Co to jest kwar? Co to jest kVA i kW - jak przeliczyć kW na kVA Kilowolt amper reaktywny.

W tym artykule przyjrzymy się, czym są kVA, kW, kVAr? Co oznacza każda wielkość i jakie jest fizyczne znaczenie tych wielkości.
Co to jest KVA? KVA to słowo najbardziej tajemnicze dla odbiorcy energii elektrycznej, a zarazem najważniejsze. Aby być precyzyjnym, powinniśmy odrzucić przedrostek kilo- (10 3) i otrzymać pierwotną wartość (jednostkę miary) VA, (VA), woltoampery. Wartość ta charakteryzuje Całkowita moc elektryczna, posiadające przyjęte w systemie oznaczenie literowe - S. Całkowita moc elektryczna jest sumą geometryczną mocy czynnej i biernej, znalezione z relacji: S 2 = P 2 + Q 2 lub z następujących relacji: S=P/ Lub S=Q/sin(φ). Fizyczne znaczenie mocy całkowitej polega na opisaniu całkowitego zużycia energii elektrycznej w celu wykonania dowolnego działania przez urządzenie elektryczne.

Stosunek mocy można przedstawić w postaci trójkąta mocy. Na trójkącie litery S(VA), P(W), Q(VAr) oznaczają odpowiednio moc całkowitą, czynną i bierną. φ to kąt przesunięcia fazowego pomiędzy napięciem U(V) a prądem I(A), który zasadniczo odpowiada za zwiększenie całkowitej mocy instalacji elektrycznej. Maksymalna wydajność instalacji elektrycznej będzie wynosić ok zmierzający do 1.

Co to jest kW? kW jest słowem nie mniej tajemniczym niż kVA. Ponownie odrzucamy przedrostek kilo- (10 3) i otrzymujemy pierwotną wartość (jednostkę miary) W, (W), Watt. Wartość ta charakteryzuje czynną pobieraną moc elektryczną, która ma przyjęte w systemie oznaczenie literowe -P. Aktywna pobierana moc elektryczna to geometryczna różnica między mocą całkowitą a mocą bierną, znalezione z relacji: P 2 = S 2 -Q 2 P=S* .
Moc czynną można opisać jako część całkowitej mocy wydatkowanej na wykonanie użytecznego działania przez urządzenie elektryczne. Te. wykonywać „pożyteczną” pracę.
Pozostaje najrzadziej używane oznaczenie - kVAR. Ponownie odrzućmy przedrostek kilo- (10 3) i otrzymajmy pierwotną wartość (jednostkę miary) VAR, (VAR), woltoamper reaktywny. Wartość ta charakteryzuje moc bierną, która zgodnie z systemem ma przyjęte oznaczenie literowe - Q. Moc bierna elektryczna to geometryczna różnica między mocą całkowitą a mocą czynną, znalezione z relacji: Q 2 = S 2 -P 2 lub z następującej zależności: Q =S* grzech(φ).
Moc bierna może mieć charakter.
Typowy przykład reakcji instalacji elektrycznej: linia napowietrzna względem „ziemi” charakteryzuje się składową pojemnościową, można ją uznać za płaski kondensator ze szczeliną powietrzną pomiędzy „płytami”; podczas gdy wirnik silnika ma wyraźny charakter indukcyjny, co sprawia nam wrażenie uzwojonej cewki indukcyjnej.
Moc bierną można opisać jako część całkowitej mocy wydatkowanej na procesy przejściowe zawierające . W przeciwieństwie do mocy czynnej, moc bierna nie wykonuje „użytecznej” pracy, gdy działa urządzenie elektryczne.
Podsumujmy: Każda instalacja elektryczna charakteryzuje się dwoma głównymi wskaźnikami spośród następujących: moc (pełna (kVA), aktywna (kW)) i cosinus kąta przesunięcia napięcia w stosunku do prądu - . Stosunki wartości podano w artykule powyżej. Fizyczne znaczenie mocy czynnej polega na wykonywaniu „użytecznej” pracy; Reaktywny - wydatkowanie części energii na procesy przejściowe, najczęściej są to straty spowodowane odwróceniem namagnesowania.

