Расчет ква в квт. Что такое кВАр? Для компенсации используются разные типы устройств

Основной единицей измерения мощности применительно к электрооборудованию является кВт (киловатт). Но существует и другая единица мощности, о которой знают далеко не все - кВАр .

кВАр (киловар) – единица измерения реактивной мощности (вольт-ампер реактивный – вар, киловольт-ампер реактивный – кВАр ). В соответствии с требованиями Международного стандарта единиц систем измерения СИ, единица измерения реактивной мощности записывается "вар" (и, соответственно, "квар"). Однако широкораспространенным является обозначение "кВАр". Такое обозначение обусловленно тем, что единицей измерения полной мощности по СИ является ВА. В зарубежной литературе общепринятым обозначением единицы измерения реактивной мощности является "kvar ". Единица измерения реактивной мощности приравнивается к внесистемным единицам, допустимым к применению наравне с единицами СИ.

Приемники энергии переменного тока потребляют как активную, так и реактивную мощность. Соотношение мощностей цепи переменного тока можно представить в виде треугольника мощностей.

На треугольнике мощностей буквами P, Q и S обозначены активная, реактивная и полная мощности соответственно, φ – сдвиг фаз между током (I) и напряжением (U).

Значение реактивной мощности Q (кВАр) используется для определения полной мощности установки S (кВА), что на практике требуется, например, при расчете полной мощности трансформатора, питающего оборудование. Если более подробно рассмотреть треугольник мощностей, то очевидно, что компенсировав реактивную мощность, мы снизим и потребление полной мощности.

Потреблять реактивную мощность из снабжающей сети предприятиям крайне не выгодно, так как это требует увеличения сечений подводящих кабелей, повышения мощности генераторов и трансформаторов. Есть способы позволяющие получать (генерировать) её непосредственно у потребителя. Самым распространенным и эффективным способом является использование конденсаторных установок . Поскольку основной функцией, выполняемой конденсаторными установками является компенсация реактивной мощности, то и общепринятой единицей их мощности является кВАр, а не кВт как для всего остального электротехнического оборудования.

В зависимости от характера нагрузки на предприятиях могут применяться как не регулируемые конденсаторные установки, так и установки с автоматическим регулированием. В сетях с резко переменной нагрузкой используются установки с тиристорным управлением, которые позволяют подключать и отключать конденсаторы практически мгновенно.

Рабочим элементом любой конденсаторной установки является фазовый (косинусный) конденсатор. Основной характеристикой таких конденсаторов является мощность (кВАр), а не емкость(мкФ), как для остальных типов конденсаторов. Однако в основу функционирования как косинусных, так и обычных конденсаторов, заложены одни и те же физические принципы. Поэтому мощность косинусных конденсаторов, выраженную в кВАр, можно пересчитать в емкость, и наоборот, по таблицам соответствия или формулам пересчета . Мощность в кВАр прямо пропорциональна емкости конденсатора (мкФ), частоте (Гц) и квадрату напряжения (В) питающей сети. Стандартный ряд номиналов мощности конденсаторов для класса 0,4 кВ составляет от 1,5 до 50 кВАр, а для класса 6-10 кВ от 50 до 600 кВАр.

Важным показателем эффективности энергопотребления является экономический эквивалент реактивной мощности к э (кВт/кВАр). Он определяется как снижение потерь активной мощности к уменьшению потребления реактивной мощности.

Значения экономического эквивалента реактивной мощности

Существуют и более «крупные» единицы измерения реактивной мощности, например мегавар (Мвар) . 1 Мвар равен 1000 кВАр. В мегаварах как правило измеряется мощность специальных высоковольтных систем компенсации реактивной мощности – батарей статических конденсаторов (БСК).

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.

В разделе «Справочная информация» содержатся пояснения о различных терминах, используемых при описании технических характеристик оборудования, которые неподготовленному человеку бывает нелегко понять.

