Отличие ватт от вольт ампер: FAQ Bastion | Как перевести Вольт-амперы (ВА, VA) в Ватты (Вт, W) и обратно?

Содержание

в чем разница и что это за величины, отличие и сходство

Вольт и Ватт – единицы измерения, которые известны каждому человеку еще со времен обучения в школе. Так как эти понятия созвучны и имеют похожее написание, многие их путают. Для того чтобы избежать ошибки, необходимо внимательно изучить особенности каждой физической величины, а также сравнить их между собой. Это позволит понять, в чем состоит разница и какие факторы оказывают на это влияние.

Какое напряжение измеряется в вольтах и ваттах

Количество В указывает величину напряжения, возникающего на концах электропроводника. Также это единица измерения разницы потенциалов двух точек электростатического поля.

Токовые заряды движутся от проводника с меньшим потенциалом к проводнику с большим потенциалом. Такое движение можно сравнить с течением воды между низшей и высшей точкой русла реки, а разбежность между этими точками — с разницей потенциалов проводников.

Ватт показывает электрическую, тепловую и механическую мощность. В механике эта величина равняется соотношению единиц времени и работы — секунд и джоулей. При сообщении тепла или энергии со скоростью джоуль в секунду возникает движение энергии силой в 1Вт.

Сбор нагрузок.

Когда расчетная схема определена, когда принято решение, что же будет работать в нашей конструкции, а что «сидеть на шее», следует как можно тщательней разобраться с тем, что же воздействует на нашу конструкцию. И здесь мы впервые сталкиваемся с понятием «нагрузка». Нагрузка– это любое внешнее воздействие, которое влияет на нашу конструкцию. Список нагрузок не так уж велик:

Нагрузка от собственного веса (да, даже под своим собственным весом неправильно рассчитанная конструкция может сломаться) и от веса других элементов, материалов.
Нагрузка от веса людей, мебели, оборудования – в общем всего того, что может быть, может не быть, но важно это учесть и не просчитаться.
Нагрузка от снега.
Нагрузка от ветра.
Нагрузка от температурных воздействий (под действием температур материалы расширяются вплоть до разрушения, это явление также можно выразить в виде нагрузки).
Сейсмическая нагрузка.

Как видите, всё это (ну, за исключением собственного веса) приходит извне, но оказывает значительное влияние на любую конструкцию. Причем каждая нагрузка может располагаться в пространстве произвольным образом по отношению к объекту расчета – и перпендикулярно, и под углом, и вдоль оси. Нагрузки могут сочетаться между собой, могут исключать друг друга. В общем, вариантов масса, но все это нам нужно свести в единую систему, найти наихудший вариант и запроектировать такую конструкцию, которая этот наихудший вариант сможет на собственных плечах вынести. Каким же приемом пользуются в расчете, чтобы перевести нагрузки в удобоваримый формат? Ведь нагрузок может быть масса, но глядя на них, не сразу возможно понять, плохо или хорошо они воздействуют на конструкцию. Именно для прояснения картины с нагрузками в алгоритме расчета присутствует следующий, очень важный шаг.

Отличия величин Вт и В

Характеристики, по которым мощность отличается от напряжения:

В	Вт
Показывает силу, необходимую для взаимодействия других величин	Показывает количество силы, которая вырабатывается в результате взаимодействия прочих сил
Связан только с электропроводимостью и электростатическим полем	Кроме электричества измеряет тепло и механическую силу

Вольт относится к эталонным единицам и не имеет предшественников. Ватты заменили лошадиные силы после изобретения парового двигателя.

Видео о законах электротехники

Из следующего видео можно узнать, что такое электричество, мощность электрического тока. Даны примеры практического применения законов электротехники.

Электроэнергия давно используется человеком для удовлетворения своих потребностей, но она невидима, не воспринимается органами чувств, потому сложна для понимания. Мощность ток напряжение, все эти характеристики электроэнергии исследованы известными учеными, которые дали им определения и описали математическими методами взаимные связи между ними.

Мощность ток напряжение сопротивление

Так же следует помнить, на величину электрического сопротивления влияет несколько факторов:

строение вещества, определяющее наличие свободных электронов в проводнике и влияющее на удельное сопротивление

площадь поперечного сечения и длина токовода

температура

В приведенной таблице показаны общие соотношения для цепей постоянного и переменного тока, которые можно применять для анализа работы схем электроснабжения.

