เหตุใด kVA จึงไม่เหมือน kW

ฉันคิดว่าหน่วยชาร์จไฟรถยนต์ไฟฟ้าใช้พลังงาน 6.6 กิโลวัตต์ อย่างไรก็ตามฉันพบป้ายกำกับและมันบอกว่าจริง ๆ แล้ว 6.6 kVA เมื่อฉันเห็นสิ่งนี้ฉันคิดว่ามีบางอย่างเกิดขึ้น ...

ดีดังนั้น kVA จะต้องเหมือนกับ kW ... แปลกฉันสงสัยว่าทำไมมันไม่มีป้ายกำกับใน kW $P=VI$

ดังนั้นการค้นหาโดย Google อย่างรวดเร็วในภายหลังและฉันพบหน้านี้ซึ่งมีตัวแปลงที่บอกฉัน 6.6 kVA จริง ๆ แล้วมีเพียง 5.28 กิโลวัตต์ หน้าวิกิพีเดียวัตต์ยืนยันในสิ่งที่ผมคิดว่าวัตต์เป็นโวลต์แอมแปร์ครั้ง

ดังนั้นสิ่งที่ฉันขาดหายไปส่วนนี้อธิบายว่าทำไม kVA และ kW ไม่เหมือนกัน

electrical-engineering

— jhabbott
แหล่งที่มา

โปรดทราบว่าสำหรับประเทศส่วนใหญ่ที่มีเครือข่ายพลังงานที่มั่นคงกฎระเบียบจำเป็นต้องใช้ตัวประกอบกำลังที่ดีพอสำหรับโหลดขนาดใหญ่ที่ kVA ~ = kW; เว็บไซต์ที่กล่าวถึงเพียงแค่ใช้ตัวประกอบกำลัง 0.8 ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่คุ้มค่าอย่างมากสำหรับหน่วยชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า

— PlasmaHH

ในวิชาฟิสิกส์ทั้งคู่จะเหมือนกัน ... ในทางวิศวกรรมกิโลวัตต์นับกำลังสุทธิที่ถ่ายโอนไปยังรถในขณะที่ kVA นับกำลังที่ถ่ายโอนไปตามสายทั้งสองทิศทาง

— user253751

ฉันคิดว่าคำตอบนั้นค่อนข้างดี แต่ฉันแค่อยากจะชี้ให้เห็นจากมุมมองของภาษาศาสตร์ว่าเหตุผลที่ดีที่สุดที่ฉันเคยเห็นสำหรับ kVA คือวิศวกรต้องการทำให้ชัดเจนว่าพวกเขาไม่ใช่กิโลวัตต์ซึ่งมีประโยชน์มากเกินไป หน่วยที่สองขึ้นบน การรักษาโวลต์และแอมป์แยกกันเป็นสัญกรณ์ที่สะดวกสบายเพื่อแสดงว่าพวกเขาควรได้รับการปฏิบัติต่างกันแม้ว่าทั้งคู่จะเป็นหน่วยของพลังงาน

— Cort Ammon

คำตอบ:

ปัญหาคือสูตรนั้นถูกต้องเมื่อจัดการกับวงจร DC หรือวงจร AC ที่ไม่มีความล่าช้าระหว่างกระแสและแรงดัน เมื่อจัดการกับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับจริงพลังงานจะได้รับจาก ที่คือความแตกต่างของเฟสระหว่างกระแสและแรงดันไฟฟ้า หน่วย kVA เป็นหน่วยของสิ่งที่เรียกว่า 'พลังที่ชัดเจน' ในขณะที่ W คือหน่วยของ 'พลังที่แท้จริง' พลังงานที่ชัดเจนคือพลังงานที่เป็นไปได้สูงสุดที่สามารถทำได้เมื่อกระแสและแรงดันไฟฟ้าอยู่ในเฟสและพลังงานที่แท้จริงคือปริมาณงานที่เกิดขึ้นจริงซึ่งสามารถทำได้ด้วยวงจรที่กำหนด $P=I\ V$

P = I V \cos (ϕ),

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

ϕ

$\phi$

— Chris Mueller
แหล่งที่มา

หมายเหตุ: ส่วน cos (

) จะใช้ได้เฉพาะเมื่อทั้งแรงดันและกระแสเป็นไซน์ มันใช้ไม่ได้เมื่อกระแสแหลมคม (ผ่านวงจรเรียงกระแส "โง่") หรือเมื่อถูกบิดเบือนด้วยวิธีการใด ๆ ดูคำตอบของฉันสำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม

ϕ

$\phi$

— AaronD

@AaronD คุณถูกต้องว่าสถานการณ์จะเล็กน้อยซับซ้อนมากขึ้นเมื่อสัญญาณจะไม่เป็นคลื่นบาป แต่

