حاسبة الكيلوواط
المصممة للعمل الكهربائي الحقيقي

1 كيلوواط عند 120 فولت أحادي الطور يسحب حوالي 8.33 أمبير بمعامل قدرة 1.0. الحساب هو (1 × 1000) ÷ (120 × 1.0) = 8.33 أمبير. إذا كان الحمل حثيًا بدلاً من مقاوم بحت (محرك صغير بمعامل قدرة 0.85 مثلاً) يسحب نفس الكيلوواط تيارًا أكبر، حوالي 9.80 أمبير.

1 كيلوواط عند 240 فولت أحادي الطور يسحب حوالي 4.17 أمبير بمعامل قدرة 1.0. هذا هو (1 × 1000) ÷ (240 × 1.0) = 4.17 أمبير، أي نصف التيار الذي يسحبه نفس الكيلوواط عند 120 فولت بالضبط. مضاعفة الجهد تنصف التيار اللازم لنقل كمية معينة من القدرة، وهو سبب توصيل الأجهزة الكبيرة بـ240 فولت.

اضرب الجهد بين خطين في الجذر التربيعي لـ3 وفي معامل القدرة، ثم اقسم الواط على الناتج: A = (kW × 1000) ÷ (1.732 × V × PF). لـ30 كيلوواط عند 400 فولت بمعامل قدرة 0.9، يكون ذلك 30,000 ÷ (1.732 × 400 × 0.9) = 48.11 أمبير. استخدم صيغة خط إلى محايد بمعامل ضرب 3 بدلاً من الجذر التربيعي لـ3 إذا كان الجهد الذي قِسته من طور إلى محايد.

100 أمبير عند 240 فولت أحادي الطور تساوي 24 كيلوواط بمعامل قدرة 1.0. المعادلة هي (240 × 100 × 1.0) ÷ 1000 = 24 كيلوواط. عند معامل قدرة 0.9، يوصّل نفس الـ100 أمبير 21.6 كيلوواط فقط من القدرة الفعلية، لأن جزءًا من التيار يدور كقدرة تفاعلية بدلاً من أداء عمل.

لا. الجهد مطلوب، لأن الأمبير يقيس معدل تدفق الشحنة بينما يقيس الكيلوواط معدل نقل الطاقة، والجهد هو الحد الذي يربط بينهما. بدونه، يقابل رقم كيلوواط واحد عددًا لا نهائيًا من قيم التيار الممكنة. 10 كيلوواط هي 41.67 أمبير عند 240 فولت لكنها فقط 20.83 أمبير عند 480 فولت، كلاهما بمعامل قدرة وحدوي.

اضرب الكيلوفولت أمبير في معامل القدرة: kW = kVA × PF. يوصّل محول بقدرة 100 kVA يغذي حملاً بمعامل قدرة 0.8 قدرة فعلية 80 كيلوواط. وفي الاتجاه المعاكس تقسم بدلاً من أن تضرب، لذا kVA = kW ÷ PF.

اضرب الكيلوواط في 3412.14 للحصول على BTU في الساعة. ينتج سخان كهربائي بقدرة 5 كيلوواط 5 × 3412.14 = 17,060.7 BTU/hr. قسمة BTU/hr على 12,000 يحوّل إلى أطنان تبريد، مما يجعل نفس الـ5 كيلوواط حوالي 1.42 طن.

للتيار المتردد الأحادي الطور هي kW = (V × A × PF) ÷ 1000؛ للتيار المستمر أسقط معامل القدرة، وللثلاثي الطور اضرب في الجذر التربيعي لـ3 عند استخدام الجهد بين خطين. القسمة على 1000 هي فقط خطوة الانتقال من الواط إلى الكيلوواط. تعبّر الأشكال الأربعة جميعها عن نفس العلاقة الفيزيائية (القدرة هي الجهد مضروبًا في التيار) مع تطبيق معامل ضرب حسب عدد الأطوار وتصحيح لمعامل القدرة.

معامل القدرة هو نسبة القدرة الفعلية (kW) إلى القدرة الظاهرية (kVA)، وهو رقم بين 0 و1 يصف مقدار التيار الذي يؤدي عملاً مفيدًا. يسحب الحمل الذي يعمل بمعامل قدرة 0.7 تيارًا أكبر بنحو 43% من نفس الحمل الحقيقي عند 1.0، مما يعني موصلات أكبر، وقاطعًا أكبر، وفي كثير من التعرفات التجارية رسمًا إضافيًا من المرفق.

