20-12-2014 / 11-08-2018

Есть несколько типов так называемых "автономных" или "удаленных" преобразователей. Современные аппараты являются надежными, тихими, различных размеров. Эта статья поможет прояснить, как выбрать инвертор, который лучше всего подходит для ваших нужд. Я ограничил список домашними установками (производящие от 1 до 6 кВт), но то же самое распространяется и на более крупные системы.

Размеры инверторов

Размеры преобразователя являются важной частью конструкции автономной ветровой системы. При выборе слишком малого размера у вас не будет возможности запускать все ваши нагрузки, или он не сможет обрабатывать скачков напряжения при запуске. В тоже время, слишком большой будет пустой тратой денег, поскольку инвертору, работающему с максимальной эффективностью, требуется больше энергии.

Размер преобразователя определяется суммированием потребляемой мощности при нагрузках в автономной системе, как показано на примере в таблице ниже. При калибровке аккумулятора и массивов также не забудьте учесть потери эффективности. 10% потерь является стандартными для автономных аппаратов, так как они часто работают менее максимальной эффективности.

Пример нагрузки

Относительно сетевой нагрузки также следует отметить, что лучше выбрать инвертор с достаточной стартовой пиковой мощностью. Для приведенного примера необходим преобразователь, который может обрабатывать, по крайней мере, 2795 Вт. Убедитесь, что выбранная модель достаточна для возрастающей нагрузки. Лучше всего использовать реальные значения перенапряжений для каждого прибора. Затем добавьте полную мощность максимальных перенапряжений, которые могут возникнуть в любой момент времени. В нашем примере, если вся техника включится одновременно, резервный потенциал должен быть 155 + 5500 = 5655 Вт. Другой способ примерно предугадать всплеск напряжения - взять номинальную потребляемую энергию и умножить на три, в данном случае, это составит около 8400 Вт (70 А).

Если ваш бюджет невелик, и вы в состоянии планировать управление нагрузкой, можно выбрать меньший преобразователь. Например, не сложно придерживаться правила не включать микроволновую печь и пылесос одновременно, что позволит сократить нагрузку и уменьшить размер преобразователя до 1795 Вт. Однако, несмотря на то, что ограничение больших нагрузок может быть вполне эффективным, эта стратегия становится все более трудно осуществимой с каждым дополнительным человеком в доме.

Также учитывайте будущее расширение: потребности мощности растут почти во всех системах, поэтому имеет смысл использовать несколько больший инвертор. Выбор мультисистемы с возможностью подключения дополнительных блоков, увеличивающих непрерывную выходную мощность, позволит в будущем легко расширять инвертор до требуемых размеров.

Наконец, автономные инверторы обычно работают наиболее эффективно при нагрузке около двух третей своей номинальной мощности. Если вместо того, чтобы гонять преобразователь на максимальной мощности, вы выберете размер немного больше, то позволите ему работать в наиболее эффективном диапазоне. В долгосрочной перспективе это является лучшим соотношением цены/нагрузки и его работоспособность будет дольше.

Читайте также:   3 причины выбрать вертикальный ветрогенератор

Технические характеристики

Технические характеристики, предоставляемые производителями, не всегда проверены сторонними независимыми организациями. Были случаи, когда некоторые производители публиковали неправильные значения, например, при отсутствии нагрузки ночью.

Такие "спецификации" зачастую не указывают, как долго и при каких условиях испытывался инвертор. Это может быть важно, так как вполне возможно, что новые модели не прошли достаточного тестирования до их выпуска. Кроме того, новое оборудование может иметь ошибки программного обеспечения или интеграции с устройствами, которые, возможно, еще не были обнаружены, и могут сделать вас невольным бета-тестером. Так что находитесь на распутье между двумя моделями инверторов, узнайте, как давно эти приборы выпускаются компанией и сколько существует на рынке сама эта компания, прежде чем принять решение.

Синусоида против изменения меандр

Современные автономные инверторы продаются с двумя вариантами сигнала: синус и меандр (иногда называемый "модифицированный синус волны").

