Převodník výkonu
Výkon — watty, koňská síla a další
Rychlé způsoby, jak odhadnout výkon a vyhnout se běžným chybám. Od wattů a kilowattů po koňskou sílu, BTU/h a VA, získejte odpovědi rychle.
Základy výkonu
Elektrický výkon
Skutečný výkon (W) koná práci; zdánlivý výkon (VA) zahrnuje reaktivní složky.
- P = V × I × Účiník
- Účiník ∈ [0..1]
- 3fázový ≈ √3 × V × I × Účiník
Rodina koňské síly
Historické srovnání s pracovním tempem koně; existuje několik variant.
- hp(mech) ≈ 745,7 W
- hp(metrická) ≈ 735,5 W
- Kotelní hp je mnohem větší
Tepelný výkon
HVAC a motory hodnotí tok tepla v BTU/h, kcal/s, tunách chlazení.
- 1 kW ≈ 3 412 BTU/h
- 1 TCH ≈ 3,517 kW
- Zkontrolujte časovou základnu
- Převádějte přes watty (W), abyste se vyhnuli chybám
- Koňská síla se liší podle varianty; uveďte kterou
- VA potřebuje účiník k získání W
Kde se která jednotka hodí
Domov a spotřebiče
Spotřebiče uvádějí výkon ve W/kW; účty za energii v kWh.
- Konvice ~2 kW
- Mikrovlnka ~1,2 kW
- Notebook ~60–100 W
Motory a vozidla
Motory inzerují hp nebo kW; elektrická vozidla používají kW.
- 1 kW ≈ 1,341 hp
- Pohonné jednotky uvádějí špičkový a trvalý výkon
HVAC a tepelné
Chlazení/topení se často uvádí v BTU/h nebo tunách chlazení (TCH).
- 1 TCH ≈ 12 000 BTU/h
- Ohřívače v kW nebo BTU/h
RF a audio
Malé výkony používají dBm (reference 1 mW).
- 0 dBm = 1 mW
- +30 dBm = 1 W
- Důležitá je rezerva zesilovače
Rychlá matematika
Vysvětlení účiníku
Skutečný vs. zdánlivý výkon
- Účiník = skutečný výkon / zdánlivý výkon
- P (W) = V × I × Účiník
- Účiník 0,8 znamená, že 20 % je reaktivních; vyšší účiník snižuje proud
Třífázové triky
Rychlá pravidla pro 3 fáze
- VLL = √3 × VLN
- P ≈ √3 × VLL × I × Účiník
- Příklad: 400 V, 50 A, Účiník 0,9 → ≈ 31 kW
Základy elektřiny
Okamžitý odhad pro elektrické zátěže
- Jednofázový: P = V × I (watty)
- Příklad: 120 V × 10 A = 1 200 W = 1,2 kW
- Třífázový: P ≈ √3 × V × I × Účiník
Měřítko a HP
Převod mezi W, kW a koňskou silou
- 1 kW = 1 000 W
- 1 hp (mechanická) ≈ 745,7 W
- 1 kW ≈ 1,341 hp
Tepelná konverze
Rychlý faktor pro HVAC
- 1 BTU/h ≈ 0,2931 W
- 1 kW ≈ 3 412 BTU/h
Triky s dBm
Zkratky pro úroveň rádiového signálu/výkonu
- 0 dBm = 1 mW
- 10 dBm = 10 mW; 20 dBm = 100 mW; 30 dBm = 1 W
- dBm = 10·log10(P[mW])
Jak fungují převody
- W ÷ 1 000 → kW; kW × 1 000 → W
- hp(mech) × 745,7 → W; W ÷ 745,7 → hp(mech)
- BTU/h × 0,293071 → W; W × 3,41214 → BTU/h
Běžné převody
| Z | Na | Faktor | Příklad |
|---|---|---|---|
| kW | W | × 1 000 | 1,2 kW = 1 200 W |
| hp(mech) | kW | × 0,7457 | 150 hp ≈ 112 kW |
| kW | BTU/h | × 3 412 | 2 kW ≈ 6 824 BTU/h |
| TCH | kW | × 3,517 | 2 TCH ≈ 7,03 kW |
| dBm | mW | 10^(dBm/10) | 20 dBm = 100 mW |
Rychlé příklady
Běžné chyby, kterým se vyhnout
- kW vs. kWh: výkon (rychlost) vs. energie (množství)