Различия «кВА» и «кВт»

Зачастую, в прайсах различных производителей электрическая мощность оборудования указывается не в привычных киловаттах (кВт), а в «загадочных» кВА (киловольт-амперах). Как же понять потребителю сколько «кВА» ему нужно?

Существует понятие активной (измеряется в кВт) и полной мощности (измеряется в кВА).

Полная мощность переменного тока есть произведение действующего значения силы тока в цепи и действующего значения напряжения на её концах. Полную мощность есть смысл назвать «кажущейся»,так как эта мощность может не вся участвовать в совершении работы. Полная мощность - это мощность передаваемая источником, при этом часть её преобразуется в тепло или совершает работу (активная мощность), другая часть передаётся электромагнитным полям цепи - эта составляющая учитывается введением т.н. реактивной мощности.

Полная и активная мощность - разные физические величины, имеющие размерность мощности. Для того, чтобы на маркировках различных электроприборов или в технической документации не требовалось лишний раз указывать, о какой мощности идёт речь, и при этом не спутать эти физические величины, в качестве единицы измерения полной мощности используют вольт-ампер вместо ватта.

Если рассматривать практическое значение полной мощности, то это величина, описывающая нагрузки, реально налагаемые потребителем на элементы подводящей электросети (провода, кабели, распределительные щиты, трансформаторы, линии электропередачи, генераторные установки…), так как эти нагрузки зависят от потребляемого тока, а не от фактически использованной потребителем энергии. Именно поэтому номинальная мощность трансформаторов и распределительных щитов измеряется в вольт-амперах, а не в ваттах.

Отношение активной мощности к полной мощности цепи называется коэффициентом мощности.

Коэффициент мощности (cos фи) есть безразмерная физическая величина, характеризующая потребителя переменного электрического тока с точки зрения наличия в нагрузке реактивной составляющей. Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения.

Численно коэффициент мощности равен косинусу этого фазового сдвига.

Значения коэффициента мощности:

Большинство производителей определяют потребляемую мощность своего оборудования в Ваттах.

В случае, если потребитель не имеет реактивной мощности (нагревательные приборы – такие как чайник, кипятильник, лампа накаливания, ТЭН), информация о коэффициенте мощности неактуальна, в виду того, что он равен единице. То есть в таком случае полная мощность, потребляемая прибором и необходимая для его эксплуатации, равна активной мощности в Ваттах.

P = I*U* С os (fi) →

P = I * U *1 →

P = I * U

Пример: В паспорте электрического чайника указана потребляемая мощность – 2 кВт. Это значит, что и полная мощность, необходимая для успешного функционирования прибора, составит 2 кВА.

Если же потребителем является прибор, имеющий в своем составе реактивное сопротивление (емкость, индуктивность), в технических данных всегда указывается мощность в Ваттах и значение коэффициента мощности для данного прибора. Это значение определяется параметрами самого прибора, а конкретно – соотношением его активных и реактивных сопротивлений.

Пример: В техническом паспорте перфоратора указана потребляемая мощность – 5 кВт и коэффициент мощности (Сos(fi)) – 0.85. Это значит, что полная мощность, необходимая для его работы, составит

P полн.= Pакт./Cos(fi)

P полн.= 5/0.85= 5,89 кВА

При выборе генераторной установки часто возникает резонный вопрос – «Сколько же мощности она все-таки сможет выдать?». Это обусловлено тем, что в характеристиках генераторных установок указывается полная мощность в кВА. Ответом на этот вопрос и служит данная статья.

Пример: Генераторная установка мощностью 100 кВА. Если потребители будут иметь только активное сопротивление, то кВА=кВт. Если также будет присутствовать и реактивная составляющая, то надо учитывать коэффициент мощности нагрузки.

Именно поэтому в характеристиках генераторных установок указывается полная мощность в кВА. А уж как Вы ее будете использовать – решать только Вам.

Все генераторы делятся на 3 основных типа:

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.

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).

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:

• SиQ

  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=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.

• Сos ф

  Характеристики электрической цепи: r - активное сопротивление, Z - полное сопротивление; соответственно, Сos ф - угол сдвига фаз,

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.