Jak správně vypočítat výkon měniče?

V tomto článku se dozvíte, jaké vlastnosti měničů je třeba věnovat pozornost a jak vypočítat výstupní výkon z měniče.

Hlavní charakteristiky střídačů ovlivňující výběr zařízení

1. Forma napětí. Jedna z nejdůležitějších vlastností. Ideální možností je univerzální střídač s „čistou sinusovkou“. K takové jednotce můžete připojit jakékoli zařízení a bude fungovat stabilně.
2. Špičkový výstupní výkon z měniče. Tato charakteristika ukazuje, jaké maximální zatížení měnič vydrží. Hodnotu je třeba vzít v úvahu, pokud plánujete připojit zařízení, jako jsou kompresory, čerpadla, chladničky, elektromotory a další zařízení s vysokým startovacím výkonem.
3. Síla proudu nabíječky (je-li k dispozici). Určuje, jakou maximální kapacitu nabíječka obnoví.
4. Schopnost pracovat se všemi typy baterií. Různé baterie se nabíjejí určitým napětím.
5. Jmenovitý výkon. Na tom závisí počet a vlastnosti současně dodávaných zátěží.

Kromě toho je třeba věnovat pozornost možnosti provozu zařízení v automatickém režimu. Funkce jako spánek a automatické přepínání na nejoptimálnější zdroj energie nejen usnadňují a zjednodušují ovládání měničů, ale také vám pomohou ušetřit na účtech za elektřinu.

Dále si ukážeme, jak vybrat nejvhodnější zařízení z hlediska výkonu.

Proces výpočtu jmenovitého a špičkového výkonu střídače

Výpočet výkonu měniče bude vyžadovat vytvoření speciální tabulky. Do dvou sloupců zadejte seznam elektrospotřebičů a jejich příkon. Dopadne to nějak takhle.

Jméno spotřebitele	Napájení, W
Úsporná lampa	18
Úsporná lampa	11
Lednička	300
Televize	160
Pračka	1400
Železo	1400
Laptop	340
Vysavače	800
Rychlovarná konvice	1100
Mikrovlnná trouba	1500
fén	500

Výše uvedené hodnoty nelze použít pro výpočet zatížení. Tabulku jsme naplnili údaji pouze pro ukázku výpočtů.

Snažte se na nic nezapomenout – jinak systém neposkytne zátěži energii. Upozorňujeme, že zařízení stejné kategorie mohou mít různou spotřebu energie. To by se mělo odrazit i v tabulce (příklad: energeticky úsporné žárovky). Údaje o spotřebě energie domácími spotřebiči najdete buď na krytech výrobku nebo v návodu k obsluze.

V tabulce označte zařízení, která budou připojena ke střídači pro současný bateriový provoz. Vezměme si například osvětlení, ledničku a televizi. Spočítejme si celkový výkon těchto zařízení – 5*18+2*11+300+160= 572 W. Hodnotu zaokrouhlíme nahoru a získáme 600 W.

Pro výpočet výstupního výkonu střídače bude také vyžadována životnost baterie zařízení. Vezměme si například 5 hodin. Výkon, který za tuto dobu spotřebuje chladnička, TV a osvětlení, je 5 * 600 = 3 000 W.

Rovněž je třeba vzít v úvahu špičkové zatížení. Výslednou hodnotu je nutné vynásobit koeficientem 1,3. Celkem: 3 000*1,3=3 900 W. To znamená, že jsou pro vás vhodné modely s výkonem nad 4 000 W.

Chcete-li převést výsledek na voltampéry, vynásobte výslednou hodnotu 0,6. Ukazuje se 3600 * 0,6 = 2 160 VA. Hodnotu zaokrouhlíme na 2 200 VA.

Zde jsme se podívali na nejjednodušší příklad výpočtu výstupního výkonu z měniče. Pokud chcete ze systému napájet celou chatu nebo velké množství zařízení, z nichž některá budou pracovat nepřetržitě a některá ne, budou zapotřebí mnohem složitější výpočty. Budete také muset vzít v úvahu stálost zatížení, okolní teplotu a další parametry.

Pokud si nejste jisti svými schopnostmi nebo nemáte dostatek času na studium dat a provádění výpočtů, obraťte se na profesionály. Zkušení specialisté udělají vše rychle a správně. Ušetříte čas i nervy.