- Varianty koňské síly: mechanická ≠ metrická ≠ kotelní
- VA vs. W: zdánlivý vs. skutečný výkon (závisí na účiníku)
- BTU vs. BTU/h: jednotka energie vs. jednotka výkonu
- Za sekundu vs. za hodinu: vždy zkontrolujte časovou základnu
- Matematika dB: používejte 10× pro výkon (ne 20×)
Každodenní srovnání
| Věc | Typický výkon | Poznámky |
|---|---|---|
| Člověk (v klidu) | ~100 W | Metabolická rychlost |
| LED žárovka | 8–12 W | Moderní osvětlení |
| Notebook | 60–100 W | Při zátěži |
| Mikrovlnná trouba | 1,0–1,2 kW | Varný výkon |
| Rychlovarná konvice | 1,8–2,2 kW | Rychlý var |
| Pokojová klimatizace | 1–3 kW | Podle velikosti/SEER |
| Motor kompaktního EV | 100–200 kW | Špičkový výkon |
Úžasná fakta o výkonu
Proč koňská síla?
James Watt zavedl pojem 'koňská síla' k propagaci parních strojů porovnáním s koňmi. Jeden kůň dokázal zvednout 33 000 liber o jednu stopu za jednu minutu.
Lidský výkon
Průměrné lidské tělo v klidu generuje asi 100 wattů tepla — dost na napájení jasné LED žárovky. Během intenzivního cvičení může výkon přesáhnout 400 wattů!
Záhada VA vs. W
UPS o výkonu 1 kVA může dodat pouze 800 W skutečného výkonu, pokud je účiník 0,8 — zbytek je 'imaginární' reaktivní výkon!
Hustota sluneční energie
Slunce dodává na povrch Země za jasného dne asi 1 000 W na metr čtvereční — dost na napájení mikrovlnné trouby z pouhého jednoho metru čtverečního solárních panelů!
Úder blesku
Blesk může dodat až 1 miliardu wattů (1 GW) výkonu za mikrosekundu — ale celková energie je překvapivě malá, kolem 250 kWh.
Intuice dB
+3 dB ≈ zdvojnásobí výkon; +10 dB = 10× výkonu. Takže 0 dBm = 1 mW, 30 dBm = 1 W a 60 dBm = 1 kW!
Výkon srdce
Lidské srdce nepřetržitě generuje asi 1-5 wattů — pumpování krve po celý život vyžaduje zhruba stejnou energii jako zvednutí malého auta o 1 metr každou minutu!
Tuna chlazení
'Tuna chlazení' se rovná chladicímu výkonu potřebnému k zmrazení jedné krátké tuny ledu za 24 hodin: 12 000 BTU/h nebo asi 3,5 kW. Nemá to nic společného s hmotností klimatizační jednotky!
Rekordy a extrémy
| Rekord | Výkon | Poznámky |
|---|---|---|
| Velká vodní elektrárna | > 20 GW | Jmenovitý výkon (např. Tři soutěsky) |
| Plynová elektrárna v užitkovém měřítku | ~1–2 GW | Kombinovaný cyklus |
| Petawattový laser (špičkový) | > 10^15 W | Ultra krátké pulzy |
Evoluce měření výkonu: od koní k gigawattům
Měření výkonu se vyvinulo od porovnávání parních strojů s tažnými koňmi v 17. století až po dnešní správu gigawattových sítí obnovitelné energie. Tato cesta odráží rostoucí energetické nároky lidstva a technologickou vyspělost.
Doba páry: zrození koňské síly (1770–1880)
James Watt potřeboval způsob, jak propagovat své parní stroje porovnáním s koňmi, které měly nahradit. Jeho experimenty vedly k definici koňské síly, kterou používáme dodnes.
