Pourquoi kVA n'est-il pas identique à kW?

Je pensais que mon chargeur de voiture électrique utilisait 6,6 kW de puissance. Cependant, j'ai trouvé l'étiquette et elle indique en fait 6,6 kVA. Quand j'ai vu cela, j'ai pensé quelque chose dans le sens de ...

Eh bien, , donc kVA doit être la même chose que kW ... étrange, je me demande pourquoi ce n’est pas étiqueté en kW. $P=VI$

Donc, une recherche rapide sur Google plus tard, et j'ai trouvé cette page , qui a un convertisseur qui me dit que 6,6 kVA est en réalité de 5,28 kW. La page Wikipedia sur les watts a confirmé ce que je pensais, à savoir qu’un watt est un volt fois un ampère.

Alors, quelle partie de tout cela me manque, cela explique pourquoi kVA et kW ne sont pas identiques?

electrical-engineering

— Jhabbott
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Notez que pour la plupart des pays dotés de réseaux électriques stables, la réglementation exige un facteur de puissance suffisant pour des charges aussi importantes que kVA ~ = kW; le site mentionné vient d’appliquer à l’aveugle un facteur de puissance de 0,8 qui, à mon sens, est hautement irréaliste pour un chargeur de voiture électrique.

— PlasmaHH

En physique, les deux seraient identiques… en ingénierie, kW compte la puissance nette transférée à la voiture, tandis que kVA compte la puissance transférée le long du fil dans les deux sens.

— user253751

Je pense que les réponses sont assez bonnes, mais je voulais juste souligner, d’un point de vue linguistique, que la meilleure raison pour laquelle j’ai vu pour kVA est que les ingénieurs voulaient bien préciser qu’ils ne représentaient pas des kW, ce qui était trop utile pour nous. une unité à doubler. Garder les Volts et les Ampères séparés était une notation commode pour indiquer qu'ils devraient être traités différemment, même si les deux étaient des unités de puissance.

— Cort Ammon

Réponses:

Le problème est que la formule est correcte pour les circuits à courant continu ou les circuits à courant alternatif sans décalage entre le courant et la tension. Dans le cas de circuits alternatifs réalistes, la puissance est donnée par où est la différence de phase entre le courant et la tension. L'unité kVA est une unité de ce que l'on appelle "puissance apparente" alors que W est une unité de "puissance réelle". La puissance apparente est la puissance maximale possible pouvant être atteinte lorsque le courant et la tension sont en phase et la puissance réelle est la quantité réelle de travail pouvant être effectuée avec un circuit donné. $P=I\ V$

P = I V \cos (ϕ),

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

ϕ

$\phi$

— Chris Mueller
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Remarque: la partie cos ( ) s'applique UNIQUEMENT lorsque la tension et le courant sont des ondes sinusoïdales. Il ne s'applique pas lorsque le courant est en épi (via un redresseur "muet") ou lorsque l'un ou l'autre est déformé par quelque moyen que ce soit. Voir ma réponse pour plus de détails.

ϕ

$\phi$

— AaronD

@AaronD Vous avez raison de dire que la situation est légèrement plus compliquée lorsque les signaux ne sont pas des ondes de péché, mais que le terme s'applique toujours. C'est juste que est maintenant une fonction de fréquence dans le domaine de Fourier et la puissance qui vous intéresse le plus probablement est l'intégrale sur toutes les fréquences. En pratique, il serait peut-être plus facile de mesurer le pouvoir directement comme vous le mentionnez dans votre réponse.

c o s (ϕ)

$cos(\phi)$

ϕ

$\phi$

— Chris Mueller

D'accord, techniquement, vous avez raison - vous convertissez le problème en une série d'ondes sinusoïdales pour que le terme cos ( ) puisse fonctionner à nouveau - mais je doute vraiment que la plupart des gens comprennent ce que cela signifie et le fassent correctement. La différence entre les étiquettes 50Hz et 60Hz pourrait même aller un peu plus loin: "C'est incompatible".

ϕ

$\phi$

— AaronD

Ce que je pense est génial, en tant que mathématicien, que le «reste du pouvoir» (c’est-à-dire ce pouvoir qui n’est pas indiqué dans la réponse ci-dessus comme un «pouvoir réel») bascule dans la direction imaginaire. Vous obtenez réellement le pouvoir allant dans la direction imaginaire. À quel point cela est cool?

— Sam T

Je ne suis pas à 100% à propos de ce bit (d'où le commentaire séparé), et en tant que tel s'il est faux (ce que je ne pense pas), criez s'il vous plait et je le laisserai tomber, mais le pouvoir est alors donné par la formule et nous voyons donc que si nous prenons le module / la longueur de ceci, alors nous obtenons .

