Kalkulator mocy elektrycznej
Oblicz moc czynną, pozorną i bierną dla prądu stałego, obwodu jednofazowego albo zbilansowanego układu trójfazowego. W trybach AC podaj wartości skuteczne i cos φ; w trzech fazach napięcie międzyfazowe.
Parametry źródła i odbiornika
To współczynnik przesunięcia fazowego dla modelu sinusoidalnego, nie automatycznie pełny PF przy harmonicznych.
Mierniki obliczeniowe
Trzy tryby i trzy zestawy wzorów
Dla prądu stałego napięcie i prąd są mnożone bez współczynnika fazowego: P = UI. W prostym modelu moc pozorna jest liczbowo równa czynnej, a moc bierna wynosi zero. Dla jednofazowego prądu przemiennego używamy wartości skutecznych. Moc pozorna S = UI, czynna P = UI cos φ, a bierna Q = UI sin φ.
W zbilansowanym układzie trójfazowym formularz przyjmuje napięcie międzyfazowe oraz prąd przewodowy. Wszystkie trzy moce zawierają mnożnik √3. Zależność S² = P² + Q² tworzy trójkąt mocy widoczny na tablicy. Obliczenia nie uwzględniają odkształceń, asymetrii faz ani strat przewodów.
Moc czynna P w watach
Moc czynna opisuje średnią szybkość przekazywania energii, która wykonuje pracę, wytwarza ciepło, światło albo ruch. Jednostką jest wat. Tysiąc watów to kilowat. To P pomnożone przez czas daje energię czynną w Wh lub kWh, która pojawia się w rozliczeniach energii.
Kalkulator pokazuje energię dla jednej godziny wyłącznie jako pomoc interpretacyjną. Stała moc 2,07 kW przez godzinę odpowiada 2,07 kWh. Rzeczywiste urządzenia mogą cyklicznie się włączać, zmieniać obciążenie i pobierać energię podczas rozruchu, więc nie mnoż tej liczby przez cały miesiąc bez profilu pracy.
Moc bierna Q w var
Moc bierna wiąże się z okresowym magazynowaniem i oddawaniem energii przez elementy indukcyjne albo pojemnościowe. Nie jest zużywana tak jak moc czynna, ale obciąża źródło i przewody prądem. Jednostką jest var, a tysiąc var to kvar.
W tym modelu Q ma wartość nieujemną, ponieważ użytkownik podaje tylko cos φ bez informacji, czy obciążenie jest indukcyjne czy pojemnościowe. Do analizy znaku potrzebna jest konwencja i charakter odbiornika. W zakładach rozliczenia energii biernej oraz kompensacja wymagają pomiarów i projektu, nie samego kalkulatora.
Moc pozorna S w VA
Moc pozorna jest iloczynem wartości skutecznych napięcia i prądu, z mnożnikiem √3 w odpowiednim modelu trójfazowym. Jednostka VA przypomina, że nie jest to automatycznie moc czynna w watach. Transformatory, zasilacze i źródła bywają oznaczane mocą pozorną, bo ich elementy przewodzą pełny prąd.
Przy cos φ = 1 moc czynna i pozorna są liczbowo równe, a Q wynosi zero. Gdy cos φ maleje, ta sama moc czynna wymaga większej mocy pozornej i zwykle większego prądu. Nie oznacza to, że każdy odbiornik można skorygować przypadkowym kondensatorem.
Co oznacza cos φ?
W sinusoidalnym obwodzie cos φ jest cosinusem kąta między napięciem a prądem i równa się P/S. Wartość 0,9 oznacza, że dziewięćdziesiąt procent mocy pozornej odpowiada mocy czynnej w tym modelu przesunięcia fazowego. Kąt jest wyznaczany funkcją arccos.