Синусоидальный выходной сигнал, имеющий низкий суммарный коэффициент гармонических искажений, способен выдержать практически любой тип нагрузки, даже чувствительной аудио электроники. Хотя почти всех бытовых преобразователей есть выход синусоидальной волны, приборы квадратной волны включены в мой список бюджетных систем. Например, типичный 2800-ваттный синусоидальной волны стоит около 2100 $, в то время как меандр с тем же выходом продается примерно за 1500 $. Тем не менее, аппараты квадратных волн могут работать не удовлетворительно с некоторыми видами нагрузок, а с другими не будут работать вообще (см. Проблемы загрузки из-за изменения волны инверторов).

Суммарный коэффициент нелинейных искажений

Суммарный коэффициент нелинейных искажений (КНИ) является мерой того, насколько тесно сигнал соответствует идеальной синусоиде. Помехи, переходные процессы и искажения влияют на изменения формы волны. Электроника аппарата производит шаги по сближению истинной синусоиды, причем, чем большее количество шагов, тем меньше будет КНИ инвертора.

КНИ 0% является идеальной синусоидой. Чем больше процент, тем дальше он отклоняется от синусоидальной формы. Синусоидальные преобразователи, как правило, показывают коэффициент нелинейных искажений 5% или менее, в то время как КНИ модифицированных квадратных инверторов может варьироваться от 10% до 40%. Потому что КНИ модифицированных квадратных аппаратов различен и зависит от типа нагрузки. Значения, приведенные производителями, трудно сравнить справедливо, поэтому эти цифры не указаны для них.

Важно отметить, что электросеть также может иметь форму искаженной волны, обусловленной деятельностью различных нагрузок на сеть (например, запуск мощных двигателей), которая может вызвать переходные процессы в утилиту сигнала. Из-за этого постоянного изменения сети, синусоидные инверторы часто имеют еще меньше КНИ, чем электросеть.

Номинальная постоянная мощность

Автономный инвертор должен поставлять достаточно энергии для удовлетворения потребностей всех приборов, работающих одновременно. Прежде чем сделать выбор, следует узнать возможные нагрузки в будущем и максимальный всплеск потребности (скачки напряжения мы рассмотрим отдельно).

Размер преобразователя для автономной системы, основанной на мгновенной нагрузке, очень сильно отличается от размера сети прямого инвертора, определяемого источником мощности (например, ватт солнечных батарей). Работа сети прямых аппаратов просто конвертирует все смещения постоянного тока из массива солнечных батарей к сети переменного тока, который подается обратно в домашнюю электрическую систему, или на сеть, если производство превышает потребление энергии в данный момент. В мультисистемах прямой преобразователь не несет ответственность за удовлетворение нагрузок переменного тока, поскольку доступна практически неограниченная мощность. Например, 2000 Вт сеть генераторов потребует выбора преобразователя принимающего 2000 Вт постоянного тока.

В случае автономных систем преобразователь питания, как правило, отвечает за предоставление энергии для всех нагрузок переменного тока. Скажем, вам нужна нагрузка мощностью 2000 Вт переменного тока одновременно. Для автономной системы вам понадобится преобразователь, который может обеспечить не менее этой суммы.

Номинальное напряжение батареи

Каждый преобразователь имеет номинальное напряжение батареи, к которой он может быть подключен. Общие автономные инверторы имеют напряжение 12, 24 или 48 вольт.

Меньшие системы, как правило, сочетаются с меньшей мощностью преобразователя и более низким напряжением батареи. Обратное верно для больших систем. Например, несколько 2000 Вт инверторов имеют номинальное напряжение аккумуляторов 12 B, модели 4000 Вт, обычно, 24 или 48 B, блоки 5000 Вт обычно соответствуют 48 B аккумуляторам.

Та же мощность с более высоким номинальным напряжением аккумуляторной батареи означает более низкий ток (Вт ÷ вольт = усилитель) батарейного кабеля, что влечет меньшую потерю энергии в сравнении с кабелем меньшего диаметра, менее дорогие кабели и меньше максимальной токовой защиты.