- 1776: James Watt pozoruje koně zvedající uhlí z dolů
- Výpočet: Jeden kůň zvedne 33 000 liber o jednu stopu za jednu minutu
- Výsledek: 1 koňská síla ≈ 746 wattů (později standardizováno)
- Marketingový génius: prodával motory hodnocené v jednotkách 'koňské síly'
- Odkaz: různé země vytvořily své vlastní varianty hp (mechanická, metrická, kotelní)
Elektrická revoluce (1880–1960)
Vynález praktické výroby a distribuce elektrické energie vytvořil potřebu nové jednotky. Watt, pojmenovaný po Jamesi Wattovi, se stal mezinárodním standardem.
- 1882: Edisonova stanice na Pearl Street generuje 600 kW v NYC
- 1889: Mezinárodní elektrický kongres přijímá watt (W)
- Definice: 1 watt = 1 joule za sekundu = 1 volt × 1 ampér
- 1960: Systém SI potvrzuje watt jako oficiální jednotku výkonu
- Rozšíření sítě: elektrárny se škálují z kilowattů na megawatty
Moderní složitost výkonu (1960–1990)
Jak se elektrické systémy stávaly složitějšími, inženýři zjistili, že ne veškerý výkon koná užitečnou práci. To vedlo k konceptům skutečného a zdánlivého výkonu.
- Skutečný výkon (W): koná skutečnou práci, měří se ve wattech
- Zdánlivý výkon (VA): celkový výkon včetně reaktivních složek
- Účiník: poměr skutečného a zdánlivého výkonu (0 až 1)
- 90. léta: Korekce účiníku (PFC) se stává standardem v elektronice
- Dopad: zlepšená účinnost sítě, snížené ztrátové teplo
- Moderní požadavek: většina zařízení musí mít účiník > 0,9
Éra obnovitelné energie (2000–současnost)
Větrná a solární energie přinesly do každodenních diskusí o energii megawattové a gigawattové měřítko. Měření výkonu nyní sahá od nanowattů v IoT senzorech po gigawatty v národních sítích.
- Rezidenční solární systémy: typický systém 5-10 kW
- Větrné turbíny: moderní pobřežní turbíny dosahují 15 MW každá
- Solární farmy: instalace v užitkovém měřítku přesahují 500 MW
- Skladování energie: bateriové systémy hodnocené v MW/MWh
- Chytré sítě: monitorování výkonu v reálném čase od nanowattů po gigawatty
- Budoucnost: globálně se plánují terawattové instalace obnovitelných zdrojů
Moderní spektrum výkonu
Dnešní měření výkonu pokrývají neuvěřitelný rozsah, od nanowattových senzorů ve vašich chytrých hodinkách po gigawattový výkon jaderných elektráren.
- Pikowatty (pW): přijímače radioastronomie, kvantové senzory
- Nanowatty (nW): ultra-nízkoenergetické IoT senzory, sběr energie
- Mikrowatty (µW): sluchadla, fitness trackery
- Miliwatty (mW): LED indikátory, malá elektronika
- Watty (W): žárovky, USB nabíječky
- Kilowatty (kW): domácí spotřebiče, motory elektrických vozidel
- Megawatty (MW): datová centra, větrné turbíny, malé elektrárny
- Gigawatty (GW): jaderné reaktory, velké vodní přehrady
- Terawatty (TW): globální výroba energie (~20 TW nepřetržitě)
Katalog jednotek
Metrické (SI)
| Jednotka | Symbol | Watty | Poznámky |
|---|---|---|---|
| kilowatt | kW | 1,000 | 1 000 W; spotřebiče a EV. |
| megawatt | MW | 1,000,000 | 1 000 kW; generátory, datová centra. |
| watt | W | 1 | Základ SI pro výkon. |
| gigawatt | GW | 1.000e+9 | 1 000 MW; měřítko sítě. |
| mikrowatt | µW | 0.000001 | Mikrowatt; senzory. |
