Warum ist kVA nicht gleich kW?

Ich dachte, mein Elektroauto-Ladegerät verbraucht 6,6 kW. Allerdings habe ich das Etikett gefunden und es steht tatsächlich 6,6 kVA. Als ich das sah, dachte ich etwas in der Art von ...

Nun, , deshalb muss kVA dasselbe sein wie kW ... seltsam, ich frage mich, warum es nicht in kW angegeben ist. $P=VI$

Also eine schnelle Google-Suche später, und ich fand diese Seite , die einen Konverter hat, der mir sagt, dass 6,6 kVA eigentlich nur 5,28 kW sind. Die Wikipedia-Seite für Watt bestätigte, was ich dachte, dass ein Watt ein Volt mal ein Ampere ist.

Welcher Teil von alledem fehlt mir, was erklärt, warum kVA und kW nicht gleich sind?

electrical-engineering

— jhabbott
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Beachten Sie, dass in den meisten Ländern mit stabilen Stromnetzen die Vorschriften einen Leistungsfaktor vorschreiben, der für so große Lasten ausreichend ist, dass kVA ~ = kW; Die erwähnte Stelle hat nur blind einen Leistungsfaktor von 0,8 angewendet, was für eine Ladestation für Elektroautos sehr unrelaistisch ist.

— PlasmaHH

In der Physik wären beide gleich ... in der Technik zählt kW die auf das Auto übertragene Nettoleistung, während kVA die entlang des Kabels in beide Richtungen übertragene Leistung zählt.

— user253751

Ich denke, die Antworten sind ziemlich gut, aber ich wollte aus sprachwissenschaftlicher Sicht nur darauf hinweisen, dass der beste Grund, den ich für kVA gesehen habe, darin besteht, dass Ingenieure deutlich machen wollten, dass es sich nicht um kW handelt, was zu nützlich war eine Einheit zum Verdoppeln. Die Trennung von Volt und Ampere war eine bequeme Bezeichnung dafür, dass sie unterschiedlich behandelt werden sollten, auch wenn beide Leistungseinheiten sind.

— Cort Ammon

Antworten:

Das Problem ist, dass die Formel richtig ist, wenn es sich um Gleichstromkreise oder Wechselstromkreise handelt, bei denen keine Verzögerung zwischen Strom und Spannung besteht. Wenn es sich um realistische Wechselstromkreise handelt, ist die Leistung durch wobei die Phasendifferenz zwischen dem Strom und der Spannung ist. Die Einheit kVA ist eine Einheit der sogenannten Scheinleistung, während W eine Einheit der Wirkleistung ist. Scheinleistung ist die maximal mögliche Leistung, die erreicht werden kann, wenn Strom und Spannung in Phase sind, und Wirkleistung ist der tatsächliche Arbeitsaufwand, der mit einer bestimmten Schaltung ausgeführt werden kann. $P=I\ V$

P = I V \cos (ϕ),

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

ϕ

$\phi$

— Chris Mueller
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Hinweis: Der cos ( ) -Teil gilt NUR, wenn sowohl Spannung als auch Strom Sinuswellen sind. Dies gilt nicht, wenn der Strom spitz ist (durch einen "dummen" Gleichrichter) oder wenn einer der beiden auf irgendeine Weise verzerrt ist. Siehe meine Antwort für weitere Details.

ϕ

$\phi$

— AaronD

@AaronD Sie haben Recht, dass die Situation etwas komplizierter ist, wenn es sich bei den Signalen nicht um Sinuswellen handelt, aber der -Term weiterhin gilt. Es ist nur so, dass jetzt eine Funktion der Frequenz im Fourier-Bereich ist und die Leistung, die Sie am wahrscheinlichsten interessiert, das Integral über alle Frequenzen ist. In der Praxis ist es möglicherweise einfacher, die Leistung direkt zu messen, wie Sie in Ihrer Antwort erwähnt haben.

c o s (ϕ)

$cos(\phi)$

ϕ

$\phi$

— Chris Mueller

Okay, technisch gesehen haben Sie Recht - Sie wandeln das Problem in ein Bündel von Sinuswellen um, so dass der cos ( ) -Begriff wieder funktionieren kann - aber ich bezweifle wirklich, dass die meisten Leute verstehen würden, was das bedeutet und es richtig machen. Der Unterschied zwischen 50-Hz- und 60-Hz-Beschriftungen liegt möglicherweise sogar weit darüber: "Es ist inkompatibel."

ϕ

$\phi$

— AaronD

Was ich als Mathematiker toll finde, ist, dass der „Rest der Kraft“ (dh die Kraft, die in der obigen Antwort nicht als „echte Kraft“ angegeben ist) in der imaginären Richtung abrutscht. Tatsächlich bewegt sich die Kraft in die imaginäre Richtung. Wie cool ist das?

— Sam T

Ich bin nicht 100% über dieses Bit (daher der separate Kommentar), und als solches, wenn es falsch ist (was ich nicht denke, dass es ist), schreien Sie bitte nur und ich werde es fallen lassen, aber die Macht wird dann gegeben durch die Formel und so sehen wir , dass , wenn wir das Modul / Länge dieses nehmen, dann bekommen wir .

