クヴァールとは何ですか？ kVA と kW とは何ですか - kW を kVA キロボルトアンペア無効量に変換する方法。

この記事では、kVA、kW、kVArとは何ですか? それぞれの量は何を意味するのか、またこれらの量の物理的意味は何なのか。
KVAとは何ですか？ KVA は電力消費者にとって最も謎に満ちた言葉であると同時に、最も重要な言葉でもあります。 正確に言うと、接頭辞キロ (10 3) を破棄して、元の値 (測定単位) VA、(VA)、ボルトアンペアを取得する必要があります。 この値は特徴を表します 総電力量、システムに従って受け入れられた文字指定を持っている - S. 総電力は有効電力と無効電力の幾何学和です。、関係から見つかります: S 2 =P 2 +Q 2、または次の関係から: S=P/ または S=Q/sin(φ)。 総電力の物理的な意味は、電気機器による何らかの動作を実行するための電気エネルギーの総消費量を表すことです。

電力比は電力の三角形として表すことができます。 三角形上の S(VA)、P(W)、Q(VAr) の文字は、それぞれ合計電力、有効電力、無効電力を示します。 φ は電圧 U(V) と電流 I(A) の間の位相シフト角であり、基本的に電気設備の総電力を増加させる原因となります。 電気設備の最大パフォーマンスは次のとおりです。 1の傾向にあります。

kWとは何ですか？ kWもkVAと同様に謎めいた言葉です。 ここでも、接頭語のキロ (10 3) を破棄し、元の値 (測定単位) W、(W)、ワットを取得します。 この値はアクティブ消費電力を特徴づけるものであり、システムに従って許容される文字指定があります。 -P. 有効消費電力は、総電力と無効電力の幾何学的な差です。、関係から見つかります: P 2 =S 2 -Q 2 P=S* .
有効電力は、電気機器が有用な動作を実行するために消費される総電力の一部として説明できます。 それらの。 「役に立つ」仕事をするために。
最も使用されていない指定は kVAR のままです。もう一度、接頭辞キロ (10 3) を破棄して、元の値 (測定単位) VAR、(VAR)、無効電圧アンペアを取得しましょう。 この値は無効電力を特徴づけるものであり、システムに従って許容される文字指定があります。 - Q. 無効電力は、総電力と有効電力の幾何学的な差です。、関係から見つかります: Q2=S2-P2、または次の関係から: Q =S* sin(φ).
無効電力には、または特性があります。
電気設備の反応の典型的な例: 「地面」に対する架空線は容量成分によって特徴付けられ、「プレート」間に空隙を持つフラット コンデンサとして考えることができます。 一方、モーターのローターは顕著な誘導特性を持っており、私たちの目には巻線インダクターのように見えます。
無効電力は、 を含む一時的なプロセスに費やされる合計電力の一部として説明できます。 有効電力とは異なり、無効電力は電気機器の動作中に「有用な」仕事をしません。
要約しましょう:あらゆる電気設備は、次の 2 つの主要な指標によって特徴付けられます: 電力 (フル (kVA)、アクティブ (kW))、および電流に対する電圧シフト角度の余弦 - 。 価値の比率は上記の記事に記載されています。 アクティブパワーの物理的な意味は、「有用な」仕事の実行です。 リアクティブ - エネルギーの一部を過渡プロセスに費やします。ほとんどの場合、これらは磁化反転による損失です。

ある数量を別の数量から取得する例:
電気設備が与えられているインジケータ付：有効電力(P)-15kW、Cos(φ)=0.91。 したがって、総電力 (S) は - P/Cos(φ)=15/0.91=16.48 kVA となります。 電気設備の動作電流は常に総電力 (S) に基づいており、単相ネットワークの場合は - I=S/U=15/0.22=68.18A、三相ネットワークの場合は - I=S/ (U*(3)^0, 5))=15/(0.38*1.73205)=22.81A。
電気設備が与えられているインジケータ付き: 総電力 (S) - 10 kVA、Cos(φ)=0.91。 したがって、電力の有効成分 (P) は - S*Cos(φ)=10*0.91=9.1 kW となります。
電気設備が与えられている- インジケータ付き TP 2x630 kVA: 総電力 (S) - 2x630 kVA、有効電力を割り当てる必要があります。 電気ストーブのある集合住宅の場合はCos(φ)=0.92を適用します。 したがって、電力の有効成分 (P) は - S*Cos(φ)=2*630*0.92=1159.2 kW となります。

電気機器の電力測定の基本単位は kW (キロワット) です。 しかし、誰もが知らないもう一つの力の単位があります - クヴァル.

