Активная и полная мощность в чем разница?

кВа в кВт — как правильно перевести мощность

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.

Единицы обозначения мощности

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.

Активная нагрузка сети

Учимся легко считать потребляемую мощность электроприбора

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.

Реактивная нагрузка сети

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

Как перевести ватты в амперы

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 = S*cosϕ,

где:

• 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:

S=P/ cosϕ.

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.

Паспортные данные, отображаемые на устройствах

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.

Источник: https://amperof.ru/teoriya/kva-v-kvt-perevesti.html

Активная и реактивная мощность 2020

Питание — это комбинация напряжения и тока в электрических цепях. С технической точки зрения, это скорость передачи электрической энергии электрическими цепями, что означает скорость передачи энергии. Аббревиатуры AC и DC часто используются в системах электропитания в качестве переменного тока и постоянного тока соответственно.

Оба представляют собой разные типы тока, используемые для передачи электрической энергии. Активная мощность и реактивная мощность являются двумя наиболее распространенными терминами, используемыми для описания потока энергии в электроэнергетических системах. Активная мощность — это реальная мощность, тогда как реактивная мощность используется для передачи реальной мощности.

В этой статье освещаются некоторые ключевые различия между ними.

Что такое активная сила?

В простых цепях переменного тока напряжение и ток являются синусоидальными, что означает, что форма волны имеет близкое сходство с идеальной синусоидальной волной.

В случае чисто резистивной нагрузки напряжение и ток изменяют свою полярность в одно и то же время и в каждый момент времени, это значение положительно означает, что направление тока не меняется в обратном направлении. В этом случае передается только активная мощность.

Активная мощность или реальная мощность — это мощность, которая фактически потребляется в цепи переменного тока. Проще говоря, рассеиваемая мощность называется активной силой. Он обозначается заглавной буквой «P» и измеряется в ваттах (W) в основном киловатт (KW) и мегаватт (МВт).

Что такое реактивная сила?

В случае чисто реактивной нагрузки напряжение не соответствует фазе тока. Произведение напряжения и тока положительно для половины каждого цикла, тогда как для другой половины цикла значение отрицательно, так как мощность непрерывно протекает между источником и нагрузкой.

Это приводит к тому, что реактивная мощность передается на нагрузку. Проще говоря, реактивная мощность — это неиспользуемая мощность или мнимая мощность, которая не используется для какой-либо полезной работы, и существует, когда напряжение и ток не соответствуют фазе.

Он обозначается заглавной буквой «Q» и измеряется вольтамперной реактивной (var) в отличие от единицы мощности СИ, которая является ваттом.

Разница между активной и реактивной мощностью

В электрических системах переменного тока величина мощности, используемой для создания эффективной работы, означающая количество мощности, которое фактически передается нагрузке, такой как трансформатор, называется «активной мощностью» или «реальной мощностью» или «истинной мощностью».

Это полезная сила, которая фактически натягивается нагрузкой в ​​результате рассеивания энергии в виде тепла.

С другой стороны, реактивная мощность — это мощность, которая непрерывно отскакивает назад и вперед между источником и нагрузкой, что означает мощность, которая не может использоваться для эффективной работы в цепи переменного тока или в системе.

Ватт является общей единицей для всех видов мощности, которая символизируется как «W», но блок обычно зарезервирован для активной мощности. Он практически измеряется в киловаттах (кВт) и мегаваттах (МВт) в электроэнергетических системах. Реактивная мощность — это форма мощности, но она не выражается в ваттах. Вместо этого он выражается реактивным вольт-амперным реактивным (var) в электроэнергетических системах переменного тока. Он обычно существует, когда форма волны тока и сигнал напряжения не соответствуют фазе, обычно на 90 градусов. Термин «вар» широко используется во всей энергетике.

Активная мощность или реальная мощность символизируется заглавной буквой «P», тогда как реактивная мощность обозначается заглавной буквой «Q». Активная мощность — это реальная мощность, рассеиваемая на нагрузках, которые затем преобразуются в другие виды энергии. В цепи переменного тока, если приложенное напряжение равно «V», а оборотным током «I», тогда среднее значение активной мощности равно P = VI cos φ, где φ — фазовый угол между током и напряжением. Формула для реактивной мощности Q = VI sin φ, где «I sin φ» здесь представляет ток, не соответствует фазе с напряжением.

Активная мощность — это сила, проявляющаяся в различных физических формах, таких как электромагнитное излучение или механическая форма или акустические волны, если на то пошло. Рассмотрим пример колеса-кургана, маленькой ручной тележки с одним колесом и предназначенной для толкания одного человека.

Реактивная мощность используется для управления напряжением во многих промышленных средах для преодоления колебаний уровней напряжения.

Резюме Активные против реактивной мощности

В цепях переменного тока активная мощность — это реальная мощность, потребляемая оборудованием для полезной работы, означающая мощность, рассеиваемую нагрузкой, тогда как реактивная мощность — это воображаемая мощность, которая не используется непосредственно для работы.

Вместо этого он постоянно отскакивает назад и вперед, что приводит к рассеянию тока, а ток, возвращающийся назад, никогда не используется для какой-либо полезной работы и который называется реактивной мощностью. Активная мощность измеряется в киловаттах (KW) или мегаваттах (MW), тогда как реактивная мощность измеряется вольтамперной реактивной (var).

Активная мощность является синфазной с нагрузкой, тогда как реактивная мощность не соответствует фазе нагрузки.

