Особенности единицы измерения мощности вольт-ампер
Вольт-ампер имеет русское обозначение — (В•А), а международное — (V•A) Это измерение мощности (P) в электрической цепи постоянного тока. Спецификация V•A также используется в цепях переменного тока, но она менее точна в этом приложении, потому представляет кажущуюся мощность, которая часто отличается от истинной, в связи с чем перед тем как правильно выбрать электрооборудование, нужно понимать, что измеряется в вольт амперах.
Суть явления
В цепи постоянного тока 1 VA является эквивалентом одного ватта (1 Вт). Мощность (P) (в ваттах) в цепи постоянного тока равна произведению напряжения (V) в вольтах и тока (I) в амперах:
P = VI
Вольт-ампер
В цепи переменного тока мощность и V•A означают одно и то же, когда нет реактивного сопротивления. Оно вводится, когда цепь содержит индуктор или конденсатор. Поскольку большинство цепей переменного тока содержат реактивное сопротивление, значение V•A превышает фактическую рассеиваемую или подаваемую мощность в ваттах. Это может вызвать путаницу в спецификациях для блоков питания.
Например, источник питания может быть рассчитан на 600 V•A. Это не означает, что оно может выдавать 600 Вт, если оборудование не имеет реактивного сопротивления. В реальной жизни номинальная P источника питания составляет от 1/2 до 2/3 реального показателя V•A.
Важно! При покупке источника бесперебойного питания, для использования с электронным оборудованием, включая компьютеры, мониторы и другие периферийные устройства, нужно убедиться, что спецификации V•A для оборудования используются при определении минимальных номинальных значений для него. Показатель V•A номинально в 1,67 раза (167 %) больше потребляет мощности в ваттах.
Объект измерений
Для определения вольт-ампер (V•A) потребуется выполнить следующие измерения:
- Вначале потребуется измерить силу тока в амперах (A). Это единица I в системе СИ.
- Далее должно измеряться напряжение в единицах СИ — вольтах. Оно покажет силу, необходимую для протекания электрического тока в вольтах (V).
- Рассчитать P — количество энергии, произведенной током и вольтами вместе. Умножение ампер (A) на вольт (V) дает результирующую или энергию.
Измерение величин
Постоянный ток (—) или DC, присущ процессу, когда он течет в одном направлении, например, фонарик с аккумулятором использует постоянный показатель. Переменный ток (
) или AC относится к процессам с переменным направлением движения электронов, в связи с чем он периодически меняет свое направление. В Северной Америке и Западной Японии это происходит 60 раз в секунду с частотой 60 Гц. В России, ЕС, в большей части Австралии, Южной Америки, Африки и Азии частота составляет 50 Гц.
Формула закона Ватта
Для преобразования этих величин используется формула закона Ватта:
Мощность (P) = Ток (I) х Напряжение (V),
то же в единицах измерения: ватт = ампер х вольт.
Чтобы найти усилители, используют формулу Ватта в обратном порядке и делят мощность на напряжение:
Ток (I) = Мощность (P) ÷ Напряжение (V)
I = 600 Вт : 120 В, тогда значение I = 5А
Обратите внимание! Когда специалисты оперируют большими размерностями P, они используют киловатты (кВт), 1 кВт=1000 Вт.
Как измерять в вольт-амперах мощность
Прежде чем преобразовывать вольтампер (V•A) в усилители, нужно понять, что это за измерения. Вольт-амперная характеристика является кажущейся мерой мощности, в то время как ампер является мерой тока.
Вольт-амперная характеристика
Таким образом, для преобразования между ними нужно использовать формулу:
Мощность = Напряжение × Ток
Используя формулу P в качестве отправной точки и изменив ее, можно выполнить перевод мощности в V•A:
I (A) = мощность (V•A) : напряжение (V)
Например, нужно рассчитать усилители для однофазной электрической цепи с P = 1800 V•A при 120 вольт.
I (А) = 1800 V•A : 120 вольтов
I (А) = 15 А
Таким образом, схема с 1800 VA кажущейся мощности при 120 вольт имеет номинальный I в 15 ампер.
Преобразование VA в ток для трехфазной электрической цепи немного отличается. Для расчета используют измененную трехфазную формулу.