| miliwatt | mW | 0.001 | Miliwatt; malá elektronika. |
| nanowatt | nW | 0.000000001 | Nanowatt; ultra nízký výkon. |
| pikowatt | pW | 1.000e-12 | Pikowatt; malý RF/optický. |
| terawatt | TW | 1.000e+12 | 1 000 GW; kontext globálních součtů. |
Koňská síla
| Jednotka | Symbol | Watty | Poznámky |
|---|---|---|---|
| koňská síla (mechanická) | hp | 745.7 | Koňská síla (mechanická). |
| koňská síla (metrická) | hp(M) | 735.499 | Metrická koňská síla (PS). |
| koňská síla (kotlová) | hp(S) | 9,809.5 | Kotelní koňská síla (pára). |
| koňská síla (elektrická) | hp(E) | 746 | Elektrická koňská síla. |
| koňská síla (vodní) | hp(H) | 746.043 | Vodní koňská síla. |
| pferdestärke (PS) | PS | 735.499 | Pferdestärke (PS), ≈ metrická hp. |
Tepelná / BTU
| Jednotka | Symbol | Watty | Poznámky |
|---|---|---|---|
| BTU za hodinu | BTU/h | 0.293071 | BTU za hodinu; standard HVAC. |
| BTU za minutu | BTU/min | 17.5843 | BTU za minutu. |
| BTU za sekundu | BTU/s | 1,055.06 | BTU za sekundu. |
| kalorie za hodinu | cal/h | 0.00116222 | Kalorie za hodinu. |
| kalorie za minutu | cal/min | 0.0697333 | Kalorie za minutu. |
| kalorie za sekundu | cal/s | 4.184 | Kalorie za sekundu. |
| kilokalorie za hodinu | kcal/h | 1.16222 | Kilokalorie za hodinu. |
| kilokalorie za minutu | kcal/min | 69.7333 | Kilokalorie za minutu. |
| kilokalorie za sekundu | kcal/s | 4,184 | Kilokalorie za sekundu. |
| milion BTU za hodinu | MBTU/h | 293,071 | Milion BTU za hodinu. |
| tuna chlazení | TR | 3,516.85 | Tuna chlazení (TCH). |
Elektrická
| Jednotka | Symbol | Watty | Poznámky |
|---|---|---|---|
| kilovoltampér | kVA | 1,000 | Kilovolt-ampér. |
| megavoltampér | MVA | 1,000,000 | Megavolt-ampér. |
| voltampér | VA | 1 | Volt-ampér (zdánlivý výkon). |
Imperiální
| Jednotka | Symbol | Watty | Poznámky |
|---|---|---|---|
| stopa-libra síla za hodinu | ft·lbf/h | 0.000376616 | Stopo-libra-síla za hodinu. |
| stopa-libra síla za minutu | ft·lbf/min | 0.022597 | Stopo-libra-síla za minutu. |
| stopa-libra síla za sekundu | ft·lbf/s | 1.35582 | Stopo-libra-síla za sekundu. |
Vědecká / CGS
| Jednotka | Symbol | Watty | Poznámky |
|---|---|---|---|
| atmosféra-kubický cm za minutu | atm·cc/min | 0.00168875 | atm·cc za minutu. |
| atmosféra-kubický cm za sekundu | atm·cc/s | 0.101325 | atm·cc za sekundu. |
| atmosféra-kubická stopa za minutu | atm·cfm | 47.82 | atm·kubická stopa za minutu. |
| erg za sekundu | erg/s | 0.0000001 | Erg za sekundu (CGS). |
| joule za hodinu | J/h | 0.000277778 | Joule za hodinu. |
| joule za sekundu | J/s | 1 | Joule za sekundu = watt. |
| kilojoule za hodinu | kJ/h | 0.277778 | Kilojoule za hodinu. |
| kilojoule za minutu | kJ/min | 16.6667 | Kilojoule za minutu. |
| kilojoule za sekundu | kJ/s | 1,000 | Kilojoule za sekundu. |
| lusec | lusec | 0.0001333 | Jednotka úniku: mikron-litry/s. |
Nejlepší postupy pro převod výkonu
Nejlepší postupy pro převod
- Znejte svůj kontext: používejte W/kW pro přesnost, hp pro motory, BTU/h pro HVAC
- Specifikujte variantu koňské síly: Mechanická hp (745,7 W) ≠ Metrická hp (735,5 W) ≠ Kotelní hp
