Co je kVA, kW, kVAr, Cos(f)?

V tomto článku se podíváme na to, co jsou kVA, kW, kVAr? Co jednotlivé veličiny znamenají a jaký je fyzikální význam těchto veličin.
Co je KVA? KVA je nejzáhadnější slovo pro spotřebitele elektřiny a zároveň nejdůležitější. Abychom byli přesní, měli bychom zahodit předponu kilo- (10 3) a získat původní hodnotu (měrnou jednotku) VA, (VA), Volt-Ampéry. Tato hodnota charakterizuje Celkový elektrický výkon, mající akceptované písmenné označení podle soustavy SI – S. Celkový elektrický výkon je geometrický součet činného a jalového výkonu, zjištěno ze vztahu: S2=P2+Q2 nebo z následujících vztahů: S=P/ cos(φ) nebo S=Q/sin(φ). Fyzikální význam celkového výkonu je popsat celkovou spotřebu elektrické energie k provedení jakékoli činnosti elektrického zařízení.

Poměr výkonu lze znázornit jako mocenský trojúhelník. Na trojúhelníku označují písmena S(VA), P(W), Q(VAr) celkový, činný a jalový výkon. φ je úhel fázového posunu mezi napětím U(V) a proudem I(A), je v podstatě zodpovědný za zvýšení celkového výkonu elektrické instalace. Maximální výkon elektrické instalace bude, když Cos(φ) bude mít tendenci k 1.

Co je kW? kW není o nic méně záhadné slovo než kVA. Opět zahodíme předponu kilo- (10 3) a získáme původní hodnotu (měrnou jednotku) W, (W), Watt. Tato hodnota charakterizuje Aktivní spotřebovaný elektrický výkon, který má akceptované písmenné označení podle soustavy SI – P. Aktivní spotřebovaný elektrický výkon je geometrický rozdíl mezi celkovým a jalovým výkonem, zjištěno ze vztahu: P2=S2-Q2 , nebo z následujícího vztahu: P=S* cos(φ) .
Činný výkon lze popsat jako část celkového výkonu vynaloženého k provedení užitečné činnosti elektrickým zařízením. Tito. dělat „užitečnou“ práci.
Zůstává nejméně používané označení – kVAR. Opět zahodíme předponu kilo- (10 3) a získáme původní hodnotu (měrnou jednotku) VAR, (VAR), Volt-ampér reaktivní. Tato hodnota charakterizuje jalový elektrický výkon, který má přijaté písmenné označení podle soustavy SI – Q. Jalový elektrický výkon je geometrický rozdíl mezi celkovým a činným výkonem, zjištěno ze vztahu: Q2=S2-P2 , nebo z následujícího vztahu: Q =S* sin(φ).
Jalový výkon může mít indukční (L) nebo kapacitní (C) charakter.
Typický příklad reakce elektrické instalace: nadzemní vedení vůči „země“ je charakterizováno kapacitní složkou, lze jej považovat za plochý kondenzátor se vzduchovou mezerou mezi „deskami“; zatímco rotor motoru má výrazný indukční charakter, jeví se nám jako vinutý induktor.
Jalový výkon lze popsat jako část celkového výkonu vynaloženého na přechodové procesy, které mají kapacitní a indukční složky. Na rozdíl od aktivního výkonu nevykonává jalový výkon „užitečnou“ práci, když je elektrické zařízení v provozu.
Abych to shrnul: Každá elektrická instalace je charakterizována dvěma hlavními indikátory z následujících: Výkon (plný (kVA), Aktivní (kW)) a kosinus úhlu posunu napětí vzhledem k proudu – Cos(φ). Hodnotové poměry jsou uvedeny v článku výše. Fyzický význam aktivní síly je výkon „užitečné“ práce; Reaktivní – vynakládání části energie na přechodové procesy, nejčastěji se jedná o ztráty v důsledku převrácení magnetizace.

Příklady získání jednoho množství z druhého:
Elektroinstalace dána s indikátory: činný výkon (P) – 15 kW, Cos(φ) = 0,91. Celkový výkon (S) tedy bude – P/Cos(φ)=15/0,91=16,48 kVA. Provozní proud elektroinstalace vždy vychází z celkového výkonu (S) a je pro jednofázovou síť – I=S/U=15/0,22=68,18A, pro třífázovou síť – I=S/ (U*(3)^0,5, 15))=0,38/(1,73205*22,81)=XNUMXA.
Elektroinstalace dána s indikátory: celkový výkon (S) – 10 kVA, Cos (φ) = 0,91. Tedy činná složka výkonu (P) bude – S*Cos(φ)=10*0,91=9,1 kW.
Elektroinstalace dána — TP 2×630 kVA s indikátory: celkový výkon (S) — 2×630 kVA, musí být přidělen činný výkon. Pro vícebytové bydlení s elektrickými sporáky použijeme Cos(φ) = 0,92. Tedy činná složka výkonu (P) bude – S*Cos(φ)=2*630*0,92=1159,2 kW.

Pod voltampér (označené VA nebo VA) označuje jednotku zdánlivého výkonu střídavého proudu. Navzdory skutečnosti, že voltampér je ekvivalentní wattům, je to nezávislá fyzikální veličina. Pro usnadnění je celkový výkon zařízení generujících energii obvykle udáván ve voltampérech. Dieselové generátory vyžadují pravidelnou technickou kontrolu, kontrolu hladiny oleje a paliva (při systematickém používání závisí technické kontroly na počtu odpracovaných hodin motoru). Generátory určené pro stálý provoz potřebují vhodné zatížení, pokud nejsou k dispozici, mohou nastat problémy s provozem zařízení.

