Расчет инвертора: Расчет мощности инвертора

Расчет мощности инвертора

В этой статье вы узнаете, на какие характеристики преобразователей нужно обратить внимание и как рассчитать выходную мощность с инвертора.

Основные характеристики инверторов, влияющие на выбор оборудования

1. Форма напряжения. Одна из самых важных характеристик. Идеальный вариант — универсальный инвертор с «чистой синусоидой». К такому агрегату можно подключить любую технику, и она будет стабильно работать.
2. Пиковая выходная мощность с инвертора. Эта характеристика показывает, какую максимальную нагрузку выдержит преобразователь. Значение нужно учитывать, если вы планируете подключать такие устройства, как компрессоры, насосы, холодильники, электродвигатели и другое оборудование, имеющее высокую стартовую мощность.
3. Сила тока ЗУ (при наличии). Определяет, какую максимальную емкость будет восстанавливать зарядное устройство.
4. Возможность работы со всеми типами АКБ. Разные аккумуляторные батареи заряжаются при определенных напряжениях.
5. Номинальная мощность. От нее зависят количество и характеристики одновременно подведенных нагрузок.

Кроме этого, нужно обратить внимание на возможность работы оборудования в автоматическом режиме. Такие функции, как сон и автоматическое переключение на наиболее оптимальный источник энергии, не только облегчают и упрощают процесс эксплуатации преобразователей, но и помогают сэкономить на оплате счетов за электричество.

Далее мы покажем, как подобрать наиболее подходящее по мощности оборудование.

Процесс расчета номинальной и пиковой мощностей инвертора

Расчет мощности инвертора потребует построения специальной таблицы. В два столбца внесите список электроприборов и потребляемую ими мощность. Получится примерно так.

Наименование потребителя	Мощность, Вт
Энергосберегающая лампа	18
Энергосберегающая лампа	11
Холодильник	300
Телевизор	160
Стиральная машина	1400
Утюг	1400
Ноутбук	340
Пылесос	800
Электрочайник	1100
Микроволновка	1500
Фен	500

Представленные выше цифры нельзя использовать для вычисления нагрузки. Мы заполнили таблицу данными лишь для того, чтобы показать пример расчетов.

Постарайтесь ничего не забыть — в противном случае система не обеспечит нагрузку энергией. Учтите, что приборы одной категории могут иметь разное энергопотребление. Это должно быть также отражено в таблице (пример — энергосберегающие лампы). Данные о потребляемой бытовыми приборами мощности вы найдете либо на корпусах изделий, либо в инструкциях по эксплуатации.

Отметьте в таблице устройства, которые будут подключены к инвертору для одновременной автономной работы от аккумулятора. Возьмем для примера освещение, холодильник и телевизор. Рассчитаем общую мощность этих устройств — 5*18+2*11+300+160= 572 Вт. Округляем значение в большую сторону и получаем 600 Вт.

Для расчета выходной мощности инвертора потребуется также время автономной работы техники. Возьмем, к примеру, 5 часов. Мощность, которую холодильник, телевизор и освещение потребят за это время, — 5*600=3 000 Вт.

Следует также учесть пиковую нагрузку. Полученное значение нужно умножить на коэффициент 1,3. Итого: 3 000*1,3=3 900 Вт. Это значит, что вам подойдут модели с мощностью выше 4 000 Вт.

Чтобы перевести результат в вольт-амперы, умножьте полученное значение на 0,6. Получается 3600*0,6 = 2 160 ВА. Округляем значение до 2 200 ВА.

Здесь мы рассмотрели самый простой пример расчета выходной мощности с инвертора. Если же вы хотите запитать от системы весь коттедж или большое количество приборов, часть которых будет работать непрерывно, а часть — нет, потребуются гораздо более сложные вычисления. Придется также учесть постоянство нагрузок, температуру окружающий среды и другие параметры.

Если вы не уверены в своих силах, или на изучение данных и выполнение расчетов не хватает времени, обратитесь к профессионалам. Опытные специалисты сделают все быстро и правильно. Вы сэкономите время и нервы.

23 января 2017

• 

---

Расчет мощности домашнего инвертора и емкости АКБ для котла

Для нужд резервного питания системы отопления частного дома, обычно не требуется проектных расчетов и сложных вычислений. Однако у наших покупателей часто возникают проблемы с правильным подбором комплектующих. Постараемся объяснить как это сделать без сложных формул и нудных расчетов.

Современные электрические отопительные котлы по сравнению со старыми газовыми моделями более производительны и выгодны, но имеют некоторые недостатки. Они оснащены автоматикой и насосом, работающим от электросети, и требующим постоянной подачи энергии. Кроме того, напряжение должно соответствовать паспортному, потому что иначе котел будет работать нестабильно.

Вопрос перепадов напряжения будет закрыт, если подключить оборудование к стабилизатору, но при полном отключении электроэнергии стабилизатор не спасает, автоматическая защита отключает насос и электронику. В холодное время это может привести к серьезным проблемам с замерзшими трубами.

Даже при стабильной подаче электричества никто полностью не защищен от стихии и аварий на линии. А низкое напряжение в частном секторе – достаточно распространенное явление. Чтобы избежать неприятностей, рекомендуем подключить котел системы отопления через домашнюю систему резервного питания, состоящую из аккумуляторов, инвертора и зарядного устройства. Все вместе это называется ИБП – источник бесперебойного питания.

Как высчитать требуемую мощность инвертора и емкость аккумуляторов – об этом статья.

Что нужно знать, выбирая инвертор и АКБ для отопления

Очевидное решение – использовать аккумулятор, но тут возникает несколько вопросов. Подключить специальный аккумулятор глубокого разряда или привычный от автомашины непосредственно к системе не выйдет, требуется ток переменного типа, 220 Вольт, а аккумулятор — это 12 Вольт постоянного тока. Поэтому для наладки автономного электропитания бытовых приборов нужен специальный преобразователь – инвертор.

Инверторы — это недорогие, но эффективные ИБП, дающие на выходе правильную и стабилизированную синусоиду. Применяя их, вы можете быть полностью уверены в защите вашей техники от перепадов напряжения. Инвертор может заменить топливный генератор электрического тока, кроме того, не образует выхлопов от сжигаемого топлива, и стоит значительно дешевле.

Для обеспечения электричеством отопительной системы частного дома достаточно небольшого инвертора мощностью до 5 кВт.

Система работает без вмешательства человека, и гарантирует безударный переход на самостоятельное электроснабжение без прерывания питания котла. При возобновлении подачи энергии она автоматически отключается и запускает подзарядку аккумуляторов.

Типы источников бесперебойного питания

Первый вариант — это ИБП системы off-line. Ток из электросети проходит через систему напрямую и не стабилизируется. К этому типу относятся самые бюджетные решения. Они спасают только от полного выключения электроэнергии, но не защищают систему отопления от колебаний в сети. На данный момент это устаревшие системы и на рынке встречаются редко. Не рекомендуем прибегать к их использованию.

On-line – работают постоянно. Напряжение стабилизируется инвертором двойного преобразования. Сперва 220 Вольт преобразуются в 12 Вольт, а потом, при перепадах в сети – обратно.

Такое оборудование хорошо защищает от скачков и перепадов, ИБП дает стабильное электронапряжение в любых условиях. Кроме этого, у таких бесперебойников более качественная синусоида, поэтому они не перепрыгивают в режим аккумулятора и обратно при незначительных колебаниях, а значит экономят ресурс батареи.

Что еще надо знать об ИБП

Недорогие бесперебойники выдают прямоугольный сигнал, и это плохо для техники, имеющей мощный электродвигатель. Для насосов отопления лучше подходят более профессиональные решения.

Не стоит применять автомобильные аккумуляторы стартерного типа. В зависимости от типа они могут выделять кислотные испарения. Они не дают постоянного напряжения при глубоких разрядах, гораздо дешевле специализированных аккумуляторов для источников бесперебойного питания, но срок работы автомобильного аккумулятора с инвертором – около 1 года. Для более продолжительного срока службы их рекомендуется разряжать не более 50% остаточной емкости, что явно недостаточно даже для небольших домашних систем резервного питания.

Подбор инвертора бесперебойного питания

Для питания отопительного котла или топливного насоса достаточно маломощного ИБП на 300-600 Вт. Но часто спектр важного для жизнедеятельности оборудования не ограничивается указанным, поэтому нужен запас. Чтобы самостоятельно рассчитать систему, не обращаясь за помощью к специалистам, и не совершить досадную ошибку, нужно некоторое понимание вопроса.

Мощность инвертора под внешние аккумуляторы рассчитывается исходя из общей максимальной нагрузки подключенных потребителей, в то время как емкость аккумуляторов для системы подбирается исходя из желаемого времени резервирования. Нужно знать сколько Ватт может потребоваться в максимуме, и какую мощность смогут выдать наши аккумуляторы в определенном временном диапазоне.

