Что такое кВт и кВА? В чем разница? Какую мощность учитывать при подборе генератора?
Производители дизельных генераторов в технических характеристиках указывают два вида мощности – полную и активную, которые отличаются числовыми значениями и единицами измерения. Вместе с ними приводится коэффициент мощности (cos φ) . Давайте разберемся с этими понятиями.
Что такое активная мощность?
Вспомним, что существуют активные и реактивные потребители электроэнергии. К первым относятся приборы, полностью поглощающие переданную им энергию и выделяющие тепло. Например, электроплиты, утюги. Их мощность называется активной, представляет собой работу в 1 Джоуль за 1 секунду и измеряется в киловаттах (кВт) .
Реактивные потребители, а это электроприборы, имеющие в своем составе конденсаторы и катушки индуктивности, кроме выполнения полезной работы накапливают часть переданной энергии, а затем возвращают ее обратно источнику. Такие колебания бесполезны, приводят к потерям электрического тока в цепи и считаются вредными.
Если мы откроем технический паспорт двигателя, холодильника, стиральной машины, электродрели, то присутствие там коэффициента мощности cos φ будет говорить о реактивной составляющей в этих приборах. Сам коэффициент не имеет размерности и показывает величину сдвига фазы переменного тока относительно напряжения, приложенного к нагрузке. Его значение всегда меньше 1. Например, для дизельных генераторов он равен 0,8. Но все производители энергетического оборудования стремятся повысить это число. Для активных потребителей электроэнергии cos φ равен 1.
Полная мощность
Вычисляется путем умножения силы тока, проходящего по цепи, на величину действующего напряжения. Измеряется в киловольт-амперах (кВА) . На математическом уровне представляет собой геометрическую сумму активной мощности и реактивного ингредиента.
В практическом плане говорит о реальной нагрузке на элементы цепи (провода, распредщиты, трансформаторы), поэтому ее значение для дизельных генераторов всегда несколько больше активной мощности. Ведь полная нагрузка зависит от величины используемого тока, а не от энергии, фактически полученной потребителем.
На примере трехфазного дизельного генератора определим его номинальную (активную) мощность в кВт:
Для этого полную мощность (145 кВА) умножим на cos φ (0,8) и получим 145х0,8=116 кВт.
То есть данный генератор способен непрерывно выдавать 116 кВт полезной электроэнергии .
Какую мощность учитывать при подборе генератора?
Если планируется купить дизельный генератор для дома или стройки, где будет использоваться различное электрооборудование с реактивной составляющей, то следует ориентироваться на значение полной мощности в кВА. В случае приобретения резервной электростанции, которая будет обеспечивать освещение во время аварийных отключений, можно ограничиться активной мощностью.
Для обстоятельной консультации и правильного выбора генератора обращайтесь к менеджерам « ».
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.
Этот вопрос - один из наиболее популярных. Его часто задают покупатели ИБП. Продавцы ИБП (которым, собственно, и задают это вопрос) отвечают на него по-разному и почти всегда неправильно. Попробуем разобраться, как рассчитывают мощность в электрической цепи.
В цепи постоянного тока дело обстоит довольно просто. Электрический ток, поступая из источника постоянного тока в нагрузку, производит в ней полезную (или бесполезную) работу по перемещению зарядов в направлении электрического поля. Рассчитать мощность в такой цепи очень просто: нужно умножить ток на падение напряжения на нагрузке: P[Ватт] = I[Ампер] * U[Вольт]
В цепи переменного тока, с которой нам приходится иметь дело, рассматривая работу ИБП, все немного по-другому.
Для переменного тока вводится понятие мгновенной мощности - это произведение мгновенных значений переменных напряжения и тока. Активная мощность (средняя по времени мощность, выделяемая в нагрузке) - она измеряется в ваттах - равна среднему за период значению мгновенной мощности.