Источник: https://ru.esdifferent.com/difference-between-active-and-reactive-power

Ква в квт: чем отличаются, какая разница, расшифровка

Многие люди, интересующиеся электроникой и гальванистикой, спрашивают, как перевести ква в квт, чем отличаются эти величины друг от друга, и какого их соотношение. Об этом далее.

Что такое кВТ и кВА

Электрическая мощность является величиной, характеризующей скорость передачи с потреблением либо генерацией электроэнергии за временную единицу. Чем больше сила, тем больше работы может выполнить электрическое оборудование за временную единицу. Бывает она полной, реактивной и активной.

кВТ и кВА

кВт — полная электрическая сила, а кВА — активная согласно понятию, представленному Джейсом Уаттом. В соответствии с этим в первом случае одна единица равняется 1000 Ватт. Одним Вт является мощность, при которой за одну секунду может совершаться работа в один джоуль. Часть полной силы, передающейся в нагрузку за конкретный период тока, это активная мощность. Она подсчитывается в качестве произведения действующих значений тока с напряжением на угловой косинус со сдвигом фаз около них.

https://www.youtube.com/watch?v=QBPe-8daSOs

Подробное определение киловатта

Киловатт ампер является полной мощностью, которая потребляется любым электрическим оборудованием, а киловатт считается активной энергией, которая тратится на выполнение полезной работы. Полная сила это сумма активных и реактивных показателей.

Обратите внимание! Все электрические приборы, имеющие статус потребителей, делятся на несколько категорий:

К первым относятся лампы накаливания с обогревателями и электрическими плитами. Ко вторым относятся кондиционеры с телевизорами, дрелями и люминесцентными лампами.

Подробное определение киловатт ампер

Объект измерения

В ваттах на данный момент можно измерить любую силу, не только электрическую. К примеру, чтобы измерить двигательную автомобильную силу, применяются ватты. Но зачастую используются не сами они, а их производные. Аналогично с метрами и километрами, граммами и килограммами, 1 кВТ=1000 Вт. Поэтому все электроприборы, как правило, имеют выраженную силу.

Что касается амперной величины, самыми популярными приборами, измеряемыми в ней, являются источники бесперебойного питания и различные промышленные и строительные генераторы питания.

Что измеряется в величинах

Отличия

Измерение активной силы происходит в киловаттах, а полной или номинальной — в киловольт амперах. Вольт ампер с киловольт ампером, будучи мощностной единицей тока, подсчитывается как произведение токовых амперных значений в электрической цепи и вольтовое напряжение на ее окончаниях. Ватт на киловатт является энергией, совершаемой за секунду, и равной одному джоулю. Измерение осуществляется при помощи силы постоянно действующей энергии при вольтовом напряжении.

Чем отличаются величины

Соотношение кВА и кВТ

Любая электрическая установка характеризуется несколькими показателями, а именно полной и активной мощностью, а также угловым косинусом по отношению сдвига энергии к току. Соотношение значений можно выразить формулой S = A / Сos φ.

Соотношение величин по формуле

Перевод кВА в кВТ и наоборот

Если говорить обычным языком, отличие квт от ква в том, что кВт является полезной, а кВА полной мощностью. Согласно следующему примеру перевода значений кВА-20%=кВт и 1=0,8 кВт. Для перевода ампера в квт необходимо от первого значения вычесть двадцать процентов. В итоге выйдет показатель, имеющий малую погрешность. Например, если бытовой стабилизатор обладает мощностью 15, то чтобы вычислить киловатты, необходимо это значение перемножить на 0,8 или же отнять от него 20%. Потом можно все пересчитать, используя онлайн-конвертеры. В итоге необходимо действовать по простой формуле:

P=S * Сosf, где P является активной мощностью, S-полной силой, Сos f мощностным коэффициентом.

Формула перевода

Для обратного действия и вычисления киловольт, к примеру, на портативном генераторе 10 киловатт необходимо поделить это значение на 0,8, согласно приведенной ниже формуле:

S=P/ Сos f, где S считается полной мощностью, P активной силой, а Сos f мощностным коэффициентом. Более подробная справочная информация дана в любом физическом учебном пособии, в том числе и ответ на вопрос, как мощность трансформатора 1000 ква перевести в кВт.

Формула перевода кВТ в кВА

Стоит отметить, что наиболее часто встречающимися расшифровками мощностного коэффициента являются следующие значения: 1 является оптимальным значением, 0,95 хорошим, 0,90 — удовлетворительным, 0,80 средним, 0,70 низким и 0,60 плохим. Поэтому силу трансформатора 1000 ква перевести в киловатты не составит труда.

Мощностный коэффициент значения

Отвечая на вопрос, какая у киловатт и киловольт разница, можно сказать, что это две разные величины. В первом случае это единица измерения полной мощности, а во втором только активной. Разница их проявляется в работе электрического оборудования, несмотря на возможную схожесть в написании величин.

Источник: https://rusenergetics.ru/ustroistvo/kva-v-kvt

Что такое активная, реактивная и полная мощность — простое объяснение

В цепях постоянного тока не разделяют мощность на разные составляющие, такие как активная и реактивная, поэтому используют простое выражение P=U*I. Но с переменным током дело обстоит иначе. В этой статье мы рассмотрим, что такое активная, реактивная и полная мощность электрической цепи.

Определение

Нагрузка электрической цепи определяет, какой ток через неё проходит. Если ток постоянный, то эквивалентом нагрузки в большинстве случаев можно определить резистор определённого сопротивления. Тогда мощность рассчитывают по одной из формул:

P=U*I

P=I2*R

P=U2/R

По этой же формуле определяется полная мощность в цепи переменного тока.