У котлов бытового типа до 25 кВт стоит один насос. Такой котел потребляет примерно 100-160 Вт, и хватит инвертора до 350 Вт, учитывая запас 20-30% по остаточной емкости батареи.

Важный момент – мощность устройства подзарядки, которым должен быть оснащен инвертор. Иначе зарядное устройство прийдется покупать отдельно! По теории, для заряда более емких аккумуляторов нужна большая сила электротока, примерно – 1 к 10. То есть, чтобы зарядить 50 Ач нужен пятиамперный ток или не на много больше. Но повышение вызывает износ и порчу элементов пластин. Если ток слабее, то заряжать придется дольше, и будет происходить закоксовывание и преждевременная выработка ресурса.

Рекомендации моделей для ИБП отопительных систем

Переходя от теории к конкретным рекомендациям, сфокусируем ваше внимание на качественных брендах, которые соответствуют всем заявленным характеристикам, имеют сервисные центры для выполнения гарантийных обязательств и при правильном подборе компонентов не приведут к поломке подключенной техники. Наши рекомендации касаются моделей среднего ценового диапазона, предназначенных для среднестатистических нужд домашнего хозяйства без претензий на профессональное использование.

В интернете можно найти калькуляторы автоматического расчета времени работы инвертора, по заданным параметрам, но для общего понимания не будет лишним узнать какие соображения «под капотом» у этих расчетов.

Выбор мощности инвертора

Расчет мощности инвертора подбирается исходя из суммарной нагрузки подключенных к нему потребителей. Эти данные можно получить из паспортных данных оборудования или при помощи специальных клещей для измерения нагрузки. Если с этим возникнут сложности, то лучше обратиться за помощью к электрику.

• Pulsar серия RX — для отопительных нужд и сигнализации.
• Pulsar серия IR — мощные инверторные системы до 5 кВт для более широкого спектра подключенного оборудования, рекомендуются для использования в складских и офисных условиях.
• Stark (читается «Штарк») и LogicPower в ассортименте есть инверторы для настенного монтажа, что удобно для установки в тесных помещениях.

Для справки: При накоплении энергии из альтернативных источников (солнце, ветер, тепло земли, энергия прибоя) и зеленого тарифа лучше использовать оборудование со специальным MPPT или PWM- контроллером.

Подбор аккумуляторов

Обычно емкость аккумуляторов подбирают исходя из желаемого времени резервирования. Для этого нужно потребляемую мощность разделить на напряжение, затем умножить на желаемое время резервирования и добавить коэффициент остаточной емкости АКБ.

Например, чтобы система на основе инвертора Pulsar RX 600W обеспечила питанием отопительную систему на протяжении 3 часов при полной нагрузке, нужно произвести такой расчет: 600 Вт / 12 Вольт = 50 Амер в час * 3 часа = 150 Ампер + 30% = 195 Ампер. Поэтому для подобной системы мы будем рекомендовать использовать один аккумулятор EverExceed DP-12200 или другой модели емкостью 200 Ач или два по 100 Ач.

Все свинцово-кислотные АКБ для ИБП 12-вольтовые. Инверторам, в зависимости от своей мощности, может понадобиться больше одной батареи, чтобы обеспечить необходимое время резервирования. В этом случае 24/48/96 Вольт входного напряжения можно сделать, объединив батареи в общую цепь.

• Последовательное подключение (плюс на минус) для получения большего напряжения.
• Параллельное подключение (плюс на плюс) для получения большей емкости.

Обладая этими знаниями можно собрать систему для довольно продолжительного времени резервирования. Если в систему предполагается ставить более одной батареи, предупредите об этом продавца — мы подберем АКБ из одной партии, чтобы обеспечить максимальную эффективность работы в стеке.

Если планируете собрать серьезную систему из нескольких аккумуляторов, рекомендуем познакомиться с батареями фронт-терминального формфактора. Они удобны для монтажа в стеках из нескольких АКБ и установки в телекоммуникационные стойки.

В большинстве случаев, для домашних нужд ИБП достаточно использовать качественные свинцово-кислотные герметизированные аккумуляторы, выполненные по технологии AGM VRLA.

Для альтернативных источников энергии используются гелевые аккумуляторы , которые обеспечивают длительный срок службы в буферном режиме, обладают увеличенным циклическим ресурсом и возможностью нормальной эксплуатации при расширенных температурных требованиях.

Заключение

В целом, подобрать систему резервного питания не так уж и сложно. Используйте информацию этой статьи и у вас все получится. А если возникают сомнения – проконсультируйтесь со специалистом нашего интернет-магазина и получите оптимальное решение для вашего дома.

Расчет силовой схемы автономного инвертора тока

1.1  Расчет силовой схемы АИТ

·  fn=100 Гц, Un=31.75 B.

          Рассчитайте активную мощность тока на выходе инвертора по выражению

          , Вт                                (1.1)

где  — фазное напряжение нагрузки, В

 — КПД инверторного трансформатора (обычно его значение находится в пределах 0.8-0.9), для бестрансформаторной схемы инвертора =1.

, А

Пренебрегая потерями в инверторе, принимаем мощность, отбираемую от источника постоянного тока

                                                            (1.2)

Минимальный угол запирания, определяемый быстродействием тиристоров, рассчитывается по формуле:

                                         (1.3)

где  

 — время восстановления запирающих свойств тиристора (берется из справочника для тиристоров соответствующего типа).

Напряжение на выходе инвертора рассчитывается по выражению:

                                          (1.4)

Где   — схемный коэффициент для инвертора по рисунку 1.             

Входной ток инвертора определяется по формуле:

                                                              (1.5)

На основании значения Ud и Id рассчитайте вентильную схему инвертора.

Средний ток тиристоров и отсекающих диодов найдите из выражения:

                                                        (1.6)

где  =(1.8-2) – коэффициент запаса по току.

Максимальное прямое напряжение на транзисторах и коммутирующих конденсаторах, а также максимальное обратное напряжение на отсекающих диодах определяется по формуле:

          (1.7)

где =(1.3-1.5) – коэффициент запаса по напряжению.

Согласно рассчитанных значений среднего тока Ia и максимального прямого и обратного напряжения  соответственно выберем по справочнику тиристоры и отсекающие диоды.

Мощность и емкость коммутирующего конденсатора определяются следующим образом:

              (1.8)

                                  (1.9)

          Далее необходимо выбрать определенный тип конденсатора, либо собрать конденсаторную батарею рассчитанной выше емкости и напряжения .

            Рассчитаем индуктивность дросселя в цепи источника питания по формуле:

                    (1.10)

·  fn=400 Гц, Un=127 B.

         

 

·  fn=600 Гц, Un=127 B.

        

 

1.2  Расчет силовой схемы импульсного регулятора тока

Рисунок 4 – Силовая схема импульсного регулятора тока

Из рассчитанной силовой схемы АИТ возьмем максимальное и минимальное напряжение Ud: Udmax=294В, Udmin=74В. Максимальный ток Idmax=4.9А.

Найдем сопротивление R при максимальных напряжении и токе.

Примем входное напряжение регулятора равным 400В.

Uвх=400В.

Найдем максимальный и минимальный коэффициент заполнения.

                     

          Зададимся максимальным током через контур сравнимый с нагрузкой.

                              (1.11)

          Ток через контур находится по формуле:

                              (1.12)

          Время управляющего импульса найдем по:

              (1.13)

          Максимальный период следования управляющих импульсов равен

          Время управляющего импульса можно найти по:

                              (1.14)

Сочетание 1.12 и 1.13 дает систему уравнений:

                         (1.15)

    

Выразим  Lk:

    

          Максимальный ток через тиристор должен быть:

                        (1.16)

          Средний ток тиристора находится:

    (1.17)

          Средний ток диода найдем по:

                       (1.17)

          Максимальное обратное напряжение найдем с учетом коэффициента запаса по напряжению

           

          Напряжение на тиристоре равно входному:

         

          Рассчитаем индуктивность L для трех частот.

                (1.18)

· 

· 

· 

          Выполним проверку на время восстановления схемы:

    

                            (1.19)

1.3  Расчет силовой схемы АИН

Действующее значение фазного напряжения на нагрузке

                                               (2.1)

Действующее значение тока в фазе

                                                (2.2)

Полное сопротивление фазы

                                                  (2.3)

          Активное и реактивное сопротивления фазы находятся соответственно:

                                                       (2.4)

                                                     (2.5)

Индуктивность фазы найдет по формуле:

                                                             (2.6)

·  f=400Гц

          Действующее значение тока в фазе:

                                                   (2.7)

где                                                                  

Коэффициенты:

                                        (2.8)

          Коэффициент мощности нагрузки:

Максимальный ток через транзисторы  

                                  (2.9)

Средний ток обратных диодов:

                                                             (2.10)

где b=0.02

A

2.1. Расчет инвертора напряжения

Исходные данные для расчета всем вариантам заданий содержатся в табл. 2.1. Ниже приведен пример расчета инвертора напряжения по данным:

1. Полная мощность нагрузки по первой гармонике S_(1)н = 2500 В·А.

