Перейти к содержанию

Полная мощность (ВА)

На сетевом трансформаторе пишут мощность в вольт-амперах, на нагревателе — в ваттах. Вольт-амперы — это полная мощность: сколько тока и напряжения должен обеспечить источник, независимо от того, какая часть энергии реально уходит в нагрузку.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Полная мощность S (apparent power) — произведение действующих значений напряжения и тока в цепи переменного тока, без учёта сдвига фаз между ними. Единица — вольт-ампер (ВА, VA). Kuphaldt вводит её вместе с активной мощностью P (Вт) и реактивной мощностью Q (вар) (гл. 11.2):

S=U⋅I=I2Z,S2=P2+Q2S = U \cdot I = I^2 Z, \qquad S^2 = P^2 + Q^2

где Z — модуль импеданса нагрузки. Три мощности образуют прямоугольный треугольник: P и Q — катеты, S — гипотенуза, а угол между P и S равен углу сдвига фаз φ.

Пример

Kuphaldt рассчитывает нагрузку из резистора 60 Ом и катушки 160 мГн на 120 В, 60 Гц (рис. 11.9): P = 119,365 Вт, Q = 119,998 вар, S = 169,256 ВА. Коэффициент мощности PF = P/S = 0,705 — источник отдаёт ток, как для нагрузки 169 Вт, а полезно используется только 119 Вт.

Где полная мощность важнее активной

  • Трансформаторы. Их ограничивают напряжение обмоток и ток, поэтому мощность указывают в ВА, а токи обмоток выводят из неё (Kuphaldt, гл. 9.8). У Block VCM 36/1/18 — 36 ВА, то есть 2 А при 18 В (наш расчёт по даташиту). Сечение сердечника по мощности считает калькулятор трансформатора.
  • Проводка и предохранители. Они «видят» ток, а не ватты: при коэффициенте мощности меньше единицы по проводке течёт больший ток при той же активной мощности (Kuphaldt, гл. 11).
  • Несинусоидальный ток. Импульсный блок питания без коррекции потребляет ток короткими импульсами; его S больше P даже при совпадающих фазах. onsemi напоминает, что PF = P/S, а cos φ годится только для синусоидальных тока и напряжения (HBD853, с. 9–10).

Основы — в статье «Переменный ток».

Не путать

С активной мощностью в ваттах: P = S только у чисто активной нагрузки. И с пиковой мощностью — произведением мгновенных значений на вершине синусоиды.

Частые вопросы

Чем ВА отличаются от ваттов?

Ватты — активная мощность P, которая превращается в тепло, свет или работу. Вольт-амперы — полная мощность S = U·I, произведение действующих напряжения и тока без учёта сдвига фаз (Kuphaldt, гл. 11.2). Они равны только для чисто активной нагрузки; в остальных случаях P = S·PF, где PF — коэффициент мощности.

Почему трансформатор маркируют в ВА?

Трансформатор ограничен напряжением обмоток (изоляция, насыщение сердечника) и током (нагрев провода), а не тем, какая доля мощности активная. Kuphaldt показывает, что допустимые токи обмоток выводят из номинала в ВА: 1000 ВА при 120 и 48 В — это 8,333 и 20,833 А (гл. 9.8). У Block VCM 36/1/18 36 ВА при 18 В дают 2 А, какой бы ни была нагрузка (наш расчёт по даташиту).

Как посчитать полную мощность?

S = U·I, где U и I — действующие значения. Если известны активная и реактивная мощности, S = √(P² + Q²). В примере Kuphaldt (120 В, 60 Ом и 160 мГн последовательно) P = 119,365 Вт и Q = 119,998 вар, а S = 169,256 ВА.

Источники

  1. Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, Volume II — AC, 6th edition, chapters 9.8 и 11.2–11.3 (CC BY) — 9.8: токи обмоток выводят из номинала в ВА, пример 1000 ВА, 120/48 В — 8,333 и 20,833 А; 11.2: активная P (Вт), реактивная Q (вар), полная S (ВА) — произведение напряжения и тока без учёта фазы; P = I²R, Q = I²X, S = I²Z = IE; треугольник мощностей; рис. 11.9: 120 В, 60 Гц, 60 Ом + 160 мГн — 119,365 Вт, 119,998 вар, 169,256 ВА; 11.3: PF = P/S
  2. onsemi. Power Factor Correction (PFC) Handbook, HBD853/D (2014) — с. 9–10: PF = P/S, S = Urms·Irms; cos φ годится только для синусоидальных тока и напряжения; при несинусоидальном токе PF = коэффициент сдвига × коэффициент искажения
  3. BLOCK Transformatoren-Elektronik. VCM 36/1/18 PCB transformer, datasheet — номинальная мощность 36 ВА, 230 В / 18 В

Нашли ошибку?

Смотрите также