揭秘KVA和KW的區(qū)別與換算及視在功率、有功功率、無功功率的關(guān)系一、KVA、KW、Kvar三者是什么關(guān)系？又有什么區(qū)別和聯(lián)系？
在自動化領(lǐng)域，我們經(jīng)常看到，一些電氣設(shè)備如：變壓器用KVA為單位，變頻器、電機以KW為單位,而串聯(lián)電抗器、電容器以Kvar為單位。那么問題來了，1KVA等同于1KW或者1Kvar嗎？如果不是，KVA、KW、Kvar這三者又是什么關(guān)系呢？
首先，給您來個較易理解的調(diào)侃型解釋：用一瓶酒表示KVA，能真正喝進嘴里的代表KW，喝完后的空酒瓶子是KVar。一支煙是KVA，能抽的是KW，煙屁股是KVar。
好了，下面進入專業(yè)分析：
kva是指視在功率，kw表示有功功率，Kvar表示無功功率，我們通常講容量是一個廣義的概念，具體到不同的設(shè)備有不同的概念。如大部分耗能或發(fā)電的設(shè)備容量指的是有功功率，而變壓器的容量指的是視在功率；電容器的容量指的是容量指的是無功功率。所以一般變壓器銘牌上不標示有功功率，只標示視在功率s（也就是容量）。s＝根號下3×u i。有功功率p＝根號下3×u i×功率因數(shù)（cosA），有功功率是指實際做功的那部分功率，也就是說把電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能量，比如說機械能（通過電動機），光能（通過燈），熱能（通過電阻）。而無功功率是在線路中進行能量交換的那部分功率，比方說和線路中的電感和電容進行能量交換的部分，他們只進行能量的交換，但是不消耗功率所以叫做無功功率，一般用Q表示，單位kvar（千乏）。視在功率（S：單位KVA）包含有功功率（P：單位KW）與無功功率（Q：單位KVar）；它們之間的關(guān)系是：S²=P²+Q²。換言之，KVA、KW、Kvar這三者的關(guān)系其實質(zhì)就是視在功率、有功功率與無功功率之間的關(guān)系。下面我們來一一細說：
KVA和KW都是功率的單位，都是電壓×電流的結(jié)果。但是，二者所表示的含義是大不相同的。不管發(fā)動機、電動機還是發(fā)電機，輸出的都是有功功率，而有功功率的單位就是KW；發(fā)電機在發(fā)電過程中，除了產(chǎn)生有功電能用于輸出外（包括損耗），還可以通過調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出電流和電壓之間的相位關(guān)系，輸出無功功率，為負載提供無功電流（主要用于變壓器、電動機建立磁場）。因此，發(fā)電機輸出的電功率包含了有功功率（P：單位KW）和無功功率（Q：單位KVar）兩部分
一般來說，電力系統(tǒng)的容量主要用視在功率來描述，也就是說單位用kVA（千伏安）；其中的有功功率部分用于電動機、轉(zhuǎn)化為機械能而做功，這部分有功功率單位就用kW（千瓦）來表示，該部分的電流稱為有功電流；還有一部分電流用于變壓器、電動機的勵磁，稱為無功電流，用于變壓器、電動機建立磁場，為功率傳輸或變換提供“平臺”，這部分功率稱為無功功率，單位用Kvar（千乏）來表示。因此，kVA中“包含”了kW，同時也“包含”了kvar。
二、無功和有功是功率三角形的兩個直角邊,有功比斜邊等于功率因數(shù)。
三相設(shè)備功率因素一般為0.85（一般功率因素是取0.8的，即1kva=0.8kw，只可用來估算，遇到大型電氣系統(tǒng)必須按公式精確計算。）
單相電容運轉(zhuǎn)電機的功率因素要低于三相異步電動機的功率因素
單相電機的功率因數(shù)一般維持在0.75-0.85之間的