I (А) = Мощность (V•A) : (√3 × Напряжение (V))
Для трехфазной электрической цепи I в амперах равен мощности в вольт-амперах, деленной на квадратный корень из трех.
Реактивная мощность в VAR
Например, нужно найти усилители для трехфазной электрической цепи с P=33 255 В при напряжении 480 В.
I (A) = 33 255 V•A : (√3 × 480 V)
I (A) = 33 255 V•A : 831,38 V
I (A) = 40 А
Можно увидеть, что цепь с кажущейся мощностью 33 255 V•A при 480 V будет иметь номинальный I = 40 А.
Перевод V•A в Ватты
Для правильного определения размера, например, источника питания важно понимать отличие ватт от вольт ампер. Реальная мощность, измеряемая в ваттах — это часть потребляемого потока энергии и связана с сопротивлением в электрической цепи. Примером этого является нить накала в лампочке.
Перевод вольт ампер
Реактивная мощность, измеряемая в VAR или «вольт ампер реактивный» — это часть потока P накопленной энергии. Накопленная энергия связана с наличием индуктивности и емкости в электрической цепи. Кажущаяся мощность измеряется в V•A, представляет собой математическую комбинацию реальной и реактивной P.
Геометрическое соотношение между кажущейся, реактивной и реальной мощностью определяется треугольником P. Математически реальная мощность (Вт) связана с кажущейся (V•A) с использованием числового отношения, называемого коэффициентом мощности (PF), который выражается в десятичной форме и имеет значение от 0 до 1,0. Для многих новых типов ИТ-оборудования, таких как компьютерные серверы, PF составляет 0,9 и выше. Для устаревших персональных компьютеров (ПК) — это значение может быть 0,60 — 0,75.
Поскольку многие типы оборудования рассчитаны на P в ваттах, важно учитывать PF при выборе размера ИБП. Если не принимать PF во внимание, можно уменьшить размер необходимого ИБП. Например, единица оборудования с мощностью 525 Вт и коэффициентом мощности 0.7, который нужно умножать на мощность, определяет минимальную мощность с нагрузкой 750 V•A.
750 V•A = 525 Вт / 0,7
Если ИБП рассчитан на 75%, то получится ИБП с номиналом 1000 V•A (750 ВА / 0,75 = 1000 V•A).
Ошибки при расчете V•A
Соотношения вольт ампер и ватт для определенных видов электроприборов и устройств, например, лампочки — идентично. Но когда разговор идет о компьютерах, показатели в ваттах и V•A будут отличаться, при этом V•A всегда будет большим или равным показателю в ваттах. Разрыв связан с коэффициентом мощности (PF), который разнится для устройств. Если его не учитывать, то при подборе элементов оборудования будет сделана ошибка и они не подойдут к основному устройству.
Если рассматривать выбор ИБП для персонального компьютера, а на паспортных данных номинал указан в voltamper — это затруднит подбор номинала во Вт. Когда нет точных показателей P, выполняют следующее — указанные на паспортной табличке данные по нагрузке принимают равными 60% от V•A показателя ИБП.
Калькулятор онлайн
Дополнительная информация. Для того чтобы точнее установить данные, можно воспользоваться онлайн-калькулятором. Некоторые веб-сайты предоставляют пользователю необходимую P, если нажать на тип устройства, например, телевизор или настольный компьютер. На таких сайтах часто показаны графические диаграммы, по которым легко измерить V•A различных приборов, от холодильников до компьютеров.
Можно сделать вывод, что V•A важная характеристика для современных электрических приборов и оборудования. Если при покупке электроустройств этот показатель учитываться не будет, они будут работать в режиме перегруза, что приведет к преждевременному выходу их из строя.
Как преобразовать усилители в ВА
Электрический ток в амперах (А) до полной мощности в вольтамперах (ВА).
Вы можете рассчитать вольт-амперы из ампер и вольт , но вы не можете преобразовать амперы в вольт-амперы, поскольку единицы вольт-ампер и ампер не измеряют одинаковую величину.
