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.

В чем отличие кВт и кВА?

Под вольт-ампером (обозначается ВА или VA) подразумевается единица полной мощности переменного тока. Несмотря на то, что вольт-ампер эквивалентен ваттам, тем не менее, он является самостоятельной физической величиной. Для удобства полную мощность энергогенерирующего оборудования принято обозначать именно в вольт-амперах. Дизельные генераторы нуждаются в периодическом техосмотре, проверка уровня масла и топлива (при систематическом использовании техосмотры зависят от количества отработанных моточасов). Генераторы, предназначенные для постоянной работы, нуждаются в соответствующих нагрузках, если их не обеспечивать, могут быть проблемы в эксплуатации оборудования.

Что представляет собой полная потребляемая мощность генератора переменного тока ? Это сила тока в электрической цепи (измеряется в амперах), умноженная на напряжение на отдельных участках (измеряется в вольтах). Ватт (обозначение – Вт или W) – также единица мощности, но не полной, а активной. 1 ватт мощности вырабатывается при условии совершенной за 1 секунду работе, равной 1 джоулю. При этом ватт в качестве единицы активной мощности эквивалентен мощности не изменяющегося тока силой 1 ампер и при напряжении 1 вольт.

Выбирая генератор или стабилизатор напряжения необходимо отличать полную потребляемую мощность (кВА) от активной мощности (кВт), которая затрачивается на совершение полезной работы. Для получения полной мощности значения реактивной и активной мощностей суммируются. При этом не лишним будет иметь в виду, что соотношение полной и активной мощностей у разных потребителей электроэнергии может отличаться, так что для определения совокупной мощности потребителей следует суммировать их полные, а не активные мощности.

Как перевести кВа в кВт

Как правило, на электроприборах мощность обозначается в ваттах. При указании какого-либо значения в ваттах имеется в виду активная мощность потребителя, определяющая его полезную работу (лампы накаливания, вентилятора, телевизора). По сути, это значение представляет собой потребляемую мощность, которая тратится на нагревание и механическое движение деталей электроприбора. На корпусе таких активных потребителей электроэнергии, как электрочайник, лампа накаливания, обогреватель обычно указывается номинальная мощность и номинальное напряжение – этих данных для эксплуатации достаточно. В этом случае нет необходимости высчитывать косинус «фи» – коэффициент мощности, который представляет собой отношение активной мощности к полной, поскольку он всегда будет равен единице («фи» равен нулю, а косинус нуля – единица). Таким образом, активная мощность определяется через силу тока электроприбора, умноженную на его напряжение и коэффициент мощности, т.е.

P = I*U*Сos (fi), из чего следует, что P = I*U*1 = P=I*U.

Проиллюстрируем это на несложном примере с трубчатым электронагревательным прибором (ТЭН), имеющим cos «фи» =1. Пусть его полная мощность (S) равна 10 кВА, отсюда получается, что активная мощность (P) будет равна 10 кВт:.

P=10*1=10 кВт.

На этикетке электроприбора, обладающего и активным, и реактивным сопротивлением (индуктивное, емкость) указывается мощность (Р) в ваттах и значение косинуса «фи» (соотношение активного и реактивного сопротивлений) Так на корпусе типового электродвигателя можно найти такие данные:

Эта информация может быть использована для нахождения полной (активной, S) и реактивной (Q) мощности двигателя:

S= P/Cos(fi)=5/0,8= 6,25 кВА,

Q= U*I/Sin(fi).

Если сила тока (I) не указана на этикетке, необходимо ее узнать через предварительные вычисления:

I= S/U, где U, соответственно, 220 В.

Отсюда возникает вопрос: зачем на мощных электротехнических приборах (стабилизаторы напряжения, трансформаторы) мощность обозначается в вольт-амперах? Рациональное объяснение можно дать в следующем примере. Когда мы берем стабилизатор напряжения с мощностью 10000 ВА и подключаем к нему некоторое количество бытовых обогревателей, то теоретически мощность, потребляемая обогревателями, суммарно не должна превышать 10000 Вт. Но если к данному стабилизатору присоединить катушку индуктивности с Сos(fi)=0.8, то вырабатываемая мощность изменится на 8000 Вт или на 8500 Вт при Сos(fi)=0.85. В этом случае получается, что указанное значение 10000 ВА уже не актуально. Таким образом, мощность генерирующих электроэнергию приборов может отображаться только как полная мощность (1000 кВА для нашего примера), независимо от того, как ее планируется использовать.

Коэффициент мощности (косинус «фи»)

Коэффициент мощности (косинус «фи») представляет собой соотношение средней мощности переменного тока и произведения действующего напряжения и силы тока. Максимально возможное значение косинуса «фи» - единица. Выражаясь научным языком, при синусоидальном переменном токе этот коэффициент идентичен косинусу фазового угла между синусоидами напряжения и тока. При этом характеристики электрической цепи будут следующими: r – активное сопротивление, Z – полное сопротивление; соответственно, Сos ф – угол сдвига фаз,

Сos ф = r/Z.