Нагрузку разделяют на два основных типа:

• Активную – это резистивная нагрузка, типа – ТЭНов, ламп накаливания и подобного.
• Реактивную – она бывает индуктивной (двигатели, катушки пускателей, соленоиды) и емкостной (конденсаторные установки и прочее).

Последняя бывает только при переменном токе, например, в цепи синусоидального тока, именно такой есть у вас в розетках. В чем разница между активной и реактивной энергией мы расскажем далее простым языком, чтобы информация стала понятной для начинающих электриков.

Смысл реактивной нагрузки

В электрической цепи с реактивной нагрузки фаза тока и фаза напряжения не совпадают во времени. В зависимости от характера подключенного оборудования напряжение либо опережает ток (в индуктивности), либо отстаёт от него (в ёмкости). Для описания вопросов используют векторные диаграммы. Здесь одинаковое направление вектора напряжения и тока указывает на совпадение фаз. А если вектора изображены под некоторым углом, то это и есть опережение или отставание фазы соответствующего вектора (напряжения или тока). Давайте рассмотрим каждый из них.

В индуктивности напряжение всегда опережает ток. «Расстояние» между фазами измеряется в градусах, что наглядно иллюстрируется на векторных диаграммах. Угол между векторами обозначается греческой буквой «Фи».

В идеализированной индуктивности угол сдвига фаз равен 90 градусов. Но в реальности это определяется полной нагрузкой в цепи, а в реальности не обходится без резистивной (активной) составляющей и паразитной (в этом случае) емкостной.

В ёмкости ситуация противоположна – ток опережает напряжение, потому что индуктивность заряжаясь потребляет большой ток, который уменьшается по мере заряда. Хотя чаще говорят, что напряжение отстаёт от тока.

Если сказать кратко и понятно, то эти сдвиги можно объяснить законами коммутации, согласно которым в ёмкости напряжение не может изменится мгновенно, а в индуктивности – ток.

Для измерения активной, реактивной и полной мощности, активной и реактивной энергии в прямом и обратном направлениях, а также других важных параметров сети могут использоваться многофукциональные измерительные приборы от компании EKF. Они достаточно легко монтируются и обслуживаются, к тому же могут настраиваться под любой трансформатор тока. Сам прибор дает возможность управления, анализа и оптимизации работы энергетического оборудования, систем и промышленных цепей. Подробнее о данном измерителе вы можете узнать, перейдя по ссылке: https://ekfgroup.com/catalog/pribory-izmeritelnye/mnogofunkcionalnye-izmeriteli.

Треугольник мощностей и косинус Фи

Если взять всю цепь, проанализировать её состав, фазы токов и напряжений, затем построить векторную диаграмму. После этого изобразить активную по горизонтальной оси, а реактивную – по вертикальной и соединить результирующим вектором концы этих векторов – получится треугольник мощностей.

Он выражает отношение активной и реактивной мощности, а вектор, соединяющий концы двух предыдущих векторов – будет выражать полную мощность. Всё это звучит слишком сухо и запутано, поэтому посмотрите на рисунок ниже:

Буквой P – обозначена активная мощность, Q – реактивная, S – полная.

Формула полной мощности имеет вид:

Самые внимательные читатели наверняка заметили подобие формулы теореме Пифагора.

Единицы измерения:

• P – Вт, кВт (Ватты);
• Q – ВАр, кВАр (Вольт-амперы реактивные);
• S – ВА (Вольт-амперы);

Расчёты

Для вычисления полной мощности используют формулу в комплексной форме. Например, для генератора расчет имеет вид:

А для потребителя:

Но применим знания на практике и разберемся как рассчитать потребляемую мощность. Как известно мы, обычные потребители, оплачиваем только за потребление активной составляющей электроэнергии:

P=S*cosФ

Здесь мы видим, новую величину cosФ. Это коэффициент мощности, где Ф – это угол между активной и полной составляющей из треугольника. Тогда:

cosФ=P/S

В свою очередь реактивная мощность рассчитывается по формуле:

Q = U*I*sinФ

Всё вышесказанное справедливо и для трёхфазной цепи, отличаться будут только формулы.

Ответы на популярные вопросы

Полная, активная и реактивная мощности являются важной темой в электричестве для любого электрика. В качестве заключения мы сделали подборку из 4 часто задаваемых вопросов на этот счёт.

• Какую работу выполняет реактивная мощность?

Ответ: полезной работы не выполняет, но нагрузкой на линии является полная мощность, в том числе с учетом реактивной составляющей. Поэтому чтобы снизить общую нагрузку с ней борются или говоря грамотным языком компенсируют.

— В этих целях используют установки для компенсации реактива. Это могут быть конденсаторные установки или синхронные компенсаторы (синхронные электродвигатели). Подробнее мы рассматривали этот вопрос в статье: https://samelectrik.ru/kompensaciya-reaktivnoj-moshhnosti.html

• Из-за каких потребителей возникает реактив?

— Это в первую очередь электродвигатели – самый многочисленный вид электрооборудования на предприятиях.

• Чем вредит большое потребление реактивной энергии?

— Кроме нагрузки на линии электропередач следует учитывать, что предприятия оплачивает полную мощность, а физические лица – только активную. Это приводит к повышенной сумме оплаты за электроэнергию.

На видео предоставлено простое объяснение понятий реактивной, активной и полной мощностей:

На этом мы и заканчиваем рассмотрение данного вопроса. Надеемся, теперь вам стало понятно, что такое активная, реактивная и полная мощность, какие между ними отличия и как определяется каждая величина.