2. Действующее значение напряжения первой гармоники на нагрузке U_(1)н = 50 В (инвертор используется для электродуговой сварки листового же­леза).

3. Коэффициент мощности нагрузки по первой гармонике cos φ₁ = 0,75.

4. Частота первой гармоники выходного напряжения инвертора f₁ = 400 Гц.

5. Источником питания служит сетевой выпрямитель, выполненный по мо­стовой схеме с накопительным конденсатором на выходе. С учётом паде­ния напряжения на элементах выпрямителя U_d = 300 В.

Расчёт инвертора необходимо выполнять после изучения принципи­альной схемы (рис. 2.1) в следующем порядке:

1. Полное сопротивление нагрузки на частоте основной гармоники

(2.4)

2. Активная составляющая сопротивления нагрузки

R_н = Z_н · cos φ_(l) =1,0 · 0,75 = 0,75 Ом. (2.5)

3. Индуктивное сопротивление нагрузки на основной частоте

Таблица 2.1.

Параметры инвертора.

Номер варианта	S(1)н, В·А	U(1), В	cos φ(1)	f1, Гц	Ud, В
1	250	80	0,7	200	300
2	240	60	0,7	400	300
3	480	50	0,75	100	500
4	600	90	0,75	50	500
5	1000	110	0,8	100	600
6	1200	100	0,8	200	600
7	200	110	0,75	100	300
8	300	80	0,75	200	300
9	500	90	0,8	400	500
10	700	60	0,7	200	600

Окончание таблицы 2.1.

11	850	100	0,75	100	600
12	100	80	0,8	100	300
13	240	110	0,8	200	300
14	480	100	0,75	200	500
15	600	80	0,7	100	600
16	300	90	0,7	100	300
17	500	100	0,8	400	600
18	300	90	0,75	400	500
19	200	80	0,75	200	300
20	500	90	0,7	400	600
21	700	100	0,75	200	500
22	850	110	0,8	100	600
23	480	90	0,7	200	500
24	240	80	0,7	400	300
25	200	110	0,7	200	300
26	400	100	07	100	300
27	500	80	0,75	200	400
28	700	90	0,75	200	400
29	850	100	0,8	100	600
30	1000	110	0,8	100	600
31	1200	110	0,8	100	600
32	1100	100	0,8	100	600
33	1000	90	0,75	200	400
34	800	80	0,75	200	400
35	500	80	0,7	400	300
36	400	90	0,7	400	300
37	300	90	0,7	400	300
38	240	80	0,75	200	400
39	250	90	0,7	400	400
40	320	100	0,75	200	600
41	400	110	0,8	100	200
42	500	110	0,8	200	200
43	700	100	0,75	200	400
44	1000	90	0,8	100	600
45	1200	80	0,8	100	600
46	800	100	0,75	200	400
47	240	100	0,75	200	400
48	320	80	0,8	200	200
49	400	90	0,8	100	200
50	500	110	0,7	110	100

X_н=2 — π — f — L_н = Z_н · sin φ₍₁₎ = 1,0 · 0,562 = 0,562 Ом. (2.6)

4. Действующее значение напряжения, приложенного к первичной об­мотке выходного трансформатора,

(2.7)

5. Коэффициент трансформации выходного трансформатора

(2.8)

6. Активное сопротивление нагрузки, приведённое к первичной об­мотке трансформатора,

(2.9)

7. Индуктивное сопротивление нагрузки, приведённое к первичной об­мотке трансформатора,

(2.10)

8. Параметр нагрузки

. (2.11)

9. Базисный ток

(2.12)

10. Максимальное значение тока нагрузки, приведённое к первичной обмотке трансформатора,

(2.13)

11. Среднее значение тока, потребляемое от источника питания,

(2.14)

Полученное значение I_d, а также величина U_d используются при расчёте выпрямителя, питающего инвертор.

12. Угол и время проводимости обратного диода

(2.15)

(2.16)

13. Среднее значение тока через тиристор

(2.17)

14. Среднее значение тока через обратный диод

(2.18)

15. Эффективное значение тока через тиристор

(2.19)

16. Эффективное значение тока через обратный диод

(2.20)

17. Максимальное обратное напряжение на тиристорах и диодах

На основании данных расчёта из справочника [8, 11] выбираем:

а) тиристор типа ТН-10-10 со следующими параметрами:

допустимый средний ток I_{а доп} = 10 А,

допустимое обратное напряжение U_{обр.доп} = 1000 В,

отпирающий ток управления I_у = 0,8 А,

отпирающее напряжение управления U_у = 2 В,

критическая скорость нарастания прямого тока ,

критическая скорость нарастания прямого напряжения: ,

время выключения t_e = 20 мкс;

допустимая частота выпрямителя f_max = 1,2 кГц.

б) диоды обратного выпрямителя типа КД 202 Л со следующими параметрами:

I_{а доп} = 10 А,

U_{обр.доп} = 1000 В,

допустимая частота выпрямителя f_max = 1,2 кГц.

18. Коэффициент формы тока через тиристор

(2.21)

19. Мощность статических потерь

(2.22)

где U₀ – пороговое напряжение, U₀ = 2,33 В; R_д – динамическое сопротивление тиристора в открытом состоянии, определяемое по его статической вольтам­перной характеристике.

Для выбранного тиристора по характеристике находим U₀ = 2,33 В, R_д = 0,0157 Ом.

20. Коэффициент формы тока через обратный диод

(2.23)

21. Мощность статических потерь в диоде

(2.24)

Для выбранного диода U₀ = 0,78 В, динамическое сопротивление диода R_д = 0,043 Ом. Значение мощности потерь в тиристоре и диоде используются для расчёта площади теплоотводящего радиатора.

22. Действующее значение напряжения на первичной обмотке выход­ного трансформатора

U₁ = U_d = 270 В.

23. Действующее значение напряжения на нагрузке

U_н = U₁n = 270·0,18 = 48,65 В. (2.25)

24. Действующее значение тока в первичной обмотке трансформатора

(2.26)

25. Действующее значение тока в нагрузке

(2.27)

26. Расчётная мощность первичной обмотки трансформатора

S₁=U₁·I₁= 270·8,86 = 2594 В·А. (2.28)

27. Расчётная мощность вторичной обмотки трансформатора

S₂=·I₂= 50·49,2 = 2460 В·А. (2.29)

28. Типовая мощность трансформатора

29. Определяем параметры коммутирующих элементов исходя из ус­ло­вия минимума энергии, накопленной в контуре коммутации [11]:

(2.30)

(2.31)

где t_c = (1,2…2)·t_в. Принимаем t_c = 25 мкс.

30. Максимальное напряжение на коммутирующем конденсаторе в ин­тер­вале возврата энергии из контура коммутации

(2.32)

где К_вз – возвратный коэффициент.

В соответствии с рекомендациями, приведёнными в [1], К_вз выбирают в пределах 0,1 … 0,2. Примем К_вз = 0,1.

31. Амплитуда первой гармоники напряжения на конденсаторе

(2.33)

В качестве коммутирующего конденсатора используем конденсаторы типа МБГИ, для которых в соответствии с ТУ [8] допустимая амплитуда пе­ременной составляющей на частоте 1000 Гц составляет 20 % от рабочего на­пряжения. Следовательно, рабочее напряжение кон­денсатора должно быть

(2.34)

Для получения нужной емкости и рабочего напряжения конденсаторы выбранного типа можно включить параллельно и последовательно. Вклю­чаем последовательно 3 конденсатора по 10 мкФ на рабочее напряжение U_раб = 750 В.

32. Постоянная составляющая токов в дросселях L₁ и L₂

33. Скорость нарастания прямого напряжения на тиристоре

(2.35)

34. Скорость нарастания прямого тока при отпирании тиристора

(2.36)

Полученные значения не должны превышать величины, приводимые в паспорте на выбранный тиристор.

35. Постоянная времени цепи нагрузки

(2.37)

36. Напряжение на конденсаторе

37. Частота основной гармоники пульсаций на конденсаторе, обусловленных работой инвертора

В качестве накопительного конденсатора выбираем конденсатор типа К5О-ЗБ с рабочим напряжением 450 В. В соответствии с ТУ на данный конденсатор допустимая амплитуда переменной составляющей на частоте 800 Гц составляет 1,5 % от рабочего напряжения [11]

U_п.доп = 0,015 · 450 = 6,75 В.