В случаях, если электрическая цепь с активным сопротивлением включает нелинейные участки, то кривые напряжения и тока исказятся, и значение коэффициента мощности будет менее единицы.

Существует несколько определений коэффициента мощности. Первое из них гласит, что косинус «фи», как было отмечено выше, представляет собой угол сдвига фаз между кривыми напряжения и тока, а также является соотношением активной и полной энергий:

Сos «фи»= P/S,

где Р – активная мощность (Вт), S – полная мощность (ВА).

Коэффициент мощностей – совокупный показатель, говорящий о присутствии в электросети линейных и нелинейных искажений, которые появляются при подключении нагрузки.

Наиболее распространенные расшифровки коэффициента мощности:

• 1 - оптимальное значение;
• 0.95 - хороший показатель;
• 0.90 - удовлетворительный показатель;
• 0.80 - средний показатель (характерно для современных электродвигателей);
• 0.70 - низкий показатель;
• 0.60 - плохой показатель.

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.

При подсчете мощности, потребляемой устройством, следует учитывать так называемую полную мощность. Полная мощность - это вся мощность, потребляемая электроприбором, она состоит из активной мощности и реактивной мощности, в зависимости от типа нагрузки. Активная мощность всегда указывается в ваттах (Вт), полная - в вольт-амперах (ВА). Устройства - потребители электроэнергии зачастую имеют как активную, так и реактивную составляющие нагрузки.

Вольт-Ампер (В А, или V A) - единица измерения полной мощности , соответственно, 1кВА=10³ ВА, т.е. 1000 ВА.

Ватт (ВТ, а также W) - единица измерения активной мощности , соответственно, 1кВт=10³ Вт, т.е. 1000 Вт.

При активной нагрузке вся потребляемая электроэнергия преобразуется в другие виды энергии (тепловую, световую и т. п.). У некоторых устройств данная составляющая является основной. Мощность, потребляемая такой нагрузкой, называется активной. Примеры - лампы накаливания, обогреватели, электроплиты, утюги и т. п. Если их указанная потребляемая мощность составляет 1 кВт, для их питания достаточно стабилизатора мощностью 1кВА.

Мощность, которая не передалась в нагрузку, а была потрачена на нагрев и излучение, называется реактивной мощностью . Пример - устройства, содержащие электродвигатель, электронная, бытовая техника.

Полная мощность в вольт-амперах и активная мощность в ваттах связаны между собой коэффициентом Сos φ.

Сos φ коэффициент мощности, характеризующий качество электрооборудования с точки зрения экономии электрической энергии. Чем больше косинус φ , тем больше электроэнергии от источника попадает в нагрузку. Чтобы подсчитать полную мощность в ВА, нужно активную мощность в Вт разделить на Сos φ .

В чем же разница между кВА и кВт? При выборе ИБП необходимо помнить, что кВА - это полная мощность (потребляемая оборудованием), а кВт - мощность активная (т.е. затраченная на выполнение полезной работы).

Полная мощность (кВА) представляет собой сумму активной (кВТ) и реактивной мощностей .

S= A+ P

S - полная мощность измеряется в кВА (килоВольтАмперах)

A - активная мощность измеряется в кВт (килоВаттах)

P - реактивная мощность измеряется в кВар (килоВарах)

Различные электроприборы-потребители обладают различным соотношением активной и полной мощности, в зависимости от категории.

1. Чтобы определить суммарную мощность всех потребителей для активных приборов достаточно сложить все активные мощности (кВт). То есть, если по паспорту прибор (активный) потребляет, например, 1 кВт, то для его питания достаточно именно 1 кВт.

2. Для реактивных приборов требуется сложение полных мощностей всего электрооборудования, т.к. у реактивных потребителей часть энергии превращается в свет или тепло.

Из всего сказанного выше, можно сделать вывод: любая электроустановка характеризуется двумя основными показателями: мощностью (полной (кВа), активной (кВт)) и Сos φ (косинусом угла сдвига напряжения относительно тока). Соотношения их значений приведены ниже:

S = A / Сos φ

Рассмотрим пример электрических характеристик .

Предлагаемый ИБП представлен с показателем активной мощности P = 1600 Вт и коэффициентом мощности Сos φ = 0,8 . Таким образом, полная мощность S будет составлять:

S = P / Сos φ = 1600 / 0,8 = 2000 Ва=2 кВа

Всего вам хорошего и бесперебойного питания вашей технике!

Вольт-ампер (ва) - это единица полной мощности переменного тока, обозначается ВА или VA. Полная мощность переменного тока определяется как произведение действующих значений тока в цепи (в амперах) и напряжения на её зажимах (в вольтах).
Ватт (вт) - единица мощности. Названа в честь шотландско-ирландского изобретателя-механика Джеймса Уатта, обозначается вт или W. Ватт -это мощность, при которой за 1 сек совершается работа, равная 1 джоулю. Ватт как единица электрической (активной) мощности равен мощности не изменяющегося электрического тока силой 1 ампер при напряжении 1 вольт.
При выборе стабилизатора или электростанции следует помнить, что кВА - это полная потребляемая мощность, а кВт - это активная (затраченная на совершение полезной работы) мощность. Полная мощность – это сумма реактивной и активной мощностей. 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.

