения расчётов. Рассматривается несколько вариантов.
Приближенный перевод кВа в кВт
В этом случае результат получается с маленькой величиной погрешности, которой можно пренебречь.
От полезной мощности S отнимается 20%, получают активную P. Если взять 1 кВА, то 20% от него будет 0,2 кВА. Следовательно, 1– 0,2 = 0,8. Значит, для быстрого приближённого перевода достаточно данное значение умножить на 0,8. К примеру, S = 300 kVA, значит, P = 300*0,8 = 240 kW.
Приближенный перевод кВт в Ква
В этом случае нужно производить обратные действия – прибавлять 20%, значит, уже делить на 0,8. Пусть P = 200 кВт, значит, S = 200/0,8 = 250 кВА.
Точный перевод формула перевода кВА в кВт
Для перевода ква в кВт можно использовать формулу, которая выглядит так:
- P – активная мощность, кВт;
- S – полная, кВА (kva);
- cosϕ – коэффициент.
Так можно перевести любые значения полной мощности в активную величину.
Формула перевода кВт в кВА
Переводить в обратном порядке нужно, изменив формулу:
Все параметры, входящие в неё, уже известны.
Внимание! Электросчетчик, установленный для измерения количества потребляемой энергии, подсчитывает, сколько квт в час подано абоненту электричества. Если абонент использует в своих нуждах потребители реактивного типа, то он заплатит за полную мощность. Она будет больше, чем практически потраченная её активная величина.
Практическое значение для обычных граждан, разница между этими двумя величинами существенны лишь при приобретении приборов и устройств. Не все обозначенные производителем данные указывают оба значения сразу. Чтобы понять, какую именно мощность выдаст тот или иной аппарат, нужно уметь перевести одну величину в другую.
Видео
Основной единицей измерения мощности применительно к электрооборудованию является кВт (киловатт). Но существует и другая единица мощности, о которой знают далеко не все - кВАр .
кВАр (киловар) – единица измерения реактивной мощности (вольт-ампер реактивный – вар, киловольт-ампер реактивный – кВАр ). В соответствии с требованиями Международного стандарта единиц систем измерения СИ, единица измерения реактивной мощности записывается "вар" (и, соответственно, "квар"). Однако широкораспространенным является обозначение "кВАр". Такое обозначение обусловленно тем, что единицей измерения полной мощности по СИ является ВА. В зарубежной литературе общепринятым обозначением единицы измерения реактивной мощности является "kvar ". Единица измерения реактивной мощности приравнивается к внесистемным единицам, допустимым к применению наравне с единицами СИ.
Приемники энергии переменного тока потребляют как активную, так и реактивную мощность. Соотношение мощностей цепи переменного тока можно представить в виде треугольника мощностей.
На треугольнике мощностей буквами P, Q и S обозначены активная, реактивная и полная мощности соответственно, φ – сдвиг фаз между током (I) и напряжением (U).
Значение реактивной мощности Q (кВАр) используется для определения полной мощности установки S (кВА), что на практике требуется, например, при расчете полной мощности трансформатора, питающего оборудование. Если более подробно рассмотреть треугольник мощностей, то очевидно, что компенсировав реактивную мощность, мы снизим и потребление полной мощности.
Потреблять реактивную мощность из снабжающей сети предприятиям крайне не выгодно, так как это требует увеличения сечений подводящих кабелей, повышения мощности генераторов и трансформаторов. Есть способы позволяющие получать (генерировать) её непосредственно у потребителя. Самым распространенным и эффективным способом является использование конденсаторных установок . Поскольку основной функцией, выполняемой конденсаторными установками является компенсация реактивной мощности, то и общепринятой единицей их мощности является кВАр, а не кВт как для всего остального электротехнического оборудования.
В зависимости от характера нагрузки на предприятиях могут применяться как не регулируемые конденсаторные установки, так и установки с автоматическим регулированием. В сетях с резко переменной нагрузкой используются установки с тиристорным управлением, которые позволяют подключать и отключать конденсаторы практически мгновенно.
Рабочим элементом любой конденсаторной установки является фазовый (косинусный) конденсатор. Основной характеристикой таких конденсаторов является мощность (кВАр), а не емкость(мкФ), как для остальных типов конденсаторов. Однако в основу функционирования как косинусных, так и обычных конденсаторов, заложены одни и те же физические принципы. Поэтому мощность косинусных конденсаторов, выраженную в кВАр, можно пересчитать в емкость, и наоборот, по таблицам соответствия или формулам пересчета . Мощность в кВАр прямо пропорциональна емкости конденсатора (мкФ), частоте (Гц) и квадрату напряжения (В) питающей сети. Стандартный ряд номиналов мощности конденсаторов для класса 0,4 кВ составляет от 1,5 до 50 кВАр, а для класса 6-10 кВ от 50 до 600 кВАр.
Важным показателем эффективности энергопотребления является экономический эквивалент реактивной мощности к э (кВт/кВАр). Он определяется как снижение потерь активной мощности к уменьшению потребления реактивной мощности.
Значения экономического эквивалента реактивной мощности
| Характеристика трансформаторов и системы электроснабжения | При максимальной нагрузке системы (кВт/кВАр) | При минимальной нагрузке системы (кВт/кВАр) |
|---|---|---|
| Трансформаторы, питающиеся непосредственно от шин станций на генераторном напряжении | 0,02 | 0,02 |
| Сетевые трансформаторы, питающиеся от электростанции на генераторном напряжении (например, трансформаторы промышленных предприятий, питающиеся от заводских или городских электростанций) | 0,07 | 0,04 |
| Понижающие трансформаторы 110-35 кВ, питающиеся от районных сетей | 0,1 | 0,06 |
| Понижающие трансформаторы 6-10 кВ, питающиеся от районных сетей | 0,15 | 0,1 |
| Понижающие трансформаторы, питающиеся от районных сетей, реактивная нагрузка которых покрывается синхронными компенсаторами | 0,05 | 0,03 |
Существуют и более «крупные» единицы измерения реактивной мощности, например мегавар (Мвар) . 1 Мвар равен 1000 кВАр. В мегаварах как правило измеряется мощность специальных высоковольтных систем компенсации реактивной мощности – батарей статических конденсаторов (БСК).
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
