Mengapa kVA tidak sama dengan kW?

Saya pikir unit pengisian daya mobil listrik saya menggunakan daya 6,6 kW. Namun, saya menemukan label dan sebenarnya tertulis 6,6 kVA. Ketika saya melihat ini, saya memikirkan sesuatu ...

Nah, , oleh karena itu kVA harus sama dengan kW ... aneh, saya bertanya-tanya mengapa itu tidak berlabel kW. $P=VI$

Jadi pencarian Google cepat nanti, dan saya menemukan halaman ini , yang memiliki konverter yang memberi tahu saya 6,6 kVA sebenarnya hanya 5,28 kW. The halaman Wikipedia untuk watt menegaskan apa yang saya pikir, bahwa watt adalah volt ampere kali.

Jadi, bagian apa dari semua ini yang saya lewatkan, yang menjelaskan mengapa kVA dan kW tidak sama?

electrical-engineering

— jhabbott
sumber

Perhatikan bahwa untuk sebagian besar negara dengan jaringan listrik yang stabil, peraturan ini memerlukan faktor daya yang cukup baik untuk beban besar seperti itu sehingga kVA ~ = kW; situs yang disebutkan hanya secara membuta menerapkan faktor daya 0,8 yang sangat tidak bisa diperbaiki untuk unit pengisian mobil listrik.

— PlasmaHH

Dalam fisika, keduanya akan sama ... dalam rekayasa, kW menghitung daya bersih yang ditransfer ke mobil, sementara kVA menghitung daya yang ditransfer di sepanjang kawat di kedua arah.

— user253751

Saya pikir jawabannya cukup bagus, tetapi saya hanya ingin menunjukkan, dari perspektif linguistik, bahwa alasan terbaik yang saya lihat untuk kVA adalah bahwa Insinyur ingin membuatnya sangat jelas bahwa mereka bukan kW, yang terlalu berguna untuk sebuah unit untuk digandakan. Memisahkan Volts dan Amps adalah notasi yang mudah untuk menyatakan bahwa mereka harus diperlakukan secara berbeda, walaupun keduanya merupakan unit kekuasaan.

— Cort Ammon

Jawaban:

Masalahnya adalah rumus benar ketika berhadapan dengan sirkuit DC atau dengan sirkuit AC di mana tidak ada jeda antara arus dan tegangan. Ketika berhadapan dengan sirkuit AC realistis, daya diberikan oleh mana adalah perbedaan fasa antara arus dan tegangan. Unit kVA adalah unit dari apa yang disebut 'kekuatan nyata' sedangkan W adalah unit 'kekuatan nyata'. Daya nyata adalah daya maksimum yang dapat dicapai bila arus dan tegangan dalam fase dan daya nyata adalah jumlah aktual pekerjaan yang dapat dilakukan dengan rangkaian tertentu. $P=I\ V$

P = I V \cos (ϕ),

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

ϕ

$\phi$

— Chris Mueller
sumber

Catatan: bagian cos ( ) HANYA berlaku ketika tegangan dan arus adalah gelombang sinus. Itu tidak berlaku ketika saat ini runcing (melalui penyearah "bodoh") atau ketika salah satu terdistorsi dengan cara apa pun. Lihat jawaban saya untuk lebih jelasnya.

ϕ

$\phi$

— AaronD

@ Harun Anda benar bahwa situasinya sedikit lebih rumit ketika sinyal bukan gelombang dosa, tetapi istilah masih berlaku. Hanya saja sekarang merupakan fungsi frekuensi dalam domain Fourier dan kekuatan yang kemungkinan besar Anda minati adalah integral dari semua frekuensi. Dalam praktiknya mungkin lebih mudah hanya mengukur kekuatan secara langsung seperti yang Anda sebutkan dalam jawaban Anda.

c o s (ϕ)

$cos(\phi)$

ϕ

$\phi$

— Chris Mueller

Oke, secara teknis Anda benar - Anda mengubah masalah menjadi sekelompok sinewave sehingga istilah cos ( ) dapat bekerja lagi - tetapi saya benar-benar ragu bahwa kebanyakan orang akan mengerti apa artinya dan melakukannya dengan benar. Perbedaan antara label 50 Hz dan 60 Hz bahkan mungkin melebihi, "Ini tidak kompatibel."

ϕ

$\phi$

— AaronD

Apa yang saya pikir mengagumkan, sebagai ahli matematika, bahwa 'sisa kekuatan' (yaitu, kekuatan yang tidak diberikan dalam jawaban di atas sebagai 'kekuatan nyata'), bergoyang ke arah imajiner. Anda benar-benar mendapatkan kekuatan bergerak ke arah imajiner. Betapa kerennya itu?

— Sam T

Saya tidak 100% tentang bit ini (maka komentar terpisah), dan jika itu salah (yang saya pikir tidak benar), tolong hanya berteriak dan saya akan membuangnya, tetapi kekuatannya kemudian diberikan dengan rumus dan kita melihat bahwa jika kita mengambil modulus / panjangnya, maka kita dapatkan .

