功率转换器
功率 — 瓦特、马力及更多
快速估算功率并避免常见错误的方法。从瓦特、千瓦到马力、BTU/h 和 VA，快速获得解答。
此工具的功能
在功率单位之间进行转换，包括瓦特 (W)、千瓦 (kW)、马力 (hp)、英热单位每小时、伏安 (VA)、冷吨等等。涵盖电力功率 (W, kW, MW, VA)、机械功率 (马力变体)、热功率 (BTU/h, kcal/s) 和科学单位。对电气工程、HVAC 设计、汽车规格、可再生能源以及理解您的电费账单至关重要。
功率基础
功率
能量转移的速率。SI 单位：瓦特 (W)。1 W = 1 J/s。
电力功率
有功功率 (W) 产生作用；视在功率 (VA) 包含无功功率部分。
- P = V × I × PF
- PF (功率因数) ∈ [0..1]
- 三相电 ≈ √3 × V × I × PF
马力家族
与马匹工作速率的历史比较；存在多种变体。
- hp(机械) ≈ 745.7 W
- hp(公制) ≈ 735.5 W
- 锅炉马力要大得多
热功率
HVAC 和发动机以 BTU/h、kcal/s、冷吨来评估热流。
- 1 kW ≈ 3,412 BTU/h
- 1 TR ≈ 3.517 kW
- 检查时间基准
快速摘要
- 通过瓦特 (W) 转换以避免错误
- 马力因变体而异；请注明是哪一种
- VA 需要 PF 才能得到 W
各单位适用场合
家庭与家电
家电标示功率为 W/kW；电费账单为 kWh。
- 热水壶 ~2 kW
- 微波炉 ~1.2 kW
- 笔记本电脑 ~60–100 W
发动机与车辆
发动机标示 hp 或 kW；电动车使用 kW。
- 1 kW ≈ 1.341 hp
- 传动系统列出峰值与连续功率
HVAC 与热能
冷却/加热通常以 BTU/h 或冷吨 (TR) 显示。
- 1 TR ≈ 12,000 BTU/h
- 加热器以 kW 或 BTU/h 为单位
射频与音频
小功率使用 dBm（参考 1 mW）。
- 0 dBm = 1 mW
- +30 dBm = 1 W
- 放大器的动态余量很重要
快速计算
功率因数解说
有功功率 vs 视在功率
- PF = 有功功率 / 视在功率
- P (W) = V × I × PF
- PF 0.8 表示 20% 是无功功率；较高的 PF 会降低电流
三相电速查
快速三相电规则
- VLL = √3 × VLN
- P ≈ √3 × VLL × I × PF
- 示例：400 V、50 A、PF 0.9 → ≈ 31 kW
电学基础
即时估算电力负载
- 单相电：P = V × I (瓦特)
- 示例：120 V × 10 A = 1,200 W = 1.2 kW
- 三相电：P ≈ √3 × V × I × PF
换算与马力
在 W、kW 和马力之间转换
- 1 kW = 1,000 W
- 1 hp (机械) ≈ 745.7 W
- 1 kW ≈ 1.341 hp
热转换
HVAC 快速因数
- 1 BTU/h ≈ 0.2931 W
- 1 kW ≈ 3,412 BTU/h
dBm 速查
无线电/功率等级快捷方式
- 0 dBm = 1 mW
- 10 dBm = 10 mW；20 dBm = 100 mW；30 dBm = 1 W
- dBm = 10·log10(P[mW])
转换如何运作
基准单位法
转换为瓦特 (W)，再从 W 转到目标单位。快速因数：1 hp ≈ 745.7 W；1 kW ≈ 3,412 BTU/h；1 kcal/s = 4,184 W。
- W ÷ 1,000 → kW；kW × 1,000 → W
- hp(机械) × 745.7 → W；W ÷ 745.7 → hp(机械)
- BTU/h × 0.293071 → W；W × 3.41214 → BTU/h
常见转换
| 从 | 到 | 因数 | 示例 |
|---|---|---|---|
| kW | W | × 1,000 | 1.2 kW = 1,200 W |
| hp(机械) | kW | × 0.7457 | 150 hp ≈ 112 kW |
| kW | BTU/h | × 3,412 | 2 kW ≈ 6,824 BTU/h |
| TR | kW | × 3.517 | 2 TR ≈ 7.03 kW |
| dBm | mW | 10^(dBm/10) | 20 dBm = 100 mW |
快速示例
2.4 kW → hp(机械)→≈ 3.22 hp
1 TR → kW→≈ 3.517 kW
500 W → BTU/h→≈ 1,706 BTU/h
10 dBm → mW→= 10 mW
应避免的常见错误
- kW vs kWh：功率（速率）vs 能量（总量）
