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當你的機械師或喜歡汽車的朋友繼續談論你的汽車性能並用千瓦和扭矩等行話描述它時，你是否發現自己在點頭，而你假裝跟隨，卻暗暗感到無所適從?如果是這樣，你並不孤單。
千瓦和扭矩是用於評估各種系統性能和效率的兩個基本概念，從汽車和噴氣發動機到電動機和工業設備。
還，很少有人能說出它們的真正含義或它們之間的區別。我們整理這篇文章是為了幫助理清思路並幫助您理解這些概念。我們將深入研究它們的定義和差異，並強調它們最適合的用途。所以，係好安全帶，讓我們開始吧！
千瓦與扭矩:並排比較
千瓦與扭矩:有什麼區別?
定義
瓦特被定義為使用的功率單位測量能量傳輸或轉換的速率。千瓦 (kW) 等於每秒 1000 瓦或 1 千焦耳。另一方面，扭矩是旋轉力或扭轉作用的量度，以牛頓米 (Nm) 為單位。
在力學中，千瓦和扭矩或多或少是同一枚硬幣的兩個面。千瓦測量能量轉換為機械能或從機械能轉換的速度，而扭矩測量旋轉體（例如發動機的曲軸）產生的扭力。
在電力中，千瓦衡量的是電能從一點轉移到另一點的速率，而扭矩通常用於衡量電動機施加的扭力。
1886 年奔馳專利-Motorwagen 是世界上第一輛汽車，其發動機可產生約 0.55 千瓦的功率。
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應該指出的是，除了電力和機械外，千瓦也是至關重要的其他領域的測量單位，例如熱力學，他們測量傳熱速率，以及光學，他們測量激光的功率。
計算
在線性力學
在線性力學的背景下，千瓦是通過將施加到物體上的力乘以其線速度來計算的。在數學上，這可以寫成如下形式:
功率 (kW)=力 (kN) x 速度 (m/s)
我們可以更好地理解這裡的千瓦，將它們視為物體在一定的力作用下可以移動多快的指標。
例如，讓我們考慮一輛小型汽車的假設情況，例如 Mini Cooper，其發動機產生 5000 N 或 5kN（1125 磅）的力並以 45 mph 的速度推動汽車（幾乎 20 米/秒）。
通過應用上面的公式，我們發現發動機的功率輸出約為 100 kW。這就像有大約 134 匹馬在拉汽車（1hp 大約是 0.746kW）！
另一方面，扭矩可以看作是發動機產生的用於轉動車輪的扭力的量度。從數學上講，這是:
扭矩 (Nm)=力 (N) x 距樞軸點的距離 (m)
如果您曾經使用扳手擰緊螺栓，你知道扭矩有多重要。假設您要用扳手擰緊螺栓並施加 50 N（11.24 磅）的力，螺栓位於距孔中心（樞軸點）30 厘米（11.81 英寸）的位置。然後施加到螺栓上的扭矩為 15 Nm（11.06 lb-ft），這意味著您可以非常安全地擰緊它。
在旋轉體（轉子動力學）中
千瓦和扭矩當涉及到發動機和電動機等旋轉機械時，可以直接相關。一般來說，兩者之間的關係可以用以下等式表示:
功率（kW）=扭矩（kNm）x角速度（rad/s）或簡單地P=（Tω）
上式表明功率和扭矩成正比，角速度作為比例常數。這意味著假設角速度保持不變，扭矩的增加將導致功率的增加。
千瓦和扭矩之間的關係也可以簡單地表示為 kW=Nm x 2π/60，其中Nm 代表牛頓米，2π/60 代表以每秒弧度為單位的角速度。
使用我們之前的 Mini Cooper 示例，假設它在 5000 rpm 時輸出 100kW 的功率。我們可以通過重新排列方程 P=Tω 來求解扭矩來獲得發動機產生的扭矩:
T=P/ω
我們可以將 5000 rpm 轉換為弧度每秒:
ω=(5000 rpm) x (2π rad/rev)/(60 s/min)=523.6 rad/s
將這個值和給定的功率代入等式，我們得到:
T=(100 kW)/(523.6 rad/s)=191 Nm
電力背景
在電力背景下，千瓦可以更好地理解為電器消耗（或產生）電力的速率的度量。千瓦是通過將電氣系統的電壓和電流相乘來計算的。數學公式是:
功率 (kW)=電壓 (V) x 電流 (A)/1000
因此，假設您有一個使用 120 伏電壓並繪製的電烤箱5安培的電流。這意味著它的功耗為 0.6 千瓦，相當於同時使用 6 個 100 瓦的燈泡。
轉動方向盤是扭矩的一個例子。
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扭矩電氣環境可以被認為與它在旋轉力學環境中所代表的沒有什麼不同，因為它仍然用於測量在大多數情況下由電動機施加的扭力。正如我們之前在旋轉體中看到的那樣，扭矩的計算方法是將電機的輸出功率除以其角速度:
扭矩 (Nm)=功率 (W)/角速度 (rad/s)
例如，假設您有一台產生 1 kW 功率並以每分鐘 1000 轉 (rpm) 的速度旋轉的電動機。要計算電機產生的扭矩，我們需要將角速度從 rpm 轉換為每秒弧度。
一轉相當於 2π 弧度，所以 1000 rpm 等於 (1000/60) x 2π=104.72 rad/s。