クバール (キロバール)– 無効電力の測定単位 (無効電力ボルトアンペア – var、無効電力キロボルトアンペア – クヴァル）。 国際測定単位規格 SI の要件に従って、無効電力の測定単位は「var」（したがって「kvar」）と表記されます。 ただし、「kvar」という呼称は広く使用されています。 この指定は、総電力の SI 測定単位が VA であるという事実によるものです。 海外の文献では、無効電力の測定単位として一般的に受け入れられている名称は「 クヴァル無効電力の測定単位は非システム単位と同等であり、SI 単位と同等に使用できます。

AC 受電器は有効電力と無効電力の両方を消費します。 AC 回路の電力比は、電力の三角形として表すことができます。

電力三角形上で、文字 P、Q、S はそれぞれ有効電力、無効電力、皮相電力を示します。φ は電流 (I) と電圧 (U) の間の位相シフトです。

無効電力 Q (kVAr) の値は、設備の皮相電力 S (kVA) を決定するために使用されます。実際には、変圧器供給装置の皮相電力を計算する場合などに必要となります。 電力の三角形をより詳細に検討すると、無効電力を補償することで総電力の消費も削減されることは明らかです。

企業が供給ネットワークから無効電力を消費することは、供給ケーブルの断面積を増やし、発電機や変圧器の電力を増やす必要があるため、非常に不利益です。 消費者から直接受け取る（生成する）方法があります。 最も一般的で効果的な方法は、コンデンサユニットを使用することです。 コンデンサユニットが実行する主な機能は無効電力補償であるため、一般に受け入れられている電力の単位は kVAR であり、他のすべての電気機器の場合の kW ではありません。

負荷の性質に応じて、企業は非調整コンデンサユニットと自動調整付きユニットの両方を使用できます。 負荷が急激に変化するネットワークでは、サイリスタ制御の設備が使用され、コンデンサをほぼ瞬時に接続および切断できます。

コンデンサ設置の動作要素は位相 (コサイン) コンデンサです。 このようなコンデンサの主な特性は電力 (kVAr) であり、他のタイプのコンデンサのような静電容量 (μF) ではありません。 ただし、コサインコンデンサと従来のコンデンサの機能は同じ物理原理に基づいています。 したがって、kVAr で表されるコサイン コンデンサの電力は、対応表または変換式を使用して静電容量に変換したり、その逆に変換したりすることができます。 kVAr 単位の電力は、コンデンサの静電容量 (μF)、周波数 (Hz)、および電源ネットワークの電圧の 2 乗 (V) に正比例します。 コンデンサの電力定格の標準範囲は、0.4 kV クラスでは 1.5 ～ 50 kVAr、6 ～ 10 kV クラスでは 50 ～ 600 kVAr です。

エネルギー効率の重要な指標は、無効電力 kE (kW/kVAr) の経済換算値です。 これは、無効電力消費の削減に対する有効電力損失の削減として定義されます。

無効電力の経済等価の値
トランスと電源システムの特徴最大システム負荷時 (kW/kVAr)最小システム負荷 (kW/kVAr)
発電機の電圧を使用して駅バスから直接電力を供給される変圧器0,02 0,02
発電機の電圧を使用して発電所から電力を供給されるネットワーク変圧器 (たとえば、工場または都市の発電所から電力を供給される産業用変圧器)0,07 0,04
降圧変圧器 110 ～ 35 kV、地域ネットワークから電力供給0,1 0,06
降圧変圧器 6 ～ 10 kV、地域ネットワークから電力供給0,15 0,1
地域ネットワークから電力が供給される降圧変圧器。その無効負荷は同期補償器によってカバーされます。0,05 0,03

無効電力には「より大きな」測定単位もあります。たとえば、 メガバール (ムバール)。 1 Mvar は 1000 kVAr に相当します。 Megavar は通常、特別な高電圧無効電力補償システム、つまり静的コンデンサ バンク (SCB) の電力を測定します。

電化製品の電力について話すとき、私たちは通常、アクティブエネルギーを意味します。 しかし、多くのデバイスは無効エネルギーも消費します。 この記事では、kVA とは何か、また kVA と kW の違いについて説明します。

有効エネルギーと無効エネルギー

交流ネットワークでは、電流と電圧の大きさがネットワークの周波数に応じて正弦波状に変化します。 これはオシロスコープの画面で確認できます。 あらゆるタイプの消費者は、次の 3 つのカテゴリに分類できます。