Материалы по теме:

Источник: https://samelectrik.ru/chto-takoe-aktivnaya-reaktivnaya-i-polnaya-moshhnost.html

Чем отличается активная мощность от реактивной

Активная и реактивная мощность — потребители электрической энергии на то и потребители, чтобы эту энергию потреблять. Потребителя интересует та энергия, потребление которой идет ему на пользу, эту энергию можно назвать полезной, но в электротехнике ее принято называть активной. Это энергия, которая идет на нагрев помещений, готовку пищи, выработку холода, и превращаемая в механическую энергию (работа электродрелей, перфораторов, электронасосов и пр.).

Кроме активной электроэнергии существует еще и реактивная. Это та часть полной энергии, которая не расходуется на полезную работу. Как понятно из вышесказанного, полная мощность – это активная и реактивная мощность в целом.

В понятиях активная и реактивная мощность сталкиваются противоречивые интересы потребителей электрической энергии и ее поставщиков. Потребителю выгодно платить только за потребленную им полезную электроэнергию, поставщику выгодно получать оплату за сумму активной и реактивной электроэнергии. Можно ли совместить эти кажущиеся противоречивыми требования? Да, если свести количество реактивной электроэнергии к нулю. Рассмотрим, возможно ли подобное, и насколько можно приблизиться к идеалу.

Активная мощность

Существуют потребители электроэнергии, у которых полная и активная мощности совпадают. Это потребители, у которых нагрузка представлена активными сопротивлениями (резисторами). Среди бытовых электроприборов примерами подобной нагрузки являются лампы накаливания, электроплиты, жарочные шкафы и духовки, обогреватели, утюги, паяльники и пр.

Указанная у этих приборов в паспорте, одновременно является активная и реактивная мощность . Это тот случай, когда мощность нагрузки можно определить по известной из школьного курса физики формуле, перемножив ток нагрузки на напряжение в сети. Ток измеряется в амперах (А), напряжение в вольтах (В), мощность в ваттах (Вт). Конфорка электрической плиты в сети с напряжением 220 В при токе в 4,5 А потребляет мощность 4,5 х 220 = 990 (Вт).

Реактивная мощность

Иногда, проходя по улице, можно увидеть, что стекла балконов покрыты изнутри блестящей тонкой пленкой. Эта пленка изъята из бракованных электрических конденсаторов, устанавливаемых с определенными целями на питающих мощных потребителей электрической энергии распределительных подстанциях. Конденсатор – типичный потребитель реактивной мощности.

В отличие от потребителей активной мощности, где главным элементом конструкции является некий проводящий электричество материал (вольфрамовый проводник в лампах накаливания, нихромовая спираль в электроплитке и т.п.). В конденсаторе главный элемент – не проводящий электрический ток диэлектрик (тонкая полимерная пленка или пропитанная маслом бумага).

Реактивная емкостная мощность

Красивые блестящие пленки, что вы видели на балконе – это обкладки конденсатора из токопроводящего тонкого материала. Конденсатор замечателен тем, что он может накапливать электрическую энергию, а затем отдавать ее – своеобразный такой аккумулятор. Если включить конденсатор в сеть постоянного тока, он зарядится кратковременным импульсом тока, а затем ток через него протекать не будет.

Вернуть конденсатор в исходное состояние можно, отключив его от источника напряжения и подключив к его обкладкам нагрузку. Некоторое время через нагрузку будет течь электрический ток, и идеальный конденсатор отдает в нагрузку ровно столько электрической энергии, сколько он получил при зарядке.

Подключенная к выводам конденсатора лампочка может на короткое время вспыхнуть, электрический резистор нагреется, а неосторожного человека может «тряхнуть» или даже убить при достаточном напряжении на выводах и запасенном количестве электричества.

Интересная картина получается при подключении конденсатора к источнику переменного электрического напряжения. Поскольку у источника переменного напряжения постоянно меняются полярность и мгновенное значение напряжения (в домашней электросети по закону, близкому к синусоидальному). Конденсатор будет непрерывно заряжаться и разряжаться, через него будет непрерывно протекать переменный ток. Но этот ток не будет совпадать по фазе с напряжением источника переменного напряжения, а будет опережать его на 90°, т.е. на четверть периода.

Это приведет к тому, что суммарно половину периода переменного напряжения конденсатор потребляет энергию из сети, а половину периода отдает, при этом суммарная потребляемая активная электрическая мощность равна нулю. Но, поскольку через конденсатор течет значительный ток, который может быть измерен амперметром, принято говорить, что конденсатор – потребитель реактивной электрической мощности

Вычисляется реактивная мощность как произведение тока на напряжение, но единица измерения уже не ватт, а вольт-ампер реактивный (ВАр). Так, через подключенный к сети 220 В частотой 50 Гц электрический конденсатор емкостью 4 мкФ течет ток порядка 0,3 А. Это означает, что конденсатор потребляет 0,3 х 220 = 66 (ВАр) реактивной мощности – сравнимо с мощностью средней лампы накаливания, но конденсатор, в отличие от лампы, при этом не светится и не нагревается.

Реактивная индуктивная мощность

Если в конденсаторе ток опережает напряжение, то существуют ли потребители, где ток отстает от напряжения? Да, и такие потребители, в отличие от емкостных потребителей, называются индуктивными, оставаясь при этом потребителями реактивной энергии. Типичная индуктивная электрическая нагрузка – катушка с определенным количеством витков хорошо проводящего провода, намотанного на замкнутый сердечник из специального магнитного материала.