Zakres pola wynosi od zera do jednego. Znak i charakter mocy biernej nie są tu kodowane. Na tabliczce silnika można znaleźć cos φ dla punktu znamionowego, lecz przy częściowym obciążeniu parametr może się zmieniać. Do obliczeń eksploatacyjnych używaj danych odpowiadających rzeczywistemu stanowi.
cos φ nie zawsze jest pełnym współczynnikiem mocy
Nieliniowe odbiorniki, takie jak niektóre zasilacze elektroniczne, pobierają odkształcony prąd. Wtedy współczynnik mocy PF zależy zarówno od przesunięcia składowej podstawowej, jak i od harmonicznych. Sam cos φ opisuje tylko przesunięcie fazowe i może zawyżać P/S.
Jeżeli producent podaje PF, ale nie cos φ, prosty model sinusoidalny nie rozdzieli prawidłowo mocy biernej przesunięcia i odkształcenia. Do dokładnej analizy potrzebny jest miernik jakości energii i definicje właściwe dla przebiegów niesinusoidalnych. Nie używaj obliczonego Q do doboru kompensacji dla takiego odbiornika.
Wartości skuteczne RMS
Dla AC wpisujemy wartości skuteczne napięcia i prądu, nie amplitudy szczytowe. Wartość skuteczna napięcia sinusoidalnego jest amplitudą podzieloną przez √2. Standardowy miernik może pokazywać RMS, ale jego pasmo, metoda true RMS i współczynnik szczytu ograniczają dokładność przy odkształconych przebiegach.
Nie mieszaj napięcia szczytowego z prądem skutecznym. Taki iloczyn nie odpowiada żadnej z prezentowanych mocy. Jeśli dane pochodzą z oscyloskopu, upewnij się, czy odczyt jest amplitudą, wartością międzyszczytową czy RMS. Przeliczenie zależy od kształtu przebiegu.
Jedna faza — przykład 230 V
Dla 230 V, 10 A i cos φ = 0,9 moc pozorna wynosi 2300 VA. Moc czynna to 2070 W. Sinus kąta można wyznaczyć jako √(1 − 0,9²), więc Q wynosi około 1002,7 var, a kąt około 25,84°. Trójkąt spełnia zależność P² + Q² = S².
To przykład matematyczny, nie zalecenie podłączania urządzenia ani informacja o dopuszczalnym prądzie obwodu. Rzeczywiste napięcie, zabezpieczenie, obciążalność przewodów i warunki instalacji muszą być ustalone zgodnie z projektem, pomiarem oraz dokumentacją.
Trzy fazy — napięcie międzyfazowe
W trybie trójfazowym pole napięcia dotyczy wartości między przewodami fazowymi. Dla 400 V, 10 A i cos φ = 0,9 otrzymujemy P ≈ √3 × 400 × 10 × 0,9, czyli około 6,235 kW. Nie mnoż tej wartości ponownie przez trzy.
Wzór zakłada zbilansowane fazy oraz taki sam prąd w każdej z nich. Przy obciążeniu niesymetrycznym należy liczyć moce poszczególnych faz z odpowiednimi napięciami fazowymi i kątami, a następnie je sumować. Pojedynczy pomiar prądu nie opisuje wtedy całego układu.
Prąd stały i układy elektroniczne
W idealnym DC nie ma przesunięcia fazowego, dlatego P = UI. Dla 24 V i 5 A moc wynosi 120 W. Jeżeli napięcie lub prąd pulsuje, użycie samych wartości średnich może nie dać średniej mocy, ponieważ średnia iloczynu nie zawsze równa się iloczynowi średnich.
Przetwornice mają sprawność mniejszą od 100%, więc moc wejściowa różni się od wyjściowej. Kalkulator nie dodaje sprawności ani strat. Jeśli znasz moc wyjściową i sprawność, osobno oblicz wymaganą moc wejściową. Sprawdź też zakres napięć, prąd rozruchowy i ograniczenia termiczne.
Jak zebrać dane bez zgadywania?
Najpierw odczytaj tabliczkę znamionową i dokumentację producenta. Zwróć uwagę, czy prąd dotyczy punktu znamionowego, maksymalnego, rozruchu czy biegu jałowego. Dla silnika sprawdź cos φ oraz sprawność osobno. Dla zasilacza odróżnij dane wejściowe od wyjściowych.
