Перевести Вт в ВА и обратно
Мощность — это физическая величина, равная скорости изменения энергии системы.
Формула для перевода Вт в ВА:
Р — активная мощность (Вт);
S — полная мощность (ВА);
cos φ — коэффициент мощности.
Значения коэффициента мощности:
0.95 . 1 — высокое (оптимальное) значение;
0.8 . 0.95 — хорошее значение;
0.65 . 0.8 — удовлетворительное значение;
0.5 . 0.65 — низкое значение;
0 . 0.5 — неудовлетворительное (плохое) значение.
Если не знаете cos φ, то принимайте в расчетах 0.8.
Быстро выполнить эту простейшую математическую операцию можно с помощью нашей онлайн программы. Для этого необходимо в соответствующее поле ввести исходное значение и нажать кнопку.
Для сложных расчетов по переводу нескольких единиц измерения в требуемую (например для математического, физического или сметного анализа группы позиций) вы можете воспользоваться универсальными конвертерами единиц измерения.
На этой странице представлен самый простой онлайн переводчик единиц измерения вольт-ампер в ватты (ВА в Вт). С помощью этого калькулятора вы в один клик сможете перевести ватты в вольт-амперы (Вт в ВА) и обратно.
Конвертер величин
Как преобразовать ватты (Вт) в вольт-амперы (ВА) и наоборот? Воспользуйтесь этим калькулятором, который определит активную мощность в ваттах по известным полной мощности в вольт-амперах и коэффициенту мощности. Отметим, что такое преобразование имеет смысл только для переменного тока. На постоянном токе полная мощность равна активной.
Пример 1: Рассчитайте полную мощность 37-мегаваттной турбины в ВА, если коэффициент мощности равен единице.
Пример 2: Рассчитайте активную мощность в мегаваттах, если полная мощность равна 50 МВА и коэффициент мощности равен 0.7.
Пример 3: Рассчитайте коэффициент мощности микроволновой печи мощностью 1200 Вт, если она потребляет 1450 ВА.
Для расчета введите две величины из трех и нажмите кнопку Рассчитать
Определения и формулы
Как ватты, так и вольт-амперы используются для измерения электрической мощности. На табличках с характеристиками электронных и электроприборов всегда указывается потребляемая мощность либо в ваттах, либо во вольт-амперах. Ниже мы обсудим чем они отличаются и как их рассчитывать. Мы также коснемся проблемы искажения формы тока в нелинейных нагрузках.
Ватты (Вт): Активная мощность P — это мощность, которая реально потребляется лампами, телевизорами, компьютерами и другим оборудованием, которая используется на выполнение полезной работы и преобразование в тепловую энергию. В конечном итоге, вся активная мощность превращается в тепло.
Именно активная мощность обычно указывается на табличках с паспортными данными резистивных электроприборов, таких как электродуховки и электронагреватели. Активную мощность нужно измерять, например, для того чтобы вывести из дата-центра на улицу выделяемое серверами тепло. Ее нужно измерять для того, чтобы определить энергию, потребляемую всеми домашними электроприборами, так как в счетах за электроэнергию указывается именно активная мощность.
В цепях однофазного переменного тока при отсутствии искажений (гармоник) активная мощность равна произведению среднеквадратичных значения тока I и напряжения U на косинус сдвига фаз φ между ними, то есть
Если же переменный ток имеет форму, отличную от синусоидальной, то активная мощность равна произведению сумм соответствующих средних мощностей отдельных гармонических составляющих.
Вольт-амперы (ВА): Полная мощность, |S| — это мощность, на которую должна быть рассчитана электрическая сеть. Это произведение среднеквадратичных значений тока и напряжения и, таким образом, она не зависит от формы колебаний напряжения и тока.
При расчете среднеквадратичных значений учитываются все гармоники, которые обычно присутствуют в токе и напряжении. Электросеть рассчитывается таким образом, чтобы она могла передавать полную мощность, которая всегда выше, чем активная мощность, так как она отражает потребление нагрузкой как активной, так и реактивной мощности. Измеряется полная мощность в вольт-амперах.