Формула расчета однофазных ампер в ВА
Полная мощность S в вольтах (ВА) равна току I в амперах (A), умноженному на действующее значение напряжения V в вольтах (В):
Таким образом, вольт-амперы равны ампер, умноженный на вольт:
вольт-амперы = амперы × вольт
пример
Какова полная мощность в ВА при токе 12 А и напряжении 110 В?
S = 12 А × 110 В = 1320 ВА
Формула расчета 3-фазных ампер в ВА
Полная мощность S в вольт-амперах (ВА) равна квадратному корню из 3-кратного тока I в амперах (A), умноженного на среднеквадратичное напряжение между линиями V L-L в вольтах (В):
Таким образом, вольт-амперы равны квадратному корню из трех умноженных на ампер вольт:
Как посчитать ватты по вольтам и амперам?
Ватт (W) — единица системы СИ для измерения электрической мощности. Свое имя единица получила в честь изобретателя Джеймса Уатта, который первым использовал значение мощности при описании паровых машин. В электрической технике в ваттах измеряют потребляемую энергию, мощность прибора. Вспомним, например, электрические чайники или обогреватели типа «ветерок».
Вольт (V) – единица электрического напряжения и разности потенциалов. Входит в систему СИ. Названа по фамилии итальянского изобретателя электрической батареи, физика Алессандро Вольты. Отношение работы, совершаемой любым электрическим полем при перемещении положительного заряда из одной точки поля в другую, к значению заряда называется напряжением между этими точками.
В электростатическом поле напряжение между двумя точками равно разности потенциалов между этими точками. 1 вольт равен такому напряжению, при котором поле совершает работу в 1 джоуль по перемещению заряда в 1 кулон. Вольт равен электрическому напряжению, вызывающему в электрической цепи постоянный ток силой 1 ампер при мощности 1 ватт.
Ампер (А) – не что иное, как единица системы СИ, измеряющая силу электрического тока. Названа в честь основателя электродинамики, французского физика Андре Мари Ампера.
Так как же рассчитать ватты, если известно напряжение и сила тока?
Да нет ничего проще!
W= А*V (12 ампер умножить на 9 вольт = 108 ватт)
Используя взаимную зависимость величин, мы делением сможем рассчитать вольты, если знаем ватты и амперы, а также силу тока, если известны ватты и вольты:
V=W/A (108 ватт разделить на 12 ампер = 9 вольт)
А= W/V (108 ватт разделить на 9 вольт = 12 ампер)
Среднее значение мощности (активная мощность P) для однофазных цепей переменного тока:
P=U*I*cosφ
(U и I — среднеквадратичные значения напряжения и тока, φ — сдвиг фаз между ними)
Оно же, но для трёхфазных цепей переменного тока: P = √3 UL*IL cosφ
Значение бесполезной мощности (реактивная мощность Q) в цепях переменного тока:
Q = U*I*sinφ
(U и I — среднеквадратичные значения напряжения и тока, φ — сдвиг фаз между ними).
Единицей измерения Q является вольт-ампер реактивный — вар: 1 вар = 1В х 1А. Реактивная мощность = √ (Полная мощность в квадрате – Активная мощность в квадрате).
вар =√ (ВА2 – P2)
Полная мощность S для цепей переменного тока:
Полная мощность = √ (Активная мощность в квадрате + Реактивная мощность в квадрате), т. е.: kUA = √(kW 2 + kUAR 2 )
Конечно, это всё справедливо для расчета значений в однофазной сети. Мощность трехфазной системы равна сумме мощностей отдельных фаз.
Как перевести (VA-вольт ампер) в (W-ватты)?
Мощность (ватты) — это произведение напряжения (вольты) на проходящую через электрическую цепь силу тока (амперы). Получается очень простая физическая формула P=V*A. Собственно путаница между ваттами и вольт-амперами началась с появлением импульсных источников питания, которые работают по несколько иным принципам. В результате для них параметр вольт-ампер часто существенно выше, чем параметр фактически потребляемой мощности. В зависимости от конструкции, коэффициент может меняться от 0,55 до 1. Для источников бесперебойного питания обычно актуален коэффициент 0,6-0,75. Какого-то единого коэффициента для перевода вольт-ампер в ватты для всех устройств с импульсными источниками питания не существует. Для каждого устройства он индивидуален.