Конвертер потужності
Потужність — Вати, Кінські Сили та Інше
Швидкі способи оцінити потужність і уникнути поширених помилок. Від ватів і кіловатів до кінських сил, BTU/год та ВА, отримуйте відповіді швидко.
Основи потужності
Електрична потужність
Реальна потужність (Вт) виконує роботу; позірна потужність (ВА) включає реактивні компоненти.
- P = V × I × ККД
- ККД (коефіцієнт потужності) ∈ [0..1]
- 3-фазна ≈ √3 × V × I × ККД
Родина кінських сил
Історичне порівняння зі швидкістю роботи коня; існує багато варіантів.
- к.с.(мех) ≈ 745.7 Вт
- к.с.(метрична) ≈ 735.5 Вт
- Котлова к.с. набагато більша
Теплова потужність
Системи ОВК та двигуни оцінюють тепловий потік у BTU/год, ккал/с, тоннах охолодження.
- 1 кВт ≈ 3,412 BTU/год
- 1 ТО ≈ 3.517 кВт
- Перевірте часову базу
- Перетворюйте через вати (Вт), щоб уникнути помилок
- Кінські сили відрізняються залежно від варіанту; вказуйте, який саме
- ВА потребує ККД, щоб отримати Вт
Де застосовується кожна одиниця
Дім та побутова техніка
На приладах потужність вказується у Вт/кВт; рахунки за енергію у кВт·год.
- Чайник ~2 кВт
- Мікрохвильова піч ~1.2 кВт
- Ноутбук ~60–100 Вт
Двигуни та транспортні засоби
Двигуни рекламують к.с. або кВт; електромобілі використовують кВт.
- 1 кВт ≈ 1.341 к.с.
- Трансмісії вказують пікову та безперервну потужність
ОВК та теплотехніка
Охолодження/обігрів часто вказується в BTU/год або тоннах охолодження (ТО).
- 1 ТО ≈ 12,000 BTU/год
- Обігрівачі в кВт або BTU/год
РЧ та аудіо
Малі потужності використовують дБм (відносно 1 мВт).
- 0 дБм = 1 мВт
- +30 дБм = 1 Вт
- Запас потужності підсилювача має значення
Швидкі розрахунки
Пояснення коефіцієнта потужності
Реальна проти позірної потужності
- ККД = реальна потужність / позірна потужність
- P (Вт) = V × I × ККД
- ККД 0.8 означає, що 20% є реактивною; вищий ККД зменшує струм
Шпаргалки для трифазної системи
Швидкі правила для 3-фазної системи
- VLL = √3 × VLN
- P ≈ √3 × VLL × I × ККД
- Приклад: 400 В, 50 А, ККД 0.9 → ≈ 31 кВт
Основи електрики
Миттєва оцінка для електричних навантажень
- Однофазна система: P = V × I (вати)
- Приклад: 120 В × 10 А = 1,200 Вт = 1.2 кВт
- Трифазна система: P ≈ √3 × V × I × ККД
Масштабування та к.с.
Перетворення між Вт, кВт та кінськими силами
- 1 кВт = 1,000 Вт
- 1 к.с. (механічна) ≈ 745.7 Вт
- 1 кВт ≈ 1.341 к.с.