Przykłady uzyskania jednej ilości z drugiej:
Podana instalacja elektryczna ze wskaźnikami: moc czynna (P) - 15 kW, Cos(φ)=0,91. Zatem całkowita moc (S) będzie wynosić - P/Cos(φ)=15/0,91=16,48 kVA. Prąd roboczy instalacji elektrycznej liczony jest zawsze w oparciu o moc całkowitą (S) i dla sieci jednofazowej - I=S/U=15/0,22=68,18A, dla sieci trójfazowej - I=S/ (U*(3)^0, 5))=15/(0,38*1,73205)=22,81A.
Podana instalacja elektryczna ze wskaźnikami: moc całkowita (S) - 10 kVA, Cos(φ)=0,91. Zatem aktywny składnik mocy (P) będzie wynosił - S*Cos(φ)=10*0,91=9,1 kW.
Podana instalacja elektryczna- TP 2x630 kVA ze wskaźnikami: moc całkowita (S) - 2x630 kVA, należy przydzielić moc czynną. Dla budownictwa wielomieszkaniowego z piecami elektrycznymi stosujemy Cos(φ) = 0,92. Zatem aktywnym składnikiem mocy (P) będzie - S*Cos(φ)=2*630*0,92=1159,2 kW.

Podstawową jednostką miary mocy urządzeń elektrycznych jest kW (kilowat). Ale jest jeszcze jedna jednostka mocy, o której nie wszyscy wiedzą - kvar.

kvar (kilowar)– jednostka miary mocy biernej (woltoamper reaktywny – var, kilowolt amper bierny – kvar). Zgodnie z wymogami Międzynarodowego Standardu Jednostek Układów Pomiarowych SI jednostkę miary mocy biernej zapisuje się „var” (i odpowiednio „kvar”). Jednak określenie „kvar” jest powszechnie stosowane. Oznaczenie to wynika z faktu, że jednostką miary mocy całkowitej w układzie SI jest VA. W literaturze zagranicznej ogólnie przyjęte oznaczenie jednostki miary mocy biernej to „ kvar„. Jednostką miary mocy biernej są jednostki niesystemowe, dopuszczalne do stosowania na równi z jednostkami SI.

Odbiorniki prądu przemiennego zużywają zarówno moc czynną, jak i bierną. Stosunek mocy obwodu prądu przemiennego można przedstawić w postaci trójkąta mocy.

Na trójkącie mocy litery P, Q i S oznaczają odpowiednio moc czynną, bierną i pozorną, φ to przesunięcie fazowe pomiędzy prądem (I) i napięciem (U).

Wartość mocy biernej Q (kVAr) służy do wyznaczenia mocy pozornej instalacji S (kVA), która w praktyce jest wymagana np. przy obliczaniu mocy pozornej transformatora zasilającego urządzenia. Jeśli bardziej szczegółowo rozważymy trójkąt mocy, oczywiste jest, że kompensując moc bierną, zmniejszymy także zużycie mocy całkowitej.

Pobieranie mocy biernej z sieci zasilającej jest dla przedsiębiorstw skrajnie nieopłacalne, gdyż wiąże się to z koniecznością zwiększania przekrojów przewodów zasilających oraz zwiększania mocy generatorów i transformatorów. Istnieją sposoby, aby otrzymać (wygenerować) go bezpośrednio od konsumenta. Najbardziej powszechnym i skutecznym sposobem jest zastosowanie jednostek kondensatorowych. Ponieważ główną funkcją pełnioną przez jednostki kondensatorowe jest kompensacja mocy biernej, ogólnie przyjętą jednostką ich mocy jest kVAR, a nie kW, jak w przypadku wszystkich innych urządzeń elektrycznych.

W zależności od charakteru obciążenia przedsiębiorstwa mogą stosować zarówno nieregulowane jednostki kondensatorów, jak i jednostki z automatyczną regulacją. W sieciach o gwałtownie zmiennych obciążeniach stosuje się instalacje sterowane tyrystorami, które umożliwiają niemal natychmiastowe podłączanie i odłączanie kondensatorów.

Elementem roboczym każdej instalacji kondensatorów jest kondensator fazowy (cosinus). Główną cechą takich kondensatorów jest moc (kVAr), a nie pojemność (μF), jak w przypadku innych typów kondensatorów. Jednak działanie zarówno kondensatorów cosinusowych, jak i konwencjonalnych opiera się na tych samych zasadach fizycznych. Dlatego moc kondensatorów cosinusowych wyrażoną w kVAr można przeliczyć na pojemność i odwrotnie, korzystając z tabel korespondencji lub wzorów przeliczeniowych. Moc w kVAr jest wprost proporcjonalna do pojemności kondensatora (μF), częstotliwości (Hz) i kwadratu napięcia (V) sieci zasilającej. Standardowy zakres mocy kondensatorów dla klasy 0,4 kV wynosi od 1,5 do 50 kVAr, a dla klasy 6-10 kV od 50 do 600 kVAr.

