Амперы, ампер-часы и киловатт-часы: как перевести одно в другое
Чтобы перевести ампер-часы в киловатт-часы, нужно умножить ёмкость на напряжение и разделить на 1 000: 100 А·ч при 12 В — это 1,2 кВт·ч, а 100 А·ч при 51,2 В — 5,12 кВт·ч. Так же амперы переводятся в киловатты: 100 А при 230 В — 23 кВт, а при 48 В — только 4,8 кВт. Сами по себе амперы и ампер-часы ничего не говорят: всегда нужно знать напряжение.
Три величины, которые все путают
Разберём, что именно измеряет каждая единица.
- Ампер (А) — сила тока, то есть сколько заряда проходит через проводник в секунду. Это «поток».
- Ватт и киловатт (Вт, кВт) — мощность, то есть скорость, с которой энергия используется или вырабатывается. Мощность считается как напряжение, умноженное на ток: Р = U × I.
- Ватт-час и киловатт-час (Вт·ч, кВт·ч) — энергия, то есть сколько всего израсходовано за время. Энергия — это мощность, умноженная на время: 2 кВт, проработавшие 3 часа, дают 6 кВт·ч.
Ампер-час (А·ч) — это заряд. Чтобы получить из него энергию, заряд умножают на напряжение: Вт·ч = А·ч × В.
Самая частая ошибка — путать кВт и кВт·ч. Электроприбор на 2 кВт — это мощность, а батарея на 10 кВт·ч — запас энергии. Такая батарея может отдавать 5 кВт в течение двух часов или 2 кВт в течение пяти, но не «10 кВт».
Как перевести амперы в киловатты
Для постоянного тока и однофазной цепи без реактивной составляющей: Р (Вт) = U (В) × I (А).
- 100 А при 230 В: 230 × 100 = 23 000 Вт = 23 кВт.
- 16 А при 230 В (бытовая розетка, автомат на 16 А): 230 × 16 = 3 680 Вт ≈ 3,7 кВт.
- 100 А при 48 В (шина батареи): 48 × 100 = 4 800 Вт = 4,8 кВт.
Для трёхфазной сети формула другая: P = √3 × U × I × cos φ, где U — линейное напряжение 400 В, √3 ≈ 1,732, cos φ — коэффициент мощности нагрузки (у двигателей часто 0,8–0,9). Для 100 А: 1,732 × 400 × 100 × 0,9 ≈ 62 кВт; при cos φ = 1 получилось бы 69 кВт. Для нагрузки с низким cos φ ток при той же мощности больше, и это нужно учитывать при выборе автомата и кабеля. Подобрать сечение можно в калькуляторе сечения кабеля.
Обратный перевод: ток = мощность / напряжение. Инвертор на 5 кВт, питающийся от батареи 51,2 В, при полной нагрузке потребляет от батареи 5 000 / 51,2 ≈ 98 А, а с учётом КПД инвертора 93 % — около 105 А. Поэтому на низковольтных системах кабели между батареей и инвертором толстые, а на высоковольтных (сотни вольт) токи малы.
Как перевести ампер-часы в киловатт-часы
Формула: энергия (кВт·ч) = ёмкость (А·ч) × напряжение (В) / 1 000.
| Ёмкость | 12 В | 24 В | 48 В | 51,2 В (LiFePO4, 16 ячеек) |
|---|---|---|---|---|
| 50 А·ч | 0,6 кВт·ч | 1,2 кВт·ч | 2,4 кВт·ч | 2,56 кВт·ч |
| 100 А·ч | 1,2 кВт·ч | 2,4 кВт·ч | 4,8 кВт·ч | 5,12 кВт·ч |
| 200 А·ч | 2,4 кВт·ч | 4,8 кВт·ч | 9,6 кВт·ч | 10,24 кВт·ч |
| 280 А·ч | 3,36 кВт·ч | 6,72 кВт·ч | 13,44 кВт·ч | 14,34 кВт·ч |
Такое сравнение объясняет, почему две батареи с надписью «100 А·ч» могут отличаться в четыре с лишним раза по запасу энергии: у одной номинальное напряжение 12 В, у другой 51,2 В. В технике LiFePO4 номинальное напряжение одной ячейки 3,2 В, и 16 ячеек в серии дают 51,2 В; отсюда типичные 5,12 кВт·ч на 100 А·ч. Подробный разбор, что значат 100 и 200 А·ч, есть в статье про 100 и 200 А·ч в кВт·ч.