Примеры из жизни

Для безопасной работы напряжение в электророзетке и приборе должно соответствовать. Если подключить тостер или фен с меньшим потенциалом проводника, прибор сгорит от перенапряжения.

При снижении уровня энергии в сети даже исправный холодильник будет вырабатывать меньше холода. Поэтому крупную бытовую технику оснащают стабилизаторами. Благодаря этим устройствам производительность агрегатов не снижается при перепадах энергии.

Мнение эксперта

Карнаух Екатерина Владимировна

Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность «Экономика предприятия»

Чем больше энергии проводит устройство, тем выше его движущая сила. Например, чем интенсивнее поток энергии в электрической цепи, тем сильнее сила всасывания воздуха пылесоса.

Сравнение

Для того чтобы понять принципиальную разницу между понятиями вольт и ватт, нужно провести сравнение. Как стало понятно из определений, все они используются физиками, чтобы определить особенности электрических потоков. Вольт при этом является единицей, которая позволяет провести точные измерения напряжения, а ватт помогает определиться с тем, каковы показатели мощности.

Вольт указывает на то, какая присутствует разница, создаваемая в возникшем электрическом потенциале на линии провода. При этом должно возникнуть напряжение, после того как ток с определенной силой рассечет единицу мощности.

Определение напряжения заключается в том, что это ни что иное, как потенциал электричества. Возникает он между разными точками, а не в одной из них. Вольт используется, для того чтобы обозначить разницу потенциальной энергии, присутствующей в электрическом заряде. Она присутствует между точками. Этой точкой может быть провод, деталь, элемент питания. Также источник, работающий при помощи электричества. Источник энергии в этом случае — это напряжение, представляющее одновременно затраченную или потерянную энергию. Сравнить этот процесс можно с показателями давления, которое неизбежно возникает в цепи, чтобы протолкнуть вперед электроны. Для того чтобы избежать проблем с работой источника питания, требуется создать условия, при которых на двух путях будут все условия для беспрепятственного прохождения тока. Образуется общая энергия, которая затрачивается затем на перемещение заряда. Нужно учитывать особенность физических элементов. Заключается она в том, что отрицательные заряды притягиваются к высоким показателям. Если же имеются положительные, соответственно, притяжение произойдет к более низким.

Также может быть интересно: Касты в Индии — что это такое?

В Ватах измеряется скорость работы, затрачиваемой на то, чтобы поддерживать показатели мощности на определенном уровне.

Напряжение в ваттах или в вольтах измеряется по индивидуальным, подходящим для этих физических величин, критериям. Измерения напряжения осуществляется в Вольтах. Если требуется создать чертеж (схему) то эта единица будет указываться как V. На выполнение работы затрачивается энергия, которая измеряется в Джоулях.

Как перевести вольты и ватты и наоборот

Чтобы преобразовать один показатель в другой, нужно знать коэффициент полезного действия источника питания — КПД.

Расчет делают по формулам:

Вт = В х КПД;
В = Вт : КПД.

Стандартный диапазон коэффициента полезного действия — 0,6-0,8 процента.

Выполнение расчета для определения усилий.

Усилия – это именно те данные, которые помогают инженеру понять, как же чувствует себя конструкция под воздействием всей совокупности нагрузок. Если нагрузки (внешние силы) – это то, что влияет на схему извне, то усилия – это то, что чувствует каждый элемент расчетной схемы непосредственно на своей шкуре. Человек стал вам на ногу – это нагрузка, приложенная к вашей ноге как к конструкции; вы почувствовали давление веса этого человека, оно вызывает в вас определенные напряжения, деформации – это усилие в вашей ноге.

Один очень опытный конструктор говорил мне, что при проверке решений других инженеров он представляет себя на месте конструкции. И иногда обнаруживает, что кто-то прицепил значительную нагрузку не на туловище, руки или ноги (в общем, не на выносливые элементы), а подвесил к уху или носу, а то и за волосы попытался зацепиться. Это шутки, но очень глубокие. Если научиться представлять работу конструкции: представлять в виде образов возникающие в ней усилия от всех нагрузок, представлять ее деформации от этих усилий, можно значительно облегчить себе жизнь, да и жизнь конструкции тоже.