  • 抵抗器またはアクティブ抵抗は、アクティブ電流のみを消費します。 これらは白熱灯、電気ストーブ、および同様の装置です。 主な違いは、電流と電圧の位相の一致です。
  • チョーク、インダクター、変圧器、非同期電気モーターは無効エネルギーを使用し、それを磁界と逆起電力に変換します。 これらのデバイスでは、電流は電圧に対して 90 度位相が異なります。
  • コンデンサ - 電圧を電場に変換します。 交流ネットワークでは、無効電力補償器または電流制限抵抗器として使用されます。 このようなデバイスでは、電流は電圧より 90 度進みます。

重要！コンデンサとインダクタは電圧に対して電流を逆方向にシフトし、同じネットワークに接続すると互いに打ち消し合います。

アクティブとは、白熱灯、電気ヒーター、その他の同様の電気機器などのアクティブな抵抗で放出されるエネルギーです。 それらでは、電流と電圧の位相が一致し、すべてのエネルギーが電化製品によって使用されます。 この場合、キロワットとキロボルトアンペアの差はなくなります。

有効エネルギーに加えて、無効エネルギーもあります。 これは、誘導抵抗を備えたコンデンサまたはコイル、電気モーター、変圧器、またはインダクターを設計に含むデバイスによって使用されます。 長いケーブルにもそれはありますが、純粋にアクティブな抵抗を持つデバイスとの差は小さく、長い電力線または高周波デバイスを設計する場合にのみ考慮されます。

全出力

実際の状況では、純粋な抵抗性、容量性、または誘導性の負荷は非常にまれです。 通常、すべての電気機器は有効電力 (P) と無効電力 (Q) を併用します。 これは総電力であり、「S」と指定されます。

これらのパラメータを計算するには、次の式が使用されます。必要に応じて、これを実行するために知っておく必要があります。 kVA から kW、またはその逆の変換:

  • 有効エネルギーは、仕事に変換された有用なエネルギーであり、W または kW で表されます。

KVA は次の式を使用して kW に変換できます。

ここで、「φ」は電流と電圧の間の角度です。

これらのユニットは、電気モーターやその他のデバイスのペイロードを測定します。

  • 容量性または誘導性:

電場と磁場によるエネルギー損失を表示します。 測定単位 – kVar (キロボルトアンペア無効量)。

  • 満杯：
  1. U – ネットワーク電圧、
  2. I – デバイスを流れる電流。

デバイスの総電気エネルギー消費量を表し、VA または kVA (キロボルトアンペア) で表されます。 変圧器のパラメータは、1 kVA や 1000 kVA などの単位で表されます。

ご参考までに。このような 6000/0.4 kV および 1000 kVA の電力のデバイスは、企業や住宅街の電気機器に電力を供給するために最も一般的です。

Kvar、kVA、kW は、有名なピタゴラスの定理 (ピタゴラスのパンツ) に似た公式によって関連付けられます。

重要！ cosφを考慮すると、この装置によって消費される電力は約14キロボルトアンペアになるため、10kWの電気モーターを10kVAの変圧器に接続することはできないことに注意してください。

cosφを1にする

消費者が使用する無効エネルギーは、ケーブルと始動装置に余分な負荷を生じさせます。 さらに、アクティブ発電機と同様に料金を支払う必要があり、ポータブル発電機では補償がないため燃料消費量が増加します。 しかし、特別な装置を使用することでそれを補うことができます。

cosφ補償を必要とする消費者

無効エネルギーの主な消費者の 1 つは非同期電動機であり、全電力の最大 40% を消費します。 これらのデバイスの Cosφ は、定格負荷では約 0.7 ～ 0.8 ですが、アイドル時には 0.2 ～ 0.4 に低下します。 これは、設計内に磁場を生成する巻線が存在するためです。