Jeżeli potrzebujesz rzeczywistej mocy w pracy, zastosuj odpowiedni miernik mocy z właściwą kategorią pomiarową i zakresem. Sam multimetr napięcia oraz prądu nie zawsze wyznaczy fazę i harmoniczne. Pomiar instalacji sieciowej powinien wykonać kompetentny personel zgodnie z instrukcją i zasadami bezpieczeństwa.
Kalkulator nie dobiera przewodu ani zabezpieczenia
Obciążalność przewodu zależy między innymi od materiału, przekroju, izolacji, sposobu ułożenia, temperatury, grupowania, długości i dopuszczalnego spadku napięcia. Zabezpieczenie musi odpowiadać instalacji, prądom zwarciowym, charakterystyce odbiornika oraz wymaganiom ochrony. Sama moc nie wystarcza.
Nie wykonuj pracy na częściach pod napięciem na podstawie wyniku z tej strony. Instalacje niskiego napięcia mogą spowodować porażenie, łuk, pożar i uszkodzenie sprzętu. Projekt, modyfikację i pomiary powierz osobie z odpowiednimi kompetencjami. Odłączanie, zabezpieczenie przed ponownym załączeniem i potwierdzenie braku napięcia wymagają właściwej procedury.
Energia, koszt i czas pracy
Moc jest szybkością przepływu energii, a energia to moc pomnożona przez czas. Odbiornik 2 kW działający pół godziny zużywa 1 kWh energii czynnej. Aby oszacować koszt, trzeba znać rzeczywisty profil pracy oraz cenę odpowiedniej pozycji taryfy, a nie tylko moc znamionową.
Rachunek może zawierać opłaty stałe, sieciowe, strefy czasowe, moc umowną i rozliczenie energii biernej. Ten kalkulator nie pobiera cenników i nie wycenia zużycia. Wynik „energia przez 1 h” pozwala jedynie łatwo przenieść stałą moc do osobnego planu godzin.
Kontrola jednostek i rzędu wielkości
Waty, woltoampery i wary mają różne znaczenie, mimo że ich wartości mogą tworzyć trójkąt. Przedrostek kilo oznacza tysiąc. 2300 W to 2,3 kW, a nie 230 kW. Kalkulator automatycznie przełącza jednostkę wyświetlania, ale oblicza w podstawowych V i A.
Sprawdź rząd wielkości przez prosty iloczyn U × I. Moc czynna w modelu AC z cos φ od zera do jednego nie może przekroczyć mocy pozornej. Jeśli tak wychodzi w innym arkuszu, prawdopodobnie pomylono napięcie fazowe z międzyfazowym, jednostkę, mnożnik √3 albo definicję współczynnika mocy.
Najczęstsze pytania o moc elektryczną
Czy w trybie trójfazowym wpisuję 230 V czy 400 V?
Formularz oczekuje napięcia międzyfazowego. Użyj wartości z dokumentacji lub pomiaru konkretnego układu, a nie automatycznego założenia.
Dlaczego moc czynna jest mniejsza od pozornej?
W AC P = S cos φ. Gdy cos φ jest mniejszy od jednego, część mocy pozornej wiąże się z przesunięciem fazowym.
Czy cos φ i PF są zawsze tym samym?
Tylko w odpowiednim modelu sinusoidalnym. Przy harmonicznych pełny PF uwzględnia także odkształcenie prądu.
Czy z mocy mogę dobrać bezpiecznik?
Nie. Dobór wymaga danych instalacji, prądów rozruchowych, zwarciowych, sposobu ułożenia przewodów i zasad ochrony.
Czy Q może być ujemne?
W konwencji technicznej znak zależy od charakteru indukcyjnego lub pojemnościowego. Ten formularz pokazuje wartość bez znaku, bo nie pyta o charakter obciążenia.
Czy energia w godzinę to miesięczne zużycie?
Nie. To tylko P × 1 h przy stałej mocy. Miesiąc wymaga rzeczywistej liczby godzin i profilu obciążenia.