Видов усилий не так уж и много, все они собраны в двух понятиях – силы и моменты. Усилие в виде силы всегда прямое, оно либо сжимает, либо растягивает, либо пытается перерезать. Усилие в виде момента пытается изогнуть или закрутить. Если взять стержень (балку, колонну), его «самочувствие» очень просто описать несколькими значениями:

продольной силой N, которая либо сжимает, либо растягивает вдоль оси;
поперечной силой Q, которая пытается срезать стержень поперек сечения (как мы ножом режем морковку) или хотя бы помочь потерять ему устойчивость;
изгибающим моментом M, который стремится согнуть стержень, искривить его;
крутящим моментом Т, который пытается скрутить стержень так, как мы выкручиваем мокрое полотенце.

Все это усилия, полученные в результате расчета конструкции (взяты в типовом примере Лиры).

Получается, что нагрузки – это исходные данные для расчета, а усилия – результат. Отчего же тогда возникает путаница в понятиях? Думаю потому, что найденные усилия – это результат не окончательный, а промежуточный. С учетом этих усилий идет дальнейшая проверка несущей способности сечения, рассчитывается и подбирается армирование. И в этом дальнейшем расчете усилия становятся уже на место исходных данных. И у нас вырисовывается следующий этап.

Отличия кВА от кВт

«В чем отличия кВА от кВт?» — этот вопрос — один из наиболее популярных. Его часто задают покупатели ИБП. Продавцы ИБП (которым, собственно, и задают это вопрос) отвечают на него по-разному и почти всегда неправильно. Попробуем разобраться, как рассчитывают мощность в электрической цепи.
В цепи постоянного тока дело обстоит довольно просто. Электрический ток, поступая из источника постоянного тока в нагрузку, производит в ней полезную (или бесполезную) работу по перемещению зарядов в направлении электрического поля. Рассчитать мощность в такой цепи очень просто: нужно умножить ток на падение напряжения на нагрузке:

P[Ватт] = I[Ампер] × U[Вольт]

В цепи переменного тока, с которой нам приходится иметь дело, рассматривая работу ИБП, все немного по-другому.
Для переменного тока вводится понятие мгновенной мощности — это произведение мгновенных значений переменных напряжения и тока. Активная мощность (средняя по времени мощность, выделяемая в нагрузке) — она измеряется в ваттах — равна среднему за период значению мгновенной мощности.
Если напряжение имеет синусоидальную форму, и нагрузка в цепи активная (или, иначе говоря, омическая — например, лампы накаливания), то активная мощность равна произведению действующих значений напряжения и тока. Т.е. она рассчитывается примерно так же, как и мощность в цепи постоянного тока:

P[Ватт] = Uдейств × Iдейств.

Рис. 1. Мгновенная мощность в цепи переменного тока

а) синусоидальный ток в
активной нагрузке;
б) синусоидальный ток в
нагрузке с реактивной составляющей;
в) несинусоидальный ток.

На рис.1. видно, что в этом случае напряжение и ток всегда имеют одинаковый знак (становятся положительными и отрицательными одновременно). Поэтому мгновенная мощность всегда положительна. Физически это означает, что в любой момент времени мощность выделяется в нагрузке. Иначе говоря, так же как в цепи постоянного тока, заряды всегда движутся в направлении действия электрического поля.
Если напряжение и ток имеют синусоидальную форму, но нагрузка имеет емкостную или индуктивную (реактивную) составляющую, то ток опережает по фазе напряжение или отстает от него. В этом случае мощность, выделяемая в нагрузке, уменьшается.
На рисунке б) видно, что из-за фазового сдвига, в некоторые моменты времени, напряжение и ток имеют противоположные знаки. В это время мгновенная мощность оказывается отрицательной и уменьшает среднюю за период мгновенную мощность. Электротехник скажет, что в эти моменты времени ток течет из нагрузки в источник тока. С точки зрения физика, в эти моменты времени заряды по инерции движутся против сил электрического поля.
Формула для средней за период мощности для случая нагрузки с реактивной составляющей несколько изменяется. В ней появляется коэффициент мощности. Для синусоидальных напряжения и тока он численно равен знакомому со средней школы «косинусу фи»:

P[Ватт] = Uдейств × Iдейств × Cos (fi).
Здесь: fi — угол сдвига фаз между напряжением и током.

Произведение действующих значений напряжения и тока называется полной мощностью цепи переменного тока и измеряется в вольт-амперах (ВА). Полная мощность всегда больше или равна активной (выделяемой в нагрузке) мощности.
Если нагрузкой является компьютер, то дело обстоит еще немного сложнее. Ток, потребляемый компьютером, имеет несинусоидальную форму (см. рис. 30в). Мощность, выделяемая в нагрузке, при такой форме тока также меньше, чем произведение действующих значений напряжения и тока. На рис. 30в видно, что при некоторых значениях напряжения (когда напряжение мало) компьютер не потребляет тока. Мгновенная мощность в эти моменты времени равна нулю — напряжение как бы «пропадает зря», не производя работы.

