Varför uttrycks transformatorns nominella kapacitet i skenbart effekt, medan generatörens nominella kapacitet uttrycks i aktiv effekt?

Nyligen frågade en fältunderhållstekniker om transformers kraftfaktor. Jag förklarade det genom att diskutera varför transformer använder skenbar effekt för att representera sin kapacitet. Nedan utforskar vi detta ämne i två delar:

del 1: Förhållandet mellan skenbar effekt, aktiv effekt och deras enheter

För de som har en grundläggande förståelse kan du hoppa över denna sektion och gå vidare till Del 2.

Först, låt oss klargöra ett begrepp: W (watt) och VA (volt-ampere) är dimensionellt samma enhet, precis som var (reactiv volt-ampere).

kW är enheten för aktiv effekt (P).

kVA är enheten för skenbar effekt (S).

kvar är enheten för reaktiv effekt (Q).

I AC-system:

Skalarmultiplikationen av spänning och ström representerar aktiv effekt (P), mäts i W.

Kryssprodukten av spänning och ström representerar reaktiv effekt (Q), mätt i var.

Produkten av RMS-värdena för spänning och ström representerar skenbar effekt (S), mätt i VA, uttryckt som S = U × I.

Förhållandet mellan dessa tre ges av ekvationen: S² = P² + Q².

aktiv effekt omvandlas slutligen till olika former av energidissipation, såsom mekanisk eller termisk energi.

reaktiv effekt byter mellan spolar och kondensatorer och förbrukas inte under idealiska förhållanden.

del 2: Varför är enheterna för transformatorer och generatorer olika?

​ Transformatorer

funktion: Transformatorer ändrar spänning och ström, inte elektrisk energi. De har minimala aktiva effektförluster (med tanke på järn- och kopparförluster), vilket betyder att kapaciteten är densamma på båda sidorna.

lastegenskaper: Transformerlast kan vara resistiv, induktiv eller kapacitiv, vilket leder till varierande styrkan faktor. Detta betyder att utgående effekt inkluderar både aktiv effekt och reaktiv effekt (används för att etablera magnetiska eller elektriska fält).

enad mätning: Eftersom transformer kan anslutas till olika typer av laster varierar styrkan faktor. Skenbar effekt är en konstant värde, obefectad av lastegenskaper, vilket gör det till en enad måttenhet för transformers maximala överföringskapacitet. Därför speglar användandet av skenbar effekt för att representera transformers nominella kapacitet mer korrekt dess lastbärningsförmåga och designgränser.

Alternativt, om transformer markerades med aktiv effekt skulle lastegenskaperna vara okända, vilket gör sådan etikettering opraktisk.

​ Generatorer

funktion: Generatörer är utformade för att producera aktiv effekt samtidigt som de reglerar reaktiv effekt. Därför fokuserar generatörer främst på aktiv effekt, och deras nominella kapacitet uttrycks i enheter för aktiv effekt.

praktisk användning: I de flesta tillämpningar är användarna intresserade av hur mycket aktiv effekt en generatör kan leverera, eftersom detta direkt avgör vilken faktisk last den kan driva. Detta liknar fallet med elektriska motorer.

​ Slutsats

Transformer och generatörer använder olika effektspecifikationer för att representera sin nominella kapacitet på grund av sina olika roller i elkraftssystemet. Denna metod stämmer bättre överens med deras praktiska tillämpningar och prestandabedömningsbehov.

transformer: Använder skenbar effekt (kVA) för att återspegla deras förmåga att hantera varierande lastegenskaper.

generatörer: Använder aktiv effekt (kW) för att indikera deras kapacitet att driva faktiska laster.

I praktiska tillämpningar är det också möjligt att konvertera den nominella kapaciteten hos generatorer till skenbart effekt eller transformer till aktiv effekt efter behov.

Låt mig veta om ytterligare förtydliganden eller justeringar krävs!