- 马力变体：机械马力 ≠ 公制马力 ≠ 锅炉马力
- VA vs W：视在功率 vs 有功功率（取决于功率因数）
- BTU vs BTU/h：能量单位 vs 功率单位
- 每秒 vs 每小时：务必检查时间基准
- dB 计算：功率使用 10×（而非 20×）
日常基准
| 事物 | 典型功率 | 备注 |
|---|---|---|
| 人体（休息时） | ~100 W | 新陈代谢率 |
| LED 灯泡 | 8–12 W | 现代照明 |
| 笔记本电脑 | 60–100 W | 负载下 |
| 微波炉 | 1.0–1.2 kW | 烹饪功率 |
| 电热水壶 | 1.8–2.2 kW | 快速煮沸 |
| 室内空调 | 1–3 kW | 依尺寸/SEER |
| 紧凑型电动车电机 | 100–200 kW | 峰值额定功率 |
惊人的功率事实
为何是“马力”？
詹姆斯·瓦特创造“马力”一词来营销蒸汽机，将其与马匹比较。一匹马能在一分钟内将 33,000 磅的重物提升一英尺。
人体功率
人体在休息时平均产生约 100 瓦的热量 — 足以点亮一颗明亮的 LED 灯泡。在剧烈运动时，功率输出可超过 400 瓦！
VA vs W 之谜
如果功率因数为 0.8，一台 1 kVA 的 UPS 可能只能提供 800 W 的有功功率 — 其余的是“虚拟”的无功功率！
太阳能功率密度
在晴天，太阳每平方米向地球表面输送约 1,000 W 的功率 — 仅用一平方米的太阳能板就足以驱动一台微波炉！
闪电一击
一道闪电可以在一微秒内传递高达 10 亿瓦 (1 GW) 的功率 — 但总能量却出奇地小，约为 250 kWh。
dB 直觉
+3 dB ≈ 功率加倍；+10 dB = 10 倍功率。所以 0 dBm = 1 mW，30 dBm = 1 W，而 60 dBm = 1 kW！
心脏功率
人类心脏持续产生约 1-5 瓦的功率 — 在您一生中泵送血液所需的能量，大约相当于每分钟将一辆小汽车举起 1 米！
冷吨
一“冷吨”等于在 24 小时内冻结一短吨冰所需的冷却功率：12,000 BTU/h 或约 3.5 kW。这与空调机组的重量无关！
纪录与极端值
| 纪录 | 功率 | 备注 |
|---|---|---|
| 大型水力发电厂 | > 20 GW | 铭牌功率（例如，三峡大坝） |
| 公用事业规模燃气电厂 | ~1–2 GW | 联合循环 |
| 拍瓦激光器（峰值） | > 10^15 W | 超短脉冲 |
功率测量的演进：从马力到吉瓦
功率测量的演进，从 1700 年代将蒸汽机与役马进行比较，到今日管理吉瓦级的可再生能源电网。这段历程反映了人类日益增长的能源需求与技术的精进。
蒸汽时代：马力的诞生 (1770年代-1880年代)
詹姆斯·瓦特需要一种方法，通过将他的蒸汽机与它们将取代的马匹进行比较，来营销他的产品。他的实验最终定义了我们今天仍在使用的马力。
- 1776年：詹姆斯·瓦特观察马匹从矿井中吊起煤炭
- 计算：一匹马在一分钟内将 33,000 磅的重物提升一英尺
- 结果：1 马力 ≈ 746 瓦特（后来标准化）
- 营销天才：以“马力”单位销售发动机
- 遗产：不同国家创造了自己的马力变体（机械、公制、锅炉）
电气革命 (1880年代-1960年)
实用发电与配电技术的发明，催生了对新单位的需求。以詹姆斯·瓦特命名的“瓦特”，成为了国际标准。
- 1882年：爱迪生的珍珠街发电站在纽约市发电 600 kW
- 1889年：国际电气会议采用瓦特 (W)
- 定义：1 瓦特 = 1 焦耳每秒 = 1 伏特 × 1 安培
- 1960年：SI 系统确认瓦特为官方功率单位
- 电网扩张：发电厂规模从千瓦扩大到兆瓦
现代功率的复杂性 (1960年代-1990年代)
随着电力系统变得更加复杂，工程师发现并非所有功率都能产生有效功。这催生了有功功率与视在功率的概念。
- 有功功率 (W)：产生实际作用，以瓦特测量
- 视在功率 (VA)：包含无功功率部分的总功率
- 功率因数：有功功率与视在功率的比率 (0 到 1)
- 1990年代：功率因数校正 (PFC) 成为电子产品的标准
- 影响：提高电网效率，减少废热
- 现代要求：大多数设备的 PF 必须 > 0.9
可再生能源时代 (2000年代-至今)
风能与太阳能将兆瓦和吉瓦的规模带入日常能源讨论中。现在，功率测量范围从物联网传感器的纳瓦，到国家电网的吉瓦。
- 住宅太阳能：典型系统 5-10 kW
- 风力发电机：现代离岸风机每台可达 15 MW
- 太阳能发电场：公用事业规模的装置超过 500 MW
- 储能：电池系统以 MW/MWh 评级
- 智能电网：从纳瓦到吉瓦的实时功率监控