Теплове перетворення
Швидкий коефіцієнт для ОВК
- 1 BTU/год ≈ 0.2931 Вт
- 1 кВт ≈ 3,412 BTU/год
Шпаргалки для дБм
Скорочення для рівнів радіо/потужності
- 0 дБм = 1 мВт
- 10 дБм = 10 мВт; 20 дБм = 100 мВт; 30 дБм = 1 Вт
- дБм = 10·log10(P[мВт])
Як працюють перетворення
- Вт ÷ 1,000 → кВт; кВт × 1,000 → Вт
- к.с.(мех) × 745.7 → Вт; Вт ÷ 745.7 → к.с.(мех)
- BTU/год × 0.293071 → Вт; Вт × 3.41214 → BTU/год
Поширені перетворення
| З | В | Коефіцієнт | Приклад |
|---|---|---|---|
| кВт | Вт | × 1,000 | 1.2 кВт = 1,200 Вт |
| к.с.(мех) | кВт | × 0.7457 | 150 к.с. ≈ 112 кВт |
| кВт | BTU/год | × 3,412 | 2 кВт ≈ 6,824 BTU/год |
| ТО | кВт | × 3.517 | 2 ТО ≈ 7.03 кВт |
| дБм | мВт | 10^(дБм/10) | 20 дБм = 100 мВт |
Швидкі приклади
Поширені помилки, яких слід уникати
- кВт проти кВт·год: потужність (швидкість) проти енергії (кількість)
- Варіанти кінських сил: механічна ≠ метрична ≠ котлова
- ВА проти Вт: позірна проти реальної потужності (залежить від коефіцієнта потужності)
- BTU проти BTU/год: одиниця енергії проти одиниці потужності
- За секунду проти за годину: завжди перевіряйте часову базу
- Математика дБ: використовуйте 10× для потужності (не 20×)
Щоденні орієнтири
| Річ | Типова потужність | Примітки |
|---|---|---|
| Людина (у стані спокою) | ~100 Вт | Швидкість метаболізму |
| Світлодіодна лампа | 8–12 Вт | Сучасне освітлення |
| Ноутбук | 60–100 Вт | Під навантаженням |
| Мікрохвильова піч | 1.0–1.2 кВт | Потужність приготування |
| Електричний чайник | 1.8–2.2 кВт | Швидке кип'ятіння |
| Кімнатний кондиціонер | 1–3 кВт | За розміром/SEER |
| Двигун компактного ЕВ | 100–200 кВт | Пікова потужність |
Дивовижні факти про потужність
Чому кінська сила?
Джеймс Ватт вигадав термін «кінська сила», щоб продавати парові двигуни, порівнюючи їх з кіньми. Один кінь міг підняти 33 000 фунтів на один фут за одну хвилину.
Людська потужність
Середнє людське тіло в стані спокою виробляє близько 100 ват тепла — достатньо для живлення яскравої світлодіодної лампи. Під час інтенсивних вправ потужність може перевищувати 400 ват!
Загадка ВА проти Вт
ДБЖ на 1 кВА може видавати лише 800 Вт реальної потужності, якщо коефіцієнт потужності становить 0.8 — решта є «уявною» реактивною потужністю!
Щільність сонячної енергії
Сонце доставляє близько 1000 Вт на квадратний метр на поверхню Землі в ясний день — достатньо, щоб живити мікрохвильову піч від одного квадратного метра сонячних панелей!
Удар блискавки
Блискавка може доставити до 1 мільярда ват (1 ГВт) потужності за мікросекунду — але загальна енергія напрочуд мала, близько 250 кВт·год.
Інтуїція дБ
+3 дБ ≈ подвоює потужність; +10 дБ = 10× потужності. Отже, 0 дБм = 1 мВт, 30 дБм = 1 Вт, а 60 дБм = 1 кВт!
Потужність серця
Людське серце генерує близько 1-5 ват безперервно — перекачування крові протягом усього вашого життя вимагає приблизно стільки ж енергії, скільки підняття невеликого автомобіля на 1 метр щохвилини!
Тонна охолодження
«Тонна охолодження» дорівнює потужності охолодження, необхідній для заморожування однієї тонни льоду за 24 години: 12 000 BTU/год або близько 3.5 кВт. Це не має нічого спільного з вагою кондиціонера!
Рекорди та екстремуми
| Рекорд | Потужність | Примітки |
|---|---|---|
| Велика гідроелектростанція | > 20 ГВт | Номінальна (напр., Три ущелини) |
| Газова електростанція промислового масштабу | ~1–2 ГВт | Комбінований цикл |
| Петаватний лазер (пік) | > 10^15 Вт | Надзвичайно короткі імпульси |
Еволюція вимірювання потужності: від коней до гігават
Вимірювання потужності еволюціонувало від порівняння парових двигунів з робочими кіньми у 1700-х роках до управління гігаватними мережами відновлюваної енергії сьогодні. Ця подорож відображає зростаючі потреби людства в енергії та технологічну витонченість.
Епоха пари: народження кінської сили (1770-ті–1880-ті)
Джеймсу Ватту потрібен був спосіб продавати свої парові двигуни, порівнюючи їх з кіньми, яких вони замінювали. Його експерименти призвели до визначення кінської сили, яке ми використовуємо й сьогодні.