Номинальная мощность

В электротехнической промышленности принято мощность большинства потребителей определять в Ваттах. Это так называемая активная мощность – мощность, выделяющаяся на чисто резистивной нагрузке(Нагреватели,телевизоры,лампочки и т.п.). Активная мощность целиком идет на полезную работу (нагрев, механическое движение), и обычно именно ее понимают под потребляемой мощностью.Если потребитель активный (чайник, лампа накаливания, ТЭН), то другой информации о нем не требуется, на таких потребителях пишут (как правило) номинальную мощность в Вт, номинальное напряжение и все. Здесь нет вопросов о косинусе "фи", т.к. этот "фи" (угол между током и напряжением данных потребителей) равен нулю, косинус нуля равен 1, - отсюда, Активная мощность ("P") равна произведению тока через потребитель и напряжению на потребителе, умноженному на этот пресловутый косинус "фи", т.е. P = I*U*Сos (fi) = P = I*U*1 = P=I*U.
Простой пример для тена с cos фи=1:
Полная мощность S=10 кВА cos фи=1
Тогда активная мощность P=10*1=10 кВт

У потребителей, имеющих в своем составе не только активное сопротивление, но и любое реактивное (индуктивность, емкость), принято писать на шильдике величину "P" в Ваттах, а так же указывать величину косинуса "фи". Величина косинуса "фи" определяется параметрами самих этих потребителей, а точнее - соотношением их активных и реактивных сопротивлений.
Например, обычный электродвигатель имеет на бирке: P=5кВт, Сos(fi)=0.8. Это значит следующее: Данный двигатель при работе (в номинальном режиме) потребляет полную Полную мощность (сумму активной и реактивной мощностей). Активную мощность "S" равную P/Cos(fi)=5/0,8= 6,25 кВа и Реактивную мощность «Q» в размере U*I/Sin(fi).
Для нахождения номинального тока двигателя нужно его Полную мощность "S" и разделить на рабочее напряжение (220), впрочем, ток указывается, как правило, на шильдике. Может появиться вопрос, почему же на генераторах (трансформаторах, стабилизаторах напряжения) указывается мощность в ВА (вольт-амперах)? А как ее еще указать? Допустим, что на стабилизаторе напряжения указана мощность 10000 Ва. Это должно значить, что, если я подцеплю кучу ТЭНов к данному трансформатору, то мощность, отдаваемая трансформатором в ТЭНы (в номинальном режиме работы трансформатора) не может превышать 10000 Вт. Вроде все сходится. А если я захочу нагрузить стабилизатор напряжения катушкой индуктивности или электродвигателем с Сos(fi)=0.8? (кучей катушек)? И данный стабилизатор будет отдавать мощность уже 8000 Вт?а при Сos(fi)=0.85 -8500 Вт. Тогда надпись на шильдике 10000 Ва будет уже не правомерной. Поэтому, мощность генераторов (трансформаторов и стабилизаторов напряжения) может определяться только в Полной мощности (в нашем случае 1000 кВА), а как ты ее (Полную мощность) будешь использовать - твое дело.
[i]Теперь можно перейти к подбору
,
, .

Коэффициент мощности, косинус «фи»

Это отношение средней мощности переменного тока к произведению действующих значений напряжения и тока. Наибольшее значение коэффициента мощности равно 1. В случае синусоидального переменного тока, коэффициент мощности равен косинусу угла сдвига фаз между синусоидами напряжения и тока и определяется параметрами цепи: Сos ф = r/Z, где ф («фи») - угол сдвига фаз, r - активное сопротивление цепи, Z - полное сопротивление цепи. Коэффициент мощности может отличаться от 1 и в цепях с чисто активными сопротивлениями, если в них содержатся нелинейные участки. В этом случае коэффициент мощности уменьшается вследствие искажения формы кривых напряжения и тока.
Коэффициент мощности электрической цепи - это косинус фазового угла между основаниями кривых напряжения и тока. Согласно другому определению, коэффициент мощности - это соотношение активной и полной энергий. Коэффициент мощности (Сos φ = Активная мощность/Полная мощность = P/S (Вт/ВА), потребляемых нагрузкой.
Коэффициент мощности - комплексный показатель, характеризующий линейные и нелинейные искажения, вносимые нагрузкой в электросеть.
Типовые значения коэффициента мощности:
- 1.00 - идеальное значение;
- 0.95 - хороший показатель;
- 0.90 - удовлетворительный показатель;
- 0.80 - средний показатель современных электродвигателей;
- 0.70 - низкий показатель;
- 0.60 - плохой показатель.