Door Bert Markgraf – bijgewerkt op 24 maart 2022

TL;DR

Wanneer spanning en stroom in fase zijn, zijn kilovoltampère (KVA) gelijk aan kilowatt (KW) – het werkelijke vermogen dat door een circuit wordt gebruikt. Als ze uit fase zijn, stijgt de KVA-waarde boven de kW, wat het schijnbare vermogen vertegenwoordigt dat moet worden vermenigvuldigd met de arbeidsfactor om het werkelijke kW-verbruik te verkrijgen.

Hoe KVA-vermogen verschilt van kW

Bij een puur resistieve AC-belasting stijgen en dalen spanning en stroom samen, waardoor echt vermogen wordt geproduceerd. Onder deze omstandigheden levert het vermenigvuldigen van de momentane spanning met de momentane stroom en het delen door 1000 KVA op, wat numeriek identiek is aan KW. Dit is de reden waarom de meeste huishoudelijke apparaten hun vermogen in kilowatt vermelden.

Industriële motoren, transformatoren en andere inductieve belastingen zorgen vaak voor een vertraging tussen spanning en stroom. Het magnetische veld van de motor vertraagt ​​de stroom, dus hoewel dezelfde spannings- en stroomwaarden bestaan, is het werkelijke vermogen van het circuit lager dan het schijnbare vermogen. Bijgevolg overschrijdt het KVA-cijfer – berekend op basis van de ruwe spanning en stroom – de KW. Om de bruikbare kW te bepalen, wordt de schijnbare KVA vermenigvuldigd met de arbeidsfactor (een decimaal tussen 0 en 1). Typische vermogensfactoren voor grote industriële apparatuur schommelen rond de 0,8, wat betekent dat 80% van het schijnbare vermogen daadwerkelijk wordt gebruikt om nuttig werk te verrichten.

Gebruik van KVA-stroom

Beschouw een staalfabriek die een zware walsmotor aandrijft. De motor kan 80 kW nuttig vermogen leveren terwijl de spanning en stroom in het circuit uit fase zijn, wat een schijnbaar vermogen van 100 kVA oplevert. Nutsbedrijven brengen klanten kosten in rekening op basis van de geleverde KVA, dus de fabriek betaalt de volledige 100 KVA, ook al wordt er slechts 80 kW omgezet in mechanische energie.

Door apparaten voor arbeidsfactorcorrectie te installeren – doorgaans condensatoren of synchrone condensors – kan de molen de huidige fase dichter bij de spanning verschuiven. Wanneer de fase-uitlijning verbetert, daalt het schijnbare vermogen om overeen te komen met het werkelijke vermogen, waardoor de rekening van de klant wordt verlaagd tot 80 KVA voor de 80 kW motorvermogen.

Omdat nutsbedrijven de volledige spanning en stroom moeten leveren, ongeacht de fase-uitlijning, baseren ze de kosten op KVA. Alleen de in-fasecomponent levert daadwerkelijk nuttig vermogen; de rest circuleert gewoon binnen het circuit.

Elektrische stroom in huis

Belastingen in woningen zijn overwegend resistief, dus apparaten zoals fornuizen, ovens, broodroosters en elektrische kachels werken met spanning en stroom in fase, waardoor een reëel vermogen wordt geproduceerd, gemeten in kW. Zelfs motoren in huishoudelijke apparaten (koelkasten, wasmachines, drogers) zijn zo klein dat de facturering van het nutsbedrijf gekoppeld blijft aan kW, of ze bevatten al interne arbeidsfactorcorrectie. Als gevolg hiervan betalen huiseigenaren doorgaans alleen voor het werkelijke energieverbruik, en niet voor het schijnbare vermogen.