- 1776: Джеймс Ватт спостерігає за кіньми, що піднімають вугілля з шахт
- Розрахунок: один кінь піднімає 33 000 фунтів на один фут за одну хвилину
- Результат: 1 кінська сила ≈ 746 ват (пізніше стандартизовано)
- Маркетинговий геній: продавав двигуни, номіновані в одиницях «кінської сили»
- Спадщина: різні країни створили власні варіанти к.с. (механічна, метрична, котлова)
Електрична революція (1880-ті–1960)
Винахід практичного виробництва та розподілу електроенергії створив потребу в новій одиниці. Ват, названий на честь Джеймса Ватта, став міжнародним стандартом.
- 1882: Станція Едісона на Перл-стріт виробляє 600 кВт у Нью-Йорку
- 1889: Міжнародний електричний конгрес приймає ват (Вт)
- Визначення: 1 ват = 1 джоуль на секунду = 1 вольт × 1 ампер
- 1960: Система СІ підтверджує ват як офіційну одиницю потужності
- Розширення мережі: електростанції масштабуються від кіловат до мегават
Сучасна складність потужності (1960-ті–1990-ті)
У міру того, як електричні системи ставали більш складними, інженери виявили, що не вся потужність виконує корисну роботу. Це призвело до концепцій реальної та позірної потужності.
- Реальна потужність (Вт): виконує фактичну роботу, вимірюється у ватах
- Позірна потужність (ВА): загальна потужність, що включає реактивні компоненти
- Коефіцієнт потужності: відношення реальної потужності до позірної (від 0 до 1)
- 1990-ті: корекція коефіцієнта потужності (ККП) стає стандартом в електроніці
- Вплив: підвищення ефективності мережі, зменшення втрат тепла
- Сучасна вимога: більшість пристроїв повинні мати ККД > 0.9
Ера відновлюваної енергії (2000-ні–дотепер)
Вітрова та сонячна енергетика принесли масштаби мегават та гігават у щоденні обговорення енергії. Тепер вимірювання потужності охоплює діапазон від нановат у датчиках Інтернету речей до гігават у національних мережах.
- Побутова сонячна енергетика: типова система 5-10 кВт
- Вітрові турбіни: сучасні офшорні турбіни досягають 15 МВт кожна
- Сонячні ферми: установки промислового масштабу перевищують 500 МВт
- Зберігання енергії: акумуляторні системи, номіновані в МВт/МВт·год
- Розумні мережі: моніторинг потужності в реальному часі від нановат до гігават
- Майбутнє: глобально плануються установки відновлюваної енергії тераватного масштабу
Сучасний спектр потужності
Сьогоднішні вимірювання потужності охоплюють неймовірний діапазон, від нановатних датчиків у вашому розумному годиннику до гігаватної потужності атомних електростанцій.
- Піковати (пВт): радіоастрономічні приймачі, квантові датчики
- Нановати (нВт): наднизькопотужні датчики Інтернету речей, збір енергії
- Мікровати (мкВт): слухові апарати, фітнес-трекери
- Мілівати (мВт): світлодіодні індикатори, дрібна електроніка
- Вати (Вт): лампочки, зарядні пристрої USB
- Кіловати (кВт): побутова техніка, двигуни електромобілів
- Мегавати (МВт): центри обробки даних, вітрові турбіни, невеликі електростанції
- Гігавати (ГВт): ядерні реактори, великі гідроелектростанції
- Теравати (ТВт): світове виробництво енергії (~20 ТВт безперервно)
Каталог одиниць
Метрична (SI)
| Одиниця | Символ | Вати | Примітки |
|---|---|---|---|
| кіловат | kW | 1,000 | 1,000 Вт; побутова техніка та ЕМ. |
| мегават | MW | 1,000,000 | 1,000 кВт; генератори, центри обробки даних. |
| ват | W | 1 | Базова одиниця СІ для потужності. |