Ważnym wskaźnikiem efektywności energetycznej jest ekonomiczny odpowiednik mocy biernej kE (kW/kVAr). Definiuje się ją jako zmniejszenie strat mocy czynnej do zmniejszenia poboru mocy biernej.

Wartości ekonomicznego odpowiednika mocy biernej

Charakterystyka transformatorów i systemów zasilania	Przy maksymalnym obciążeniu systemu (kW/kVAr)	Przy minimalnym obciążeniu systemu (kW/kVAr)
Transformatory zasilane bezpośrednio z autobusów stacyjnych za pomocą napięcia generatorowego	0,02	0,02
Transformatory sieciowe zasilane z elektrowni wykorzystującej napięcie generatora (na przykład transformatory przemysłowe zasilane z elektrowni zakładowych lub miejskich)	0,07	0,04
Transformatory obniżające napięcie 110-35 kV, zasilane z sieci okręgowych	0,1	0,06
Transformatory obniżające napięcie 6-10 kV, zasilane z sieci okręgowych	0,15	0,1
Transformatory obniżające zasilane z sieci lokalnych, których obciążenie bierne pokrywają kompensatory synchroniczne	0,05	0,03

Istnieją też „większe” jednostki miary mocy biernej, np megawar (Mvar). 1 Mvar jest równy 1000 kVAr. Megawary zwykle mierzą moc specjalnych systemów kompensacji mocy biernej wysokiego napięcia - statycznych baterii kondensatorów (SCB).

Mówiąc o mocy urządzeń elektrycznych, zwykle mamy na myśli energię czynną. Jednak wiele urządzeń zużywa również energię bierną. W tym artykule wyjaśniono, czym jest kVA i czym różni się kVA od kW.

Energia czynna i bierna

W sieci prądu przemiennego wielkość prądu i napięcia zmienia się sinusoidalnie wraz z częstotliwością sieci. Można to zobaczyć na ekranie oscyloskopu. Wszystkie typy konsumentów można podzielić na trzy kategorie:

• Rezystory lub aktywne rezystancje zużywają tylko prąd czynny. Są to lampy żarowe, kuchenki elektryczne i podobne urządzenia. Główną różnicą jest zbieżność faz prądu i napięcia;
• Dławiki, cewki indukcyjne, transformatory i asynchroniczne silniki elektryczne wykorzystują energię bierną i przekształcają ją w pola magnetyczne i zwrotne pole elektromagnetyczne. W tych urządzeniach prąd jest przesunięty w fazie o 90 stopni z napięciem;
• Kondensatory - przekształcają napięcie w pole elektryczne. W sieciach prądu przemiennego stosowane są w kompensatorach mocy biernej lub jako rezystory ograniczające prąd. W takich urządzeniach prąd wyprzedza napięcie o 90 stopni.

Ważny! Kondensatory i cewki przesuwają prąd względem napięcia w przeciwnych kierunkach, a po podłączeniu do tej samej sieci znoszą się wzajemnie.

Aktywna to energia uwalniana przy aktywnym oporze, takim jak żarówka, grzejnik elektryczny i inne podobne urządzenia elektryczne. W nich fazy prądu i napięcia pokrywają się, a cała energia jest wykorzystywana przez urządzenie elektryczne. W tym przypadku znikają różnice między kilowatami i kilowoltoamperami.

Oprócz energii czynnej istnieje energia bierna. Stosowany jest w urządzeniach, których konstrukcja zawiera kondensatory lub cewki o rezystancji indukcyjnej, silnikach elektrycznych, transformatorach lub dławikach. Długie kable też to mają, ale różnica w stosunku do urządzenia z czysto aktywną rezystancją jest niewielka i jest brana pod uwagę tylko przy projektowaniu długich linii energetycznych lub w urządzeniach wysokiej częstotliwości.

Pełna moc

W rzeczywistych warunkach obciążenia czysto rezystancyjne, pojemnościowe lub indukcyjne są bardzo rzadkie. Zazwyczaj wszystkie urządzenia elektryczne wykorzystują moc czynną (P) wraz z mocą bierną (Q). Jest to moc całkowita oznaczona jako „S”.