استخدم 0.8 كتقدير عملي للأحمال المختلطة التي تشمل محركات، و1.0 للأحمال المقاومة البحتة مثل السخانات والأفران الكهربائية ومصابيح التوهج. كلاهما قواعد عامة للحسابات التخطيطية وليس قيمًا مقاسة. تعطي لوحة بيانات المعدة أو قراءة مقياس ملقط التيار الرقم الحقيقي، ولوحة البيانات هي ما يهم بالنسبة لأي شيء سيُركَّب فعليًا.

الكيلوواط هو القدرة الفعلية، الجزء الذي يؤدي عملاً مفيدًا، بينما الـ kVA هو القدرة الظاهرية، الإجمالي الذي يجب أن يحمله مصدر التغذية وموصلاته. يتساويان فقط عند معامل قدرة 1.0. ولأن الكابلات والقواطع تستجيب للتيار الإجمالي وليس الناتج المفيد، تُقيَّم معدات مثل المحولات والمولدات وأنظمة الطاقة اللامنقطعة بـ kVA.

لا. الكيلوواط معدل قدرة والكيلوواط ساعة كمية طاقة (كيلوواط واحد مستمر لمدة ساعة). يستهلك سخان بقدرة 2 كيلوواط يعمل لمدة 3 ساعات 6 كيلوواط ساعة. تُفوتَر فواتير المرافق بوحدة kWh لأنها تفرض رسومًا على الطاقة المسلَّمة عبر الزمن، بينما تُحدَّد أحجام الكابلات والقواطع من الكيلوواط والأمبير لأنها تعكس المعدل اللحظي.

القدرة التفاعلية، المقاسة بـ kVAR، هي قدرة تنتقل ذهابًا وإيابًا بين المصدر والمجالات المغناطيسية أو الكهربائية لحمل ما دون أن تتحول أبدًا إلى عمل مفيد. تحتاجها المحركات والمحولات لإنشاء مجالاتها المغناطيسية. ترتبط بالكميتين الأخريين عبر مثلث القدرة، حيث kVA² = kW² + kVAR².

يربط قانون أوم الجهد والتيار والمقاومة كـ V = I × R، بينما يربط قانون واط القدرة والجهد والتيار كـ P = V × I. استخدامهما معًا يتيح حل أي من الكميات الأربع مع معرفة اثنتين من الأخريين، وهذه هي الطريقة التي يمكن بها تتبع رقم كيلوواط إلى مقاومة بالأوم.

اضرب الجذر التربيعي لـ3 في الجهد بين خطين والتيار ومعامل القدرة، ثم اقسم على 1000: kW = (1.732 × V × A × PF) ÷ 1000. لـ40 أمبير عند 208 فولت بمعامل قدرة 0.85، يعطي ذلك (1.732 × 208 × 40 × 0.85) ÷ 1000 = 12.25 كيلوواط.

يُقاس الجهد بين خطين بين أي موصلي طور، بينما يُقاس الجهد من خط إلى محايد بين موصل طور واحد والمحايد. في نظام نجمي متوازن، يكون رقم بين خطين هو الجذر التربيعي لـ3 مضروبًا في رقم خط إلى محايد، لذا يقيس نظام 480 فولت بين خطين 277 فولت من خط إلى محايد. الخلط بين الاثنين هو الخطأ الأكثر شيوعًا في حسابات الثلاثي الطور.

لأن الأطوار الثلاثة تصل إلى الذروة بفاصل 120 درجة كهربائية، تُجمع مساهماتها اتجاهيًا بدلاً من حسابيًا، ويكون المجموع المتجهي لمجموعة متوازنة هو الجذر التربيعي لـ3 مضروبًا في القيمة لكل طور. الجذر التربيعي لـ3 يساوي تقريبًا 1.732. يظهر كلما اجتمع الجهد بين خطين وتيار الخط في نفس التعبير.

نعم. مع الجهد من خط إلى محايد يصبح معامل الضرب 3 بدلاً من الجذر التربيعي لـ3، لذا kW = (3 × V × A × PF) ÷ 1000. يعطي كلا الشكلين نفس الإجابة لنفس الدائرة الفيزيائية، لأن تعويض الجهد بين خطين = الجذر التربيعي لـ3 × الجهد من خط إلى محايد يحوّل أحدهما إلى الآخر. اختر الشكل الذي يطابق الجهد الذي قِسته فعليًا.

480 فولت بين خطين هو الجهد الثلاثي التجاري والصناعي الشائع في أمريكا الشمالية، مع خدمة 208 فولت لأحمال المباني الأخف؛ ويستخدم معظم أوروبا والمملكة المتحدة وجزء كبير من آسيا 400 فولت. نظيراتها من خط إلى محايد هي حوالي 277 و120 و230 فولت على التوالي، وهذه هي الطريقة التي يمكن بها لخدمة ثلاثية طور واحدة أن تغذي أيضًا دوائر أحادية الطور العادية.