Если напряжение имеет синусоидальную форму, и нагрузка в цепи активная (или, иначе говоря, омическая - например, лампы накаливания), то активная мощность равна произведению действующих значений напряжения и тока. Т.е. она рассчитывается примерно так же, как и мощность в цепи постоянного тока: P[Ватт] = Uдейств * Iдейств.
|
а) синусоидальный ток в активной нагрузке; б) синусоидальный ток в нагрузке с реактивной составляющей; в) несинусоидальный ток. На рис. видно, что в этом случае напряжение и ток всегда имеют одинаковый знак (становятся положительными и отрицательными одновременно). Поэтому мгновенная мощность всегда положительна. Физически это означает, что в любой момент времени мощность выделяется в нагрузке. Иначе говоря, так же как в цепи постоянного тока, заряды всегда движутся в направлении действия электрического поля. Если напряжение и ток имеют синусоидальную форму, но нагрузка имеет емкостную или индуктивную (реактивную) составляющую, то ток опережает по фазе напряжение или отстает от него. В этом случае мощность, выделяемая в нагрузке, уменьшается. |
На рисунке б) видно, что из-за фазового сдвига, в некоторые моменты времени, напряжение и ток имеют противоположные знаки. В это время мгновенная мощность оказывается отрицательной и уменьшает среднюю за период мгновенную мощность. Электротехник скажет, что в эти моменты времени ток течет из нагрузки в источник тока. С точки зрения физика, в эти моменты времени заряды по инерции движутся против сил электрического поля.
Формула для средней за период мощности для случая нагрузки с реактивной составляющей несколько изменяется. В ней появляется коэффициент мощности. Для синусоидальных напряжения и тока он численно равен знакомому со средней школы "косинусу фи":
P[Ватт] = Uдейств * Iдейств * Cos (fi). Здесь: fi - угол сдвига фаз между напряжением и током.
Произведение действующих значений напряжения и тока называется полной мощностью цепи переменного тока и измеряется в вольт-амперах (ВА). Полная мощность всегда больше или равна активной (выделяемой в нагрузке) мощности.
Если нагрузкой является компьютер, то дело обстоит еще немного сложнее. Ток, потребляемый компьютером, имеет несинусоидальную форму (см. рис. 30в). Мощность, выделяемая в нагрузке, при такой форме тока также меньше, чем произведение действующих значений напряжения и тока.
На рис. 30в видно, что при некоторых значениях напряжения (когда напряжение мало) компьютер не потребляет тока. Мгновенная мощность в эти моменты времени равна нулю - напряжение как бы "пропадает зря", не производя работы.
Активная (выделяемая в нагрузке) мощность для случая нелинейной нагрузки выражается формулой:
P[Ватт] = Uдейств * Iдейств * К, где: К - коэффициент мощности.
Ток "компьютерной" нагрузки как правило несколько опережает напряжение. Но сдвиг фаз очень невелик (10-30 градусов), поэтому коэффициент мощности для компьютера не равен косинусу угла фазового сдвига, а значительно меньше.
По данным фирмы American Power Conversion коэффициент мощности равен 0.6 для персональных компьютеров и 0.7 для мини компьютеров. На самом деле, коэффициент мощности компьютерной нагрузки связан с коэффициентом амплитуды тока и, даже для одного и того же импульсного блока питания, зависит от того, насколько блок питания использует свою номинальную мощность. Так, если импульсный блок питания нагружен слабо (к нему подключено мало потребителей - дисководов, процессоров и т.д.), то коэффициент амплитуды увеличивается, а коэффициент мощности уменьшается.
В зависимости от устройства ИБП, ток в разных местах его схемы зависит либо от активной мощности нагрузки (например, ток, отбираемый от аккумуляторов), либо от ее полной мощности (например, ток на выходе ИБП). Поэтому, как правило, производители ИБП указывают два значения максимальной мощности нагрузки, которая может быть подключена к ИБП: полную мощность в вольт-амперах и активную мощность в ваттах. В принципе, в каждом конкретном случае (для каждого сочетания ИБП + нагрузка) можно определить, какой из пределов (в ваттах или вольт-амперах) является критичным. Но это может сделать только специалист, зная, как устроен ИБП и как устроена нагрузка. Общего рецепта здесь дать нельзя - слишком много вариантов (разные типы и схемы ИБП, разные сдвиги фаз и коэффициенты амплитуды нагрузки и т.д.). Поэтому подбирая ИБП, покупатель должен просто учитывать оба ограничения. Т.е. и активная, и полная мощность его оборудования должны быть меньше заявленных производителем ИБП максимальных значений. Обычно, для надежной работы ИБП, берут еще и запас примерно в 30%.
В общем случае мощность есть произведение силы тока на напряжение, умноженное на так называемый cosф, именуемый также коэффициент мощности или power factor. Угол ф - между векторами тока и напряжения и показывает соотношение между активной мощностью (совершаемая полезная работа) и "вредной частью мощности", правильно называемой реактивная составляющая мощности.
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.