| гігават | GW | 1.000e+9 | 1,000 МВт; масштаб мережі. |
| мікроват | µW | 0.000001 | Мікроват; датчики. |
| міліват | mW | 0.001 | Міліват; дрібна електроніка. |
| нановат | nW | 0.000000001 | Нановат; наднизька потужність. |
| піковат | pW | 1.000e-12 | Піковат; крихітний РЧ/оптичний. |
| терават | TW | 1.000e+12 | 1,000 ГВт; контекст глобальних підсумків. |
Кінська сила
| Одиниця | Символ | Вати | Примітки |
|---|---|---|---|
| кінська сила (механічна) | hp | 745.7 | Кінська сила (механічна). |
| кінська сила (метрична) | hp(M) | 735.499 | Метрична кінська сила (PS). |
| кінська сила (котельна) | hp(S) | 9,809.5 | Котлова кінська сила (пар). |
| кінська сила (електрична) | hp(E) | 746 | Електрична кінська сила. |
| кінська сила (водяна) | hp(H) | 746.043 | Водяна кінська сила. |
| pferdestärke (PS) | PS | 735.499 | Pferdestärke (PS), ≈ метрична к.с. |
Теплова / BTU
| Одиниця | Символ | Вати | Примітки |
|---|---|---|---|
| BTU на годину | BTU/h | 0.293071 | BTU на годину; стандарт ОВК. |
| BTU на хвилину | BTU/min | 17.5843 | BTU на хвилину. |
| BTU на секунду | BTU/s | 1,055.06 | BTU на секунду. |
| калорія на годину | cal/h | 0.00116222 | Калорія на годину. |
| калорія на хвилину | cal/min | 0.0697333 | Калорія на хвилину. |
| калорія на секунду | cal/s | 4.184 | Калорія на секунду. |
| кілокалорія на годину | kcal/h | 1.16222 | Кілокалорія на годину. |
| кілокалорія на хвилину | kcal/min | 69.7333 | Кілокалорія на хвилину. |
| кілокалорія на секунду | kcal/s | 4,184 | Кілокалорія на секунду. |
| мільйон BTU на годину | MBTU/h | 293,071 | Мільйон BTU на годину. |
| тонна охолодження | TR | 3,516.85 | Тонна охолодження (ТО). |
Електрична
| Одиниця | Символ | Вати | Примітки |
|---|---|---|---|
| кіловольт-ампер | kVA | 1,000 | Кіловольт-ампер. |
| мегавольт-ампер | MVA | 1,000,000 | Мегавольт-ампер. |
| вольт-ампер | VA | 1 | Вольт-ампер (позірна потужність). |
Імперська
| Одиниця | Символ | Вати | Примітки |
|---|---|---|---|
| фут-фунт-сила на годину | ft·lbf/h | 0.000376616 | Футо-фунт-сила на годину. |
| фут-фунт-сила на хвилину | ft·lbf/min | 0.022597 | Футо-фунт-сила на хвилину. |
| фут-фунт-сила на секунду | ft·lbf/s | 1.35582 | Футо-фунт-сила на секунду. |
Наукова / CGS
| Одиниця | Символ | Вати | Примітки |
|---|---|---|---|
| атмосфера-куб. см на хвилину | atm·cc/min | 0.00168875 | атм·см³ на хвилину. |
| атмосфера-куб. см на секунду | atm·cc/s | 0.101325 | атм·см³ на секунду. |
| атмосфера-куб. фут на хвилину | atm·cfm | 47.82 | атм·кубічний фут на хвилину. |
| ерг на секунду | erg/s | 0.0000001 | Ерг на секунду (CGS). |
| джоуль на годину | J/h | 0.000277778 | Джоуль на годину. |
| джоуль на секунду | J/s | 1 | Джоуль на секунду = ват. |
| кілоджоуль на годину | kJ/h | 0.277778 | Кілоджоуль на годину. |
| кілоджоуль на хвилину | kJ/min | 16.6667 | Кілоджоуль на хвилину. |
| кілоджоуль на секунду | kJ/s | 1,000 | Кілоджоуль на секунду. |
| люсек | lusec | 0.0001333 | Одиниця витоку: мікрон-літри/с. |
Найкращі практики перетворення потужності
Найкращі практики перетворення
- Знайте свій контекст: використовуйте Вт/кВт для точності, к.с. для двигунів, BTU/год для ОВК
- Вказуйте варіант кінської сили: механічна к.с. (745.7 Вт) ≠ метрична к.с. (735.5 Вт) ≠ котлова к.с.