- 未来：全球计划建设太瓦级的可再生能源设施
现代功率谱
今日的功率测量横跨了惊人的范围，从您智能手表中的纳瓦传感器，到核电厂的吉瓦输出。
- 皮瓦 (pW)：射电天文学接收器、量子传感器
- 纳瓦 (nW)：超低功耗物联网传感器、能量收集
- 微瓦 (µW)：助听器、健身追踪器
- 毫瓦 (mW)：LED 指示灯、小型电子产品
- 瓦特 (W)：灯泡、USB 充电器
- 千瓦 (kW)：家电、电动汽车电机
- 兆瓦 (MW)：数据中心、风力发电机、小型发电厂
- 吉瓦 (GW)：核反应堆、大型水坝
- 太瓦 (TW)：全球能源生产（约 20 TW 连续）
单位目录
公制 (SI)
| 单位 | 符号 | 瓦特 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 千瓦 | kW | 1,000 | 1,000 W；家电和电动汽车。 |
| 兆瓦 | MW | 1,000,000 | 1,000 kW；发电机、数据中心。 |
| 瓦特 | W | 1 | SI 功率基本单位。 |
| 吉瓦 | GW | 1.000e+9 | 1,000 MW；电网规模。 |
| 微瓦 | µW | 0.000001 | 微瓦；传感器。 |
| 毫瓦 | mW | 0.001 | 毫瓦；小型电子产品。 |
| 纳瓦 | nW | 0.000000001 | 纳瓦；超低功耗。 |
| 皮瓦 | pW | 1.000e-12 | 皮瓦；微小射频/光学信号。 |
| 太瓦 | TW | 1.000e+12 | 1,000 GW；全球总量背景。 |
马力
| 单位 | 符号 | 瓦特 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 马力 (机械) | hp | 745.7 | 马力（机械）。 |
| 马力 (米制) | hp(M) | 735.499 | 公制马力 (PS)。 |
| 马力 (锅炉) | hp(S) | 9,809.5 | 锅炉马力（蒸汽）。 |
| 马力 (电) | hp(E) | 746 | 电气马力。 |
| 马力 (水) | hp(H) | 746.043 | 水力马力。 |
| pferdestärke (PS) | PS | 735.499 | Pferdestärke (PS)，约等于公制马力。 |
热能 / BTU
| 单位 | 符号 | 瓦特 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 英热单位/小时 | BTU/h | 0.293071 | BTU 每小时；HVAC 标准。 |
| 英热单位/分钟 | BTU/min | 17.5843 | BTU 每分钟。 |
| 英热单位/秒 | BTU/s | 1,055.06 | BTU 每秒。 |
| 卡/小时 | cal/h | 0.00116222 | 卡路里每小时。 |
| 卡/分钟 | cal/min | 0.0697333 | 卡路里每分钟。 |
| 卡/秒 | cal/s | 4.184 | 卡路里每秒。 |
| 千卡/小时 | kcal/h | 1.16222 | 千卡每小时。 |
| 千卡/分钟 | kcal/min | 69.7333 | 千卡每分钟。 |
| 千卡/秒 | kcal/s | 4,184 | 千卡每秒。 |
| 百万英热单位/小时 | MBTU/h | 293,071 | 百万 BTU 每小时。 |
| 制冷吨 | TR | 3,516.85 | 冷吨 (TR)。 |
电学
| 单位 | 符号 | 瓦特 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 千伏安 | kVA | 1,000 | 千伏安。 |
| 兆伏安 | MVA | 1,000,000 | 兆伏安。 |
| 伏安 | VA | 1 | 伏安（视在功率）。 |
英制
| 单位 | 符号 | 瓦特 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 英尺-磅力/小时 | ft·lbf/h | 0.000376616 | 英尺-磅力/小时。 |
| 英尺-磅力/分钟 | ft·lbf/min | 0.022597 | 英尺-磅力/分钟。 |
| 英尺-磅力/秒 | ft·lbf/s | 1.35582 | 英尺-磅力/秒。 |
科学 / CGS
| 单位 | 符号 | 瓦特 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 大气压-立方厘米/分钟 | atm·cc/min | 0.00168875 | 大气压-立方厘米/分钟。 |
