کاوآ یا کاوا چیست؟

زمانی که در مورد موتور برق و ژنراتورها در حال جستجو هستیم، دایما با واحدی روبرو می‌شویم که حتی کمی پیچیده و عجیب به نظر می‌آید. این واحد و یا یکا برای بیان توان موتور برق استفاده شده و گاها توسط افراد مختلف به اشکال و آواهای متفاوت تلفظ می‌شود. این واحد کاوا، کاوِآ (کا-وه-آ) و در موارد صحیح و مهندسی با عنوان کیلو ولت آمپر صدا زده می‌شود.

تفاوت کاوآ (kVA) با کیلو وات (kW) و کیلو وار (kVAR) چیست؟

در بحث مدارهای الکترونیکی که عمدتا از ولتاژ و جریان DC تغذیه می‌شود، توان مصرفی مدار از ضرب ولتاژ منبع تغذیه در جریان تحویلی به عناصر مدار بدست می‌آید. 

توان (وات) = ولتاژ (ولت) * جریان (آمپر)

فرمول بالا برای مدارهای با منبع تغذیه AC  به شرطی صادق خواهد بود که بخش مصرف کننده مدار، کاملا بار مقاومتی از خود نشان دهد. به عبارت دیگر مدار دارای سلف و خازن نباشد. از معروف‌ترین بارهای سلفی می‌توان به انواع موتورها اشاره کرد. بارهای خازنی نیز شامل اکثر آداپتورها و مخصوصا لامپ‌های کم مصرف می‌باشند. بار مقاومتی نیز شامل لامپ های رشته‌ای، اتو، بخاری و ... است.

در مدارهای AC به جای استفاده از واحد وات از واحد دیگری به نام ولت آمپر استفاده می شود. دلیل این تغییر نام این است که در مدارهای جریان متناوب توان مصرفی از دو بخش مجزا تشکیل شده است. توان اکتیو (نماد P) و توان راکتیو (نماد Q).

واحد اندازه‌گیری توان اکتیو همان وات (W) بوده و واحد اندازه‌گیری توان راکتیو، وار (VAR) می باشد. در مدارهای AC به توان مصرفی کل نیز توان ظاهری می‌گویند و با نماد S آن را نمایش می‌دهند و واحد توان ظاهری نیز، ولت آمپر (VA) می‌باشد.

توان راکتیو چیست؟

در مدارهای AC زمانی که در مدار، عناصر غیر مقاومتی وجود داشته باشد، بین شکل موج ولتاژ و شکل موج جریان، اختلاف فاز ایجاد می‌شود. این اختلاف فاز باعث ایجاد توانی به نام توان راکتیو می‌شود که این توان مابین منبع تغذیه و عناصر مصرف کننده توان در حال رفت و برگشت خواهد بود. به عبارت دیگر این توان، توان غیر مفیدی بوده که فقط ظرفیت خطوط انتقال بین تولید کننده توان و مصرف کننده آن را اشغال می‌نماید. در حالت ایده‌آل که همان بارها و مصرف‌کننده های مقاومتی می‌باشند، اختلاف فاز بین ولتاژ و جریان مصرفی، صفر بوده و این یعنی اینکه از تمام ظرفیت سیم‌های انتقال توان، می‌توان به منظور ارسال توان از تولید کننده به مصرف کننده استفاده کرد.

در مصرف‌کننده هایی که توان راکتیو مصرفی آن‌ها بالا می باشد، (مثل کارگاه ها و کارخانه هایی که دارای تعداد زیادی مصرف کننده القایی و غیر مقاومتی هستند) از تابلوهای اصلاح کننده استفاده می‌شود. معمولا کارگاه ها دارای تعداد زیادی ماشین آلات بوده که همگی با الکتروموتورهای صنعتی روشن می‌شوند. در این صورت بار مصرفی کارگاه سلفی بوده و نیاز به تابلوی اصلاح توان راکتیو می‌باشد که این تابلوها دارای بار خازنی منطبق با بار سلفی کارگاه می‌باشند.

به کمک تابلوی اصلاح کننده توان راکتیو، به جای انتقال توان راکتیو بین تولید کننده توان (نیروگاه) و مصرف کننده (موتورها)، توان راکتیو بین تابلوی خازنی و بار سلفی جابجا می‌شود و بدین صورت ظرفیت خط انتقال با توان غیر مفید راکتیو، اشغال نمی‌شود.