38. Емкость накопительного конденсатора

(2.38)

Принимаем емкость конденсатора С₁ = 120 мкФ.

Рассмотренная методика расчета схемы мостового инвертора напряжения на тиристорах пригодна и для расчета схемы на транзисторах. Параметры отечественных биполярных и полевых транзисторов большой мощности приведены в справочниках [8, 11], а параметры импортных полевых и IGBT транзисторов в таблицах П.1, П.2, П.3 приложения.

Как работает инвертор напряжения? Виды, мощность, схемы

В этой статье рассматриваются электросхемы преобразователей напряжения, назначение и принцип работы оборудования. Также здесь объясняется, какие бывают устройства, даются рекомендации по их выбору, указываются ключевые характеристики.

Принцип работы преобразователей напряжения

Преобразователи представляют собой устройства, предназначенные для преобразования входного напряжения. Они могут повышать или понижать его, преобразовывать постоянный электроток в переменный и наоборот. Соответственно, принцип функционирования оборудования зависит от его типа. Существуют следующие основные разновидности устройств.

Преобразователи постоянного напряжения в постоянное

Они также называются DC/DC конвертеры. Применяются в вычислительной аппаратуре, средствах связи, схемах управления и автоматики. Обеспечивают снижение или повышение напряжения от источника электропитания (например, аккумуляторов или гальванических элементов) до нужного для питания нагрузки значения. Некоторые модели также могут инвертировать сигнал для получения напряжения с обратной полярностью. Электросхема конвертеров обычно включает такие элементы, как входной фильтр, конденсатор, катушки индуктивности, ключевого транзистора или тиристора, диода. Управление ключом осуществляется с помощью ШИМ. Ниже представлена функциональная схема повышающего преобразователя.

В категорию DC/DC конвертеров входят высоковольтные преобразователи. Они используются для нагрузок с малыми потребляемыми токами, которые не требуют значительной мощности источника электропитания. К ним относятся, например, счетчики радиационных излучений, ионизаторы воздуха, аноды электроннолучевых трубок в осциллографах.

Большинство современных ДС/ДС преобразователей имеет гальваническую развязку. В таких устройствах входные и выходные электроцепи разделены изоляционным барьером. Это решение позволяет защитить людей и подключаемую нагрузку от аварийного повышения напряжения на входе, а также улучшает помехозащищенность конвертера.

Преобразователи переменного напряжения в постоянное (выпрямители)

AC/DC преобразователи применяются для преобразования переменного напряжения (например, стандартного напряжения бытовых или промышленных электросетей 220/380 В) в стабилизированное постоянное напряжение. Устройства широко применяются в промышленной автоматизации, изготовлении источников питания, телекоммуникациях, на транспорте, в гальванике, энергосиловых установках, сварочных аппаратах. В зависимости от используемых силовых ключей, выпрямители бывают:

1. Тиристорными. Они состоят, как правило, из таких основных компонентов:

• трансформатор. Необходим для понижения/повышения напряжения, а также гальванической развязки выпрямителя от электросети;
• тиристорный мост (вентильная группа). Предназначен для преобразования переменного электротока в постоянный и регулирования (стабилизации) параметров выпрямленного тока, вне зависимости от колебаний напряжения на входе;
• блок управления вентильной группой;
• емкостной, индуктивный или комбинированный фильтр (LC-фильтр). Предназначен для сглаживания пульсаций выходных параметров.

2. Транзисторными. В состав таких выпрямителей входят следующие элементы:

• входной LC-фильтр. Необходим для защиты питающей сети от помех, создаваемых выпрямителем;
• диодный мост;
• ВЧ-преобразователь. Предназначен для преобразования постоянного тока в высокочастотный импульсный и регулирования (стабилизации) параметров выпрямленного тока, вне зависимости от колебаний входного напряжения;
• ВЧ-трансформатор. Предназначен для понижения/повышения напряжения импульсного тока;
• диодный или транзисторный выпрямительный мост. Предназначен для преобразования высокочастотного импульсного тока в постоянный;
• блок управления;
• выходной LC-фильтр.

Преобразователи постоянного напряжения в переменное

Эти устройства называют DC/AC инверторами. Они могут применяться как отдельная аппаратура или входить в состав источников бесперебойного питания и систем преобразования электроэнергии. Формирование переменного напряжения осуществляется с помощью транзисторов и ШИМ. Периодическое высокочастотное открывание/закрывание транзисторов в электросхеме обеспечивает изменение направление движения тока и получение синусоиды.

Важно не только то, как работает инвертор напряжения, но и какую топологию формирования синусоидального сигнала он использует. Есть два основных варианта:

Топология «полумост» со сквозной нейтралью. Она отличается минимальным количеством силовых транзисторов и достаточно простой схемой. К недостаткам относится необходимость применения двухполярного источника электропитания, удвоенное число высоковольтных конденсаторов. Этот вариант используют обычно для не очень мощных нагрузок (0,5-1 кВт).

Мостовая топология. Наиболее распространенная схема в силовых преобразователях. Характеризуется повышенной надежностью, не требует большой входной емкости, обеспечивает минимальные пульсации на транзисторах. К недостаткам относится повышенная сложность драйверов и увеличенное число транзисторов.

Критерии выбора и расчет инвертора напряжения

Важнейшие характеристики инвертора:

• частота преобразователя напряжения и форма напряжения. Желательно приобрести аппарат, который выдает чистый синусоидальный сигнал. К такому преобразователю можно подключать даже высокочувствительное оборудование;
• номинальная мощность. Она должна быть выше, чем суммарная нагрузка всех подключенных потребителей;
• максимальная пиковая мощность. Это значение определяет, какую наибольшую нагрузку выдержит устройство при подключении техники с малым значением коэффициента cos ф. К такому оборудованию относятся электродвигатели, насосы, компрессоры;
• значение входного/выходного напряжения и силы электротока.

Чтобы выполнить расчет необходимой мощности DC/AC преобразователя, необходимо:

1. Сложить мощность, потребляемую подключаемым оборудованием. Ее берут из паспортных данных на технику. Например, холодильник — 200 Вт, стиральная машина — 1500 Вт, пылесос — 1000 Вт. Итого в сумме: 200 + 1500 + 1000 = 2700 Вт.
2. Учесть пиковую нагрузку. Для этого полученную сумму умножаем на коэффициент 1,3 (для рассматриваемого примера: 2700*1,3 = 3510 Вт).
3. Учесть коэффициент cos ф для получения результата в вольт-амперах. Его значение для разного оборудования варьируется в пределах 0,60…0,99. Для расчета лучше принять минимальную величину. 3510/0,6 = 5850 ВА ≈ 6 кВА. Именно на это значение следует ориентироваться при выборе инвертора.

Заключение

В статье были рассмотрены основные разновидности преобразователей напряжения, особенности их работы и сферы применения. Также были приведены типовые электросхемы преобразователей напряжения и описаны критерии выбора DC/AC инверторов.

Время работы инвертора от аккумулятора

Изучив эту статью, вы узнаете, какие батареи лучше всего подходят для организации бесперебойного питания загородного дома, и при необходимости сможете рассчитать, сколько проработает инвертор от аккумулятора при отключении централизованной подачи, топливного генератора или других источников энергии.

Кроме этого, мы дадим советы по продлению срока автономной работы системы электроснабжения на базе преобразователей.

Тип АКБ

Для систем бесперебойного или резервного электроснабжения подойдут только батареи глубокого цикла. В отличие от стартерных (автомобильных) аналогов они способны переносить длительные зарядку и разрядку.

Изделия долговечны. Ресурса современных моделей хватает на 12 и более лет эксплуатации. Автомобильный аналог выйдет из строя после 10 разрядок.

Аккумуляторные батареи глубокого цикла бывают:

• гелевыми (GEL), электролит представляет собой гелеобразную массу;
• свинцово кислотными (AGM), электролит находится в порах пластин, изготовленных из тонких стеклянных волокон.

Оба вида батарей имеют свои достоинства и недостатки.

Гелевые модели отличаются более высоким КПД. Устройства можно размещать в любом положении, т. к. жидкий электролит отсутствует. Возможна даже работа инвертора от аккумулятора с поврежденным корпусом. GEL-технология была разработана для авиационной и военной промышленностей. По статистике гелевые батареи работают чуть дольше AGM-аналогов в циклическом режиме эксплуатации.

К недостаткам оборудования относят: необходимость поддержки точного тока подзарядки (гелевые батареи применяют с микропроцессорными контроллерами) и возможность разбухания и взрыва АКБ при закипании электролита.