別のタイプのデバイスは変圧器であり、その cosφ は低下し、無負荷のデバイスでは無効エネルギーの消費が増加します。

補償装置

補償にはさまざまなタイプのデバイスが使用されます。

  • 同期モーター。 励磁巻線に定格電圧以上の電圧が供給されると、誘導エネルギーが補償されます。 これにより、追加コストをかけずにネットワーク パラメータを改善できます。 一部の非同期モーターを同期モーターに置き換えると、補償機能は向上しますが、設置と運用に追加のコストがかかります。 このような電気モーターの出力は数千キロボルトアンペアに達します。
  • 同期補償器。 これらの同期電気モーターは、簡素化された設計と最大 100 キロボルト アンペアの出力を備えており、何らかの機構を駆動して X.X. モードで動作することを目的としていません。 その目的は、無効エネルギーを補償することです。 これらのデバイスは動作中、補償されたエネルギー量のうち 2 ～ 4% の有効エネルギーを使用します。 cosφ 値をできるだけ 1 に近づけるために、プロセス自体が自動化されています。
  • コンデンサー電池。 電気モーターに加えて、コンデンサーバッテリーも補償器として使用されます。 これらは、「三角形」に接続されたコンデンサのグループです。 これらのデバイスの容量は、個々の要素を接続または切断することで変更できます。 このようなデバイスの利点は、そのシンプルさと有効電力消費量が低いことです（補償されたデバイスの0.3〜0.4％）。 デメリットとしては、スムーズな調整ができないことです。

では、1kVAは何kWになるのでしょうか？ この質問には明確に答えることはできません。 これはさまざまな要因に依存しますが、特に cosφ に依存します。 計算を実行して結果を解釈するには、オンライン計算機を使用できます。

電力のすべてのコンポーネント、それらの違い、および kVA を kW に変換する方法を理解することは、電気ネットワークを設計する際に不可欠です。

ビデオ

ディーゼル発電所を購入する際、消費者が最初に直面するのは、ディーゼル発電機セットの出力の選択です。 仕様では、メーカーは常に 2 つの電力測定単位を示します。

kVA – 機器の総電力。

kW – 機器の有効電力。

発電機または電圧安定装置を選択するときは、総消費電力 (kVA) と有効な作業を実行するために消費される有効電力 (kW) を区別する必要があります。

電力は、特定の期間にわたって実行された仕事の、この期間に対する比率に等しい物理量です。

電力には、皮相電力、無効電力、および有効電力があります。

  • S – 総電力は kVA (キロボルトアンペア) 単位で測定されます。

交流の総電力を特徴づけます。 合計電力を取得するには、無効電力と有効電力の値を合計します。 同時に、総電力と有効電力の比率は電力消費者によって異なる場合があります。 したがって、消費者の合計電力を決定するには、有効電力ではなく、消費者の合計を合計する必要があります。

kVA は、SI システムに従って許容される文字指定を持つ総電力を特徴付けます。S: これは、比率から求められる有効電力と無効電力の幾何学的合計です: S=P/cos(ph) または S=Q/罪(ph)。

  • Q – 無効電力は kVar (キロバール) 単位で測定されます。

電力網で消費される無効電力は、追加の有効損失（発電所で消費されるエネルギーをカバーするため）と電圧損失（電圧調整条件の悪化）を引き起こします。

  • P – 有効電力は kW (キロワット) 単位で測定されます。

これは、有用な電力を特徴付ける物理的および技術的な量です。 任意の負荷において、交流回路には有効電流成分が作用します。 総電力のこの部分は力率によって決定され、有用（使用）されます。

統一力率は Cos φ で表されます。

これは力率であり、誘導負荷を接続したときの kVA に対する (損失) kW の比率を示します。

一般的な力率とその解釈 (cos φ):

1 – 最高の価値

0.95は優れた指標です

0.90 – 満足のいく値

0.80 – 最も一般的な指標の平均

0.70は悪い指標です

0.60 – 非常に低い値

kW は有効消費電力を表し、P という文字指定が受け入れられます。これは、関係: P=S*cos(f) から求められる、総電力と無効電力の幾何学的な差です。

消費者用語: kW は正味 (正味電力)、kVA は総電力 (総電力) です。

1kW = 1.25kVA

1kVA = 0.8kW

kVA電力をkWに変換するにはどうすればよいですか?

kVA を kW にすばやく変換するには、kVA から 20% を引く必要がありますが、無視できる小さな誤差を伴う kW が得られます。 または、次の式を使用して kVA を kW に変換します。

P=S * Сos f

ここで、P は有効電力 (kW)、S は皮相電力 (kVA)、Cos f は力率です。

たとえば、400 kVA の電力を kW に変換するには、400 kVA * 0.8 = 320 kW または 400 kVA-20% = 320 kW が必要です。.

kW電力をkVAに変換するにはどうすればよいですか?

kW を kVA に変換するには、次の式が適用されます。

ここで、S は皮相電力 (kVA)、P は有効電力 (kW)、Cos f は力率です。

たとえば、1000 kW の電力を kVA に変換するには、1000 kW / 0.8 = 1250 kVA が必要です。