На практике хорошим приближением чисто индуктивной нагрузки является работающий без нагрузки трансформатор (или стабилизатор напряжения с автотрансформатором). Хорошо сконструированный трансформатор на холостом ходу потребляет очень мало активной мощности, потребляя мощность в основном реактивную.

Реальные потребители электрической энергии и полная электрическая мощность

Из рассмотрения особенностей емкостной и индуктивной нагрузки возникает интересный вопрос – что произойдет, если емкостную и индуктивную нагрузку включить одновременно и параллельно. Ввиду их противоположной реакции на приложенное напряжение, эти две реакции начнут компенсировать друг друга.

Суммарная нагрузка окажется только емкостной или индуктивной, и в некотором идеальном случае удастся добиться полной компенсации. Выглядеть это будет парадоксально – подключенные амперметры зафиксируют значительные (и равные!) токи через конденсатор и катушку индуктивности, и полное отсутствие тока в объединяющих их общей цепи.

Описанная картина несколько нарушается лишь тем, что не существует идеальных конденсаторов и катушек индуктивности, но подобная идеализация помогает понять суть происходящих процессов.

Также к ним относятся электрические трансформаторы источников питания бытовой радиоэлектронной аппаратуры и стабилизаторов напряжения. В случае подобной смешанной нагрузки, помимо активной (полезной) мощности, нагрузка потребляет еще и реактивную мощность, в итоге полная мощность отказывается больше активной мощности.

Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА), и всегда представляет собой произведение тока в нагрузке на напряжение на нагрузке.

Таинственный «косинус фи»

Отношение активной мощности к полной называется в электротехнике «косинусом фи». Обозначается cos φ. Это отношение называется также и коэффициентом мощности. Нетрудно видеть, что для случая чисто активной нагрузки, где полная мощность совпадает с активной, cos φ = 1. Для случаев чисто емкостной или индуктивной нагрузок, где нулю равна активная мощность, cos φ = 0.

В случае смешанной нагрузки значение коэффициента мощности заключается в пределах от 0 до 1. Для бытовой техники обычно в диапазоне 0,5-0,9. В среднем можно считать его равным 0,7, более точное значение указывается в паспорте электроприбора.

Источник: https://electrik-ufa.ru/raznoe/chem-otlichaetsya-aktivnaya-moshhnost-ot-reaktivnoj

Активная и реактивная мощность. За что платим и работа

Активная и реактивная мощность — потребители электрической энергии на то и потребители, чтобы эту энергию потреблять. Потребителя интересует та энергия, потребление которой идет ему на пользу, эту энергию можно назвать полезной, но в электротехнике ее принято называть активной. Это энергия, которая идет на нагрев помещений, готовку пищи, выработку холода, и превращаемая в механическую энергию (работа электродрелей, перфораторов, электронасосов и пр.).

Кроме активной электроэнергии существует еще и реактивная. Это та часть полной энергии, которая не расходуется на полезную работу. Как понятно из вышесказанного, полная мощность – это активная и реактивная мощность в целом.

В понятиях активная и реактивная мощность сталкиваются противоречивые интересы потребителей электрической энергии и ее поставщиков. Потребителю выгодно платить только за потребленную им полезную электроэнергию, поставщику выгодно получать оплату за сумму активной и реактивной электроэнергии. Можно ли совместить эти кажущиеся противоречивыми требования? Да, если свести количество реактивной электроэнергии к нулю. Рассмотрим, возможно ли подобное, и насколько можно приблизиться к идеалу.

За что платим?

И, наконец, самый интересный вопрос – за какой вид энергии платит потребитель. Исходя из того, что реактивная составляющая суммарной энергии не приносит потребителю никакой пользы, при этом долю периода реактивная энергия потребляется, а долю отдается, платить за реактивную мощность незачем.

Но бес, как известно, кроется в деталях.

Поскольку смешанная нагрузка увеличивает ток в сети, возникают проблемы на электростанциях, где электроэнергия вырабатывается синхронными генераторами, а именно: индуктивная нагрузка «развозбуждает» генератор, и приведение его в прежнее состояние обходится в затраты уже реальной активной мощности на его «довозбуждение».

Таким образом, заставить потребителя платить за потребляемую реактивную индуктивную мощность вполне справедливо. Это побуждает потребителя компенсировать реактивную составляющую своей нагрузки, а, поскольку эта составляющая в основном индуктивная, компенсация заключается в подключении конденсаторов наперед рассчитанной емкости.

Потребитель находит возможность платить меньше

Если потребителем оплачивается отдельно потребляемая активная и реактивная мощность. Он готов идти на дополнительные затраты и устанавливать на своем предприятии батареи конденсаторов, включаемые строго по графику в зависимости от средней статистики потребления электроэнергии по часам суток.

Существует также возможность установки на предприятии специальных устройств (компенсаторов реактивной мощности), подключающих конденсаторы автоматически в зависимости от величины и характера потребляемой в данный момент мощности. Эти компенсаторы позволяют поднять значение коэффициента мощности с 0,6 до 0,97, т.е. практически до единицы.

Принято также, что если соотношение потребленной реактивной энергии и общей не превышает 0,15, то корпоративный потребитель от оплаты за реактивную энергию освобождается

Что же касается индивидуальных потребителей, то, ввиду сравнительно невысокой потребляемой ими мощности, разделять счета на оплату потребляемой электроэнергии на активную и реактивную не принято. Бытовые однофазные счетчики электрической энергии учитывают лишь активную мощность электрической нагрузки, за нее и выставляется счет на оплату. Т.е. в настоящее время даже не существует технической возможности выставить индивидуальному потребителю счет за потребленную реактивную мощность.

