129329, Россия, г. Москва, ул. Кольская, д. 2, корп. 4
+7 (495) 632-00-38

Закон Ома-Калькулятор. Ватты и вольт-амперы - извечная путаница

Закон Ома. Калькулятор

Для расчета введите любые два значения:
ВольтыАмперыОмыВатты

Полезные формулы

 Постоянный ток 
Ток (А) =Ватты / ВольтыI = P / V A = W / V
Мощность (Вт) =Вольты * АмперыP = V * IW = V * A
Напряжение (В) =Ватты / АмперыV = P / IV = W / A
Мощность в лошад. силах=(V * A * EFF) / 746
Efficiency=(746 * HP) / (V * A)

Прим.:
EFF = Efficiency
HP = Мощность в лошадиных силах (Horsepower)
 Переменные ток - одна фаза 
Ток (А) =Ватты /(Вольты * PF)I=P/(V * PF)A=W/(V * PF)
Мощность (Вт) =Вольты * Амперы * PFP=V * I * PFW=V * A * PF
Напряжение (В) =Ватты / АмперыV=P / IV=W / A
Вольт-ампер (В·А)=Вольты * АмперыVA=V * IVA=V * A
Мощность в лошад. силах=(V * A * EFF * PF) / 746
Коэффициент мощности=INPUT WATTS / (V * A)
Efficiency=(746 * HP) / (V * A * PF)

Прим.:
EFF = Efficiency
PF = Коэффициент мощности (Powerfactor)
HP = Мощность в лошадиных силах (Horsepower)
 Переменные ток - три фазы 
Ток (А) =WATTS / (1.732 * VOLTS * PF)I = P / (1.732 * E * PF)
Мощность (Вт) = 1.732 * VOLTS * AMPS * PFP = 1.732 * V * I * PF
Напряжение (В) =WATTS / AMPSV=P / I
Вольт-ампер (В·А)=1.732 * VOLTS * AMPSVA=1.732 * V * I
Мощность в лошад. силах=(1.732 * V * A * EFF * PF) / 746
Коэффициент мощности=INPUT WATTS / (1.732 * V * A)
Efficiency=(746 * HP) / (1.732 * V * A * PF)

Прим.:
EFF = Efficiency
PF = Коэффициент мощности (Powerfactor)
HP = Мощность в лошадиных силах (Horsepower)

Вольт - единица электрического напряжения.
Ампер - диница измерения силы электрического тока.
Ватт - единица мощности.
Efficiency - выходная мощность, поделенная на входную мощность (отношение произведенной работы к использованной энергии).


 

Ватты и вольт-амперы - извечная путаница

Проблема

Реальный пример при продаже стабилизаторов напряжения:

При подборе стабилизатора напряжения с необходимой мощностью и упоминания того момента, что ВА не равен Вт, у клиентов начинается недоумение (ведь напряжение, умноженное на ток, равно мощности). Были даже случаи, когда уходили в соседний отдел и приобретали стабилизатор там (т.к. там продавцы различий между ВА и Вт не делают и внимания на этом не акцентируют - у них стаб 10 кВА тянет 10 кВт, а у нас почему-то меньше).

Так почему же все-таки ВА не равен Вт?

В сетях переменного тока только часть мощности выполняет полезную работу (активная мощность, Ватт).
Суммарная комплексная мощность измеряется в ВА.
Активная (полезная) мощность измеряется в Ватт.

Есть понятие коэффициента мощности, который устанавливает соотношение между комплексной (полной) мощностью в ВА и активной (полезной) мощностью в Ватт.
Для большинства устройств этот коэффициент = 0.6 или 0.7.

То есть умножаете мощность в ВА на 0.6 и получаете значение на выходе в Ватт (т.е. какое оборудование можно подключать).

Характеристика в ваттах определяет активную мощность, приобретаемую у коммунального предприятия, и тепловую нагрузку, генерируемую оборудованием.

Характеристика в вольт-амперах используется для расчета проводки и размыкателей цепи.