В AGM-аккумуляторах вышеперечисленные недостатки отсутствуют. К достоинствам батарей этого типа также относят высокую стойкость к глубоким разрядам (устройства выдерживают более 600 таких циклов).

AGM-технология обеспечивает поддержание стабильно высокой силы тока при любой степени заряда батареи. Еще одно достоинство таких АКБ — низкий саморазряд. За год простоя емкость уменьшится всего лишь на 20 %.

Расчет времени автономной работы системы резервного электроснабжения

Расчет мощности инвертора потребует построения специальной таблицы. В два столбца внесите список электроприборов и потребляемую ими мощность. Получится примерно так.

Чем выше емкость АКБ или системы батарей, тем дольше проработает подключенное оборудование при отсутствии централизованного электроснабжения или доступа к другим источникам энергии.

Для расчета времени автономной работы инвертора напряжения от аккумуляторов нужно знать:

• емкость и количество батарей;
• мощность, потребляемую нагрузкой в течение часа.

В процессе расчетов следует учитывать тот факт, что максимальная мощность электроприборов не отражает реальную нагрузку на АКБ. Устройства включаются и выключаются. Во многих случаях потребляемая оборудованием мощность находится гораздо ниже максимального значения.

Рассмотрим пример. В данном случае к инвертору подключены:

• электрический чайник;
• холодильник класса А;
• 15 энергосберегающих ламп;
• двигатель и система управления откатных ворот;
• котел с принудительной горелкой;
• 4 циркуляционных насоса системы отопления;
• скважинный насос.

Вычисляем среднечасовую норму энергопотребления приборов. Получаем следующее. 

Электрический чайник 2кВт, кипятящий воду в течении 6 мин, т.е. 1/10 часа (при условии, что он включался только оди раз за этот час)	200 Вт/ч
Холодильник А-класса	70 Вт/ч
Энергосберегающие лампы освещения (каждая по 20 Вт/ч), допустим, всего горит 15 ламп	300 Вт/ч
Ворота 1,5 кВт, время открытия и закрытия — 1 минута (2часа = 1/30 часа)	50 Вт/ч
Котел с принудительной горелкой 100 Вт/ч и 4 циркуляционных насоса отопления по 75 Вт/ч каждый	400 Вт/ч
Насос скважины 3 кВт, включается 3 раза на 2 мин в течение часа (6 мин = 1/10 часа)	300 Вт/ч
Итого в сумме:	1320 Вт/ч

Теперь рассчитаем общую емкость имеющихся аккумуляторов. Допустим, в системе 12 12-вольтовых АКБ (емкость каждой — 200 апмер-час). Получаем 12*12*200 = 28800 Ватт/ч.

Учитываем коэффициент потерь. В примере рассмотрены новые аккумуляторы. КПД максимальный – 95 %. Получаем 2800*0,95=27360 Вт/ч.

Теперь разделим это значение на среднечасовую нагрузку и в итоге получим время работы инвертора от аккумулятора. 27360/1320 = 20,7 ч. Округлим результат в меньшую сторону. Получилось, что ресурса системы батарей хватит на 20 часов автономной работы подключенного оборудования.

В данном примере мы рассмотрели типовой (теоретический) расчет. На время автономной работы устройств влияет множество разных факторов. Среди них:

• возраст и степень заряда аккумуляторных батарей;
• температура окружающей среды;
• реальный режим эксплуатации подключенной техники;
• и др.

Как продлить время автономной работы нагрузки

• Устанавливайте не лампы накаливания, а энергосберегающие аналоги.
• Вместо верхнего освещения подключите к инвертору розетки торшеров и пользуйтесь ими исключительно при необходимости.
• Не добавляйте в систему «лишнее» постоянно работающее оборудование. Пример — циркуляционные насосы теплых полов.
• Используйте альтернативные источники энергии. Солнечные панели и ветрогенераторы значительно продлевают время автономного электроснабжения.

23 января 2017

• 

---

Выбор инвертора. Как правильно выбрать инвертор?

Инвертор — это специализированное устройство для частотного регулирования и преобразования постоянного тока в переменный, которое осуществляется встроенными в прибор микросхемами.

Ликбез для потребителя

Выбор инвертора зависит от многих критерий:

• необходимого периода автономной работы;
• специализации применения: от обеспечения функционирования насосных станций до бесперебойной работы компьютера;
• количества и схемы подключаемых приборов.

Принцип работы заключается в мгновенном реагировании на выключение постоянного энергопитания и плавном включении подачи электричества от аккумуляторных батарей. Естественно, чем выше емкость устройства и мощность частотного регулятора, тем продолжительнее будет обеспечение автономным питанием.

При выборе инвертора следует опираться на установленную классификацию по форме напряжения на выходе устройства:

• Квадратичная;
• Трапециевидная;
• Синусоидальная.

При несоответствии выходного напряжения к техническим особенностям подключаемых приборов, особенно это касается оборудования с магнитными сердечниками, возможна деструкция систем.

Также выбор инвертора должен быть основан на соблюдении зависимостей от установленной фазности использования. Подключение может быть произведено на одну, две или три фазы питания.

Расчет инвертора:

При продаже инвертора консультанты магазина обязательно должны проинформировать вас о расчетной мощности прибора.

Расчет инвертора базируется на соотношении его свойств (входного напряжения, напряжения на выходе, номинального выходного тока) к паспортным частотным параметрам (IGBT) с учетом критично допустимой температуры. В результате расчета инвертора определяются пороговые значения напряжения, средняя мощность, помехоустойчивость.

Для адекватной работы электроприборов необходимо выбирать частотный преобразователь, мощность которого превышает общую мощность подключаемого к нему оборудования, не менее чем на 25%.

Общий порядок действий при подключении электричества

• Расчет нагрузки на дом
• Подача заявки в региональный центр присоединений к центральным сетям
• Рассмотрение вариантов независимого энергоснабжения, расчет различных систем
• Выбор системы по основным характеристикам: стоимость системы, цена 1 кВт, надежность, долговечность, простота обслуживания

Наверняка, Вы сами сможете справиться с этой задачей, тем более, что Интернет наводнен справочными данными. Но если, не желаете тратить на это время и вдаваться в технические детали, решение многих вопросов можно доверить нам:

• — проконсультируем о возможности применения различных систем;
• — проведем энергоаудит;
• — рассчитаем различные варианты проектов;
• — поможем найти оптимальное решение

Как правильно посчитать нагрузку на дом? Какие автономные системы Вы посоветуете? 
Рассчитать нагрузку дома достаточно просто. Вам необходимо просуммировать мощности всех потребителей и умножить на коэффициент разновременности. Коэффициент разновременности как правило равен 0,6. Но если у Вас присутствует большое количество мощных, но редко используемых (1-2 раза в неделю) потребителей, то коэффициент может быть меньше.

Также можно просуммировать мощности одновременно работающих электроприборов, например: холодильник (всегда присутствует в расчетах, т.к. нельзя прогнозировать момент его включения), автоматика котла и теплоснабжающего оборудования, телевизор(ы), компьютер, освещение и т.д. [все зависит от количества жильцов, чем их больше, тем больше приборов одновременно может включаться]. После сложения мощностей (у Вас никогда не получится, что все приборы одновременно работают, только если у Вас очень большая семья) смело можете полученную сумму сократить процентов на 10-20, т.к. обязательно перезаложитесь при подсчете. Это и будет искомая величина.

Автономные системы, работающие круглогодично, обязательно будут включать в себя дизель-генератор (для зимнего периода), инвертор (или блок бесперебойного питания), зарядное устройство и аккумуляторы. По Вашему желанию и, исходя из экономических и энергетических соображений целесообразности развития, система может быть расширена за счет ветроэнергетических установок и солнечных батарей.

Можно ли сэкономить на стоимости энергоустановки? 
Для того чтобы понизить стоимость энергоустановки, надо понизить энергопотребление. Можно дать следующие советы для понижения энергопотребления:

• Использовать экономичные галогеновые электролампы. При потреблении 12Вт, данные лампы соответствует по освещенности лампам накаливания, потребляющим 100Вт.
• Использовать современную транзисторную электротехнику с малым энергопотреблением.
• Сократить до минимума время использования мощных бытовых электроприборов (печь СВЧ, утюг, электропечь, электронагреватель, фен, электрочайник, кофеварка, тостер, стиральная машина с подогревом воды, ручной электроинструмент и т.п.)
• Отказаться от использования электропечей при приготовлении пищи, отопления и электрических систем получения горячей воды, а использовать для этого какое-либо топливо, например дрова, газ, солярку т.п.