ระยะยังคงใช้ เพียงแค่ตอนนี้

เป็นฟังก์ชั่นของความถี่ในโดเมนฟูริเยร์และพลังที่คุณสนใจมากที่สุดคืออินทิกรัลสำหรับทุกความถี่ ในทางปฏิบัติมันอาจจะง่ายขึ้นเพียงแค่วัดพลังโดยตรงเมื่อคุณพูดถึงคำตอบของคุณ

c o s (ϕ)

$cos(\phi)$

ϕ

$\phi$

— Chris Mueller

โอเคเทคนิคถูกต้อง - คุณกำลังแปลงปัญหาให้กลายเป็นคลื่นไซน์จำนวนหนึ่งเพื่อให้คำ cos (

) สามารถทำงานได้อีกครั้ง - แต่ฉันสงสัยจริงๆว่าคนส่วนใหญ่จะเข้าใจว่ามันหมายถึงอะไรและทำถูก ความแตกต่างระหว่างฉลาก 50Hz และ 60Hz อาจยืดออกไปอีก "มันเข้ากันไม่ได้"

ϕ

$\phi$

— AaronD

สิ่งที่ฉันคิดว่ามันยอดเยี่ยมในฐานะนักคณิตศาสตร์ว่า 'พลังที่เหลือ' (เช่นพลังนั้นไม่ได้ให้คำตอบข้างต้นว่า 'พลังที่แท้จริง') พุ่งออกไปในทิศทางจินตภาพ คุณได้พลังในการเคลื่อนไหวในทิศทางจินตภาพ มันเจ๋งแค่ไหน?

— Sam T

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

$\vert P \vert = I V$

$P=IV$

$V$ $I$

ตอนนี้เพื่อเปรียบเทียบการวัดทั้งสอง:

$\text{watts} = \text{volt-amps} \times \cos(\phi)$ $\phi$ $\phi = 0$ $\text{watts} = \text{volt-amps}$

$\cos(\phi)$

มันจะเกิดอะไรขึ้น? ง่าย. แหล่งจ่ายไฟ DC พวกเขาอยู่ทุกหนทุกแห่งรวมถึงที่ชาร์จแบตเตอรี่และส่วนใหญ่จะดึงกระแสที่จุดสูงสุดของรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเท่านั้นเพราะนั่นเป็นเวลาเดียวที่ตัวเก็บประจุตัวกรองของพวกเขาจะน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้า ดังนั้นพวกเขาจึงดึงกระแสไฟฟ้าจำนวนมากเพื่อชาร์จตัวแคปเริ่มต้นก่อนที่แรงดันไฟฟ้าสูงสุดและสิ้นสุดลงที่จุดสูงสุดของแรงดันไฟฟ้าจากนั้นพวกเขาจะไม่วาดอะไรเลยจนกระทั่งถึงจุดสูงสุดถัดไป

$\cos(\phi)$ $\phi \approx 0$

— AaronD
แหล่งที่มา

หลังจากคุณคูณแรงดันทันทีด้วยกระแสไฟฟ้าทันทีเพื่อรับพลังงานทันทีคุณต้องใช้ RMS ของพลังงานในแต่ละทันทีหรือไม่หรือคุณสามารถหาค่าเฉลี่ยง่าย ๆ ได้หรือไม่?

— เดวิดแครี

ϕ = 90 d e g

$\phi = 90deg$

มันง่ายเฉลี่ย RMS ได้มาจากการหาค่าเฉลี่ยและการสันนิษฐานว่า u = Ri และ U = RI โดยที่ u / i เป็นค่าจริงและ U / I เป็น RMS

— Crowley

\cos ϕ_{r}

$\cos\phi_r$

ϕ

$\phi$

ϕ_{f}

$\phi_f$

P = U I \cos ϕ_{r}

$P=UI\cos\phi_r$

เมื่อสาย AC กำลังขับโหลดอุปนัยหรือตัวเก็บประจุโหลดจะใช้เวลาในการรับพลังงานจากแหล่งที่มา แต่จะใช้เวลาในการป้อนพลังงานกลับไปยังแหล่งที่มา ในบริบทบางอย่างอุปกรณ์ที่ดึงผลรวม 7.5 จูลต่อวินาทีและส่งคืน 2.5 จูลทั้งหมดอาจถือได้ว่ากำลังวาด 5 วัตต์ (โดยเฉพาะถ้าอุปกรณ์คืนพลังงานโหลดอื่นพร้อมที่จะบริโภคทันที ) อย่างไรก็ตามบางอย่างเช่นหม้อแปลงจะได้รับความสูญเสียจากการแปลงไม่เพียง แต่ในส่วนของวงจรเมื่อโหลดกำลังดึง แต่จะยังประสบความสูญเสียในส่วนของวงจรเมื่อโหลดอาหารมันกลับมา ในขณะที่หม้อแปลงอาจกระจายความร้อนได้น้อยกว่าซึ่งขับเหนือภาระที่มากกว่า 10 จูล / วินาทีและคืนค่าศูนย์มันจะกระจายมากกว่าเมื่อขับโหลดซึ่งดึง 7.5 จูล / วินาทีและคืนค่าศูนย์

— SuperCat
แหล่งที่มา