Перевод полной мощности в активную мощность. Мощности разного уровня: отличие кВа от кВт

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.

кВА - киловольт-ампер
кВт - киловатт
-
кВА - единица измерения полной мощности переменного тока. Полная мощность переменного тока определяется как произведение действующих значений тока в цепи (в амперах) и напряжения на её зажимах (в вольтах) .
-
кВт - единица мощности. 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 неизменяющегося электрического тока силой 1 ампер при напряжении 1 вольт.
-
P.S.
кВт единица измерения принята в основном для электродвигателей, чтобы перевести кВа в кВт , нужно из кВа вычесть 20% и мы получим кВт с небольшой погрешностью, которой можно пренебречь. Например 1 кВа будет приблизительно равен 0,8 кВт.
-
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.
___

кВт =кВА*cosф
cosф:
печки, лампочки накаливания - 1
электродвигатели - 0,65-0,8
компы, энергосберегающие лампы - 0,5-0,9

Для жилого сектора с электроплитами принимают cosф=0,95 , для газифицированных домов - 0,8 .
___

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*Сos (fi) →

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

Pполн.= Pакт./Cos(fi)

Pполн.= 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.

Содержание:

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.

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).

Как известно, мощность зависит от работы и времени, необходимого для выполнения работы. Каждый электроприбор, устройство или предмет бытовой техники работает с определенной мощностью, которая является физической величиной, равной отношению работы, совершенной за определенное время определенной силой, к данному временному промежутку. Чем больше показатель мощности, тем большую работу может выполнить электроприбор за определенное время.

Электрическая мощность в быту

Чайник, фен, пылесос, компьютер и обычная лампа накаливания - электроприборы различного уровня и различной мощности окружают человека повсеместно, делая его жизнь более комфортной и уютной.

Чтобы узнать мощность электроприборов, которыми пользуется человек в повседневной жизни, достаточно посмотреть на информацию, размещенную на корпусе данного прибора. Электрическая мощность - показатель того, сколько энергии прибор потребляет из сети при своей работе.

Мощность электроприбора не только влияет на показания счетчика и расходы на оплату электроэнергии, но и на качественную работу проводки. Не стоит забывать о том, что чрезмерный ток может привести в лучшем случае к автоматическому выключению электропитания, а в худшем к замыканию, повреждению контактов и пожару.

Следовательно, знать зависимость мощности прибора от электрического тока в сети никогда не будет лишним. Для этого необходимо понимать различие полной, реактивной и активной мощности электроприборов.

Мощности бывают разными

Как правило, производители в технических характеристиках электроприборов, оборудования указывают полную мощность, измеряемую в киловольт-амперах (кВА). При этом потребитель, привыкший к знакомым глазу киловаттам (кВт) начинает теряться и не понимает, какой мощностью обладает прибор, электроинструмент и т.д. И кВА и кВт являются единицами измерения мощности электроприбора, оборудования, техники.

При этом киловатты показывают реально используемую мощность прибора при активной работе, а киловольт-амперы показывают уровень мощности прибора в целом. Полной является мощность, потребляемая прибором. При этом она не в полном объеме принимает участие в эксплуатации оборудования. Одна часть уходит на нагрев, действие (активная мощность), а другая передается электромагнитным полям по цепи (реактивная мощность).

Каждый электроприбор имеет определенный коэффициент мощности - величину, которая характеризует прибор по наличию реактивной мощности при определенной доле нагрузки. Данный показатель дает понять, как сильно смещается уровень мощности прибора при нагрузке относительно напряжения. Существует несколько основных показателей коэффициента мощности:

• 0.80 - плохой показатель;
• 0.90 - удовлетворительный;
• 0.95 - хороший показатель;
• 1.00 - идеальный.

Например, в технических характеристиках перфоратора указана мощность в 5 кВт. Так как при работе он имеет реактивное сопротивление, то обладает плохим коэффициентом мощности (0,85).Соответственно полная мощность, необходимая для эксплуатации перфоратора, составляет 5,89 кВА.

А вот коэффициент мощности обычного электрического чайника составляет единицу. Таким образом, уровень потребляемой мощности и мощности, используемой при работе чайника, совпадают.

Полная и активная мощность - это разные физические величины, дающие полное представление о технических характеристиках электроприбора и условиях, необходимых для его качественной работы.