Активная (выделяемая в нагрузке) мощность для случая нелинейной нагрузки выражается формулой:

P[Ватт] = Uдейств × Iдейств × К,
где: К — коэффициент мощности.

Ток «компьютерной» нагрузки как правило несколько опережает напряжение. Но сдвиг фаз очень невелик (10-30 градусов), поэтому коэффициент мощности для компьютера не равен косинусу угла фазового сдвига, а значительно меньше.
Если посчитать среднюю за период мощность импульсного блока питания и разделить на произведение действующих значений напряжения и тока, то получившийся коэффициент мощности будет примерно равен 0.6-0.8.
По данным фирмы American Power Conversion коэффициент мощности равен 0.6 для персональных компьютеров и 0.7 для мини компьютеров. На самом деле, коэффициент мощности компьютерной нагрузки связан с коэффициентом амплитуды тока и, даже для одного и того же импульсного блока питания, зависит от того, насколько блок питания использует свою номинальную мощность. Так, если импульсный блок питания нагружен слабо (к нему подключено мало потребителей — дисководов, процессоров и т. д.), то коэффициент амплитуды увеличивается, а коэффициент мощности уменьшается.

В зависимости от устройства ИБП, ток в разных местах его схемы зависит либо от активной мощности нагрузки (например, ток, отбираемый от аккумуляторов), либо от ее полной мощности (например, ток на выходе ИБП). Поэтому, как правило, производители ИБП указывают два значения максимальной мощности нагрузки, которая может быть подключена к ИБП: полную мощность в вольт-амперах и активную мощность в ваттах. В принципе, в каждом конкретном случае (для каждого сочетания ИБП + нагрузка) можно определить, какой из пределов (в ваттах или вольт-амперах) является критичным. Но это может сделать только специалист, зная, как устроен ИБП и как устроена нагрузка. Общего рецепта здесь дать нельзя — слишком много вариантов (разные типы и схемы ИБП, разные сдвиги фаз и коэффициенты амплитуды нагрузки и т.д.). Поэтому подбирая ИБП, покупатель должен просто учитывать оба ограничения. Т.е. и активная, и полная мощность его оборудования должны быть меньше заявленных производителем ИБП максимальных значений. Обычно, для надежной работы ИБП, берут еще и запас примерно в 30%.

ватт и вольт-ампер: путаница в отношении мощности ) размер нагрузки. Некоторые производители оборудования ИБП усугубили эту путаницу, не разграничив эти меры, а в некоторых случаях ошибочно приравняв их друг к другу.

Система измерения вольт-ампер лучше подходит для согласования нагрузки с ИБП, поскольку основным фактором, ограничивающим выходную мощность ИБП, является его выходной ток, который более тесно связан с вольт-амперами, чем с ваттами.

Эти два измерения мощности переменного тока связаны следующим образом:

Вт = вольт-ампер x коэффициент мощности =

вольт x ампер x коэффициент мощности

где:

Ампер = ток нагрузки

Коэффициент мощности = от 0 до 1

Коэффициент мощности — это число от 0 до 1, представляющее долю тока нагрузки, которая обеспечивает полезную энергию (или ватты) для нагрузки. Для большинства электрических устройств, кроме электронагревателей и ламп накаливания, некоторый ток протекает через нагрузку, не отдавая ватт, в результате чего номинальная вольт-амперная мощность превышает номинальную мощность нагрузки.

Например, практически во всех современных компьютерах используются блоки питания с переключением конденсаторов на входе, коэффициент мощности которых составляет от 0,6 до 0,7. Поскольку системы ИБП являются устройствами с ограничением по напряжению

ампер, а компьютерные нагрузки варьируются от 0,6 для ПК до 0,7 для миникомпьютеров и более крупных устройств, номинальная мощность ИБП для нагрузок компьютерного типа должна составлять от 60% до 70% от напряжения ИБП. ампер рейтинг.