| 大气压-立方厘米/秒 | atm·cc/s | 0.101325 | 大气压-立方厘米/秒。 |
| 大气压-立方英尺/分钟 | atm·cfm | 47.82 | 大气压-立方英尺/分钟。 |
| 尔格/秒 | erg/s | 0.0000001 | 尔格每秒 (CGS)。 |
| 焦耳/小时 | J/h | 0.000277778 | 焦耳每小时。 |
| 焦耳/秒 | J/s | 1 | 焦耳每秒 = 瓦特。 |
| 千焦/小时 | kJ/h | 0.277778 | 千焦耳每小时。 |
| 千焦/分钟 | kJ/min | 16.6667 | 千焦耳每分钟。 |
| 千焦/秒 | kJ/s | 1,000 | 千焦耳每秒。 |
| 卢塞克 | lusec | 0.0001333 | 泄漏单位：微米-升/秒。 |
功率转换最佳实践
转换最佳实践
- 了解您的情境：精密工作使用 W/kW，发动机使用 hp，HVAC 使用 BTU/h
- 指明马力变体：机械 hp (745.7 W) ≠ 公制 hp (735.5 W) ≠ 锅炉 hp
- 功率因数很重要：VA × PF = W（适用于电力系统，PF 范围 0-1）
- 时间基准至关重要：功率 (W) vs 能量 (Wh) — 不要混淆速率与总量
- 检查单位一致性：确保计算中所有单位使用相同的时间基准（每秒、每小时）
- 使用科学记数法：对于小于 1 µW 或大于 1 GW 的值，科学记数法能提高可读性
应避免的常见错误
- 混淆 kW（功率）与 kWh（能量）— 速率 vs 总量，完全不同的量
- 混合使用不同类型的马力：机械 hp (745.7 W) ≠ 公制 hp (735.5 W) — 误差 1.4%
- 将 VA 当作 W 使用：视在功率 (VA) ≠ 有功功率 (W)，除非功率因数 = 1.0
- BTU vs BTU/h：能量单位 vs 功率单位 — 时间很重要！（就像混淆 kWh 与 kW）
- 错误的 dB 公式：功率使用 10 log₁₀，电压使用 20 log₁₀ — 不要混用
- 忘记三相电：单相电 P = V × I × PF，但三相电 P = √3 × VLL × I × PF
功率尺度：从量子到宇宙
此图表显示了什么
科学与日常生活中的代表性功率尺度。用它来建立直觉，以便在横跨多个数量级的单位之间进行转换——从最微弱的量子信号到恒星的总能量输出。
代表性功率尺度
| 尺度 / 功率 | 代表性单位 | 典型用途 | 示例 |
|---|---|---|---|
| 1 × 10⁻¹⁵ W | 飞瓦 (fW) | 量子光学、单光子探测 | 单光子能量通量 |
| 1 × 10⁻¹² W | 皮瓦 (pW) | 射电天文学接收器、量子传感器 | 旅行者 1 号在地球的信号 ≈ 1 pW |
| 1 × 10⁻⁹ W | 纳瓦 (nW) | 超低功耗物联网传感器、能量收集 | RFID 标签无源功率 ≈ 10 nW |
| 1 × 10⁻⁶ W | 微瓦 (µW) | 助听器、健身追踪器、心脏起搏器 | 心脏起搏器 ≈ 50 µW |
| 1 × 10⁻³ W | 毫瓦 (mW) | LED 指示灯、激光笔、小型电子产品 | 激光笔 1-5 mW |
| 1 × 10⁰ W | 瓦特 (W) | 灯泡、USB 充电器、小型家电 | LED 灯泡 10 W、USB 充电器 20 W |
| 1 × 10³ W | 千瓦 (kW) | 家电、电动汽车电机、住宅太阳能 | 微波炉 1.2 kW、汽车发动机 100 kW |
| 1 × 10⁶ W | 兆瓦 (MW) | 数据中心、风力发电机、小型发电厂 | 风力发电机 3-15 MW |
| 1 × 10⁹ W | 吉瓦 (GW) | 核反应堆、大型水坝、电网基础设施 | 核反应堆 1-1.5 GW |
| 1 × 10¹² W | 太瓦 (TW) | 国家电网总量、全球能源生产 | 全球平均功耗 ≈ 20 TW |
| 1 × 10¹⁵ W | 拍瓦 (PW) | 高能激光系统（超短脉冲） | 国家点火装置激光器 ≈ 500 TW 峰值 |
| 3.828 × 10²⁶ W | 太阳光度 (L☉) | 恒星天文学、天体物理学 | 太阳的总功率输出 |
常见问题
VA vs W — 有什么区别？
VA 是视在功率（伏特 × 安培）。乘以功率因数来估算瓦特（有功功率）。
我应该使用哪种马力？
发动机使用机械马力（≈745.7 W），公制马力用于 PS；锅炉马力是蒸汽等级，无法直接比较。
1 冷吨是什么意思？
等于每天融化 1 短吨冰所需的冷却功率：≈ 12,000 BTU/h 或 ≈ 3.517 kW。