Perché la capacità nominale del trasformatore è espressa in potenza apparente, mentre la capacità nominale del generatore è espressa in potenza attiva?

Di recente, un tecnico di manutenzione sul campo ha chiesto informazioni sul fattore di potenza dei trasformatori. Gliel'ho spiegato discutendo il motivo per cui i trasformatori usano la potenza apparente per rappresentare la loro capacità. Di seguito, esploreremo questo argomento in due parti:

parte 1: Relazione tra potenza apparente, potenza attiva e le loro unità

Per coloro che hanno una comprensione di base, è possibile saltare questa sezione e passare alla Parte 2.

Prima, chiariamo un concetto: W (watt) e VA (volt-ampere) sono unità dimensionalmente equivalenti, come lo è var (volt-ampere reattivi).

kW è l'unità di misura della potenza attiva (P).

kVA è l'unità di misura della potenza apparente (S).

kvar è l'unità di misura della potenza reattiva (Q).

In sistemi alterni:

Il prodotto scalare tra tensione e corrente rappresenta la potenza attiva (P), misurata in W.

Il prodotto vettoriale di tensione e corrente rappresenta la potenza reattiva (Q), misurata in var.

Il prodotto dei valori RMS di tensione e corrente rappresenta la potenza apparente (S), misurata in VA, espressa come S = U × I.

Il rapporto tra queste tre è dato dall'equazione: S² = P² + Q².

la potenza attiva viene infine convertita in diverse forme di dissipazione di energia, come energia meccanica o termica.

la potenza reattiva viene scambiata tra induttori e condensatori e non viene consumata in condizioni ideali.

parte 2: Perché le unità di misura per i trasformatori e i generatori sono diverse?

​ Trasformatori

funzione: I trasformatori modificano tensione e corrente, non l'energia elettrica. Hanno perdite di potenza attiva minime (ignorando le perdite di ferro e rame), il che significa che la capacità su entrambi i lati è la stessa.

caratteristiche di Carico: I carichi dei trasformatori possono essere resistenti, induttivi o capacitivi, causando diversi fattori di potenza. Ciò significa che la potenza di uscita include sia potenza attiva che potenza reattiva (usata per stabilire campi magnetici o elettrici).

misurazione Unificata: Poiché i trasformatori possono connettersi a diversi tipi di carichi, il fattore di potenza varia. La potenza apparente rimane un valore costante, non influenzato dalle caratteristiche del carico, rendendola una misura unificata della capacità massima di trasmissione del trasformatore. Quindi, l'uso della potenza apparente per rappresentare la capacità nominale del trasformatore riflette in modo più accurato la sua capacità di supporto e i limiti di progettazione.

Alternativamente, se i trasformatori fossero etichettati con la potenza attiva, le caratteristiche del carico sarebbero sconosciute, rendendo tale etichettatura impratica.

​ Generatori

funzione: I generatori sono progettati per produrre potenza attiva mentre regolano anche la potenza reattiva. Pertanto, i generatori si occupano principalmente di potenza attiva e la loro capacità nominale è espressa in unità di potenza attiva.

uso pratico: In gran parte delle applicazioni, gli utenti sono interessati a quanto potenza attiva un generatore può fornire, poiché determina direttamente il carico effettivo che può gestire. Questo è simile al caso dei motori elettrici.

​ Conclusione

Trasformatori e generatori utilizzano indicatori di potenza diversi per rappresentare la loro capacità nominale a causa dei loro ruoli distinti nel sistema elettrico. Questo approccio si allinea meglio con le loro applicazioni pratiche e le esigenze di valutazione delle prestazioni.

trasformatori: Usano potenza apparente (kVA) per riflettere la loro capacità di gestire caratteristiche di carico variabili.

generatori: Usano potenza attiva (kW) per indicare la loro capacità di gestire carichi effettivi.

In applicazioni pratiche, è inoltre possibile convertire la capacità nominale dei generatori in potenza apparente o quella dei trasformatori in potenza attiva, secondo le esigenze.

Fammi sapere se serve ulteriore chiarimento o ajustamenti!