例：500 KVA是變壓器容量，額定負載功率與用電設(shè)備的功率因素有關(guān)，三相設(shè)備功率因素一般為0.85，換算成電功率為 ：額定功率P=500*0.85＝425KW，因此可以負擔(dān)你說的總共360KW設(shè)備，500KVA與500KW不是相等的，變壓器可以短時過負荷，需要特別指出的是，長期超額定容量使用會縮短變壓器的使用壽命！
有功電流和無功電流之間存在相位差，所以使得系統(tǒng)的電壓和電流之間有相位差，也就是系統(tǒng)的功率因數(shù)（cosφ）產(chǎn)生的原因。P=S×cosφ，Q=S×sinφ。cosφ越大，系統(tǒng)的kVA中包含的kW就越大，這就是系統(tǒng)提高功率因數(shù)的原因。
為了更好地理解有功電流跟無功電流，一位老電工給出了經(jīng)典的解釋，分享給大家：“電分直流與交流，直流電你就那些耿直的人一樣，不管怎么樣，一直勤勤懇懇。而交流電比較狡猾，一會兒東，一會兒西。有空子就鉆，如果遇到阻力大的老板（白熾燈泡、電阻爐等電阻負荷的功率因數(shù)為1），就比較老實，出力也會比較多，一旦老板是比較感性的老板（具有電感性負載的電路功率因數(shù)都小于1），它就開始磨洋工，也不是不工作，就是在工作時間會分一部分力量去到無形的空間中散發(fā)，比如看個微信，刷個網(wǎng)購什么的。當(dāng)然有用的產(chǎn)出就少了。當(dāng)然，一般它也不會做得很過份，85%的力還是出的。當(dāng)然，如果感性的老板配上一個KPI之類的任務(wù)欄（比如說并聯(lián)電容器之類的，就可以補償無功功率，以提高功率因數(shù)）反正，最終以任務(wù)為導(dǎo)向的嘛。”
舉個案例：一工廠由于某種原因，無功表本月實際用量為100125，有功表本月實際用量為48420（沒錯，無功比有功走得多！）請問功率因數(shù)應(yīng)該怎么算？
答:功率因數(shù)cosφ=P/S=P/[(P^2+Q^2)^0.5] 其中，P為有功功率，Q為無功功率，S為視在功率 48420是有功電量 100125是無功電量 功率因數(shù)cosφ=有功功率/視在功率＝有功功率/（（有功功率的平方+無功功率的平方）開根號）＝0.43536
三、下面重點談?wù)劇肮β嗜切巍薄从场耙曉诠β省⒂泄β省o功功率”三者之間的數(shù)學(xué)關(guān)系：
1、有功功率：在交流電路中，凡是消耗在電阻元件上、功率不可逆轉(zhuǎn)換的那部分功率（如轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋⒐饽芑驒C械能）稱為有功功率，簡稱“有功”， 用“P”表示，單位是瓦（W）或千瓦（KW）。
它反映了交流電源在電阻元件上做功的能力大小，或單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌芰啃问降碾娔軘?shù)值。實際上它是交流電在一個周期內(nèi)瞬時功率的平均值，故又稱平均功率。它的大小等于瞬時功率最大值的1/2，就是等于電阻元件兩端電壓有效值與通過電阻元件中電流有效值的乘積。
2、無功功率：為了反映以下事實并加以表示，將電感或電容元件與交流電源往復(fù)交換的功率稱之為無功功率。簡稱“無功”，用“Q”表示。單位是乏（Var）或千乏(KVar)。
在交流電路中，凡是具有電感性或電容性的元件，在通電后便會建立起電感線圈的磁場或電容器極板間的電場。因此，在交流電每個周期內(nèi)的上半部分（瞬時功率為正值）時間內(nèi)，它們將會從電源吸收能量用建立磁場或電場；而下半部分（瞬時功率為負值）的時間內(nèi)，其建立的磁場或電場能量又返回電源。因此，在整個周期內(nèi)這種功率的平均值等于零。就是說，電源的能量與磁場能量或電場能量在進行著可逆的能量轉(zhuǎn)換，而并不消耗功率。