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

Sowohl Watt als auch Voltampere kommen aus der gleichen Gleichung, , aber der Unterschied ist, wie sie gemessen werden. $P=IV$

Um Voltampere, multiplizieren Sie Root Mean Square (RMS) Spannung ( ) mit RMS Strom ( ) ohne Rücksicht auf den Zeitpunkt / Phasing zwischen ihnen. Damit müssen die Verkabelung und so ziemlich alle elektrischen / elektronischen Komponenten fertig werden. $V$ $I$

Um Watt zu erhalten, multiplizieren Sie die momentane Spannung ( ) mit dem momentanen Strom ( ) für jede Probe und mitteln diese Ergebnisse. Dies ist die Energie, die tatsächlich übertragen wird. $V$ $I$

Nun vergleichen Sie die beiden Messungen:

Wenn Spannung und Strom beide Sinuswellen sind, dann ist , wobei der Phasenwinkel zwischen Spannung und Strom ist. Es ist ziemlich leicht zu erkennen, dass, wenn beide Sinuswellen sind und wenn sie in Phase sind ( ), dann . $\text{watts} = \text{volt-amps} \times \cos(\phi)$ $\phi$ $\phi = 0$ $\text{watts} = \text{volt-amps}$

Wenn Sie es jedoch NICHT mit Sinuswellen zu tun haben, gilt die Beziehung nicht mehr ! Sie müssen also den weiten Weg gehen und die Messungen tatsächlich wie hier beschrieben durchführen. $\cos(\phi)$

Wie könnte das passieren? Einfach. Gleichstromversorgungen. Sie sind überall, einschließlich Batterieladegeräten, und die überwiegende Mehrheit von ihnen zieht Strom nur an der Spitze der Wechselspannungswellenform, da dies das einzige Mal ist, dass ihre Filterkondensatoren ansonsten unter der Eingangsspannung liegen. Sie ziehen also eine große Stromspitze, um die Kappen wieder aufzuladen, beginnend kurz vor dem Spannungspeak und endend direkt am Spannungspeak, und dann ziehen sie nichts bis zum nächsten Peak.

Natürlich gibt es auch eine Ausnahme von dieser Regel, und das ist die Power Factor Correction (PFC). Gleichstromversorgungen mit PFC sind spezialisierte Schaltnetzteile, die am Ende mehr Gleichspannung als die höchste Wechselstromspitze erzeugen und dies so, dass ihr Eingangsstrom nahezu exakt der Eingangsspannung folgt. Dies ist natürlich nur eine Annäherung, aber das Ziel ist es, eine so enge Übereinstimmung zu erzielen, dass die -Verknüpfung mit annehmbar genau wird . Bei dieser hohen Gleichspannung erzeugt dann ein sekundäres Schaltnetzteil, was von der zu versorgenden Schaltung tatsächlich benötigt wird. $\cos(\phi)$ $\phi \approx 0$

— AaronD
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Müssen Sie, nachdem Sie die Momentanspannung mit dem Momentanstrom multipliziert haben, um die Momentanleistung zu erhalten, wirklich den Effektivwert der Leistung zu jedem Zeitpunkt messen, oder können Sie den einfachen Durchschnitt berechnen?

— David Cary

@ DavidCary: Ich denke, Sie könnten Recht haben. Für den Fall, dass es sich um reine Sinuswellen und , ist die Hälfte der Abtastwerte positiv und die Hälfte negativ, und die Antwort sollte Null sein. Ich werde meine Antwort bearbeiten.

ϕ = 90 d e g

$\phi = 90deg$

— AaronD

Es ist ein einfacher Durchschnitt. RMS wird aus dieser Mittelung und Annahme abgeleitet, dass u = Ri und U = RI, wobei u / i tatsächliche Werte und U / I RMS sind.

— Crowley

\cos ϕ_{r}

$\cos\phi_r$

ϕ

$\phi$

ϕ_{f}

$\phi_f$

P = U I \cos ϕ_{r}

$P=UI\cos\phi_r$

Wenn eine Wechselstromleitung eine induktive oder kapazitive Last antreibt, verbringt die Last einen Teil ihrer Zeit damit, Strom von der Quelle zu beziehen, aber auch einen Teil ihrer Zeit damit , Strom an die Quelle zurückzukoppeln. In einigen Zusammenhängen kann ein Gerät, das insgesamt 7,5 Joule pro Sekunde zieht und insgesamt 2,5 Joule zurückgibt, als 5 Watt stark angesehen werden (insbesondere dann, wenn das Gerät Strom zurückgibt, ist eine andere Last bereit, ihn sofort zu verbrauchen ). Etwas wie ein Transformator wird jedoch Umwandlungsverluste nicht nur während des Teils des Zyklus erleiden, in dem die Last Strom zieht, sondern auchVerluste während des Teils des Zyklus erleiden, wenn die Last ihn zurückspeist. Während ein Transformator wahrscheinlich weniger Wärme ableiten würde, wenn er die obige Last antreibt, als einer, der 10 Joule / Sekunde zog und Null zurückgab, würde er mehr ableiten als wenn er eine Last antreibt, die 7,5 Joule / Sekunde zog und Null zurückgab.

— Superkatze
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