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

Les watts et les volts-ampères proviennent de la même équation, , mais la différence réside dans la façon dont ils sont mesurés. $P=IV$

Pour obtenir volts-ampères, vous racine carrée moyenne se multiplient (RMS) Tension ( ) avec RMS courant ( ) sans égard pour le moment / l' élimination progressive entre eux. C’est ce que le câblage et pratiquement tous les composants électriques / électroniques doivent traiter. $V$ $I$

Pour obtenir des watts, multipliez la tension instantanée ( ) par le courant instantané ( ) pour chaque échantillon, puis faites la moyenne de ces résultats. C'est l'énergie qui est réellement transférée. $V$ $I$

Maintenant, comparons les deux mesures:

Si tension et courant sont tous les deux des ondes sinusoïdales, alors , où est l’angle de phase entre tension et courant. Il est assez facile de voir à partir de cela que si elles sont toutes deux sinusoïdales et si elles sont en phase ( ), alors . $\text{watts} = \text{volt-amps} \times \cos(\phi)$ $\phi$ $\phi = 0$ $\text{watts} = \text{volt-amps}$

Cependant, si vous ne travaillez PAS avec des ondes sinusoïdales, la relation ne s'applique plus ! Il faut donc aller très loin et faire les mesures décrites ici. $\cos(\phi)$

Comment cela pourrait-il arriver? Facile. Alimentations en courant continu. Ils sont partout, y compris les chargeurs de batterie, et la grande majorité d'entre eux ne consomment du courant qu'au sommet de la forme d'onde de la tension alternative, car c'est la seule fois où leurs condensateurs de filtrage sont inférieurs à la tension d'entrée. Donc, ils tirent un grand pic de courant pour recharger les bouchons, en commençant juste avant le pic de tension et se terminant juste au pic de tension, puis ils ne tirent rien jusqu'au prochain pic.

Et bien sûr, il existe également une exception à cette règle, à savoir la correction du facteur de puissance (PFC). Les alimentations en courant continu avec PFC sont des alimentations à découpage spécialisées qui produisent plus de tension continue que le pic courant alternatif le plus élevé. Elles le font de manière à ce que leur courant d’entrée suive la tension d’entrée presque exactement. Bien sûr, ce n’est qu’une approximation, mais l’objectif est d’obtenir une correspondance suffisamment proche pour que le raccourci devienne de manière acceptable proche de la précision, avec . Ensuite, étant donné cette haute tension continue, une alimentation de commutation secondaire produit ce qui est réellement requis par le circuit alimenté. $\cos(\phi)$ $\phi \approx 0$

— AaronD
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Après avoir multiplié la tension instantanée par le courant instantané pour obtenir une puissance instantanée, devez-vous réellement prendre la valeur efficace de la puissance à chaque instant, ou pouvez-vous prendre la moyenne simple?

— David Cary

@ DavidCary: Je pense que vous pourriez avoir raison. Dans le cas où il sinusoïdales pures et de , la moitié des échantillons seront de puissance positive et l'autre à moitié négatifs, et la réponse devrait être égale à zéro. Je vais modifier ma réponse.

ϕ = 90 d e g

$\phi = 90deg$

— AaronD

C'est simple moyenne. La valeur RMS est déduite de cette moyenne et de cette présomption que u = Ri et U = RI, où u / i sont les valeurs réelles et U / I sont RMS.

— Crowley

@AaronD: Si nous supposons que le facteur de puissance est constitué d'un angle de phase et d'un facteur de forme nous pouvons toujours utiliser la formule mais l'évaluation de ce facteur de forme et de la manière de combiner avec un angle de phase ne sont pas simples.

\cos ϕ_{r}

$\cos\phi_r$

ϕ

$\phi$

ϕ_{f}

$\phi_f$

P = U I \cos ϕ_{r}

$P=UI\cos\phi_r$

— Crowley

Lorsqu'une ligne CA entraîne une charge inductive ou capacitive, la charge passe une partie de son temps à prendre le courant de la source, mais passe également une partie de son temps à réinjecter de l' énergie à la source. Dans certains contextes, un appareil consommant au total 7,5 joules par seconde et renvoyant un total de 2,5 joules peut être considéré comme consommant 5 watts (surtout si, chaque fois que le dispositif est sous tension, une autre charge est prête à être consommée immédiatement. ) Cependant, quelque chose comme un transformateur subira des pertes de conversion non seulement pendant la partie du cycle lorsque la charge consomme de l'énergie, mais égalementsubir des pertes pendant la partie du cycle lorsque la charge la réinjecte. Alors qu'un transformateur dissiperait probablement moins de chaleur entraînant la charge ci-dessus qu'un transformateur aspirant 10 joules / seconde et renvoyant à zéro, il se dissiperait davantage que lorsqu’une charge entraînant une charge consommant 7,5 joules / seconde et renvoyant à zéro.

— supercat
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