Как выбрать инвертор? 
Существует две группы инверторов, которые различаются по стоимости. 
Первая группа более дорогих инверторов обеспечивает синусоидальное выходное напряжение. 
Вторая группа обеспечивает выходное напряжение в виде упрощенного сигнала — квази-синуса, заменяющего синусоиду. Для подавляющего большинства бытовых приборов можно использовать упрощенный сигнал. Синусоида важна только для некоторых телекоммуникационных приборов. 

Выбор инвертора производится исходя из пиковой мощности энергопотребления стандартного напряжения 220В/50Гц. Существует два режима работы инвертора. Первый режим – это режим длительной работы. Данный режим соответствует номинальной мощности инвертора. Второй режим – это режим перегрузки. В данном режиме большинство моделей инверторов в течение нескольких десятков минут (до 30) могут отдавать мощность в 1,5 раза больше, чем номинальная. В течение нескольких секунд большинство моделей инверторов могут отдавать мощность в 2,5-3,5 раза большую, чем номинальная. Сильная кратковременная перегрузка возникает, например, при включении холодильника. Как правило, мощность инвертора примерно равна расчетной мощности ВЭУ.

Как рассчитать минимальную емкость аккумуляторных батарей?
При расчете мощности можно использовать следующую формулу: 

• Суммарную потребляемую мощность (ее можно взять из таблицы) умножить на необходимую длительность автономной работы(ч),и разделить на напряжение (стандартно 12, 24 или 48V). Полученную емкость скорректировать с помощью коэффицентов, учитывающих глубину разряда, температуру окружающей среды, возраст АБ.
• Примерный расчет суммарной емкости батарей: 
• Суммарная потребляемая мощность приборов за 1 час работы: 400Вт 
• Часы автономной работы: 6 
• Напряжение 12V 
• Корректирующий коэффициент 1/20%=5 
• 400*6/12*5=1000Ач 
• Суммарная емкость 1000Ач или 10 батарей 100Ач*12В (50Ач*24В)

Как рассчитать мощность инвертора? 
Параметр мощности инвертора будет зависеть от потребляемой мощности приборов и длительности автономной работы. Если будут использоваться только осветительные приборы и телевизор, то можно обойтись инвертором 500-1000 Вт. 

В других случаях надо посчитать суммарную мощность приборов, которые Вы хотите подключить к инвертору.Потребляемая мощность обычно указана на самом приборе или в руководстве по эксплуатации. Рекомендуется использовать инвертор, мощность которого на 20-30% больше рассчитанной Вами мощности. Таблица примерных мощностей. 
Допустим, что нужная Вам мощность составляет 500 Вт/ч, а длительность автономной работы 10 часов. 

Расчет мощности: 500Вт/ч*10ч*1,2 = 6000Вт

Для пересчета в Вольт-Амперы используется коэффициент 0.6: 6000*0,6=3600ВА Теоретический расчет должен быть скорректирован с учетом таких факторов как возраст АКБ, постоянство высоких нагрузок, температура окружающей среды и т.п.

Расчет батареи, трансформатора, полевого МОП-транзистора в инверторе

В этом посте мы узнаем, как правильно рассчитать параметры инвертора с соответствующими ступенями, такими как батарея и трансформатор, путем правильного расчета соответствия параметров.

Введение

Самостоятельное изготовление инвертора может быть очень увлекательным занятием. Однако, если результаты неудовлетворительны, это может полностью испортить всю цель проекта.

Установка и настройка различных параметров инвертора, таких как аккумулятор и трансформатор, в соответствии с реально собранной схемой, требует особого внимания и осторожности для получения оптимальных результатов от сборки.

В статье обсуждается, как рассчитать и согласовать аккумулятор и трансформатор с соответствующей схемой, а также освещаются возможные неисправности, которые могут возникнуть, и соответствующие процедуры устранения неисправностей.

Статья знакомит многих новичков с некоторыми важными подсказками, которые могут оказаться полезными при настройке схемы инвертора с батареей и трансформатором, чтобы можно было достичь эффективных и оптимальных результатов.

Расчет характеристик трансформатора и батареи

При создании инвертора необходимо в целом учитывать два расчета, а именно.трансформатор и номиналы батареи.

1) Трансформатор должен быть рассчитан примерно на удвоенную максимальную нагрузку, которую предполагается использовать с инвертором. Например, если предполагаемая нагрузка составляет 200 Вт, то трансформатор должен быть рассчитан минимум на 300 Вт. Это обеспечит плавную работу инвертора и меньшее тепловыделение трансформатора.

Номинальное напряжение трансформатора должно быть немного ниже, чем напряжение батареи для преобразователей прямоугольной формы.

Однако для концепций, включающих ШИМ или SPWM, оно должно быть равно среднему напряжению, приложенному на затворах полевых МОП-транзисторов.Это можно измерить путем измерения среднего напряжения постоянного тока, приложенного к затвору полевых МОП-транзисторов от каскада генератора. Итак, предположим, что напряжение вашей батареи составляет 12 В, но из-за ШИМ ваше среднее коммутируемое напряжение осциллятора показывает 7,5 В постоянного тока, что означает, что ваш трансформатор должен быть 7,5-0-7,5 В, а не 12-0-12 В.

2) И батарея Ач должна быть рассчитана в 10 раз больше, чем максимальный ток нагрузки. Например, если батарея рассчитана на 12 В и нагрузка 200 Вт, то разделив 200 на 12, мы получим 16 ампер.Следовательно, емкость аккумулятора в Ач должна быть в 10 раз больше этого номинала, то есть 160 Ач. Это гарантирует, что ваша батарея будет работать со здоровой скоростью разряда 0,1 ° C и обеспечит время автономной работы около 8 часов.

Расчет MOSFET рейтинга

Расчет MOSFET для инвертора на самом деле довольно прост. Следует принять во внимание тот факт, что полевые МОП-транзисторы — это не что иное, как электронные переключатели, и их следует оценивать так же, как мы оцениваем наши механические переключатели. Это означает, что номинальные значения напряжения и тока полевого МОП-транзистора должны быть правильно выбраны, чтобы даже при максимальной указанной нагрузке, полевой МОП-транзистор работал в пределах допустимого уровня.

Чтобы обеспечить выполнение вышеуказанных условий, вы можете обратиться к техническому описанию МОП-транзистора и проверить параметры напряжения истока-источника и постоянного тока утечки устройства, так что оба эти значения намного превышают значения максимального потребления нагрузки или выделены с заметными полями.

Предположим, что если нагрузка рассчитана на 200 Вт, то разделив это на напряжение батареи 12 В, мы получим 16 ампер. Следовательно, можно выбрать полевой МОП-транзистор с номинальным напряжением от 24 В до 36 В в качестве напряжения сток-исток ( В dss ) и от 24 до 30 А в качестве постоянного тока стока ( Id ).

Возьмем пример полевого МОП-транзистора на изображении выше, здесь максимально допустимое напряжение Vdss указанного полевого МОП-транзистора составляет 75 В, а максимально допустимый ток Id составляет 209 ампер при работе с надлежащим радиатором. Это означает, что этот полевой МОП-транзистор можно безопасно использовать во всех приложениях, где мощность нагрузки не превышает 14000 Вт.

Это заботится о полевых МОП-транзисторах и обеспечивает безупречную работу устройств даже в условиях полной нагрузки, но не забывайте устанавливать их на радиаторах подходящего размера.

После приобретения всех необходимых компонентов, как описано выше, было бы важно проверить их на совместимость друг с другом.

Мы надеемся, что только батарея, которая является одним из наиболее важных элементов, не потребует какой-либо предварительной проверки, потому что напечатанные номинальные значения и условия заряженного напряжения должны быть достаточными для подтверждения ее надежности. Здесь предполагается, что аккумулятор находится в хорошем состоянии, и что он относительно новый и «исправный».

Проверка трансформатора

Трансформатор, который является наиболее важным компонентом инвертора, безусловно, требует тщательной технической оценки.Это можно сделать следующим образом:

Номинал трансформатора лучше всего проверить в обратном порядке, то есть подключив его обмотку с более высоким напряжением к входу сети переменного тока и проверив противоположную обмотку для указанных выходов. Если номинальные значения тока секции более низкого напряжения находятся в максимальных пределах обычного мультиметра (DMM), то это можно проверить, включив вышеуказанный переменный ток и подключив измеритель (установленный, например, на 20 А переменного тока) через соответствующая обмотка.

Удерживайте щупы счетчика, подключенные к клеммам обмотки, в течение нескольких секунд, чтобы получить показания непосредственно на счетчике.Если показание соответствует указанному току трансформатора или, по крайней мере, близко к нему, значит, с вашим трансформатором все в порядке.

Более низкие значения будут означать плохой или неверный номинал обмотки трансформатора. Собранная схема должна быть проверена на наличие надлежащих выходных колебаний на базах силовых транзисторов или полевых МОП-транзисторов.