Сколько энергии можно взять из батареи реально
Номинальная энергия — это не то, что получит нагрузка. Две поправки:
- Глубина разряда. У литий-железо-фосфатных батарей рабочая глубина разряда 80–90 %. У свинцовых AGM и гелевых для длительного срока службы обычно берут 50 %.
- КПД цикла и инвертора. У LFP КПД цикла 90–95 %, а инвертор вносит свои потери (в паспорте).
Пример для батареи 5,12 кВт·ч: полезная часть 5,12 × 0,9 = 4,6 кВт·ч; с учётом потерь инвертора 93 % до розетки дойдёт около 4,3 кВт·ч. Для свинцовой батареи 12 В 100 А·ч: 1,2 кВт·ч × 0,5 = 0,6 кВт·ч полезной энергии, то есть в восемь раз меньше, чем у литиевой на 51,2 В той же «ампер-часовой» ёмкости, и это без учёта потерь.
На практике на цифры влияет ещё ток разряда: чем он больше, тем меньше отдаваемая ёмкость, особенно у свинца; об этом в статье про C10, C20 и токи заряда и разряда.
Типичные ошибки
- Сравнивают батареи разного напряжения по ампер-часам. Правильно сравнивать по кВт·ч и по рабочей глубине разряда.
- Путают кВт и кВт·ч: «инвертор на 5 кВт» не говорит, на сколько часов хватит батареи.
- Делят ампер-часы на ток нагрузки в розетке. Нагрузка 10 А при 230 В — это 2,3 кВт, а на шине батареи 48 В тот же прибор потребует уже около 50 А. Время работы считают в киловатт-часах и киловаттах, а не смешивая токи разных напряжений.
- Берут 100 % ёмкости как доступную.
- Принимают мощность на этикетке розетки или автомата за фактическое потребление: автомат на 16 А допускает до 3,7 кВт, а прибор может брать намного меньше.
Как быстро прикинуть время резерва: полезная энергия батареи в кВт·ч делят на среднюю мощность нагрузки в кВт. Для 4,3 кВт·ч и нагрузки 0,5 кВт получается около 8,6 часа. Для расчёта под свою нагрузку используйте калькулятор накопителя и калькулятор автономности; про выбор ёмкости под вечер и ночь — статья сколько аккумуляторов нужно для дома.
Пример: сравниваем две батареи
Допустим, вам предлагают два варианта. Первый — четыре свинцово-кислотные батареи по 12 В и 200 А·ч, второй — одна литиевая батарея 51,2 В и 100 А·ч. По ампер-часам первый вариант выглядит в восемь раз больше (800 против 100). Считаем в киловатт-часах.
- Свинец: 4 × 12 В × 200 А·ч = 9 600 Вт·ч = 9,6 кВт·ч номинально. При глубине разряда 50 % полезно 4,8 кВт·ч.
- Литий: 51,2 В × 100 А·ч = 5 120 Вт·ч = 5,12 кВт·ч. При глубине разряда 90 % полезно около 4,6 кВт·ч.
Полезная энергия практически одинакова, а разница в цене, весе, числе циклов и сроке службы — отдельный разговор. Сравнение по «ампер-часам» привело бы к неверному выводу. Сколько циклов и лет можно ожидать от разных типов, показано в статье о типах аккумуляторов для станций.
Если батареи включают в цепь, не забывайте про схему соединения: при параллельном соединении напряжение остаётся тем же, а ёмкость растёт; при последовательном растёт напряжение. Схемы и расчёт приведены в материале о последовательном и параллельном соединении.
Частые вопросы
100 А·ч — это сколько кВт·ч?
Зависит от напряжения: при 12 В — 1,2 кВт·ч, при 24 В — 2,4, при 48 В — 4,8, при 51,2 В — 5,12 кВт·ч.
100 ампер — это сколько киловатт?
При 230 В это 23 кВт, при 48 В — 4,8 кВт, при трёх фазах 400 В — около 62–69 кВт в зависимости от cos φ.
Можно ли складывать ампер-часы батарей?
При параллельном соединении батарей одного напряжения ампер-часы складываются, при последовательном складывается напряжение, а ёмкость в ампер-часах остаётся прежней. Энергия в кВт·ч при любом соединении просто суммируется.
Что надёжнее на этикетке — А·ч или кВт·ч?
Киловатт-часы: они сразу показывают запас энергии и не зависят от напряжения батареи.