- Коефіцієнт потужності має значення: ВА × ККД = Вт (для електричних систем, ККД в діапазоні 0-1)
- Часова база є критичною: потужність (Вт) проти енергії (Вт·год) — не плутайте швидкість з кількістю
- Перевіряйте узгодженість одиниць: переконайтеся, що всі одиниці в розрахунку використовують однакову часову базу (на секунду, на годину)
- Використовуйте науковий запис: для значень < 1 мкВт або > 1 ГВт науковий запис покращує читабельність
Поширені помилки, яких слід уникати
- Плутанина кВт (потужність) з кВт·год (енергія) — швидкість проти кількості, абсолютно різні величини
- Змішування типів кінських сил: механічна к.с. (745.7 Вт) ≠ метрична к.с. (735.5 Вт) — похибка 1.4%
- Використання ВА як Вт: позірна потужність (ВА) ≠ реальна потужність (Вт), якщо коефіцієнт потужності не дорівнює 1.0
- BTU проти BTU/год: одиниця енергії проти одиниці потужності — час має значення! (як плутати кВт·год з кВт)
- Неправильна формула дБ: потужність використовує 10 log₁₀, напруга використовує 20 log₁₀ — не змішуйте їх
- Забування про трифазну систему: однофазна P = V × I × ККД, але 3-фазна P = √3 × VLL × I × ККД
Шкала потужності: від квантової до космічної
Репрезентативні шкали потужності
| Шкала / Потужність | Репрезентативні одиниці | Типові застосування | Приклади |
|---|---|---|---|
| 1 × 10⁻¹⁵ Вт | Фемтоват (фВт) | Квантова оптика, детектування одного фотона | Енергетичний потік одного фотона |
| 1 × 10⁻¹² Вт | Піковат (пВт) | Радіоастрономічні приймачі, квантові датчики | Сигнал Вояджера-1 на Землі ≈ 1 пВт |
| 1 × 10⁻⁹ Вт | Нановат (нВт) | Наднизькопотужні датчики Інтернету речей, збір енергії | Пасивна потужність RFID-мітки ≈ 10 нВт |
| 1 × 10⁻⁶ Вт | Мікроват (мкВт) | Слухові апарати, фітнес-трекери, кардіостимулятори | Кардіостимулятор ≈ 50 мкВт |
| 1 × 10⁻³ Вт | Міліват (мВт) | Світлодіодні індикатори, лазерні указки, дрібна електроніка | Лазерна указка 1-5 мВт |
| 1 × 10⁰ Вт | Ват (Вт) | Лампочки, зарядні пристрої USB, дрібна побутова техніка | Світлодіодна лампа 10 Вт, зарядний пристрій USB 20 Вт |
| 1 × 10³ Вт | Кіловат (кВт) | Побутова техніка, двигуни ЕМ, побутова сонячна енергетика | Мікрохвильова піч 1.2 кВт, двигун автомобіля 100 кВт |
| 1 × 10⁶ Вт | Мегават (МВт) | Центри обробки даних, вітрові турбіни, невеликі електростанції | Вітрова турбіна 3-15 МВт |
| 1 × 10⁹ Вт | Гігават (ГВт) | Ядерні реактори, великі греблі, інфраструктура мережі | Ядерний реактор 1-1.5 ГВт |
| 1 × 10¹² Вт | Терават (ТВт) | Загальні показники національних мереж, світове виробництво енергії | Глобальне споживання енергії ≈ 20 ТВт в середньому |
| 1 × 10¹⁵ Вт | Петават (ПВт) | Високоенергетичні лазерні системи (надкороткі імпульси) | Лазер Національного комплексу запалювання ≈ 500 ТВт пік |
| 3.828 × 10²⁶ Вт | Сонячна світність (L☉) | Зоряна астрономія, астрофізика | Загальна потужність Сонця |
Часті запитання
ВА проти Вт — яка різниця?
ВА — це позірна потужність (вольти × ампери). Помножте на коефіцієнт потужності, щоб оцінити вати (реальну потужність).
Яку кінську силу мені слід використовувати?
Механічну к.с. для двигунів (≈745.7 Вт), метричну к.с. для PS; котлова к.с. — це номінал пари, не порівнянний.
Що означає 1 тонна охолодження?
Потужність охолодження, що дорівнює плавленню 1 короткої тонни льоду на добу: ≈ 12 000 BTU/год або ≈ 3.517 кВт.
Повний Довідник Інструментів
Усі 71 інструменти, доступні на UNITS