Характеристики в вольт-амперах и ваттах для некоторых типов электрической нагрузки (например, для ламп накаливания) идентичны. Однако для компьютерного оборудования характеристики в ваттах и вольт-амперах могут значительно отличаться, при этом характеристика в вольт-амперах всегда будет больше или равна характеристике в ваттах. Отношение ватт к вольт-амперам называется “коэффициентом мощности” и выражается либо в виде числа (т.е. 0,7), либо в виде процентов (т.е. 70%).

Предпосылки
Мощность, потребляемая вычислительным оборудованием, выражается в ваттах или вольт-амперах (VA). Мощность, выраженная в ваттах, представляет собой активную мощность, потребляемую оборудованием. Вольт-амперы называют "кажущейся мощностью" – она являются результатом умножения напряжения, подаваемого на оборудование, на силу тока, потребляемую оборудованием.

Используются обе характеристики – и ватты, и вольт-амперы, но в различных целях. Характеристика в ваттах определяет активную мощность, приобретаемую у коммунального предприятия, и тепловую нагрузку, генерируемую оборудованием. Характеристика в вольт-амперах используется для расчета проводки и размыкателей цепи.

Характеристики в вольт-амперах и ваттах для некоторых типов электрической нагрузки (например, для ламп накаливания) идентичны. Однако для компьютерного оборудования характеристики в ваттах и вольт-амперах могут значительно отличаться, при этом характеристика в вольт-амперах всегда будет больше или равна характеристике в ваттах. Отношение ватт к вольт-амперам называется “коэффициентом мощности” и выражается либо в виде числа (т.е. 0,7), либо в виде процентов (т.е. 70%).

Характеристика мощности компьютера в ваттах может отличаться от характеристики в вольт-амперах
Все оборудование информационных технологий, включая компьютеры, использует импульсные источники питания.
Существует два основных типа импульсных источников питания для компьютеров:

1) источники питания с коррекцией коэффициента мощности и
2) источники с конденсатором на входе.

При визуальном осмотре оборудования невозможно определить используемый источник питания, и данная информация обычно не указывается в спецификациях к оборудованию.

Источники питания с коррекцией коэффициента мощности (PFC) поступили на рынок в середине 1990-х годов; их отличительная особенность – равенство номиналов в ваттах и вольт-амперах (коэффициент мощности от 0,99 до 1,0).

В источниках с конденсатором на входе номинал в ваттах составляет от 0,55 до 0,75 вольтамперной характеристики (коэффициент мощности от 0,55 до 0,75).

Все крупное компьютерное оборудование (такое как маршрутизаторы, коммутаторы, дисковые массивы и серверы), произведенное после 1996 года, используют источник питания с коррекцией коэффициента мощности. Следовательно, для данного типа оборудования коэффициент мощности составляет 1.

Персональные компьютеры, небольшие концентраторы и аксессуары для ПК обычно используют источники питания с конденсатором на входе, поэтому для данного типа оборудования коэффициент мощности меньше единицы и обычно примерно равен 0,65. В крупном компьютерном оборудовании, произведенном до 1996 года, также обычно используется данный тип источников электропитания с коэффициентом мощности меньше единицы.

Номинальная мощность ИБП
ИБП имеют максимальные характеристики и в ваттах, и в вольт-амперах. Недопустимо превышение ни тех, ни других параметров.

Для небольших ИБП фактическим отраслевым стандартом является номинал в ваттах, составляющий приблизительно 60% от вольтамперной характеристики, это обычный коэффициент мощности большинства ПК. В некоторых случаях производители указывают только вольтамперную характеристику ИБП. Для небольших ИБП, рассчитанных на компьютерные нагрузки, для которых определен лишь вольтамперный показатель, можно использовать допущение, что номинальная мощность ИБП в ваттах составляет 60% от указанной фиксируемой мощности в вольт-амперах.