Aby obliczyć te parametry, stosuje się następujące wzory, które należy znać, aby w razie potrzeby je wykonać przeliczanie kVA na kW i odwrotnie:

• Aktywna to energia użyteczna przeliczona na pracę, wyrażona w W lub kW.

KVA można przeliczyć na kW za pomocą wzoru:

gdzie „φ” jest kątem pomiędzy prądem i napięciem.

Jednostki te mierzą ładowność silników elektrycznych i innych urządzeń;

• Pojemnościowy lub indukcyjny:

Wyświetla straty energii spowodowane polami elektrycznymi i magnetycznymi. Jednostka miary – ​​kVar (kilowolt-amper reaktywny);

• Pełny:

1. U – napięcie sieciowe,
2. I – prąd płynący przez urządzenie.

Reprezentuje całkowite zużycie energii elektrycznej przez urządzenie i jest wyrażone w VA lub kVA (kilowoltoampery). Parametry transformatora wyrażone są w tych jednostkach, na przykład 1 kVA lub 1000 kVA.

Dla Twojej informacji. Takie urządzenia o napięciu 6000/0,4 kV i mocy 1000 kVA należą do najpopularniejszych do zasilania urządzeń elektrycznych w przedsiębiorstwach i dzielnicach mieszkalnych.

Kvar, kVA i kW są powiązane wzorem podobnym do słynnego twierdzenia Pitagorasa (spodnie Pitagorasa):

Ważny! Należy zauważyć, że silnika elektrycznego o mocy 10 kW nie można podłączyć do transformatora o mocy 10 kVA, ponieważ energia elektryczna zużywana przez to urządzenie, biorąc pod uwagę cosφ, wyniesie około 14 kilowoltoamperów.

Doprowadzenie cosφ do 1

Energia bierna zużywana przez odbiorców powoduje dodatkowe obciążenie kabla i sprzętu rozruchowego. W dodatku trzeba za niego zapłacić, tak samo jak za aktywny, a w agregatach przenośnych brak kompensacji zwiększa zużycie paliwa. Można to jednak zrekompensować za pomocą specjalnych urządzeń.

Konsumenci potrzebujący rekompensaty cosφ

Jednymi z głównych odbiorców energii biernej są asynchroniczne silniki elektryczne, zużywające do 40% całej energii elektrycznej. Cosφ tych urządzeń wynosi około 0,7-0,8 przy obciążeniu znamionowym i spada do 0,2-0,4 na biegu jałowym. Wynika to z obecności w konstrukcji uzwojeń, które wytwarzają pole magnetyczne.

Innym rodzajem urządzeń są transformatory, których cosφ spada, a w urządzeniach nieobciążonych wzrasta zużycie energii biernej.

Urządzenia kompensacyjne

Do kompensacji stosuje się różne typy urządzeń:

• Silniki synchroniczne. Kiedy do uzwojenia wzbudzenia zostanie podane napięcie wyższe od napięcia znamionowego, kompensują one energię indukcyjną. Pozwala to na poprawę parametrów sieci bez dodatkowych kosztów. Podczas wymiany niektórych silników asynchronicznych na silniki synchroniczne możliwości kompensacji wzrosną, ale będzie to wymagało dodatkowych kosztów instalacji i eksploatacji. Moc takich silników elektrycznych sięga kilku tysięcy kilowoltoamperów;
• Kompensatory synchroniczne. Te synchroniczne silniki elektryczne mają uproszczoną konstrukcję i moc do 100 kilowoltoamperów, nie są przeznaczone do napędzania żadnych mechanizmów i działają w trybie XX. Ich celem jest kompensacja energii biernej. Urządzenia te podczas pracy zużywają 2-4% energii czynnej z ilości energii skompensowanej. Sam proces jest zautomatyzowany w celu osiągnięcia wartości cosφ możliwie najbliższej 1;
• Baterie kondensatorowe. Oprócz silników elektrycznych jako kompensatory stosowane są baterie kondensatorów. Są to grupy kondensatorów połączone w „trójkąt”. Wydajność tych urządzeń można zmieniać poprzez łączenie i rozłączanie poszczególnych elementów. Zaletą takich urządzeń jest ich prostota i niski pobór mocy czynnej - 0,3-0,4% skompensowanej. Wadą jest brak możliwości płynnej regulacji.