Особых стимулов компенсировать индуктивную составляющую нагрузки у потребителя нет, да это и сложно осуществить технически. Постоянно подключенные конденсаторы при отключении индуктивной нагрузки будут бесполезно нагружать подводящую электропроводку. За электросчетчиком (перед счетчиком тоже, но за то потребитель не платит), что вызовет потребление активной мощности с соответствующим увеличением счета на оплату, а автоматические компенсаторы дороги и вряд ли оправдают затраты на их приобретение.

Но, что самое главное, компенсация реактивной энергии у каждого потребителя, от квартиры до огромного предприятия, снизит токи во всех линиях электропитания, от электростанции до квартирного щитка. За счет реактивной составляющей полного тока, что уменьшит потери энергии в линиях и повысит коэффициент полезного действия электросистем.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrotehnika/aktivnaia-i-reaktivnaia-moshchnost/

Почему мощность трансформатора измеряют в ква, а не в квт ?

Многим из нас известна основная единица мощности – Ватт (Вт) или чаще используется его производная киловатт (кВт) и вы привыкли, что эта характеристика у электрооборудования указывается именно в них.

Но если взять трансформатор или приборы, в которых он является основным компонентом, например, стабилизаторы напряжения, вы увидите, что мощность там указана в кВА — киловольт-амперах.

Давайте разберемся, что такое кВА, почему именно в этих единицах измерения указывается мощность трансформатора и как она связана с обычными киловаттами.

Я не буду выкладывать здесь определения из учебников и сыпать физическими терминами, объясню коротко, простыми словами, чтобы было понятно любому.

В первую очередь, вы должны знать, что у некоторых электроприборов, работающих от переменного тока, не вся потребляемая мощность тратится на совершение полезной работы — нагрева, освещения, звучания, вращения и т.д.

Всего существует четыре основных типа нагрузок, которые могут подключаться в частности к трансформатору:

Резистивная

Ярким примером резистивной нагрузки является ТЭН, который нагревается при протекании через него электрического тока.

ТЭН — это обычное сопротивление, ему не важно в какую сторону протекает по нему ток, правило одно, чем сила тока больше, тем больше тепла вырабатывается – соответственно вся мощность тратится на это.

Мощность, которая тратится на резистивной нагрузке называется – активной, как раз она то и измеряется в кВт – киловаттах.

Индуктивная

Знакомым всем примером индуктивной нагрузки является электродвигатель, в нём не весь проходящий электрический ток тратится на вращения. Часть расходуется на создание электромагнитного поля в обмотке или теряется в медном проводнике, эта составляющая мощности называется реактивной.

Реактивная мощность не тратится на совершение работы напрямую, но она необходима для функционирования оборудования.

Кстати, индуктивные электрические плиты, которые так хотят заполучить многие домохозяйки, также используют реактивную мощность, в отличии от обычных электроплит, в которых нагреваются ТЭНы, те чисто резистивные. 

Ёмкостная

Еще один пример реактивной составляющей мощности содержит ёмкостная нагрузка, это, например, конденсатор. Принцип работы конденсатора – накапливание и передача энергии, соответственно часть мощности тратится именно на это и напрямую не расходуется на работу оборудования.

Практическаи вся окружающая вас электроника и бытовая техника содержит конденсаторы.

Смешанная

Здесь всё просто, смешенная нагрузка сочетает в себе все представленные выше, активную и реактивные составляющие, большинство бытовых приборов именно такие.

Полная мощность электрооборудования, состоит как из активной мощности, так и из реактивной, и измеряется в кВА — киловольт-амперах. Именно она чаще всего указана в характеристиках трансформатора.

Производители трансформаторов не могут знать, какого типа нагрузка к ним будет подключена и где они будут задействованы, поэтому и указывают полную мощность, для смешенной нагрузки.

Так, если нагрузка трансформатора — это ТЭН, то полная мощность будет равна активной, соответственно значение в кВт = кВА, если же нагрузка будет смешенная, включающая реактивную составляющую, то мощность нагрузки должна учитываться полная.

Будьте внимательны, нередко, на электрооборудовании, например, на электроинструменте, мощность прописана в киловаттах, но кроме того указан коэффициент мощности k. В этом случае, вы должны знать простую формулу:

S(полная мощность)=P(активная мощность)/k(коэффициент мощности)

Так, например, если мощность перфоратора P = 2,5кВт, а его коэффициент мощности k = 0,9, то полная мощность перфоратора будет равна S=2,5кВт/0,9=2,8 кВА, именно на столько он будет нагружать сеть.

Теперь, я думаю, вам понятно, почему мощность трансформатора измеряют в кВА, а не в кВт — это позволяет учитывать все виды нагрузок, которые могут подключаться к его вторичной обмотке.

Поэтому, обязательно учитывайте полную мощность указываемую в кВА или коэффициент мощности обордования, перед подключением к трансформатору.