Например, компания American Power Conversion измерила типичный настольный ПК 386 с монитором, жестким диском, резервной лентой, мышью и картой Ethernet, чтобы определить его общую потребляемую мощность (в ваттах), ток нагрузки (в амперах) и требования к вольт-амперам. Для системы 120 В переменного тока общая мощность составила 230 Вт, общий ток — 3,04 А, напряжение переменного тока — 120 В переменного тока, вольт-ампер — 365 ВА и коэффициент мощности — 0,63. Аналогичные коэффициенты мощности получены для других конфигураций компьютеров и систем 230 В.

Когда производитель указывает номинальную мощность для ИБП без отдельного коэффициента мощности или вольт-амперной мощности, пользователь должен исходить из того, что номинальная мощность применима для коэффициента мощности, равного 1, что означает, что вольт-ампер равен ваттам. В таком случае нагрузка компьютерного типа будет составлять от 60% до 70% опубликованной номинальной мощности. Когда система ИБП оценивается в вольт-амперах, номинальные вольт-амперные нагрузки для компьютерных нагрузок равны опубликованным номинальным значениям, а номинальные мощности в ваттах составляют от 60% до 70% опубликованных вольт-амперных рейтингов. Некоторые производители ИБП оценивают свои системы как в вольт-амперах, так и в ваттах. В этом случае потребляемая мощность для определения размеров указывается в вольт-амперах, но может быть преобразована в ватты путем умножения примерно на 0,65 для компьютерного оборудования.

Нил Расмуссен (Neil Rasmussen) — вице-президент по проектированию в исследовательском и проектном центре American Power Conversion в Биллерике, Массачусетс.

Сделка, связанная с напряжением и силой тока

Если вы серьезно подумываете о переезде из собственной серверной в колокейшн, у вас, вероятно, возникнут вопросы по поводу питания. Вы можете спросить, что такое вольт-ампер, и чем номинальная мощность в ВА отличается от номинальной мощности в ваттах?

Вам также может быть интересно, как рассчитать требуемую мощность — достаточно ли сложить все номинальные значения ВА, указанные на этикетках вашего оборудования? Мы рассмотрим этот вопрос в следующем посте в блоге, а пока давайте погрузимся и демистифицируем Volt-Amp!

Несовпадающие по фазе волны

При работе с постоянным током (DC) мы умножаем напряжение на ток (в амперах), чтобы получить мощность (в ваттах). Но когда мы говорим о переменном токе, ситуация усложняется, потому что мы имеем дело с волнами.

Но что, если кривые напряжения и тока смещены друг относительно друга — что, если один из них немного запаздывает по отношению к другому? Электрическая емкость и индуктивность могут вызвать этот эффект, и он имеет некоторые интересные последствия.

В системе переменного тока, если кривые напряжения и тока полностью синхронизированы, мы можем умножить напряжение на ток, чтобы получить мощность в любой момент времени, как и в случае с постоянным током. Однако, поскольку волны переменного тока постоянно меняют амплитуду, нам нужно немного посчитать, чтобы найти среднеквадратичное значение, но это уже другая история.

Когда волны напряжения и тока смещены — или не совпадают по фазе — будет отрицательная составляющая, которая нейтрализует часть «реальной» мощности, доступной для выполнения работы (выделения тепла или перестановки битов в ЦП компьютера). Например).

Здесь на помощь приходят ватты и вольтамперы. В системе переменного тока фактическая реальная мощность, доступная для выполнения работы, измеряется в ваттах. Но «полная» мощность, то есть мощность, которую вы измерили бы, если бы прикрепили вольтметр и амперметр к кабелю питания, измеряется в вольт-амперах.

Коэффициент мощности

Отношение между активной мощностью (Вт) и полной мощностью (ВА) называется коэффициентом мощности. Когда волны напряжения и тока идеально совпадают по фазе, реальная и кажущаяся мощности равны, и все в мире хорошо; вся мощность, подаваемая на устройство, используется для выполнения некоторой полезной работы. Это соответствует коэффициенту мощности 1,0.

При смещении волн коэффициент мощности упадет ниже единицы. В худшем случае, если волны напряжения и тока смещены на 90 градусов, коэффициент мощности равен нулю. В этом случае провода нагреваются, потому что через них проходит большой ток, и при этом никакой фактической работы не выполняется — все, что подключено к проводам, ничего не делает, кроме накопления энергии и высвобождения ее через долю секунды. Это как сделать шаг вперед, шаг назад и не двигаться.

Низкие коэффициенты мощности — это плохо, так как нам нужно подобрать размеры проводов и автоматических выключателей, чтобы выдерживать более высокие токи, которые генерируются, но не выполняют никакой полезной работы. Это особенно проблематично для энергетических компаний.