使用扭矩公式，我們得到:
扭矩=1000 W/104.72 rad/s=9.55 Nm (7.04 lb-ft)
因此，該電機產生 9.55 Nm 的扭矩，這意味著它可以產生扭轉力在距電機樞軸點 1 米處的 9.55 N。該扭矩對於電機執行諸如驅動機器、轉動軸或旋轉車輪等任務至關重要。
車輛中的千瓦數和扭矩
千瓦數和扭矩對於讓任何類型的車輛移動，但它們扮演著不同的角色。例如，在汽車中，千瓦衡量發動機利用動力的速度。
與短跑運動員非常相似，它們是速度和敏捷性的衡量標準，表示動力爆發的速度有多快可以使車輛快速移動。對於需要快速達到最高速度的跑車和高性能車輛，動力是一個重要因素。
另一方面，扭矩衡量發動機產生的扭力。它就像使物體運動的肌肉，並持續提供穩定可靠的動力，使車輛保持行駛。它對所有類型的車輛都很重要，但主要是在卡車和 SUV 等需要牽引重物的重型車輛中。
扭矩對於加速也很重要，因為它提供了克服慣性的必要力車輛並讓它快速移動。更高的扭矩可以讓汽車從靜止狀態加速得更快。在賽車中，扭矩對於快速出彎加速尤為重要，因為高扭矩使駕駛員能夠更快地獲得速度。
為了從車輛中獲得最佳性能，它需要具有千瓦和扭矩的正確平衡。千瓦太多而扭矩不足，車輛將難以爬坡或牽引重物。扭矩太大，千瓦不夠，車子會很慢很慢。找到完美的平衡是充分利用車輛的關鍵。
千瓦與扭矩:5 個必須知道的事實
“扭矩”一詞來自拉丁語“torquere”，它意思是“扭轉”。一馬力 (1 hp) 等於 746 瓦，一牛頓米 (Nm) 大約等於 0.7376 馬力。第一輛使用內燃機的汽車是 Benz Patent-Motorwagen，它的發動機產生了大約 0.55 千瓦的功率。布加迪 Chiron 是世界上最快的汽車之一，其發動機可產生 1480 馬力（1.10 千瓦）和 1600 牛米的扭矩。世界上最大的風力渦輪機維斯塔斯 V236 的轉子直徑為236 米。它產生高達 15,000 千瓦 (15MW) 的功率。假設其葉片以 12 RPM 的速度旋轉，並且所有機械能都轉換為電能，則渦輪機會產生令人難以置信的 11,937 kNm（千牛頓米）扭矩！
千瓦與扭矩:哪個更好?您應該選擇哪一個?
這些問題的答案很簡單。千瓦是功率的量度，而扭矩是旋轉力的量度。那麼，您應該選擇哪一個?好吧，這取決於您的需求。
如果您希望下一輛車具有絕對的速度，那麼千瓦（和重量）是您應該考慮的因素。發動機的千瓦額定值越高，它能產生的功率就越大，汽車就能開得越快。
另一方面，如果您正在尋找一款用於越野或拖運重物的 SUV，那麼扭矩是車輛中更重要的衡量指標。高扭矩意味著發動機可以向車輪施加更大的轉動力，使您可以輕鬆移動重物。
請務必注意，千瓦和扭矩不能互換。高千瓦額定值並不一定意味著高扭矩，反之亦然。相反，它們有不同的用途，並且根據您對發動機或電機的需求進行考慮很重要。
千瓦與扭矩:有什麼區別? FAQ（常見問題）
千瓦和扭矩之間的主要區別是什麼?
千瓦衡量能量隨時間產生或消耗的速率在系統中，而扭矩測量的是進入或離開系統（例如電機）的旋轉力或扭轉作用的大小。
如何測量千瓦和扭矩?
可以使用測功機測量千瓦，測功機是一種測量發動機輸出功率的設備。在其他情況下，可以使用扭矩扳手測量扭矩，這是一種測量旋轉螺栓或螺母所需的力的工具。
制動馬力 (bhp) 之間有什麼區別) 和千瓦?
制動馬力是在由於變速箱、交流發電機和其他輔助部件等原因造成任何功率損失之前在輸出軸處測得的發動機功率輸出。
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Bhp 通常用於描述發動機的功率輸出，特別是汽車領域的發動機，尤其是在美國和英國。
另一方面，千瓦，正如我們所見, 是全世界使用的標準功率單位。它們測量完成工作的速率，1 千瓦等於 1,000 瓦。
發動機可以具有高扭矩但低千瓦，反之亦然嗎?
是的，發動機可以具有高扭矩但低千瓦，反之亦然。這是因為在發動機的情況下，扭矩和千瓦並不是真正成正比的。具有高扭矩的發動機不一定產生高千瓦。
電動汽車產生的扭矩是否大於千瓦?
嗯，這主要取決於特定的電動汽車及其動力總成。一般來說，與以千瓦為單位的功率輸出相比，電動汽車確實傾向於產生高水平的扭矩。
這是因為電動機具有非常平坦的扭矩曲線，這意味著它們可以從靜止狀態提供最大扭矩並保持它在整個轉速範圍內。
扭矩和力矩有什麼區別?
扭矩和力矩經常互換使用來描述相同的物理特性
簡而言之，扭矩衡量的是力使物體旋轉的程度，而力矩衡量的是力導致繞軸旋轉的程度。
此外，在轉子動力學的背景下，扭矩更常用於描述旋轉力，而力矩通常用於 statics 和結構力學的上下文中描述彎曲力的力學。
齒輪比會影響扭矩和功率嗎?
是的，齒輪比會通過改變機械優勢來影響扭矩和功率在發動機和車輪之間。較低的傳動比會增加扭矩並降低速度，而較高的傳動比會降低扭矩並增加速度。然而，發動機的總功率輸出保持不變。