V tomto článku si povíme, jak vybrat správné zařízení pro záložní napájení vašeho objektu s přihlédnutím k parametrům elektrického zařízení na objektu, požadované výdrži baterie a dalším podmínkám.

Proč potřebujete invertor?

Kvalitní nepřetržité napájení je důležitým kritériem pro každé zařízení, ať už se jedná o soukromou chatu, kancelářské prostory nebo specializované zařízení (například komunikační centrum v telekomunikačním průmyslu).

Co je střídač? Invertor je zařízení pro přeměnu stejnosměrného proudu na střídavý proud změnou frekvence a/nebo napětí.

Co je náhlá ztráta napájení v obytném domě:

• ztracený čas a nervy – nikdy nevíte, jak dlouho to bude trvat, ale to se v 99% případů stává bez předchozího upozornění
• potenciálně rozbitá drahá zařízení – plazmové panely, domácí kina, chladničky, čerpací jednotky, topné kotle atd.; to vše jsou pro vás další zbytečné výdaje, které vám nikdo neproplatí
• bezpečnost vašeho domova – při nedostatku elektřiny se drahé zabezpečovací zařízení a požární signalizace stávají zbytečnými
• v chladném období povede více či méně prodloužený výpadek proudu k tomu, že kotelní zařízení přestane fungovat a vytopí váš domov

Tento seznam může pokračovat. Hlavní ale je, že se tak děje zcela bez zavinění a kontroly z vaší strany a náklady na odškodnění za takovéto nehody většinou padají na vaše bedra.

Měnič tento spolehlivé a technologické řešení tyto problémy. Proč střídač a ne generátor? Srovnání těchto dvou řešení lze věnovat samostatnému článku, který se na našem webu objeví v nejbližší době.

Co je dočasný nedostatek napájení v průmyslovém zařízení, například v komunikačním centru telekomunikační společnosti?

• nespokojení zákazníci, ukončené smlouvy, ušlý zisk
• poškozená profesionální pověst
• Potenciálně rozbité zařízení – dodatečné, zbytečné náklady (kromě nespokojených zákazníků)
• nenávratně ztracený čas řešením problémů souvisejících s výpadky proudu

Toto je hlavní seznam problémů ležících na povrchu. Proč střídač a ne nepřerušitelný zdroj napájení? Na našem webu najdete článek věnovaný srovnání těchto dvou řešení – invertor vs. UPS.

Jak určit požadovaný výkon měniče

V tomto článku se jako příklad podíváme na výběr zařízení (střídač и baterie) pro soukromý dům.

Chcete-li vybrat správný měnič 12-220, musíte vědět, jaká zátěž může být současně zapnuta a charakter této zátěže (aktivní nebo reaktivní). Celkový celkový výkon zátěže určí pochopení toho, jaký jmenovitý výkon střídače budeme potřebovat.

Typy zatížení

K odhadu síly potřebujeme trochu nudnou, ale nesmírně potřebnou a užitečnou teorii.

Při odhadu výkonu zátěže je třeba vzít v úvahu zdánlivý výkon. Zdánlivý výkon (měřený ve voltampérech, VA) je celkový výkon spotřebovaný elektrickým spotřebičem. Skládá se ze složek činného výkonu (měřeno ve Wattech, W) a jalového výkonu (měřeno ve voltampérech).

Odporové zátěže jsou zátěže, ve kterých se veškerá spotřebovaná elektřina přeměňuje na teplo. Patří sem žárovky, žehlička, elektrický sporák, topení atd.

Reaktivní zátěže jsou v podstatě všechno ostatní. Patří sem zářivky, spotřebiče s elektromotory (lednice), transformátory, napájecí zdroje pro moderní domácí spotřebiče.

Výpočet aktivní zátěže je extrémně jednoduchý – 1 kW se rovná 1 kVA. Pokud tedy zařízení udává spotřebu energie 1 kW, bude celkový výkon roven 1 kVA. V tomto případě je vhodný měnič se jmenovitým výkonem do 1 kW. V praxi je však vždy nutné zajistit rezervu 15-20% jmenovité zátěže.