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

$\vert P \vert = I V$

— Sam T

Baik watt dan volt-amp berasal dari persamaan yang sama, , tetapi perbedaannya adalah bagaimana mereka diukur. $P=IV$

Untuk mendapatkan volt-amp, Anda mengalikan tegangan root mean square (RMS) ( ) dengan arus RMS ( ) tanpa memperhatikan waktu / pentahapan di antara mereka. Inilah yang kabel dan hampir semua komponen listrik / elektronik harus berurusan dengan. $V$ $I$

Untuk mendapatkan watt, Anda gandakan voltase sesaat ( ) dengan arus sesaat ( ) untuk setiap sampel, kemudian ratakan hasilnya. Ini adalah energi yang sebenarnya ditransfer. $V$ $I$

Sekarang untuk membandingkan dua pengukuran:

Jika tegangan dan arus keduanya adalah gelombang sinus, maka , di mana adalah sudut fase antara tegangan dan arus. Sangat mudah untuk melihat dari ini bahwa jika keduanya adalah gelombang sinus dan jika mereka berada dalam fase ( ), maka . $\text{watts} = \text{volt-amps} \times \cos(\phi)$ $\phi$ $\phi = 0$ $\text{watts} = \text{volt-amps}$

Namun, jika Anda tidak berurusan dengan gelombang sinus, yang hubungan tidak lagi berlaku ! Jadi Anda harus pergi jauh dan benar-benar melakukan pengukuran seperti yang dijelaskan di sini. $\cos(\phi)$

Bagaimana itu bisa terjadi? Mudah. Catu daya DC. Mereka ada di mana-mana, termasuk pengisi daya baterai, dan sebagian besar dari mereka hanya menarik arus di puncak gelombang tegangan AC karena itulah satu-satunya waktu kapasitor filter mereka jika kurang dari tegangan input. Jadi mereka menarik lonjakan besar arus untuk mengisi ulang tutup, mulai tepat sebelum puncak tegangan dan berakhir tepat di puncak tegangan, dan kemudian mereka tidak menarik apa pun sampai puncak berikutnya.

Dan tentu saja ada pengecualian untuk aturan ini juga, dan itu adalah Power Factor Correction (PFC). Catu daya DC dengan PFC adalah catu daya switching khusus yang pada akhirnya menghasilkan lebih banyak tegangan DC daripada puncak AC tertinggi, dan mereka melakukannya sedemikian rupa sehingga arus input mereka mengikuti tegangan input hampir persis. Tentu saja, ini hanya perkiraan, tetapi tujuannya adalah untuk mendapatkan kecocokan yang cukup dekat sehingga jalan pintas menjadi cukup dekat dengan akurat, dengan . Kemudian, mengingat tegangan tinggi DC ini, pasokan switching sekunder menghasilkan apa yang sebenarnya dibutuhkan oleh rangkaian yang ditenagai. $\cos(\phi)$ $\phi \approx 0$

— AaronD
sumber

Setelah Anda mengalikan tegangan sesaat dengan arus sesaat untuk mendapatkan daya sesaat, apakah Anda benar-benar perlu mengambil RMS daya pada setiap momen, atau dapatkah Anda mengambil rata-rata sederhana?

— David Cary

@ DavidCary: Saya pikir Anda mungkin benar. Untuk kasus bahwa mereka murni gelombang sinus dan , setengah dari sampel akan menjadi kekuatan positif dan setengah negatif, dan jawabannya harus nol. Saya akan mengedit jawaban saya.

ϕ = 90 d e g

$\phi = 90deg$

— AaronD

Rata-rata sederhana. RMS diturunkan dari rata-rata dan anggapan ini, bahwa u = Ri dan U = RI, di mana u / i adalah nilai aktual dan U / I adalah RMS.

— Crowley

@ Harun: Jika kita mengira bahwa faktor daya terdiri dari sudut fase dan faktor bentuk kita masih bisa menggunakan rumus tetapi evaluasi faktor bentuk ini dan cara menggabungkan dengan sudut fase tidak mudah.

\cos ϕ_{r}

$\cos\phi_r$

ϕ

$\phi$

ϕ_{f}

$\phi_f$

P = U I \cos ϕ_{r}

$P=UI\cos\phi_r$

— Crowley

Ketika saluran AC menggerakkan muatan induktif atau kapasitif, maka beban akan menghabiskan sebagian waktunya mengambil daya dari sumber, tetapi juga akan menghabiskan sebagian waktunya untuk mengembalikan daya ke sumber. Dalam beberapa konteks, perangkat yang menarik total 7,5 joule setiap detik dan mengembalikan total 2,5 joule dapat dianggap seolah-olah itu menggambar 5 watt (terutama jika setiap kali perangkat kembali daya, beberapa beban lain siap untuk mengkonsumsinya segera ). Namun, sesuatu seperti transformator akan mengalami kerugian konversi tidak hanya selama siklus ketika beban menarik daya, tetapi juga akanmenderita kerugian selama bagian dari siklus ketika beban memberi makan kembali. Sementara transformator mungkin akan menghilangkan lebih sedikit panas yang menggerakkan beban di atas daripada yang menarik 10 joule / detik dan mengembalikan nol, itu akan menghilang lebih dari saat menggerakkan beban yang menarik 7,5 joule / detik dan mengembalikan nol.

— supercat
sumber