Источник: https://RozetkaOnline.ru/poleznie-stati-o-rozetkah-i-vikluchateliah/item/197-pochemu-moshchnost-transformatora-izmeryayut-v-kva-a-ne-v-kvt

Расчет мощности стабилизатора напряжения

02.08.2018

Как правильно определить необходимую мощность стабилизатора напряжения? – данный вопрос уже неоднократно рассматривался в опубликованных на нашем сайте статьях. Однако мы вернёмся к нему ещё раз, так как мощность – один из важнейших параметров любого стабилизатора и если она определена неверно, то прибор, независимо от топологии, точности и быстродействия, не сможет нормально функционировать и не справится со своими задачами:

• стабилизатор с выходной мощностью меньше необходимой будет постоянно отключаться или вообще не запустится, а возможно и выйдет из строя;
• приобретение устройства с мощностью, намного превышающей требуемое значение, – бесполезная трата средств. Прибор в процессе работы будет недозагружен, что снизит его КПД.

Для определения актуальной мощности стабилизатора рекомендуем действовать по следующему алгоритму: 1) выяснить мощность нагрузки; 2) к значению мощности, потребляемой нагрузкой, прибавить запас; 3) по итоговой величине подобрать подходящую модель стабилизатора.

В этой статье мы разберем три указанных пункта и проанализируем наиболее распространённые ошибки, сопутствующие каждому из них.

Как определить мощность нагрузки?

Мощность нагрузки на стабилизатор равняется сумме мощностей всех подключённых к стабилизатору устройств. Перед расчетом суммарного значения мощности необходимо выяснить энергопотребление каждого из потребителей. Это несложно: мощность электроприборов обычно указывается в технической документации и дублируется на заводской табличке, прикреплённой к изделию.

Несмотря на видимую простоту действия, на данном этапе можно совершить несколько серьёзных ошибок, которые повлекут за собой выбор стабилизатора, не подходящего под ваши задачи.

Особое внимание стоит обратить на оборудование, для которого указывается несколько мощностей: насосы, обогревательная, звуковая, климатическая техника и т.д. Важно различать мощность электрическую и мощность, выдаваемую изделием при выполнении своих прямых задач, то есть тепловую – для нагревательных котлов, охлаждения – для кондиционеров, звуковую – для аудиосистем и т.д.

При выборе стабилизатора следует опираться исключительно на величину мощности, потребляемой нагрузкой от электросети! В паспорте электроприбора данный параметр может быть назван: «потребляемая мощность», «присоединительная мощность», «электрическая мощность» и т.п. Всё перечисленное является отражением одной величины – активной мощности (измеряется в Ваттах (Вт или W)).

Обратите внимание! Производители обычно выстраивают модельный ряд своих стабилизаторов на основе другой величины – полной мощности (измеряется в Вольт-Амперах (ВА или VA)). Важно понимать, что Ватты и Вольт-Амперы не одно и то же, и соответственно 1000 Вт не равны 1000 ВА!

У устройств, конструкция которых содержит ёмкостные компоненты или электродвигатели, активная и полная мощности могут существенно различаться. Поэтому приобретение рассчитанного на 1000 ВА стабилизатора при нагрузке в 1000 Вт может стать неверным решением – прибор окажется перегружен со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Во избежание данной ошибки, следует перевести Ватты в Вольт-Амперы и проанализировать не только активную, но и полную мощность нагрузки. Перевод из Ватт в Вольт-Амперы осуществляется делением значения в Ваттах на специальный параметр – коэффициент мощности или cos(φ): 

ВА=Вт/cos(φ) (1).

Сos(φ) отражает зависимость активной мощности устройства от полной. Чем ближе величина cos(φ) к единице, тем меньше энергии рассеивается в виде электромагнитного излучения и тем больше преобразуется в полезную работу.

Численное значение cos(φ) обычно (но не всегда) указанно в технической документации прибора, потребляющего переменный ток (может обозначаться как «cos(φ)», «Power Factor» или «PF»). Если производитель не предоставил информацию о коэффициенте мощности своего изделия, то для бытовой техники допустимо принять cos(φ) в пределах 0,7 — 0,8, кроме устройств, преобразующих электроэнергию в свет и тепло (лампы накаливания, электрочайники, утюги и т.д.), для них интервал значений коэффициента мощности – 0,9 — 1.

Современная техника, в первую очередь компьютеры, часто оснащается блоком питания с коррекцией коэффициента мощности, которая приближает данный параметр к единице – 0,95-0,99. Если уверенности в наличии такой функции (обозначается «PFC» или «ККМ») нет, то для cos(φ) рекомендуется применить значение из указанного в предыдущем абзаце типового диапазона.

Полную мощность нагрузки следует рассчитывать с использованием только значения коэффициента мощности оборудования, соответствующего этой нагрузке, а не с использованием значения входного коэффициента мощности стабилизатора!

Обратите внимание! Устройства, имеющие в своей конструкции электродвигатель, отличаются высокими пусковыми токами. К этой категории относятся: насосы, стиральные и посудомоечные машины, холодильники, кондиционеры, станки и компрессоры. Величина потребляемой из электросети энергии, в момент включения любого из названых приборов, может в несколько раз превысить величину, характерную для номинального режима работы.

Производители указанной техники иногда приводят максимальное энергопотребление непосредственно в характеристиках каждой модели, а иногда наоборот – дают только номинальное значение мощности, стараясь не привлекать внимание к неминуемым скачкам тока. Рекомендуем внимательно изучить сопутствующую любому оборудованию документацию и поискать информацию о фактической мощности, потребляемой устройством при пуске и, вообще, в различных режимах работы. Мощность нагрузки определяется с использованием наибольшего из приведённых для каждого устройства значений!

При выборе стабилизатора для защиты крупной светотехнической системы следует учесть, что значение мощности, возникающее при запуске такой системы, может многократно превышать номинальное.

