Av Bert Markgraf – Uppdaterad 24 mars 2022
När spänning och ström är i fas är kilovolt-ampere (KVA) lika med kilowatt (KW) – den verkliga effekt som används av en krets. Om de är ur fas stiger KVA-värdet över KW, vilket representerar skenbar effekt som måste multipliceras med effektfaktorn för att få den verkliga KW-förbrukningen.
I en rent resistiv växelströmsbelastning stiger och sjunker spänning och ström tillsammans, vilket ger verklig effekt. Under dessa förhållanden, multiplicera den momentana spänningen med den momentana strömmen och dividera med 1 000 ger KVA, vilket är numeriskt identiskt med KW. Det är därför de flesta hushållsapparater anger sin effekt i kilowatt.
Industrimotorer, transformatorer och andra induktiva belastningar skapar ofta en eftersläpning mellan spänning och ström. Motorns magnetfält fördröjer strömmen, så även om samma spännings- och strömvärden finns, är kretsens verkliga effekt lägre än dess skenbara effekt. Följaktligen överstiger KVA-talet – beräknat från råspänningen och strömmen – KW. För att bestämma den användbara KW multipliceras den skenbara KVA med effektfaktorn (en decimal mellan 0 och 1). Typiska effektfaktorer för stor industriell utrustning ligger runt 0,8, vilket betyder att 80 % av den skenbara effekten faktiskt används för att utföra användbart arbete.
Tänk på ett stålverk som driver en tung rullande motor. Motorn kan leverera 80KW användbar effekt medan spänningen och strömmen i dess krets är ur fas, vilket ger en skenbar effekt på 100KVA. Verktygen debiterar kunderna baserat på den levererade KVA, så bruket betalar för hela 100KVA även om endast 80KW omvandlas till mekanisk energi.
Genom att installera enheter för effektfaktorkorrigering – vanligtvis kondensatorer eller synkrona kondensatorer – kan kvarnen flytta strömfasen närmare spänningen. När fasinriktningen förbättras, sjunker den skenbara effekten för att matcha den verkliga effekten, vilket minskar kundens räkning till 80KVA för 80KW motoreffekt.
Eftersom kraftverk måste leverera hela spänningen och strömmen oavsett fasinriktning, baserar de laddningarna på KVA. Endast i-fas-komponenten levererar faktiskt användbar kraft; resten cirkulerar helt enkelt inom kretsen.
Bostadsbelastningar är övervägande resistiva, så apparater som spisar, ugnar, brödrostar och elektriska värmare arbetar med spänning och ström i fas, och producerar verklig effekt mätt i KW. Även motorer i hushållsapparater (kylskåp, tvättmaskiner, torktumlare) är tillräckligt små för att bolagets fakturering förblir bunden till KW, eller så har de redan inbyggd effektfaktorkorrigering. Som ett resultat betalar husägare vanligtvis bara för den verkliga strömförbrukningen, inte för den skenbara strömmen.