Для расчета полной мощности в вольт-амперах нужно измерить среднеквадратичный ток и среднеквадратичное напряжение. Для этого следует использовать мультиметр, который способен измерять истинное среднеквадратичное значение любого сигнала. Ниже мы покажем, что в большинстве используемых в быту устройств ток не является синусоидальным — именно поэтому нужен мультиметр, измеряющий истинное среднеквадратичное значение тока и напряжения.
Мощность в вольт-амперах удобно использовать, так как если известно напряжение, то можно рассчитать максимальный ожидаемый ток, потребляемый устройством, и обеспечить чтобы провода или кабели для его питания выдерживали этот ток. В связи с тем, что сейчас большинство нагрузок являются нелинейными, нет простой возможности определить мощность нескольких нагрузок путем простого сложения их токов, потому что они не находятся в фазе друг с другом (об этом мы поговорим позднее). Однако возможно сложить отдельные паспортные мощности в вольт-амперах и получить оценку полной мощности или тока, потребляемого несколькими устройствами.
Вары: Реактивная мощность, Q — это «мнимая», воображаемая мощность реактивной (индуктивной или емкостной) нагрузки, которая характеризует обмен энергией между источником энергии и реактивной нагрузкой, в которой потери энергии отсутствуют. Несмотря на то, что эта мощность считается мнимой и не потребляется реактивной нагрузкой, она реально нагревает провода, когда отбирается от источника и возвращается к нему. То есть, чисто реактивная сама энергию не потребляет и, соответственно, не выделяет тепла. Однако провода, по которым передается энергия, нагреваются (потому что они оказывают сопротивление электрическому току!) и, в свою очередь, нагревают окружающую среду.
Все три вида мощности показаны на графике, называемом треугольником мощности. В нем P — активная мощность, Q — реактивная мощность, φ — фазовый угол между током и напряжением и |S| — полная мощность. Отметим, что реактивная мощность показана на мнимой оси графика. Активная мощность, которая выполняет реальную работу, показана на действительной оси.
Коэффициент мощности, PF — отношение потребляемой нагрузкой активной мощности к полной мощности. В русскоязычной литературе принято обозначение cos φ или λ, хотя cos φ относится только к синусоидальным токам и напряжениям. Поскольку оригинал этой статьи написан на английском языке, и она переводится на другие языки, мы используем принятое в англоязычной литературе сокращение PF от англ. power factor. Это поможет избежать ошибок в формулах, вносимых переводчиками, которые плохо знакомы с физикой и математикой.
Коэффициент мощности обычно указывается в процентах или в виде безразмерной величины от 0 до 1. Например, коэффициент мощности 85% указывает на бóльшую эффективность, чем 60%. Эффективная система обычно имеет коэффициент мощности более 95%. Если мы посмотрим на треугольник мощности, мы увидим, что коэффициент мощности для синусоидальных токов и напряжений равен также косинусу угла сдвига фаз между током и напряжением cos φ. Этот вид коэффициента мощности называют также основным или полным коэффициентом мощности, или коэффициентом мощности без учета гармонических искажений (англ. displacement power factor).
Здесь нужно заметить, что мы пока еще не говорили об искажении формы тока, протекающего через различные нагрузки. Например, если в характеристиках нагрузки указан коэффициент мощности 0,75, это ничего не говорит о том, что является причиной такого низкого коэффициента: связано ли это с фазовым сдвигом чисто синусоидального тока или с тем, что форма тока сильно отличается от синусоидальной. Ниже мы обсудим как ведут себя нелинейные нагрузки и как они уменьшают коэффициент мощности, особенно если без учета гармонических искажений коэффициент мощности близок к единице.