Некоторые компании предлагают модели преобразователей нестандартного напряжения. Линии Exeltech, например, включают в себя модели, которые могут подключаться до 32, 66, или даже 108 B. Эти преобразователи используются в различных отраслях промышленности, например, телекоммуникационных.

Выходное напряжение

Американские преобразователи используют мощность 60 Гц, 120 или 120/240 B. Европейские модели имеют другие выходные спецификации. Большинство автономных инверторов имеют выход 120 B, хотя некоторые 120/240 B, которые позволяют подключать их к 120 B и 240 B, что позволяет получить максимальную мощность для зарядки аккумулятора с одного инвертора.

Скачки напряжения

Некоторые приборы (например, двигатели) требуют значительно большей энергии во время запуска, чем в процессе работы. В момент запуска таких приборов инвертор сокращает "волны" или работает на более высоких частотах, чем их постоянная мощность. Характеристики преобразователей питания включают максимальную силу тока и период времени, при котором он может работать на пиковом уровне мощности без повреждений или защитного отключения.

Инвертор может иметь несколько оценок перенапряжения (выраженные в усилителях переменного тока или Вт), каждая из которых соответствует определенному периоду времени. Большинство пиковых нагрузок происходит первые несколько миллисекунд запуска. Для аппаратов с несколькими оценками скачков напряжения, как правило, достаточно рассмотреть самый короткий. Если есть сомнения, уточните у производителя, сможет ли устройство обеспечить возможно необходимый всплеск напряжения.

Нагрузки с асинхронными двигателями, как стиральные машины, насосы и электрические инструменты, могут иметь большие скачки нагрузки до семи раз подряд. Для определения пиковых скачков конкретного прибора, необходимо либо измерить максимальный ток нагрузки с записью токоизмерительных приборов, либо посмотреть стартовую нагрузку в спецификации, либо уточнить у производителей аппарата.

Мультисистема

Некоторые автономные инверторы включают возможность подключения нескольких устройств вместе, чтобы работать как единая, более крупная единица. Различные варианты подключения позволяют работать вместе преобразователям 120 и 240 В, что позволяет использовать систему как один аппарат 120/240 B.

Последовательное подключение позволит одному прибору "спать", когда нагрузка невелика, тем самым снижая потери энергии. Система 120 B означает, что оба прибора имеют 120/240 B на выходе.

Параллельное подключение означает, что инверторы будут выдавать 120 B при двойном усилении одного из них. Некоторые системы могут подключаться в трехфазной поставке, которая часто используется для более тяжелых машин.

Инверторам для ветрогенераторов с выходом 120/240 B последовательное подключение не требуется. Их можно подключать параллельно, чтобы получить большую мощность (более ампер).

Максимальная эффективность

Эффективность измеряется соотношением преобразования переменного тока на входе в постоянный ток на выходе. Повышение эффективности означает, что инвертор тратит меньше энергии в процессе преобразования постоянного тока в переменный.

Обратите внимание, что "пиковая" эффективность не обязательно отражает фактическую эффективность работы, которая меняется в зависимости от нагрузки переменного тока на преобразователь. Большинство производителей публикуют кривые эффективности в своей документации. Мудрый выбор - аппараты, имеющие высокие рейтинги эффективности в широком диапазоне выходных мощностей.

Холостой ход

Инвертор продолжает работать, когда нет нагрузки, а значит расходовать энергию. Расход электричества холостого хода удивительно высокий в некоторых моделях (до 30 Вт). Поскольку могут быть длительные периоды холостой работы, это может добавить существенный расход энергии. Например, преобразователь с расходом 30 Вт будет потреблять минимум 720 Вт ежедневно. В небольших системах эта нагрузка может оказать значительное влияние.

Спящий режим

Большинство автономных аппаратов обладают энергосберегающей технологией, называемой "спящий режим" отключения питания, когда нет нагрузки. Режим сна также требует энергии, но гораздо меньше. В этом режиме прибор периодически проверяет схему на наличие активных нагрузок и отключается, если нагрузка не обнаружена.