- Účiník je důležitý: VA × Účiník = W (pro elektrické systémy, účiník se pohybuje v rozmezí 0-1)
- Časová základna je klíčová: Výkon (W) vs. Energie (Wh) — nepleťte si rychlost s množstvím
- Zkontrolujte konzistenci jednotek: ujistěte se, že všechny jednotky ve výpočtu používají stejnou časovou základnu (za sekundu, za hodinu)
- Používejte vědeckou notaci: pro hodnoty < 1 µW nebo > 1 GW vědecká notace zlepšuje čitelnost
Běžné chyby, kterým se vyhnout
- Pletení si kW (výkon) s kWh (energie) — rychlost vs. množství, zcela odlišné veličiny
- Míchání typů koňské síly: Mechanická hp (745,7 W) ≠ Metrická hp (735,5 W) — chyba 1,4 %
- Používání VA jako W: Zdánlivý výkon (VA) ≠ Skutečný výkon (W), pokud účiník není 1,0
- BTU vs. BTU/h: Jednotka energie vs. Jednotka výkonu — čas je důležitý! (jako pletení si kWh s kW)
- Špatný vzorec dB: výkon používá 10 log₁₀, napětí používá 20 log₁₀ — nemíchejte je
- Zapomínání na třífázový proud: jednofázový P = V × I × Účiník, ale 3fázový P = √3 × VLL × I × Účiník
Měřítko výkonu: od kvantového po kosmické
Reprezentativní měřítka výkonu
| Měřítko / Výkon | Reprezentativní jednotky | Typické použití | Příklady |
|---|---|---|---|
| 1 × 10⁻¹⁵ W | Femtowatt (fW) | Kvantová optika, detekce jednotlivých fotonů | Tok energie jednoho fotonu |
| 1 × 10⁻¹² W | Pikowatt (pW) | Přijímače radioastronomie, kvantové senzory | Signál Voyager 1 na Zemi ≈ 1 pW |
| 1 × 10⁻⁹ W | Nanowatt (nW) | Ultra-nízkoenergetické IoT senzory, sběr energie | Pasivní výkon RFID tagu ≈ 10 nW |
| 1 × 10⁻⁶ W | Mikrowatt (µW) | Sluchadla, fitness trackery, kardiostimulátory | Kardiostimulátor ≈ 50 µW |
| 1 × 10⁻³ W | Miliwatt (mW) | LED indikátory, laserová ukazovátka, malá elektronika | Laserové ukazovátko 1-5 mW |
| 1 × 10⁰ W | Watt (W) | Žárovky, USB nabíječky, malé spotřebiče | LED žárovka 10 W, USB nabíječka 20 W |
| 1 × 10³ W | Kilowatt (kW) | Domácí spotřebiče, motory EV, rezidenční solární systémy | Mikrovlnka 1,2 kW, motor auta 100 kW |
| 1 × 10⁶ W | Megawatt (MW) | Datová centra, větrné turbíny, malé elektrárny | Větrná turbína 3-15 MW |
| 1 × 10⁹ W | Gigawatt (GW) | Jaderné reaktory, velké přehrady, síťová infrastruktura | Jaderný reaktor 1-1,5 GW |
| 1 × 10¹² W | Terawatt (TW) | Součty národních sítí, globální výroba energie | Globální spotřeba energie ≈ 20 TW průměrně |
| 1 × 10¹⁵ W | Petawatt (PW) | Vysokoenergetické laserové systémy (ultra krátké pulzy) | Laser National Ignition Facility ≈ 500 TW špičkový |
| 3.828 × 10²⁶ W | Sluneční svítivost (L☉) | Hvězdná astronomie, astrofyzika | Celkový výkon Slunce |
Často kladené otázky
VA vs. W — jaký je rozdíl?
VA je zdánlivý výkon (volty × ampéry). Vynásobte účiníkem, abyste odhadli watty (skutečný výkon).
Kterou koňskou sílu mám použít?
Mechanickou hp pro motory (≈745,7 W), metrickou hp pro PS; kotelní hp je hodnocení páry, není srovnatelné.
Co znamená 1 tuna chlazení?
Chladicí výkon rovnající se roztavení 1 krátké tuny ledu za den: ≈ 12 000 BTU/h nebo ≈ 3,517 kW.
Kompletní Adresář Nástrojů
Všech 71 nástrojů dostupných na UNITS