Tại sao kVA không giống như kW?

Tôi nghĩ rằng đơn vị sạc xe điện của tôi sử dụng 6,6 kW năng lượng. Tuy nhiên, tôi đã tìm thấy nhãn và nó thực sự nói 6,6 kVA. Khi tôi thấy điều này, tôi nghĩ một cái gì đó dọc theo ...

Chà, , do đó kVA phải giống với kW ... lạ, tôi tự hỏi tại sao nó không được dán nhãn bằng kW. $P=VI$

Vì vậy, một tìm kiếm nhanh trên Google sau đó và tôi đã tìm thấy trang này , có một công cụ chuyển đổi cho tôi biết 6,6 kVA thực sự chỉ là 5,28 kW. Các trang Wikipedia cho watt khẳng định những gì tôi nghĩ, đó là một watt là một lần volt một ampe.

Vậy tôi thiếu phần nào trong số này, điều đó giải thích tại sao kVA và kW không giống nhau?

electrical-engineering

— jhabbott
nguồn

Lưu ý rằng đối với hầu hết các quốc gia có mạng điện ổn định, các quy định yêu cầu hệ số công suất đủ tốt cho các tải lớn như vậy mà kVA ~ = kW; trang web được đề cập chỉ áp dụng một cách mù quáng hệ số công suất là 0,8 mà imho rất không có uy tín đối với một đơn vị sạc xe điện.

— PlasmaHH

Trong vật lý, cả hai sẽ giống nhau ... trong kỹ thuật, kW đếm công suất ròng được truyền tới ô tô, trong khi kVA đếm công suất được truyền dọc theo dây theo cả hai hướng.

— dùng253751 ngày

Tôi nghĩ rằng các câu trả lời là khá tốt, nhưng tôi chỉ muốn chỉ ra, từ góc độ ngôn ngữ học, rằng lý do tốt nhất mà tôi thấy cho kVA là các Kỹ sư muốn làm rõ rằng họ không phải là kW, quá hữu ích cho một đơn vị để tăng gấp đôi trên. Giữ các Volts và Amps riêng biệt là một ký hiệu thuận tiện để biểu thị rằng chúng nên được đối xử khác nhau, ngay cả khi cả hai đều là đơn vị sức mạnh.

— Cort Ammon

Câu trả lời:

Vấn đề là công thức là chính xác khi xử lý các mạch điện một chiều hoặc với các mạch điện xoay chiều trong đó không có độ trễ giữa dòng điện và điện áp. Khi làm việc với các mạch điện xoay chiều thực tế, công suất được cung cấp bởi trong đó là độ lệch pha giữa dòng điện và điện áp. Đơn vị kVA là một đơn vị của cái gọi là 'công suất biểu kiến' trong khi W là đơn vị của 'công suất thực'. Công suất biểu kiến là công suất tối đa có thể đạt được khi dòng điện và điện áp cùng pha và công suất thực là lượng công việc thực tế có thể được thực hiện với một mạch nhất định. $P=I\ V$

P = I V \cos (ϕ),

$P=I\ V\ \cos(\phi),$

ϕ

$\phi$

— Chris Mueller
nguồn

Lưu ý: CHỈ cos ( ) chỉ áp dụng khi cả điện áp và dòng điện đều là sóng hình sin. Nó không áp dụng khi dòng điện bị tăng vọt (thông qua bộ chỉnh lưu "câm") hoặc khi bị biến dạng bởi bất kỳ phương tiện nào. Xem câu trả lời của tôi để biết thêm chi tiết.

ϕ

$\phi$

— AaronD

@AaronD Bạn đúng rằng tình huống phức tạp hơn một chút khi các tín hiệu không phải là sóng hình sin, nhưng thuật ngữ vẫn được áp dụng. Nó chỉ là bây giờ là một hàm tần số trong miền Fourier và sức mạnh mà bạn quan tâm nhất là tích phân trên tất cả các tần số. Trong thực tế có thể dễ dàng hơn chỉ cần đo sức mạnh trực tiếp như bạn đề cập trong câu trả lời của bạn.

c o s (ϕ)

$cos(\phi)$

ϕ

$\phi$

— Chris Mueller

Được rồi, về mặt kỹ thuật bạn đã đúng - bạn đang chuyển vấn đề thành một loạt các hình sin để thuật ngữ cos ( ) có thể hoạt động trở lại - nhưng tôi thực sự nghi ngờ rằng hầu hết mọi người sẽ hiểu điều đó có nghĩa là gì và làm đúng. Sự khác biệt giữa các nhãn 50Hz và 60Hz thậm chí có thể vượt xa hơn, "Nó không tương thích."

ϕ

$\phi$

— AaronD

Điều mà tôi nghĩ là tuyệt vời, với tư cách là một nhà toán học, rằng 'phần còn lại của sức mạnh' (nghĩa là sức mạnh đó không được đưa ra trong câu trả lời ở trên là 'sức mạnh thực sự'), bùng nổ theo hướng tưởng tượng. Bạn thực sự có được sức mạnh di chuyển theo hướng tưởng tượng. Làm thế nào là mát mẻ?

— Sam T

Tôi không 100% về bit này (do đó là nhận xét riêng) và như vậy nếu nó sai (mà tôi không nghĩ là như vậy), xin vui lòng chỉ hét lên và tôi sẽ bỏ nó, nhưng sau đó sức mạnh được trao theo công thức và vì vậy chúng tôi thấy rằng nếu chúng tôi lấy mô-đun / độ dài của điều này, thì chúng tôi sẽ nhận được .