یکی از معروف‌ترین تصاویر در زمینه‌ی توضیح انواع توان در مدار‌های AC، تصویر زیر می‌باشد. در این عکس تلاش شده تا نشان داده شود که توان راکتیو، توان غیر مفید برای مصرف کننده می‌باشد. مجدد در زمینه فنی و مهندسی می‌توان به تصویر زیر اشکالاتی را وارد نمود. در واقعیت توان راکتیو بین مبنع تولید کننده توان و مصرف کننده دایما جابجا می‌شود. ولی در این تصویر این نکته دیده نمی‌شود.

ضریب توان (pf) چیست؟

ضریب توان یا power factor تعریفی به منظور بیان کیفیت و چگونگی استفاده‌ی مصرف کننده از جریان برق می‌باشد. هر چه این عدد به مقداد ۱ نزدیک تر باشد، به معنی استفاده‌ی مفید تر مصرف کننده از منبع بوده و نشان بار مقاومتی می‌باشد. ضریب توان از تقسیم توان اکتیو بر توان ظاهری بدست می‌آید.

کاوآ چیست؟

حال که به مفاهیم اولیه توان و انواع آن در مدارهای AC آشنا شدیم، مفهوم کاوآ بسیار ساده می‌باشد. کاوآ یا کیلو ولت آمپر، واحد اندازه گیری توان ظاهری می‌باشد. همان طور که پیش‌تر بیان شد، توان ظاهری از دو بخش توان اکتیو (شما بخوانید توان مفید برای مصرف کننده) و توان راکتیو (توان بی مصرف برای مصرف کننده و مفید برای راه اندازی بارهای سلفی و خازنی) تشکیل شده است.

حال این پرسش مطرح است که چرا توان تولیدی در ژنراتورها و موتورهای برق با واحد کاوآ بیان می‌شود. دلیل این امر این است که از توان تولیدی موتور برق می توان برای راه اندازی انواع و اقسام وسایل اعم از لامپ، کولر، دستگاه جوش و ... استفاده کرد. پس مناسب‌ترین توان برای بیان میزان توان تولیدی توسط موتور برق، توان ظاهری آن می باشد که یکای آن نیز کاوآ، کاوا یا کیلو ولت آمپر می‌باشد.

هر کاوآ چند آمپر است؟

این پرسش در بیان مهندسی دارای اشکالات بیشمار می‌باشد. ولی با توجه به اینکه این پرسش زمانی مطرح می‌شود که در مورد موتور برق (چه تک فاز و چه سه فاز) در حال گفتگو هستیم، می‌توان به آن پاسخ داد. در موتور برق‌های تک فاز، ولتاژ خروجی موتور برق ۲۲۰ ولت موثر می‌باشد. از این رو برای محاسبه میزان آمپر به ازای هر کاوآ می‌توان بدین صورت عمل کرد:

هر کاوآ برابر با ۱۰۰۰ ولت آمپر می‌باشد. از تقسیم عدد ۱۰۰۰ بر ۲۲۰ ولت، مقدار آمپر تولیدی برابر با ۴.۵۴ آمپر بدست می‌آید.

در موتور برق‌های ۳ فاز با ولتاژ خروجی ۲۲۰ ولت برای هر فاز، می توان محاسبه‌ی زیر را در نظر گرفت:

هر کاوآ برابر با ۱۰۰۰ ولت آمپر می‌باشد. از تقسیم عدد ۱۰۰۰ بر (۱.۷ * ۲۲۰) ولت، مقدار آمپر برابر با ۲.۶۲ آمپر بدست می‌آید.

ماشین حساب تبدیل کاوآ به آمپر 

به منظور محاسبه‌ی ساده‌تر فرمول‌های بالا، ماشین حساب زیر طراحی شده است. مجدد تاکید می‌کنیم که محاسبات زیر فقط و فقط در زمانی معتبر می‌باشد که در مورد موتور برق تک فاز و ۳ فاز با ولتاژ خروجی ۲۲۰ ولت در حال صحبت هستیم. در ژنراتورهای با ولتاژ خروجی متفاوت، این اعداد و محاسبات متفاوت خواهند بود.