無功功率是交流電路中由于電抗性元件（指純電感或純電容）的存在，而進行可逆性轉(zhuǎn)換的那部分電功率，它表達了交流電源能量與磁場或電場能量交換的最大速率。實際工作中，凡是有線圈和鐵芯的感性負載，它們在工作時建立磁場所消耗的功率即為無功功率。如果沒有無功功率，電動機和變壓器就不能建立工作磁場。
3、視在功率：交流電源所能提供的總功率，稱之為視在功率或表現(xiàn)功率，在數(shù)值上是交流電路中電壓與電流的乘積。視在功率用S表示。單位為伏安（VA）或千伏安（KVA）。它通常用來表示交流電源設(shè)備（如變壓器）的容量大小。
視在功率即不等于有功功率，又不等于無功功率，但它既包括有功功率，又包括無功功率。能否使視在功率100KVA的變壓器輸出100KW的有功功率，主要取決于負載的功率因數(shù)。
4、功率三角形
視在功率（S）、有功功率（P）及無功功率（Q）之間的關(guān)系，可以用功率三角形來表示，如下圖所示。它是一個直角三角形，兩直角邊分別為Q與P，斜邊為S。S與P之間的夾角Ф為功率因數(shù)角，它反映了該交流電路中電壓與電流之間的相位差（角）。
電壓與電流之間的相位差(Φ)的余弦叫做功率因數(shù)，用符號cosΦ表示，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，即cosΦ=P/S
三相負荷中，任何時候這三種功率總是同時存在：功率因數(shù)cosΦ=P/S：sinΦ=Q/S
（1）當(dāng)三相負載平衡時：對于三相對稱負載來說，不論是Y形接法還是△形接法，其功率的計算均可按下式進行：
（2）當(dāng)三相負載不平衡時：分別計算各相功率，再求和，
P=P1+P2+P3=U1*I1*cosφ1+U2*I2*cosφ2+U3*I3*cosφ3
（3）如果三相電路的負載不對稱，則上述公式不能使用，這時必須用三個單相電路功率相加的方法計算三相總功率。 “功率三角形”是表示視在功率S、有功功率P和無功功率Q三者在數(shù)值上的關(guān)系，其中φ是u(t)與i(t)的相位差, 也稱功率因數(shù)角。
由功率三角形可得 ：P=Scosφ，Q=Ssinφ=Ptgφ
對于三相電路： P=√3 UIcosφ，Q=√3 UIsinφ， S=√3 UI=√（P2+Q2）
KW是指有功功率，KVA是指視在功率或容量， 對于用電器來說，VA*功率系數(shù)=W
在電阻類器件上，VA=W它的功率系數(shù)是1，在電動機上，功率系數(shù)是0.7-0.9不到1；
在發(fā)電機上，W指的應(yīng)該是主動機的功率，比如說汽油機或柴油機的輸出功率，VA應(yīng)該指的它的帶負載能力。（帶負載能力就是代表器件的輸出電流的大小。）KW：有功功率（P）單位，KVA：視在功率（S）單位，VAR： 無功功率Q，S＝（P平方＋Q平方）的開方，P＝S＊cos(φ)，φ是功率因數(shù)，S=UI＝I＊I＊│Z│，Z為復(fù)數(shù)阻抗，有功功率（單位KW）與視在功率（單位KVA）差一個cos(φ)。
四、附圖：電流、KW、KVA、HP（匹，1hp=0.746KW）等之關(guān)系
注：HP是功率單位，叫作馬力，即電動機的額定功率。 1匹等于1馬力，單位為HP；1匹=0.746KW 電機一般是以馬力為單位的， 如1HP（0.75KW) 1.5HP（1.1KW) 2HP（1.5KW) 3HP（2.2KW) 5HP（3.7KW) 7.5HP（5.5KW) 10HP（7.5KW) 15HP（11KW) 20HP（15.KW) 25HP（18.5KW) 30HP（22KW) 40HP（30KW) 50HP（37KW) 75HP（55KW) 100HP（75KW) 一般在進口電機中大都采用HP作為功率單位。變頻器也是按以上的規(guī)格生產(chǎn)的！ |