P = I V (\cos (ϕ) + i \sin (ϕ)) = I V e^{i ϕ}

$P = I V (\cos(\phi) + i \sin(\phi)) = I V e^{i \phi}$

| P | = I V

$\vert P \vert = I V$

— Sam T

Cả watts và volt-ampe đều xuất phát từ cùng một phương trình, , nhưng sự khác biệt là cách chúng được đo. $P=IV$

Để có được volt-amps, bạn nhân điện áp trung bình bình phương (RMS) ( ) với dòng RMS ( ) mà không liên quan đến thời gian / pha giữa chúng. Đây là những gì hệ thống dây điện và khá nhiều tất cả các thành phần điện / điện tử phải đối phó. $V$ $I$

Để có được watts, bạn nhân điện áp tức thời ( ) với dòng điện tức thời ( ) cho mỗi mẫu, sau đó lấy trung bình các kết quả đó. Đây là năng lượng thực sự được chuyển giao. $V$ $I$

Bây giờ để so sánh hai phép đo:

Nếu điện áp và dòng điện đều là hình sin, thì , trong đó là góc pha giữa điện áp và dòng điện. Điều này khá dễ dàng để thấy rằng nếu cả hai đều là sóng hình sin và nếu chúng cùng pha ( ), thì . $\text{watts} = \text{volt-amps} \times \cos(\phi)$ $\phi$ $\phi = 0$ $\text{watts} = \text{volt-amps}$

Tuy nhiên, nếu bạn KHÔNG xử lý sóng hình sin, mối quan hệ không còn được áp dụng ! Vì vậy, bạn phải đi một chặng đường dài và thực sự thực hiện các phép đo như được mô tả ở đây. $\cos(\phi)$

Làm thế nào điều đó có thể xảy ra? Dễ dàng. Bộ nguồn DC. Chúng ở khắp mọi nơi, bao gồm cả bộ sạc pin, và phần lớn trong số chúng chỉ vẽ dòng điện ở cực đại của dạng sóng điện áp xoay chiều vì đó là lần duy nhất mà tụ lọc của chúng ít hơn điện áp đầu vào. Vì vậy, họ rút ra một dòng điện lớn để sạc lại các nắp, bắt đầu ngay trước đỉnh điện áp và kết thúc ngay tại đỉnh điện áp, và sau đó họ không rút ra được gì cho đến đỉnh tiếp theo.

Và tất nhiên cũng có một ngoại lệ đối với quy tắc này và đó là Điều chỉnh hệ số công suất (PFC). Nguồn cung cấp DC với PFC là nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi chuyên dụng cuối cùng tạo ra nhiều điện áp DC hơn đỉnh AC cao nhất và họ làm điều đó theo cách mà dòng điện đầu vào của họ đi theo điện áp đầu vào gần như chính xác. Tất nhiên, đây chỉ là một xấp xỉ, nhưng mục tiêu là để có được một trận đấu đủ gần để phím tắt trở nên gần với chính xác, với . Sau đó, với DC điện áp cao này, một nguồn cung cấp chuyển mạch thứ cấp tạo ra những gì thực sự được yêu cầu bởi mạch được cấp nguồn. $\cos(\phi)$ $\phi \approx 0$

— Aaron
nguồn

Sau khi bạn nhân điện áp tức thời với dòng điện tức thời để có được năng lượng tức thời, bạn có thực sự cần phải lấy RMS của năng lượng mỗi lần, hoặc bạn có thể lấy mức trung bình đơn giản không?

— David Cary

@DavidCary: Tôi nghĩ bạn có thể đúng. Đối với trường hợp chúng là sóng hình sin thuần túy và , một nửa số mẫu sẽ có công suất dương và một nửa âm và câu trả lời phải bằng không. Tôi sẽ chỉnh sửa câu trả lời của tôi.

ϕ = 90 d e g

$\phi = 90deg$

— AaronD

Đó là trung bình đơn giản. RMS có nguồn gốc từ tính trung bình và giả định này, rằng u = Ri và U = RI, trong đó u / i là giá trị thực và U / I là RMS.

— Crowley

@AaronD: Nếu chúng ta giả sử rằng hệ số công suất bao gồm góc pha và hệ số hình thức chúng ta vẫn có thể sử dụng công thức nhưng đánh giá hệ số dạng này và cách kết hợp nó với góc pha không đơn giản.

\cos ϕ_{r}

$\cos\phi_r$

ϕ

$\phi$

ϕ_{f}

$\phi_f$

P = U I \cos ϕ_{r}

$P=UI\cos\phi_r$

— Crowley

Khi một dòng AC đang lái một tải điện cảm hoặc điện dung, thì tải sẽ dành một phần thời gian để lấy nguồn từ nguồn, nhưng cũng sẽ dành một phần thời gian để cấp nguồn trở lại nguồn. Trong một số bối cảnh, một thiết bị rút ra tổng cộng 7,5 joules mỗi giây và trả lại tổng cộng 2,5 joules có thể được coi như thể nó đang vẽ 5 watt (đặc biệt là nếu bất cứ khi nào thiết bị trở lại nguồn, một số tải khác sẵn sàng tiêu thụ ngay lập tức ). Tuy nhiên, một cái gì đó giống như một máy biến áp sẽ chịu tổn thất chuyển đổi không chỉ trong một phần của chu kỳ khi tải đang rút điện, mà cònchịu tổn thất trong một phần của chu kỳ khi tải được đưa trở lại. Trong khi một máy biến áp có thể sẽ tiêu tan ít nhiệt hơn khi điều khiển tải ở trên so với công suất rút 10 joules / giây và trả về 0, thì nó sẽ tiêu tan nhiều hơn khi lái một tải đã rút 7,5 joules / giây và trở về 0.

— siêu mèo
nguồn