Это можно сделать, подключив схему к батарее, но без включения трансформатора изначально. Проверку следует проводить с помощью хорошего частотомера или, если возможно, с помощью осциллографа.Если вышеперечисленных гаджетов нет с собой, можно провести грубое тестирование с помощью пары обычных наушников.

Подключите разъем для наушников к базам соответствующих силовых транзисторов; в наушниках должен получиться сильный гудящий звук, подтверждающий исправную работу каскадов осцилляторов.

Приведенных выше подтверждений должно быть достаточно, чтобы побудить вас настроить все разделы вместе. Подключите трансформатор к соответствующему транзистору или клеммам силовых устройств; убедитесь, что силовые устройства правильно интегрированы с каскадом генератора.

Установка окончательной установки инвертора

Наконец, аккумулятор можно подключить к входам питания указанной выше конфигурации, опять же, не забудьте включить ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ соответствующего номинала последовательно с плюсом аккумулятора. Теперь к выходу трансформатора можно подключить указанную максимальную нагрузку и включить питание.

Если все подключено правильно, нагрузка должна начать работать на полной мощности, если нет, то что-то не так с цепным каскадом.Поскольку секция генератора была должным образом проверена перед окончательной установкой, несомненно, неисправность может быть в каскаде силового устройства.

Если неисправность связана с маломощными выходами, резисторы базы можно настроить на возможные неисправности или уменьшить путем добавления параллельных резисторов к существующим резисторам базы.

Результаты могут быть проверены, как описано выше, если результаты положительные и если вы обнаружите улучшения в выходных мощностях, резисторы можно дополнительно модифицировать по желанию, пока не будет достигнута ожидаемая выходная мощность.

Однако это может привести к дальнейшему нагреву устройств, и необходимо соблюдать должную осторожность, чтобы держать их под контролем, включив охлаждающие вентиляторы или увеличив размеры радиатора.

Однако если неисправность сопровождается перегоранием предохранителя, это будет означать определенное короткое замыкание где-то в силовой части.

Поиск и устранение неисправностей в соединениях инвертора

Проблема также может указывать на неправильно подключенное силовое устройство, перегоревшее силовое устройство из-за возможного короткого замыкания между выходными клеммами силового устройства или любой из клемм, которые необходимо полностью держать в стороне. друг друга.

Объяснив некоторые из вышеперечисленных возможностей при оптимальной настройке инвертора, глубокие знания в области электроники становятся абсолютной необходимостью со стороны человека, который может быть вовлечен в строительство, без чего продолжение проекта может каким-то образом оказаться под угрозой. ,

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем сайта: https: // www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими новаторскими идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какой-либо вопрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

.

Расчет размера солнечной панели, аккумуляторной батареи и инвертора

Расчет размера солнечной панели, аккумуляторной батареи и инвертора (таблица MS Excel)

Конструкция солнечной панели / аккумуляторной батареи и инвертора

Эта таблица MS Excel вычисляет следующее:

• Общая нагрузка по запросу
• Размер солнечной панели
• Выбрать тип подключения солнечной панели
• Выберите рейтинг каждой солнечной панели
• Энергия от солнечной панели согласно Daily Sun Lights
• Размер батарейного блока
• Выбрать тип подключения аккумуляторов в аккумуляторном блоке
• Размер инвертора

Таблица MS Excel // Расчет размера солнечной панели, аккумуляторной батареи и инвертора

Связанный контент EEP с рекламными ссылками

,

Сколько солнечных панелей, батарей и инвертора мне нужно для дома?

Полный проект установки солнечных панелей и расчеты с решенными примерами — пошаговая процедура

Ниже приведено полное примечание DIY (сделай сам) по проектной установке солнечной панели , расчет количества солнечных панелей, рейтинг батарей / время резервного питания, мощность инвертора / ИБП, нагрузка и требуемая мощность в ваттах. со схемой, электрическими схемами и решенными примерами. Любой, кто выполнит описанный ниже шаг, сможет установить и подключить солнечные панели дома .

Если вы выберете эту статью, связанную с установкой солнечных батарей, Вы сможете;

• Для расчета количества солнечных панелей (с рейтингом)
• Для расчета рейтинга солнечной панели
• Для расчета рейтинга батарей для системы солнечных панелей
• Для расчета времени поддержки батарей
• Для расчета необходимый и зарядный ток для аккумуляторов
• Для расчета времени зарядки для аккумуляторов
• Для расчета номинала контроллера заряда
• Сколько ватт солнечной панели нам нужно?
• Подключить солнечные панели последовательно или параллельно?
• Как выбрать подходящую солнечную панель для дома
• Рейтинг ИБП / инвертора для требований нагрузки и многого другого…

Установка солнечной панели: пошаговая процедура с расчетами и примерами

Перед тем, как мы Для начала рекомендуется прочитать статью о правильном выборе и различных типах солнечных панелей и фотоэлектрических панелей для домашнего и коммерческого использования.По сути, мы расскажем, как подключить и установить систему солнечных батарей в соответствии с надлежащими расчетами и требованиями к нагрузке.

Теперь приступим,

Предположим, мы собираемся установить в нашем доме солнечную энергосистему с общей нагрузкой 800 Вт, при этом требуемое время резервного питания от батареи составляет 3 часа (вы можете использовать ее самостоятельно, как есть только для примера расчета)

Нагрузка = 800 Вт

Требуемое время автономной работы для батарей = 3 часа

Что нам нужно знать?

1. Рейтинг инвертора / ИБП =?
2. Кол-во батарей для резервного питания =?
3. Время автономной работы от батарей =?
4. Последовательное или параллельное соединение аккумуляторов =?
5. Ток зарядки для аккумуляторов =?
6. Время зарядки аккумуляторов =?
7. Требуемый номер солнечной панели =?
8. Последовательное или параллельное соединение солнечных панелей =?
9. Рейтинг контроллера заряда =?

Решение:

Рейтинг инвертора / ИБП:

Номинал инвертора / ИБП должен превышать 25% от общей нагрузки (для будущей нагрузки, а также с учетом потерь)

800 x (25/100) = 200 Вт

Наша нагрузка + 25% дополнительной мощности = 800 + 200 = 1000 Вт

Это номинальная мощность ИБП (инвертора) i.е. Нам нужен ИБП / инвертор мощностью 1000 Вт для установки солнечных панелей в соответствии с нашими потребностями (на основе расчетов)

Связанное сообщение: Как подключить автоматический ИБП / инвертор к домашней системе электроснабжения?

Требуемое количество батарей

Теперь необходимое время поддержки батарей в часах = 3 часа

Предположим, мы собираемся установить батарей 100 Ач, 12 В ,

12 В x 100 Ач = 1200 Втч

Теперь для одной батареи (т.е. время автономной работы одной батареи)

1200 Вт · ч / 800 Вт = 1.5 часов

Но необходимое время резервного копирования составляет 3 часа.

Следовательно, 3 / 1,5 = 2 → т.е. нам нужно будет подключить две (2) батареи по 100 Ач, 12 В.

Время автономной работы от батарей

Если указано количество аккумуляторов, и вы хотите узнать время автономной работы для этих данных аккумуляторов, используйте эту формулу для расчета часов резервного питания от аккумуляторов.

1200 Втч x 2 батареи = 2400 Втч

2400 Втч / 800 Вт = 3 часа.

В первом сценарии мы будем использовать инверторную систему 12 В, поэтому нам придется подключить две (2) батареи (каждая на 12 В, 100 Ач) параллельно. Но вопрос, поднятый ниже:

Последовательное или параллельное соединение для аккумуляторов

Почему аккумуляторы подключены параллельно, а не последовательно?

Поскольку это инверторная система на 12 В, поэтому, если мы подключим эти батареи последовательно, а не параллельно, то номинал батарей станет V ₁ + V ₂ = 12 В + 12 В = 24 В, а номинальный ток будет то же я.e.100Ah.

Полезно знать : В последовательных цепях ток одинаков в каждом проводе или участке, а напряжение разное, т.е. напряжение складывается, например V ₁ + V ₂ + V ₃ … .Vn.

Поэтому мы будем подключать аккумуляторы параллельно, потому что напряжение аккумуляторов (12 В) останется прежним, а их номинал Ач (ампер-час) будет увеличен. т.е. система станет = 12В и 100Ач + 100Ач = 200Ач.

Полезно знать : При параллельном подключении напряжение будет одинаковым на каждом проводе или участке, а ток будет другим i.ток является аддитивным, например I ₁ + I ₂ + I ₃ … + В

Теперь мы подключим 2 батареи параллельно (каждая по 100 Ач, 12 В)

, т.е. 2 батареи 12 В, 100 Ач будут подключены в Параллельный

= 12 В, 100 Ач + 100 Ач = 12 В, 200 Ач (параллельный)

Полезно знать : Мощность в ваттах является аддитивной в любой конфигурации резистивной цепи: P Всего = P ₁ + P ₂ + П ₃ ., , P _n (без учета 40% потерь при установке)

Зарядный ток для батарей

Теперь Требуемый зарядный ток для этих двух батарей .