В более крупных ИБП в последнее время основное внимание уделяется мощности ИБП в ваттах, при этом номиналы ИБП в ваттах и вольт-амперах обычно равны, поскольку для обычных нагрузок эти характеристики идентичны.

Примеры возникновения проблем при расчетах
Пример № 1: Рассмотрим типичный ИБП 1000 ВА. Пользователю требуется подать питание на 900-ваттный нагреватель с использованием ИБП. Мощность нагревателя составляет 900 Вт, а вольтамперная характеристика равна 900 ВА при коэффициенте мощности, равном 1. Хотя вольтамперная характеристика нагрузки составляет 900 ВА, то есть находится в пределах вольтамперной характеристики ИБП, последний, вероятно, не справится с задачей. Причина в том, что мощность устройства, равная 900 Вт, превышает мощность ИБП, которая, вероятнее всего, составляет 60% от 1000 ВА, т.е. примерно 600 Вт.

Пример № 2: Рассмотрим ИБП 1000 ВА. Пользователю требуется подать питание на 900-ваттный файловый сервер с использованием ИБП. Файловый сервер оснащен источником питания с коррекцией коэффициента мощности, поэтому его характеристики следующие: 900 Вт и 900 ВА. Хотя вольтамперная характеристика нагрузки составляет 900 ВА, то есть находится в пределах вольтамперной характеристики ИБП, последний не справится с задачей. Причина в том, что мощность устройства, равная 900 Вт, превышает мощность ИБП, которая составляет 60% от 1000 ВА, т.е. примерно 600 Вт.

Как избежать ошибок при расчетах
На паспортной табличке оборудования номинал зачастую указан в ВА, что затрудняет вычисление номинала в ваттах. Если для расчетов используются характеристики, указанные в паспортной табличке, пользователь может подобрать систему, на первый взгляд соответствующую характеристике ВА, но в действительности она будет превышать мощность ИБП в ваттах.

Если вольтамперная характеристика нагрузки не будет превышать 60% вольтамперной характеристики ИБП, это гарантирует отсутствие превышения номинала ИБП в ваттах. Поэтому, если нет точных данных о мощности нагрузки в ваттах, безопаснее всего придерживаться следующего правила: совокупные характеристики нагрузки на паспортной табличке должны быть менее 60% от вольтамперной характеристики ИБП.

Отметим, что такой консервативный подход к расчетам обычно приводит к завышению мощности ИБП и увеличению времени срабатывания против ожидаемого.

Итак, в чем разница кВт и кВа ?

Вольт-ампер (ва) - это единица полной мощности переменного тока, обозначается ВА или VA. Полная мощность переменного тока определяется как произведение действующих значений тока в цепи (в амперах) и напряжения на её зажимах (в вольтах).

Ватт (вт) - единица мощности. Названа в честь шотландско-ирландского изобретателя-механика Джеймса Уатта, обозначается вт или W. Ватт -это мощность, при которой за 1 сек совершается работа, равная 1 джоулю. Ватт как единица электрической (активной) мощности равен мощности не изменяющегося электрического тока силой 1 ампер при напряжении 1 вольт.

При выборе стабилизатора или электростанции следует помнить, что:

кВА - это полная потребляемая мощность,
а кВт - это активная (затраченная на совершение полезной работы) мощность.

Полная мощность – это сумма реактивной и активной мощностей. Зачастую разные потребители имеют разное соотношение полной и активной мощности. Поэтому для определения суммарной мощности всех потребителей необходимо сложение полных мощностей оборудования, а не активных мощностей.

Номинальная мощность

В электротехнической промышленности принято мощность большинства потребителей определять в Ваттах. Это так называемая активная мощность – мощность, выделяющаяся на чисто резистивной нагрузке (нагреватели,телевизоры,лампочки и т.п.). Активная мощность целиком идет на полезную работу (нагрев, механическое движение), и обычно именно ее понимают под потребляемой мощностью. Если потребитель активный (чайник, лампа накаливания, ТЭН), то другой информации о нем не требуется, на таких потребителях пишут (как правило) номинальную мощность в Вт, номинальное напряжение и все. Здесь нет вопросов о косинусе "фи", т.к. этот "фи" (угол между током и напряжением данных потребителей) равен нулю, косинус нуля равен 1, - отсюда, Активная мощность ("P") равна произведению тока через потребитель и напряжению на потребителе, умноженному на этот пресловутый косинус "фи", т.е. P = I*U*Сos (fi) = P = I*U*1 = P=I*U.