Мгновенная полная мощность представляет собой произведение мгновенных значений напряжения на нагрузке и текущего через нее тока. Примеры мгновенной реактивной мощности показаны ниже на нескольких иллюстрациях. В нелинейных нагрузках, таких как компактные люминесцентные и светодиодные лампы, сварочные аппараты, приводы электродвигателей с регулируемой скоростью, диодно-мостовые выпрямители и импульсные блоки питания компьютеров, ток прерывается в результате работы переключающих схем и, следовательно, содержит компоненты, частоты которых больше основной сетевой частоты (50 или 60 Гц) в целое число раз.
Поскольку эти мгновенные значения изменяются со временем, удобно использовать их среднеквадратичные значения, которые получены путем интегрирования за период времени. Современные цифровые мультиметры и осциллографы могут измерять действительные среднеквадратичные значения колебаний любой формы путем оцифровки и дискретизации с последующим вычислением среднеквадратичного значения. Подробнее о вычислении среднеквадратичного значения — в нашем Калькуляторе мощности переменного тока
С помощью преобразования Фурье любая периодическая функция может быть представлена в виде суммы простых синусоидальных сигналов. В измерительных приборах для разложения в ряд Фурье используют дискретное преобразование Фурье и, в частности, быстрое преобразование Фурье (БПФ, англ. FFT — fast Fourier transform), позволяющее получить результат за меньшее время. Практически любой современный цифровой осциллограф может выполнять быстрое преобразование Фурье путем вызова этой функции через меню математики.
Ниже показана осциллограмма сетевого напряжения 120 В 60 Гц. Можно заметить, что форма колебаний отличается от синусоидальной. Эти расхождения не очень значительны, но все же хорошо заметны на глаз.
Однако если мы нажмем кнопку вызова математических функций Math на осциллографе и выберем из меню быстрое преобразование Фурье (FFT), мы увидим тот же сигнал в частотной области, показанный на рисунке ниже. Здесь на горизонтальной оси X находится частота в линейном масштабе, а на вертикальной оси Y находится амплитуда мощности в логарифмическом масштабе. Здесь хорошо видны амплитуды частот, отличных от основной частоты, если они выше уровня шума осциллографа. В отличие от музыки, в любой силовой системе гармоники нежелательны, так как они приводят к увеличению потерь при передаче и распределении электроэнергии, излишнему нагреву электродвигателей, выходу из строя оборудования и ложному срабатыванию таких чувствительных устройств, как реле.
В линейных цепях коэффициент мощности зависит только от разности фаз между током и напряжением. Однако мы живем в мире нелинейных нагрузок. В нелинейных схемах ток искажается и содержит много гармоник в дополнение к основной частоте. Эти гармоники попадают в систему электропитания и приводят к искажениям измеренного в офисе TranslatorsCafe.com напряжения, что и наблюдается на рисунках выше.
Мы видим, что нужно ввести еще один компонент в показанный выше треугольник напряжений. Он называется коэффициентом мощности, обусловленный нелинейными искажениями (англ. distortion power factor, DPF) или, видимо, не совсем правильно, коэффициентом мощности искажений (ну какая может быть мощность у искажений?). Максимальная активная мощность передается в нагрузку не только тогда, когда напряжение и ток совпадают по фазе, но и когда они не искажены. В отличие от «обычного» коэффициента мощности, который мы изучали на уроках физики в школе, коэффициент мощности для нелинейных нагрузок нельзя откорректировать путем добавления батареи конденсаторов. Он должен корректироваться с помощью схемных решений в каждом нелинейном устройстве-потребителе электроэнергии.
Более того, добавление шунтирующих конденсаторов, скорее всего, ухудшит коэффициент мощности, вызывая ненужные резонансы и повысит уровень гармонических искажений. Для исправления искажений необходимо использовать силовую электронику в виде активных фильтров, которые изменяют форму тока, потребляемого нагрузкой. Обычно самый высокий уровень имеют третья, пятая и седьмая гармоники сетевой частоты.