(Зарядный ток должен составлять 1/10 от аккумулятора Ач)

200 Ач x (1/10) = 20A

Время зарядки, необходимое для аккумулятора

Вот формула времени зарядки свинцово-кислотного аккумулятора ,
Время зарядки аккумулятора = Аккумулятор Ач / Ток зарядки
T = Ач / А

Например, для одной батареи 12 В, 100 Ач, время зарядки будет:

T = Ач / А = 100 Ач / 10 А = 10 часов (идеальный случай)

из-за некоторых потерь (было отмечено, что 40% потерь произошло во время зарядки аккумулятора), таким образом, мы берем зарядный ток 10-12 А вместо 10 А, таким образом, Время зарядки, необходимое для батареи 12 В, 100 Ач, будет:

100 Ач x (40/100) = 40 (100 Ач x 40% потерь)

номинал батареи будет 100 Ач + 40 Ач = 140 Ач (100 Ач + потери)

Теперь для требуемый зарядный ток для батареи будет:

140 Ач / 12 А = 11.6 часов.

Требуемое количество солнечных панелей (последовательных или параллельных)?

Теперь необходимое количество солнечных панелей нам необходимо для указанной выше системы, как показано ниже.

Сценарий 1: Нагрузка постоянного тока не подключена = только зарядка батареи

Нам известна известная формула мощности (постоянный ток)

P = VI ………… (мощность = напряжение x ток)

Ввод значений батарей и зарядный ток.

P = 12 В x 20 A

P = 240 Вт

это требуемая мощность солнечной панели (только для зарядки аккумулятора, затем аккумулятор будет подавать питание на нагрузку i.е. прямая нагрузка не подключена к солнечным панелям)

Сейчас

240Вт / 60Вт = 4 шт. солнечных панелей

Таким образом, мы подключим 4 солнечные панели (каждая по 60Вт, 12В, 5А) параллельно.

рис: Принципиальная схема для вышеуказанного расчета для установки солнечной панели (солнечные панели только для зарядки аккумулятора)

Вышеупомянутые расчеты и система были предназначены только для зарядки аккумулятора (а затем аккумулятор будет подавать питание на желаемую нагрузку) для электрических приборов переменного тока , который будет получать питание через инвертор и нагрузки постоянного тока через контроллер заряда (через заряженные батареи)

Сценарий 2: нагрузка постоянного тока подключена, а также зарядка батареи

Теперь предположим, что к панелям напрямую подключена нагрузка 10 А через инвертор (или может быть нагрузка постоянного тока через контроллер заряда).Во время солнечного света солнечная панель обеспечивает 10А для напрямую подключенной нагрузки + 20А для зарядки аккумулятора, то есть солнечные панели заряжают аккумулятор, а также обеспечивают 10А для нагрузки.

В данном случае общий требуемый ток (20 А для зарядки аккумуляторов и 10 А для напрямую подключенной нагрузки)

В приведенном выше случае общий требуемый ток в Амперах,

20 А + 10 А = 30 А

Сейчас , I = 30 A, тогда необходимая мощность

P = V x I = 12 В x 30 A = 360 Вт

I.е. нам нужна система мощностью 360 Вт для описанной выше системы (это как для прямой нагрузки, так и для зарядки аккумуляторов)

Теперь количество солнечных панелей, которые нам нужны

360/60 Вт = 6 шт. солнечных панелей

Таким образом, мы будет подключать 6 № солнечных панелей параллельно (каждая по 60 Вт, 12 В, 5 А)

Щелкните изображение, чтобы увеличить

рис: Схема схемы для вышеуказанного расчета для установки солнечной панели (солнечные панели только для зарядки аккумулятора + Прямое подключение нагрузки).

Связанные сообщения:

Рейтинг контроллера заряда

Как мы вычислили выше, зарядный ток для 200 Ач батареи составляет 20-22 А (22 А для зарядки аккумулятора + 10 А для прямой нагрузки постоянного тока), поэтому мы можем использовать заряд контроллер около 30-32 ампер.

Примечание: приведенный выше расчет основан на идеальном случае, поэтому рекомендуется всегда выбирать солнечную панель немного больше, чем нам нужно, потому что при зарядке аккумулятора через солнечную панель возникают некоторые потери, а также солнечный свет нет. всегда в идеальном настроении.

Связанное сообщение: Как найти подходящий размер кабеля и провода для установки электропроводки?

Сколько ватт солнечной панели нам нужно?

В предыдущем посте мы показали очень простой метод, чтобы узнать, сколько ватт солнечной панели нам нужно для наших бытовых электроприборов? зависит от продолжительности солнечного сияния и нагрузки в ваттах, необходимой для включения электроприбора.

Какую солнечную панель мы выбираем?

Среди множества марок и материалов солнечных панелей, таких как c-Si, String Ribon, тонкопленочные солнечные элементы (TFSC) или (TFPV), аморфный кремний (a-Si или a-Si: H), теллурид кадмия (CdTe ) Солнечные элементы, солнечные элементы из селенида меди, индия и галлия (CIGS / CIS), BIPV: создание интегрированных фотоэлектрических панелей, гибридных солнечных элементов и фотоэлектрических панелей. Мы очень подробно обсуждали в посте «различные типы солнечных панелей с преимуществами / преимуществами, стоимостью , и приложения »Таким образом, вы сможете найти лучший тип солнечной панели для домашнего использования?

Похожие сообщения:

.

Расчет силы переменного тока в постоянный через инвертор

Итак, у вас есть электроприбор, который нужно запустить, но нет места для его подключения. Когда вам нужно запустить обычное бытовое электрическое устройство в районе, где нет постоянной электросети, этот калькулятор поможет вам выяснить аккумулятор какого размера и инвертор вам нужен!

Добро пожаловать в наш инструмент для преобразования постоянного / переменного тока (с инвертором). Этот калькулятор разработан, чтобы помочь вам определить количество потребляемой мощности при преобразовании одной формы мощности в другую с помощью инвертора постоянного тока в переменный.

Просто введите цифры мощности в поля ниже, и мы сделаем за вас расчеты, включая типичную неэффективность и все прочие технические характеристики, которые вы, возможно, не хотите вычислять. Если вы не уверены в своих числах, взгляните на иллюстрации с пошаговыми инструкциями ниже при вводе чисел.

Если вы хотите подобрать аккумуляторную батарею инвертора, то сначала необходимо определить силу постоянного тока, которую вы будете выдавать из аккумуляторной батареи через инвертор. Этот калькулятор может помочь вам определить потребляемую мощность постоянного тока через инвертор, чтобы вы могли точно рассчитать размер аккумуляторной батареи инвертора.

Введите характеристики устройства переменного тока

Найдите аккумулятор Выберите свой инвертор

Прохождение

Пример	Напряжение переменного тока — Многие приложения имеют диапазон входного переменного напряжения. В США оно может составлять от 100 до 125 В переменного тока. В Европе обычно 200-240. В этом примере мы будем использовать стандарт США 120 В переменного тока.
Пример	AC Amperage — Входная сила тока — это сила тока, потребляемого приложением от сети переменного тока.Это число обычно измеряется в амперах. Если ток измеряется в миллиамперах (мАч), вы можете преобразовать его в амперы, разделив число на 1000. Например, в нашем примере приложение потребляет 300 миллиампер, что равно 0,3 ампера.
Пример	Мощность — мощность — это общая мощность, потребляемая приложением. Он рассчитывается путем умножения напряжения на силу тока. Следовательно, 120 В переменного тока x 0,3 А равны 36 Вт.
Пример	Напряжение постоянного тока — Выходное напряжение — это номинальное значение вашей аккумуляторной системы, обычно от одной 12-вольтовой батареи.Мы используем 12,5 В для аккумуляторных систем на 12 В.
Пример	DC Amperage — Теперь мы знаем, что наше приложение потребляет 36 Вт общей мощности. Если вы возьмете эту мощность от источника постоянного тока 12,5 В, тогда общая требуемая сила тока увеличится до 3,31 А, или 3310 мА. Так как батареи имеют ограниченную емкость или ампер-часы, важно, чтобы размер батареи был достаточно большим, чтобы выдержать нагрузку на силу тока для вашего приложения.

Найдите аккумулятор Выберите свой инвертор

Была ли эта информация полезной? Подпишитесь, чтобы получать обновления и предложения.

Написано 29 октября 2019 г. в 10:32

,

No related posts.