Какой запас мощности необходим стабилизатору?

Правильно выбранный стабилизатор должен иметь выходную мощность, превышающую мощность, необходимую для электропитания нагрузки. Разница между мощностью стабилизатора и фактическим энергопотреблением нагрузки называется запасом мощности. Рекомендуемый запас – 30% от величины энергопотребления нагрузки, такое значение позволит:

• подключить к устройству в процессе эксплуатации дополнительные приборы, мощность которых не учитывалась при изначальном расчёте нагрузки;
• избежать перегрузки в случае сильного падения напряжения в электросети. Дело в том, что мощность стабилизатора при выходе питающего напряжения из определённых пределов (рабочего диапазона) уменьшается. В частности, при 135 В в сети, стабилизатор вместо заявленных 500 ВА выдаст только 400 ВА и, соответственно, не сможет запитать предельную к его номиналу нагрузку.

Для некоторого оборудования рекомендуется заложить запас мощности свыше 30%. Это, например, кондиционеры или IT-техника. В первом случае, данное решение объясняйся ростом потребляемой кондиционером мощности в процессе эксплуатации устройства (вызвано неизбежным загрязнением фильтрующей сетки). Во втором случае – тенденцией к постоянному увеличению мощностей телекоммуникационного оборудования.

Как подобрать модель стабилизатора?

Для определения подходящей по мощности модели необходимо сверить мощностной ряд предлагаемых производителем стабилизаторов с энергопотреблением нагрузки – ближайшее в большую сторону значение в мощностном ряду и будет необходимой мощностью стабилизатора.

Обратите внимание! Выбор стабилизатора со значением мощности, ближайшим к энергопотреблению нагрузки в меньшую сторону либо снизит заложенный ранее запас по мощности, либо, в худшем случае, приведёт к приобретению стабилизатора с несоответствующими нагрузке выходными параметрами.

Обратите внимание! Для трехфазного стабилизатора нагрузка на каждую фазу должна составлять не более 1/3 от номинальной. Например, трехфазный стабилизатор с номиналом 6000 ВА запитает трехфазную нагрузку в 4200 ВА (мощность потребляемая от одной фазы составит 1400 ВА), но подключение к отдельной фазе этого стабилизатора нагрузки в 2500 ВА вызовет перегрузку, так как максимально допустимое значение по одной фазе составляет: 6000/3=2000 ВА.

Практический пример расчета мощности стабилизатора

Стабилизатор приобретается для одновременной защиты трех однофазных потребителей. Не будем акцентировать внимание на конкретном виде устройств, назовем их просто: потребитель 1, потребитель 2 и потребитель 3.

Согласно заводским паспортам:

• номинальная мощность потребителя 1 – 600 Вт, потребителя 2 – 130 Вт, потребителя 3 – 700 Вт;
• коэффициент мощности потребителей 1 и 2 – 0,7, потребителя 3 – 0,95.

1. Определение мощности нагрузки.

Пусть потребитель 1 относится к категории оборудования, характеризующегося наличием высоких пусковых токов. При расчёте используем не его номинальную мощность, а максимальную – пусковую, равную, согласно технической документации, – 1800 Вт. Используя формулу (1), переведём мощность каждого потребителя из Вт в ВА:

1800/0,7=2571,4 ВА – для потребителя 1; 130/0,7=185,7 ВА – для потребителя 2;

700/0,95=736,8 ВА – для потребителя 3.

Теперь определим суммарную потребляемую мощность планируемой нагрузки в Вт и ВА:

1800 +130+ 700= 2630 Вт;
2571,4+185,7+736,8=3493,9 ВА.

Дальнейший выбор стабилизатора будем проводить, учитывая, что полная мощность нагрузки на устройство составит 3493,9 ВА, а активная –2630 Вт (обратите внимание на разницу значений в Вт и ВА).

2. Определение запаса мощности.

Примем рекомендованную величину запаса мощности в 30% от энергопотребления нагрузки – для получения численного значения необходимого запаса умножим на 0,3 ранее рассчитанные суммарные мощности планируемой нагрузки:

2630•0,3=789 Вт – запас активной мощности;
34,939•0,3=1048,17 ВА – запас полной мощности.

Следовательно мощность нагрузки с учётом запаса составит:

2630+789=3419 Вт;
3493,9+1048,17= 4542,07 ВА.

3. Выбор модели стабилизатора с необходимой мощностью.

3.1 Однофазный стабилизатор. Выберем подходящий для электропитания вычисленной нагрузки (с учетом запаса) однофазный стабилизатор, используя стандартный мощностной ряд однофазных инверторных стабилизаторов производства ГК «Штиль»:

Мощность стабилизатора Мощность стабилизатора Полная, ВА Активная, Вт Полная, ВА Активная, Вт

350	300	6000	5400
550	400	8000	7200
1000	750	10000	8000
1500	1125	15000	13500
2500	2000	20000	16000
3500	2500

Ближайшая с большей стороны к расчётным значениям мощность – 6000 ВА и 5400 Вт, следовательно, именно такой стабилизатор подходит для подключения потребителя 1, потребителя 2 и потребителя 3.

Если взять модель с мощностью, ближайшей к расчетному значению в меньшую сторону (3500 ВА/ 2500 В), то стабилизатор окажется перегружен, так как выходная активная мощность устройства окажется меньше потребляемой активной мощности нагрузки: 2500 Вт

Источник: https://www.shtyl.ru/support/articles/raschet-moshchnosti-stabilizatora-napryazheniya/