Зарядное устройство

Многие автономные инверторы оснащены встроенным зарядным устройством, которое может быть использовано для зарядки аккумуляторов от источника переменного тока, таких как дизельный генератор, например. Эта функция сводит на нет необходимость отдельного внешнего зарядного устройства. Наличие интегрированного зарядного устройства особенно полезно в периоды, когда источник мощности не может справиться с бытовыми нагрузками, например, в безветренную погоду. Оно также используется, чтобы "уравнять" батареи, предоставляя им дополнительный контроллер и гарантируя, что даже самый слабый элемент батареи заполнен.

Зарядные устройства, как правило, являются усилителями постоянного тока, но может быть указаны и как усилители переменного тока, так что внимательно читайте документацию.

Датчик температуры аккумулятора

Внутреннее сопротивление батареи увеличивается по мере падения температуры и уменьшается по мере ее повышения. Зарядка батареи может быть «недозаправлена» при низких температурах, соответственно «чрезмерно заправлена» при высоких температурах. Чтобы правильно заряжать аккумуляторы, где температура отклоняется от идеальной 25 ° С, датчик температуры предоставляет данные для зарядного устройства, чтобы он мог регулировать напряжение для более высоких или низких температур.

Пуск

Некоторые инверторы можно запускать и останавливать на основе нескольких критериев, таких как низкое напряжение аккумулятора, состояние заряда (SOC), отсутствие нагрузки, время суток. Генераторы могут иметь либо "два провода" или "трехпроводной" старт механизма. Двухпроводной относится к двум позициям, и для выключения требуется лишь простое реле и сигнал от контроллера в инвертор / зарядное устройство. Трехпроводной запуск является более сложным и, обычно, требует отдельного контроллера от генератора.

Контроль

Некоторые аппараты предлагают датчики контроля в качестве дополнительного аксессуара. Контроль может предоставить полезную информацию о системе, в том числе о напряжении аккумуляторной батареи (позволяет узнать заряжается он или разряжается), размере нагрузок переменного тока, зарядке аккумулятора и даже коды ошибок (полезно при устранении неполадок).

Дистанционное управление

Обычно такое оборудование устанавливают вдали от жилых помещений, поэтому дистанционное управление позволяет пользователям легко контролировать систему. Часто, такие пульты показывают различные другие детали учета системы и имеют переключатель отключения прибора

Интегрированная система компонентов

Некоторые инверторы могут быть частью комплексных систем обеспечения отдельных частей, таких как измерение, контроллеры заряда, автоматический выключатель.

Комплексные компоненты системы предлагают несколько преимуществ. Во-первых, аппарат спроектирован так, что компоненты легко сочетаются друг с другом. Во-вторых, подходящие по размеру провода размещаются в коробке соответствующих размеров, выходы которых совпадают. Часто монтажная пластина, которая поддерживает всю систему, входит в стоимость. Эти системы могут быть предварительно смонтированы на заводе или дистрибьютором для удовлетворения конкретных потребностей установки, чтобы интегрированные компоненты имели правильные разъемы.

Электронные и интеграционные связи могут оптимизировать такие операции, как зарядка аккумулятора и поддержка нагрузки, устранение дублированных датчиков (например, датчиков температуры контроллера заряда и инвертора), предоставляют средства внешнего сбора данных. Центральное или дистанционное управление может отображать системные настройки, а также значения данных, что упростит пользовательский интерфейс.

Вес

Большая часть веса автономных преобразователей происходит от железного трансформатора, который дает высокий всплеск наращивания и может накапливать энергию в течение нескольких циклов, создавая эффект маховика, проходящего через инвертор волны.

Если вы пользуетесь только небольшими бытовыми приборами, которые имеют незначительные волны, легкий преобразователь может служить вам достаточно хорошо. Есть очень легкие аппараты, которые не обеспечивают высокую пиковую нагрузку, но имеют очень тонкий сигнал для привередливой электроники, такой как аудио- или телекоммуникационное оборудование.

Если вы рассчитываете на нагрузки с высокими скачками (например, асинхронные двигатели), выбирайте более тяжелый прибор, но убедитесь, что он надежно закреплен, чтобы выдержать его вес.

Гарантия

Производители дают гарантию на отсутствие дефектов материалов и изготовления сроком до пяти лет, также иногда доступны расширенные гарантии.