في توصيل المثلث تشكّل الملفات الثلاثة مثلثًا مغلقًا دون نقطة محايد، بينما في توصيل النجمة تلتقي إحدى نهايتي كل ملف عند محايد مشترك. يوفر التوصيل النجمي جهدين قابلين للاستخدام بالإضافة إلى محايد للأحمال الأحادية الطور، وهو ما يناسب توزيع المباني. لا يحمل المثلث محايدًا وهو شائع في المحركات وفي الجانب الأولي لمحولات التوزيع.

لا. كيلوواط لوحة بيانات المحرك هو ناتجه الميكانيكي عند العمود، لذا فهو لا يأخذ في الاعتبار معامل القدرة ولا الكفاءة في جانب المدخل الكهربائي. لتقدير التيار الذي سيسحبه فعلاً، اقسم أولاً كيلوواط لوحة البيانات على الكفاءة للحصول على قدرة المدخل، ثم طبّق معادلة الثلاثي الطور باستخدام معامل قدرة لوحة البيانات.

يُقدَّر منزل بغرفتي نوم عادةً بطلب ذروة يبلغ حوالي 30 أمبير، وهو ما يعادل تقريبًا 7.2 كيلوواط عند 240 فولت. هذا تقدير تخطيطي مقتبس على نطاق واسع وليس قياسًا لمنزل معين. يتقلب الطلب الفعلي مع نوع التدفئة والمناخ ومزيج الأجهزة، ويقوم كهربائي مرخّص بإجراء حساب الحمل الفعلي لخدمة ما.

يُقدَّر منزل بثلاث غرف نوم عادةً بحوالي 45 أمبير، ما يعادل تقريبًا 10.8 كيلوواط عند 240 فولت. مرة أخرى هذا مجرد رقم نموذجي للتخطيط التقريبي فقط. يمكن لمنزل كهربائي بالكامل مزود بمضخة حرارية وشاحن مركبة كهربائية أن يسحب أكثر بكثير، وهذا هو سبب استناد تحديد حجم الخدمة على حساب حمل رسمي بدلاً من عدد غرف النوم.

كمرجع عام، عادةً ما يُختار مولد بحيث يقع الحمل التشغيلي المتوقع بين 50% و80% من تقييمه المستمر، تاركًا هامشًا لاندفاعات بدء المحركات. ولأن المولدات تحمل تقييم kVA بالإضافة إلى تقييم kW، يقلل معامل القدرة المنخفض من القدرة الفعلية المتاحة فعليًا. يجب أن يحدد كهربائي مرخّص حجم المجموعة ومعدات النقل لأي تركيب فعلي.

اضرب الحمل بالكيلوواط في ساعات تشغيله للحصول على kWh، ثم اضرب ذلك في تعرفتك. موقد كهربائي بقدرة 9.6 كيلوواط مستخدم لمدة 3 ساعات بمعدل 0.17 دولار لكل kWh يكلف 9.6 × 3 × 0.17 = 4.90 دولار. المعدل المطبوع على فاتورتك الخاصة فقط هو ما يعطي نتيجة دقيقة، لأن التعرفات تختلف حسب المنطقة ووقت اليوم.

اضرب الحصان في 0.7457، لذا يكون محرك بقوة 25 حصانًا مساويًا لـ18.64 كيلوواط. تلك النتيجة هي قدرة الناتج الميكانيكي. يكون المدخل الكهربائي أعلى حسب كفاءة المحرك، لذا فإن نفس محرك الـ25 حصانًا العامل بكفاءة 92% يسحب حوالي 20.26 كيلوواط من التغذية.

لا يولد المحرك الساكن أي قوة كهرومغناطيسية معاكسة تعارض التغذية، لذا يصل تيار الاندفاع عادةً بشكل مؤقت إلى 6 إلى 8 أضعاف تيار التشغيل عند الحمل الكامل. لا يستمر الاندفاع إلا حتى يصل الدوار إلى سرعته، لكنه سبب أخذ اختيار المولد وأجهزة الحماية تيار البدء بعين الاعتبار بدلاً من الحمل التشغيلي فقط.

يوفر شاحن منزلي نموذجي من المستوى 2 قدرة 7.7 كيلوواط عند 32 أمبير على 240 فولت، بينما تعمل الوحدات الأكبر عند 48 أمبير لتوفير حوالي 11.5 كيلوواط. في أوروبا، يسحب صندوق حائطي ثلاثي الطور بجهد 400 فولت مقيَّم بـ11 كيلوواط حوالي 15.9 أمبير لكل طور بمعامل قدرة وحدوي، وتسحب وحدة بقدرة 22 كيلوواط حوالي 31.8 أمبير. تُعد هذه الأحمال المستمرة سببًا شائعًا لضرورة إعادة تقييم خدمة قائمة.