Jaký je celkový příkon alternátoru? Jde o proud v elektrickém obvodu (měřený v ampérech) vynásobený napětím v jednotlivých úsecích (měřeno ve voltech). Watt (označení – W nebo W) – také jednotka výkonu, ale ne celková, ale aktivní. 1 watt energie se generuje, pokud se práce vykonaná za 1 sekundu rovná 1 joulu. V tomto případě je watt jako jednotka činného výkonu ekvivalentní výkonu konstantního proudu 1 ampér a při napětí 1 volt.

Výběr generátoru nebo stabilizátoru napětí je nutné rozlišovat zdánlivý příkon (kVA) a činný výkon (kW), která se vynakládá na vykonávání užitečné práce. Pro získání celkového výkonu se sečtou hodnoty jalového a činného výkonu. Zároveň není zbytečné mít na paměti, že poměr celkových a činných výkonů se může u různých spotřebitelů elektřiny lišit, takže pro určení celkového výkonu spotřebitelů je třeba sečíst jejich celkový, nikoli činný výkon.

Jak převést kVA na kW

Výkon elektrických spotřebičů se zpravidla uvádí ve wattech. Při zadání jakékoli hodnoty ve wattech máme na mysli činný výkon spotřebiče, který určuje jeho užitečný provoz (žárovky, ventilátory, televizory). Tato hodnota v podstatě představuje spotřebu energie vynaloženou na ohřev a mechanický pohyb částí elektrického spotřebiče. Na těle takových aktivních spotřebitelů elektřiny, jako je rychlovarná konvice, žárovka, ohřívač, jsou obvykle uvedeny jmenovitý výkon a jmenovité napětí – tyto údaje jsou dostatečné pro provoz. V tomto případě není třeba počítat kosinus „phi“ – účiník, což je poměr činného výkonu k celkovému výkonu, protože bude vždy roven jedné („phi“ se rovná nule a kosinus nuly je jedna).

Činný výkon je určen proudem elektrického spotřebiče vynásobeným jeho napětím a účiníkem, tzn. P = I*U*Сos (fi), což znamená, že P = I*U*1 = P=I*U. Ukažme si to na jednoduchém příkladu s trubkovým elektrickým topným zařízením (TEH) s cos „phi“ = 1. Nechť je jeho celkový výkon (S) roven 10 kVA, ukáže se, že činný výkon (P) bude roven 10 kW:. P=10*1=10 kW.

Štítek elektrického zařízení, které má aktivní i jalový odpor (indukční, kapacitní), udává výkon (P) ve wattech a hodnotu kosinus „phi“ (poměr aktivního a jalového odporu So na těle). u typického elektromotoru najdete následující údaje:

P=5 kW, Сos(fi)=0,8.

Doporučeno pro použití jako záložní zdroj energie (ne více než 12 hodin) v domácnosti při krátkých přestávkách v hlavním napájení.

Spočítejte si požadovaný výkon generátoru pomocí naší výkonové kalkulačky:

Tyto informace lze použít k nalezení celkového (aktivního, S) a jalového (Q) výkonu motoru: S=P/Cos(fi)=5/0,8= 6,25 kVA, Q= U*I/Sin(fi )

Pokud na štítku není uvedena aktuální síla (I), musíte ji zjistit předběžnými výpočty: I=S/U ,
kde U=220 V.

To vyvolává otázku: proč je výkon indikován ve voltampérech na výkonných elektrických zařízeních (stabilizátory napětí, transformátory)? Racionální vysvětlení lze uvést v následujícím příkladu. Když vezmeme stabilizátor napětí o výkonu 10000 10000 VA a připojíme k němu určitý počet domácích topidel, pak by teoreticky celkový výkon topidel spotřebovaný neměl přesáhnout 0.8 8000 W. Ale pokud je k tomuto stabilizátoru připojena induktor s Cos(fi) = 8500, pak se generovaný výkon změní o 0.85 W nebo 10000 W s Cos(fi) = 1000. V tomto případě se ukazuje, že uvedená hodnota XNUMX XNUMX VA již není relevantní. Výkon spotřebičů vyrábějících elektřinu lze tedy zobrazit pouze jako zdánlivý výkon (pro náš příklad XNUMX kVA), bez ohledu na to, jak je plánováno použití.

Účiník (kosinus phi)

Účiník (cosinus „phi“) je poměr průměrného výkonu střídavého proudu a součinu efektivního napětí a proudu. Maximální možná hodnota kosinu „phi“ je jedna. Z vědeckého hlediska je u sinusového střídavého proudu tento koeficient totožný s kosinusem fázového úhlu mezi sinusoidami napětí a proudu.

Vlastnosti elektrického obvodu: r – aktivní odpor, Z — celkový odpor; respektive Сos f – úhel fázového posunu, Сos f = r/Z.

V případech, kdy elektrický obvod s aktivním odporem obsahuje nelineární úseky, budou křivky napětí a proudu zkreslené a účiník bude menší než jedna.

Existuje několik definic účiníku. První z nich uvádí, že kosinus „phi“, jak je uvedeno výše, představuje úhel fázového posunu mezi křivkami napětí a proudu a je také poměrem aktivní a celkové energie:

kde P je činný výkon (W), S je zdánlivý výkon (VA).

Účiník je kumulativní indikátor indikující přítomnost lineárních a nelineárních zkreslení v elektrické síti, které se objevují při připojení zátěže.

Nejběžnější interpretace účiníku jsou:

• 1 — optimální hodnota;
• 0.95 – dobrý ukazatel;
• 0.90 — uspokojivý ukazatel;
• 0.80 – průměrný (typický pro moderní elektromotory);
• 0.70 – nízká sazba;
• 0.60 – špatný ukazatel.