Для расчета коэффициента мощности, обусловленного нелинейными искажениями, вводится полный коэффициент гармонических искажений (англ. total harmonic distortion, THD). Он определяется как отношение среднеквадратичной амплитуды суммы высших гармоник сигнала, за исключением первой гармоники, к среднеквадратичной амплитуде первой гармоники (основной частоты, которая является самой низкой частотой периодического сигнала):
Здесь Un RMS — действующее значение напряжения n-й гармоники, а n — номер гармоники (целое число). Стандарты обычно требуют учитывать при измерениях первые 40 или 50 гармонических составляющих. Для несинусоидального тока имеем:
Их этих формул следует, что для чистого синусоидального напряжения и тока, в которых нет гармоник, полный коэффициент гармонических искажений THD равен нулю. Стоит еще раз напомнить, что мы тут не об аппаратуре для воспроизведения музыки говорим, а о силовых электрических цепях.
Но вернемся к нашему треугольнику мощности. Вместо плоского треугольника мощности для линейных нагрузок с чисто синусоидальными напряжением и током, для реальных нелинейных нагрузок соотношение векторов мощности становится объемным. В нем к обеим мощностям (активной P и реактивной Q), добавляется реактивная мощность D, обусловленная нелинейными искажениями. В результате векторного сложения получается полная мощность S, что и показано на рисунке ниже.
Из этого рисунка очевидно, что полная мощность определяется следующей формулой:
Приведенные ниже иллюстрации показывают, что полный коэффициент мощности многих нелинейных нагрузок весьма низкий и составляет 0,5–0,8.
Для измерения активной и полной мощности необходимы специализированные измерительные приборы, так как нужно одновременно измерять непрерывно изменяющиеся напряжение и ток, а средняя мощность должна рассчитываться в течение точного периода времени.
Переводим Вольт-Амперы (ВА) в Ватты (Вт)
Нередко наши покупатели, видя в названии стабилизатора цифры, принимают их за мощность в Ваттах. На самом деле, как правило, производитель указывает полную мощность прибора в Вольт-Амперах, которая далеко не всегда равна мощности в Ваттах. Из-за этого нюанса возможны регулярные перегрузки стабилизатора по мощности, что в свою очередь приведет к его преждевременному выходу из строя.
Электрическая мощность включает в себя несколько понятий, из которых мы рассмотрим наиболее для нас важные:
Полная мощность (ВА) — величина, равная произведению силы тока (Ампер) на напряжение в цепи (Вольт). Измеряется в Вольт-Амперах.
Активная мощность (Вт) — величина, равная произведению силы тока (Ампер) на напряжение в цепи (Вольт) и на коэффициент нагрузки (cos φ). Измеряется в Ваттах.
Коэффициент мощности (cos φ) — величина, характеризующая потребитель тока. Говоря простым языком, этот коэффициент показывает, скольно нужно полной мощности (Вольт-Ампер), чтобы «запихнуть» требуемую на совершение полезной работы мощность (Ватт) в потребитель тока. Этот коэффициент можно найти в технических характеристиках приборов-потребителей тока. На практике он может принимать значения от 0.6 (например, перфоратор) до 1 (нагревательные приборы). Cos φ может быть близок к единице в том случае, когда потребителями тока выступают тепловые (тэны и т.п.) и осветительные нагрузки. В остальных случаех его значение будет варьироваться. Для простоты это значение принято считать равным 0.8.
Активная мощность (Ватты) = Полная мощность (Вольт-Амперы) * Коэффициент мощности (Cos φ)
Т.е. при выборе стабилизатора напряжения на дом или на дачу в целом, его полную мощность в Вольт-Амперах (ВА) следует умножить на коэффициент мощности Cos φ = 0.8. В результате мы получаем приблизительную мощностьв Ваттах (Вт) на которую рассчитан данный стабилизатор. Не забывайте в расчетах принять во внимание пусковые токи электродвигателей. В момент пуска их потребляемая можность может превысить номинальную от трёх до семи раз.