Zoeken

Eenheden en begrippen

Vermogensafname wordt aangeduid in Watt of VA.

Hieronder uitleg van de eenheden en hun toepassing. 

VoltAmpere en Watt

De voltampère (VA) is de elektrische eenheid die gebruikt wordt voor het complexe (S) of schijnbare elektrisch vermogen (Ps). Deze eenheid is gelijk aan het product van de effectieve waardes van spanning en stroom.

De simpelste formule voor elektrisch vermogen is Ps = U * I
waarbij:

  • U staat voor de elektrische spanning en heeft de eenheid volt (V)
  • I staat voor de elektrische stroom en heeft de eenheid ampère (A)
  • Ps staat voor het schijnbare elektrische vermogen

Een eenheid van Ps is voltampère.
Echter, spreken we van een gelijkspanning dan mogen we er wel gelijk watt (W) van maken, omdat in dat geval het schijnbare vermogen gelijk is aan het vermogen in de betekenis van arbeid.

Bij wisselspanning komt de voltampère vermenigvuldigd met de arbeidsfactor (cos φ) overeen met de watt, ofwel joule per seconde. Voltampère wordt voornamelijk gebruikt om aan te geven hoeveel vermogen een apparaat uit het elektriciteitsnet opneemt of met welk vermogen een transformator belast kan worden.

Watt is hier niet van toepassing omdat het gaat om de maximale stroom en spanning van de transformator ongeacht de arbeidsfactor van de aangesloten belasting.

Voor ohmse belasting geldt: 1 VA = 1 W = 1 J/s
Anders geldt: 1 VA × arbeidsfactor = 1 W = 1 J/s

Drie fasen schakelingen

Sterschakeling

Sterschakeling

Als de drie fasen van het net worden aangesloten op een driefasentransformator waarvan de secundaire zijde is geschakeld op de manier zoals weergegeven in de afbeelding, dan spreekt men van een sterschakeling.

De drie wikkelingen u1, v1, en w1 van de transformator voeden de fasen L1, L2 en L3. Op het gemeenschappelijke nulpunt N (n) worden de andere einden u2, v2 en w2 van de wikkelingen met elkaar verbonden. Op elk van de wikkelingen, dus tussen L1 en N, tussen L2 en N en tussen L3 en N is de fasespanning Ufase aanwezig. De spanning tussen L1 en L2, tussen L1 en L3 en tussen L2 en L3 noemt men de lijnspanning Ulijn of de gekoppelde spanning.

Het verband tussen de fasespanning en de lijnspanning is:

Ulijn-Ufase

Voor de bijbehorende stromen geldt:

Ilijn-Ifase

Driehoekschakeling

Driehoekschakeling

De secundaire wikkelingen van de transformator kunnen ook worden aangesloten volgens bijgaande afbeelding. Deze schakeling wordt aangeduid met driehoekschakeling’. Aangezien hier geen nulpunt aanwezig is, vallen de fasespanning en de lijnspanning samen, dus:

Ufase-Ulijn

Voor de bijbehorende stromen geldt echter alleen:

Ilijn-3Ifase

Vermogen

Het elektrische vermogen Pfase van één fase is:

Pfase

Voor de drie fasen gezamenlijk:

Pfase3

Daarin is cos φ de arbeidsfactor.

Uitgedrukt in de lijnspanning en -stroom is, zowel voor de ster- als de driehoekschakeling, het vermogen:

Pfasew3

Werkelijk vermogen, schijnbaar vermogen en blindvermogen

Werkelijk vermogen wordt uitgedrukt in de eenheid watt (W). Dit werkelijke vermogen is afhankelijk van de arbeidsfactor (cos φ), ten gevolge van de faseverschuiving tussen spanning en stroom. Dit vermogen is maximaal als de faseverschuiving 0 is en dus cos φ = 1. Dit maximale vermogen wordt schijnbaar vermogen genoemd. Het zou het vermogen zijn als geen faseverschuiving aanwezig zou zijn. Men drukt het, ter onderscheiding van werkelijk vermogen, uit in voltampère (VA). Het werkelijke vermogen is één component van het schijnbare vermogen, de andere component, die dus geen werkelijk vermogen voorstelt, wordt blindvermogen genoemd, ten onrechte vaak uitgedrukt in VA, of als VAr (voltampère reactief) geschreven, aangezien het z’n oorzaak vindt in de reactieve component van de belasting. De juiste schrijfwijze is echter var.
>het werkelijke vermogen Pw = Ul . Il cos φ √3 met als eenheid de watt (W)
>het schijnbare vermogen Ps = Ul . Il √3 met als eenheid de voltampère (VA)
>het blind- of reactief vermogen Pb = Ul . Il sin φ √3 met als eenheid de var

In bijgaand vectordiagram komt het verband tussen de genoemde vermogens verder tot uitdrukking.

Vector

Dat er drie soorten vermogens moeten worden onderscheiden, wordt veroorzaakt door de aanwezige reactantie (X) afkomstig van een inductieve of -wat zelden voorkomt- een capacitieve belasting. Zo’n inductieve of capacitieve belasting veroorzaakt namelijk een faseverschuiving van 90° tussen de stroom en de spanning, zoals in bijgaand vectordiagram wordt aangegeven. Bij een inductieve belasting ijlt de stroom ná op de spanning, en bij een capacitieve belasting ijlt de stroom vóór op de spanning.