Вольт-ампер

Единица СИ полной мощности в электрической цепи

Вольт -ампер ( символ СИ : ВА , ^[1] иногда В⋅А или В·А ) — единица измерения полной мощности в электрической цепи . Она представляет собой произведение среднеквадратичного напряжения (в вольтах ) и среднеквадратичного тока (в амперах ). ^[2] Вольт-амперы обычно используются для анализа цепей переменного тока (AC). В цепях постоянного тока (DC) это произведение равно действительной мощности , измеряемой в ваттах . ^[3] Вольт-ампер размерно эквивалентен ватту : в единицах СИ 1 В⋅А = 1 Вт. Номинальная мощность ВА чаще всего используется для генераторов и трансформаторов, а также другого оборудования для обработки мощности, где нагрузки могут быть реактивными (индуктивными или емкостными).

Формулировка

Для простой электрической цепи, работающей на постоянном токе , электрический ток и напряжение постоянны. В этом случае активная мощность ( P , измеряется в ваттах ) является произведением тока ( I , измеряется в амперах ) и напряжения с одной стороны цепи на другую ( V , измеряется в вольтах ):

${\displaystyle P=I\cdot V}$

Для переменного тока и напряжение, и ток колеблются. Мгновенная мощность по-прежнему является произведением мгновенного тока и мгновенного напряжения, но если они оба являются идеальными синусоидами, управляющими чисто резистивной нагрузкой (например, лампой накаливания), средняя мощность становится (с нижними индексами, обозначающими среднее (av), пиковую амплитуду (pk) и среднеквадратичное (rms)):

${\displaystyle P_{\text{av}}={I_{\text{pk}}\cdot V_{\text{pk}} \over 2}=I_{\text{rms}}\cdot V_{\text{rms}}}$

В более общем случае, когда напряжение и ток не совпадают по фазе, эти произведения больше не представляют среднюю мощность, а новую полную мощность ( S ), измеряемую в вольт-амперах:

${\displaystyle S=I_{\text{rms}}\cdot V_{\text{rms}}}$

Использование

Соотношение между активной и полной мощностью описывается коэффициентом мощности . При чисто резистивной нагрузке они одинаковы: полная мощность равна активной мощности. Если в нагрузке присутствует реактивная (емкостная или индуктивная) составляющая, полная мощность больше активной мощности, поскольку напряжение и ток больше не совпадают по фазе. В предельном случае чисто реактивной нагрузки ток потребляется, но мощность в нагрузке не рассеивается.

Некоторые устройства, включая источники бесперебойного питания (ИБП), имеют номиналы как для максимальных вольт-ампер, так и для максимальных ватт. Распространенной префиксной производной единицей является «киловольт-ампер» (символ кВА). Номинал ВА ограничен максимально допустимым током, а номинал ватт — мощностью устройства. Когда ИБП питает оборудование, которое представляет собой реактивную нагрузку с низким коэффициентом мощности, ни один из пределов не может быть безопасно превышен. ^[4] Например, (большая) система ИБП, рассчитанная на подачу 400 000 вольт-ампер (400 кВА) при 220 вольтах, может подавать ток 1818 ампер (это среднеквадратичные значения).

Номинальные значения ВА также часто используются для трансформаторов; максимальный выходной ток равен номинальному значению ВА, деленному на номинальное выходное напряжение. ^[5] Трансформаторы с одинаковым размером сердечника обычно имеют одинаковый номинал ВА.

Условие использования вольт-ампера для различения полной мощности от активной мощности допускается стандартом СИ. ^{[6] [ нужна страница ]}

Вольт-ампер реактивный

В передаче и распределении электроэнергии вольт-ампер реактивный ( вар ) является единицей измерения реактивной мощности . Реактивная мощность существует в цепи переменного тока, когда ток и напряжение не совпадают по фазе. Термин вар был предложен румынским инженером-электриком Константином Будяну и введен в 1930 году МЭК в Стокгольме , которая приняла его в качестве единицы измерения реактивной мощности.

Для измерения реактивной мощности в цепи существуют специальные приборы, называемые варметрами . ^[7]

Единица «вар» допускается Международной системой единиц (СИ), несмотря на то, что единица вар представляет собой форму мощности. ^[8] Согласно директиве ЕС 80/181/EEC («метрическая директива»), правильным символом является строчная буква «вар», ^[1] хотя обычно встречаются варианты написания «Вар» и «ВАр», а «ВАР» широко используется в энергетической отрасли.

Ссылки

1. Директива Совета о единицах измерения 80/181/EEC Глава 1.2.3., стр. 6: «Специальные названия для единицы мощности: название вольт-ампер (символ «ВА»), когда оно используется для выражения полной мощности переменного электрического тока, и вар (символ «вар»), когда оно используется для выражения реактивной электрической мощности».
2. Ciletti, MD, Irwin, JD, Kraus, AD, Balabanian, N., Bickard, TA, and Chan, SP (1993). Анализ линейных цепей. В Electrical Engineering Handbook, под редакцией RC Dorf. Boca Raton: CRC Press. (стр. 82–87)
3. IEEE 100: авторитетный словарь терминов стандартов IEEE.-7-е изд. ISBN  0-7381-2601-2 , стр. 14
4. Номинальная мощность отличается от номинальных мощностей в вольтах и ​​амперах APC
5. "Трансформеры и рейтинги VA". 2012-06-27 . Получено 13 декабря 2016 .
6. "SI Brochure" (PDF) (8-е изд.). Архивировано из оригинала 29 марта 2019 г.
7. Уайлди, Теодор (2002). Электрические машины, приводы и энергетические системы . Пирсон. стр. 137. ISBN 978-0-13-093083-5.
8. Брошюра SI, 8-е изд.

•  В этой статье использованы материалы из общедоступного федерального стандарта 1037C. Администрация общих служб . Архивировано из оригинала 2022-01-22.