طريقة استخدام الحاسبة
- تُحدَّد القيمتان المعلومتان: kVA ومعامل القدرة، أو kW ومعامل القدرة، أو kW وkVA.
- تُدخل القيم. ويجب أن يكون معامل القدرة أكبر من 0 ولا يزيد على 1، وألا تتجاوز kW قيمة kVA.
- لمعرفة التيار يُختار النظام أحادي الطور أو ثلاثي الطور ويُدخل الجهد (جهد خط-خط في النظام ثلاثي الطور).
- تُقرأ kW وkVA وkVAr ومعامل القدرة وزاوية الطور، ثم تُراجع خطوات الحل.
طريقة الحساب: المعادلة
تشكّل القدرة الفعلية وغير الفعّالة والظاهرية مثلثًا قائم الزاوية: kW هي الضلع المجاور، وkVAr الضلع المقابل، وkVA الوتر. والزاوية φ بين kW وkVA هي زاوية الطور بين الجهد والتيار.
الرموز والوحدات
| الرمز | المعنى | الوحدة |
|---|---|---|
| kW | القدرة الفعلية: تؤدي الشغل المفيد وتُحاسَب بوحدة kWh | kW |
| kVA | القدرة الظاهرية: تحدد التيار، ومن ثَمّ مقاس الكابل والمحول والمولدة | kVA |
| kVAr | القدرة غير الفعّالة المتبادلة مع المجالين المغناطيسي والكهربائي | kVAr |
| PF | معامل القدرة = cos φ | — |
| φ | زاوية الطور بين الجهد والتيار | ° |
مثال محلول
مولدة قدرتها 1000 kVA عند معامل قدرتها المقنّن 0.8:
هذا هو المثلث المعروف 3-4-5 مضروبًا في 200. وفي الاتجاه المعاكس، يحتاج حمل 800 kW بمعامل قدرة 0.8 إلى سعة 800 / 0.8 = 1000 kVA.
الافتراضات
- ظروف جيبية مستقرة.
- تُعرض kVAr قيمةً مطلقة من دون إشارة تبيّن التقدم أو التأخر.
- يفترض حساب التيار ثلاثي الطور حملًا متوازنًا.
حدود الاستخدام
- مع الأحمال اللاخطية (المحركات ذات المغيّرات، والمقوّمات، ومشغّلات LED) يكون معامل القدرة الحقيقي أقل من cos φ بسبب التشوه التوافقي. ولحساب kW من kVA يُستخدم معامل القدرة الحقيقي المقيس.
- قدرة المولدة بوحدة kW يحدّها المحرك، وقدرتها بوحدة kVA يحدّها مولّد التيار المتناوب. والتشغيل بمعامل قدرة غير المقنّن قد يصطدم بأيٍّ من الحدّين.
المراجع
معايير ومراجع تتناول هذا الموضوع؛ اعتمد الإصدار المعمول به في بلدك.
- IEEE Std 141 ("Red Book") — معامل القدرة ومثلث القدرة في التوزيع الصناعي.
- IEEE Std 1459، تعريفات قياس كميات القدرة الكهربائية في الظروف الجيبية وغير الجيبية والمتوازنة وغير المتوازنة.
- IEC 60050-131، المعجم الكهروتقني الدولي — مصطلحات نظرية الدوائر للقدرة الفعلية وغير الفعّالة والظاهرية.
أسئلة شائعة
لماذا تُقنَّن المولدات والمحولات بوحدة kVA؟
لأن تسخينها يتوقف على التيار، والتيار يتوقف على القدرة الظاهرية أيًّا كان معامل قدرة الحمل. فيبقى تقنين kVA صالحًا لأي معامل قدرة، والقدرة التي يمكن تسليمها بوحدة kW تساوي kVA × PF. وتُقنَّن المولدات عادةً عند معامل قدرة 0.8.
هل kVA أكبر دائمًا من kW؟
لا تكون kVA أصغر من kW أبدًا. وتتساويان فقط عند معامل قدرة يساوي 1، وهو ما تقترب منه الأحمال المقاومية البحتة كالسخانات.
ما معامل القدرة الجيد؟
كثير من شركات الكهرباء تتوقع 0.9 إلى 0.95 أو أفضل، وقد تفرض رسومًا على الطاقة غير الفعّالة تحت حد تنص عليه التعرفة. والمحركات الحثية تحت حمل خفيف معامل قدرتها ضعيف، والحل المعتاد بنوك المكثفات.
هل يمكن تحويل kVA إلى kW من دون معامل القدرة؟
لا، فالنسبة بينهما هي معامل القدرة نفسه. وإذا كان مجهولًا فإن 0.8 افتراض شائع للمولدات وأحمال المحركات المختلطة، لكنه يبقى افتراضًا؛ فإن كانت النتيجة مهمة فليُقَس.