Простой пример для тена с cos фи=1:
Полная мощность S=10 кВА cos фи=1
Тогда активная мощность P=10*1=10 кВт

У потребителей, имеющих в своем составе не только активное сопротивление, но и любое реактивное (индуктивность, емкость), принято писать на шильдике величину "P" в Ваттах, а так же указывать величину косинуса "фи". Величина косинуса "фи" определяется параметрами самих этих потребителей, а точнее - соотношением их активных и реактивных сопротивлений.
Например, обычный электродвигатель имеет на бирке: P=5кВт, Сos(fi)=0.8. Это значит следующее: Данный двигатель при работе (в номинальном режиме) потребляет полную Полную мощность (сумму активной и реактивной мощностей). Активную мощность "S" равную P/Cos(fi)=5/0,8= 6,25 кВа и Реактивную мощность «Q» в размере U*I/Sin(fi).
Для нахождения номинального тока двигателя нужно его Полную мощность "S" и разделить на рабочее напряжение (220), впрочем, ток указывается, как правило, на шильдике. Может появиться вопрос, почему же на генераторах (трансформаторах, стабилизаторах напряжения) указывается мощность в ВА (вольт-амперах)? А как ее еще указать? Допустим, что на стабилизаторе напряжения указана мощность 10000 Ва. Это должно значить, что, если я подцеплю кучу ТЭНов к данному трансформатору, то мощность, отдаваемая трансформатором в ТЭНы (в номинальном режиме работы трансформатора) не может превышать 10000 Вт. Вроде все сходится. А если я захочу нагрузить стабилизатор напряжения катушкой индуктивности или электродвигателем с Сos(fi)=0.8? (кучей катушек)? И данный стабилизатор будет отдавать мощность уже 8000 Вт?а при Сos(fi)=0.85 -8500 Вт. Тогда надпись на шильдике 10000 Ва будет уже не правомерной. Поэтому, мощность генераторов (трансформаторов и стабилизаторов напряжения) может определяться только в Полной мощности (в нашем случае 1000 кВА), а как ты ее (Полную мощность) будешь использовать - твое дело.

Коэффициент мощности, косинус «фи»

Это отношение средней мощности переменного тока к произведению действующих значений напряжения и тока. Наибольшее значение коэффициента мощности равно 1. В случае синусоидального переменного тока, коэффициент мощности равен косинусу угла сдвига фаз между синусоидами напряжения и тока и определяется параметрами цепи: Сos ф = r/Z, где ф («фи») — угол сдвига фаз, r — активное сопротивление цепи, Z — полное сопротивление цепи. Коэффициент мощности может отличаться от 1 и в цепях с чисто активными сопротивлениями, если в них содержатся нелинейные участки. В этом случае коэффициент мощности уменьшается вследствие искажения формы кривых напряжения и тока.
Коэффициент мощности электрической цепи — это косинус фазового угла между основаниями кривых напряжения и тока. Согласно другому определению, коэффициент мощности — это соотношение активной и полной энергий. Коэффициент мощности (Сos φ = Активная мощность/Полная мощность = P/S (Вт/ВА), потребляемых нагрузкой.
Коэффициент мощности - комплексный показатель, характеризующий линейные и нелинейные искажения, вносимые нагрузкой в электросеть.
Типовые значения коэффициента мощности:

- 1.00 - идеальное значение;
- 0.95 - хороший показатель;
- 0.90 - удовлетворительный показатель;
- 0.80 - средний показатель современных электродвигателей;
- 0.70 - низкий показатель;
- 0.60 - плохой показатель.