Ile kW mieści się w 1 kVA? Na to pytanie nie można odpowiedzieć jednoznacznie. Zależy to od różnych czynników, a przede wszystkim od cosφ. Do przeprowadzenia obliczeń i interpretacji wyników można skorzystać z kalkulatora dostępnego online.

Znajomość wszystkich składników mocy, jakie są między nimi różnice i jak przeliczyć kVA na kW, jest niezbędna przy projektowaniu sieci elektrycznych.

Wideo

Kupując elektrownię wysokoprężną, pierwszą rzeczą, przed którą staje konsument, jest wybór mocy agregatu prądotwórczego na olej napędowy. W specyfikacjach producenci zawsze wskazują dwie jednostki miary mocy.

kVA – całkowita moc urządzenia;

kW – moc czynna urządzenia;

Wybierając generator lub stabilizator napięcia, należy rozróżnić całkowity pobór mocy (kVA) od mocy czynnej (kW), która jest wydatkowana na wykonanie użytecznej pracy.

Moc jest wielkością fizyczną równą stosunkowi pracy wykonanej w określonym czasie do tego okresu.

Moc może być pozorna, bierna i czynna:

• S – moc całkowita mierzona jest w kVA (kilowoltoamperach)

Charakteryzuje całkowitą moc elektryczną prądu przemiennego. Aby uzyskać moc całkowitą, sumuje się wartości mocy biernej i czynnej. Jednocześnie stosunek mocy całkowitej do mocy czynnej może się różnić dla różnych odbiorców energii elektrycznej. Zatem, aby określić całkowitą moc odbiorców, należy zsumować ich moc całkowitą, a nie czynną.

kVA charakteryzuje całkowitą moc elektryczną, która ma przyjęte oznaczenie literowe w układzie SI – S: jest to suma geometryczna mocy czynnej i biernej, wyznaczona ze stosunku: S=P/cos(ph) lub S=Q/ grzech(ph).

• Q – moc bierna mierzona jest w kVar (kiloVar)

Moc bierna pobierana w sieciach elektrycznych powoduje dodatkowe straty czynne (na pokrycie energii zużywanej w elektrowniach) i straty napięciowe (pogorszenie warunków regulacji napięcia).

• P – moc czynna mierzona w kW (kilowatach)

Jest to wielkość fizyczna i techniczna charakteryzująca użyteczną moc elektryczną. Przy dowolnym obciążeniu aktywny składnik prądu działa w obwodzie prądu przemiennego. Ta część całkowitej mocy, która jest określona przez współczynnik mocy i jest użyteczna (wykorzystywana).

Ujednolicony współczynnik mocy jest oznaczony przez Cos φ.

Jest to współczynnik mocy, który pokazuje stosunek (strat) kW do kVA przy podłączaniu obciążeń indukcyjnych.

Typowe współczynniki mocy i ich interpretacja (cos φ):

1 – najlepsza wartość

0,95 to doskonały wskaźnik

0,90 – wartość zadowalająca

0,80 – średnia, najczęstszy wskaźnik

0,70 to zły wskaźnik

0,60 – bardzo niska wartość

kW charakteryzuje czynną pobieraną moc elektryczną, która ma przyjęte oznaczenie literowe P: jest to różnica geometryczna pomiędzy mocą całkowitą a mocą bierną, wyznaczona z zależności: P=S*cos(f).

W kategoriach konsumenckich: kW to moc netto, a kVA to brutto (moc całkowita).

1 kW = 1,25 kVA

1 kVA = 0,8 kW

Jak przeliczyć moc kVA na kW?

Aby szybko przeliczyć kVA na kW, należy odjąć 20% od kVA i otrzymać kW z małym błędem, który można pominąć. Lub użyj wzoru, aby przeliczyć kVA na kW:

P=S * Сos f

Gdzie P to moc czynna (kW), S to moc pozorna (kVA), Cos f to współczynnik mocy.

Na przykład, aby przeliczyć moc 400 kVA na kW, potrzebujesz 400 kVA * 0,8 = 320 kW lub 400 kVA-20% = 320 kW.

Jak przeliczyć kW mocy na kVA?

Aby przeliczyć kW na kVA, stosuje się następujący wzór:

Gdzie S to moc pozorna (kVA), P to moc czynna (kW), Cos f to współczynnik mocy.

Na przykład, aby przeliczyć moc 1000 kW na kVA, powinieneś mieć 1000 kW / 0,8 = 1250 kVA.