Reaktivní zátěže nevyužijí veškerou energii, která se na ně přenese. Částečně jej ukládají a následně uvolňují do elektrického obvodu. V souladu s tím je pro ně celkový výkon P potřebný pro provoz větší než činný výkon Pa. Vypočítá se pomocí vzorce P=Pa/cos φ.

To je velmi důležité, protože jmenovitý výkon měniče je uváděn ve VA a jmenovitý výkon elektrických spotřebičů je často uváděn ve W (pouze aktivní součástka). Bez zohlednění nárůstu výkonu bude výpočet proveden nesprávně a bude vybrán střídač s nedostatečným jmenovitým výkonem.

Hodnota cos φ je v některých případech uvedena v dokumentaci k zařízení.

Zařízení například ukazuje, že činný výkon je 700 W a cos φ je 0,5. Celkový výkon spotřebovaný takovým zařízením bude P=Pa/cos φ =700/0,5=1400 VA.

Pokud hodnota cos φ není uvedena ani na zařízení, ani v jeho dokumentaci, bere se tento koeficient rovný 0,7. V tomto případě bude vzorec vypadat jako P=Pa/0,7.

Startovací výkon

Je nesmírně důležité nezapomenout při výpočtu zohlednit rozběhové proudy. Faktem je, že jakýkoli elektromotor v okamžiku svého spuštění spotřebuje elektřinu několikanásobně více než v ustáleném provozu. Tato hodnota se nazývá násobek rozběhového proudu.

V závislosti na typu elektromotoru, přítomnosti nebo nepřítomnosti zařízení pro měkký start se pohybuje od 3 do 7. Při spouštění elektrických spotřebičů s elektromotory (čerpadla, elektrické vrtačky, chladničky) je třeba příkon zátěže vynásobit při minimálně 3-5x. Doba trvání zapínacích proudů je obvykle od 0,25 do 0,5 s.

Celkový startovací výkon se nepočítá, protože by to znamenalo současný start (s přesností na zlomek vteřiny) všech elektrospotřebičů, což se prakticky nestává. Při výpočtu je nutné se zaměřit na maximální hodnotu všech elektrospotřebičů tohoto typu.

Abychom to shrnuli, střídač musí odolat přetížení, které není menší než celkový výkon konstantní zátěže a nejvyšší startovací výkon.

Typický výpočet

V soukromém domě budou následující zařízení pravděpodobně fungovat současně

Zařízení	Moc	Počet	Načíst	Startovací výkon	Hodiny za den	Spotřeba za den	Průměrná hodinová zátěž
elektrická lampa	75 W	4	300 VA	1500 VA	5	1500 kVA-h	150 VA
lednička*	250 W	1	357 VA	1071 VA	6	2142 kVA-h	89 VA
tv	400 W	1	400 VA	2000 VA	5	2000 kVA-h	200 VA
kotel	150 W	1	150 VA	450 VA	24	3600 kVA-h	150 VA
cirkulačního čerpadla	90 W	4	516 VA	1548 VA	24	12384 kVA-h	516 VA

* na rozdíl od ostatních spotřebičů v tabulce, které pracují nepřetržitě, chladnička pracuje přibližně 15 minut za hodinu.

Celková spotřeba neustále pracujících zařízení je 1723 VA.

Docela výkonné spotřebiče lze zapnout na krátkou dobu. Patří mezi ně vodní čerpadla nebo automatické pohony bran. Při provozu na baterie samozřejmě nepotřebujete používat například pračku. Použití rychlovarné konvice je však docela přijatelné, protože z hlediska průměrných hodinových ukazatelů to bude mít malý vliv na vybíjení baterie.

Zařízení	Moc	Počet	Načíst	Startovací výkon	Hodiny za den	Spotřeba za den	Průměrná hodinová zátěž
rychlovarná konvice	1000 W	1	1000 VA	1000 VA	0,3	300 kVA-h	30 VA
ponorné čerpadlo	2000 W	1	2857 VA	8571 VA	0,3	857 kVA-h	86 VA
pohon brány	500 W	1	714 VA	2142 VA	0,1	71 kVA-h	7 VA

Při výpočtu jsme vzali v úvahu, že doba provozu pro rychlovarnou konvici je 4 minuty, pro ponorné čerpadlo – 6 minut za hodinu a pohon brány pracuje 1 minutu.

Současný provoz všech těchto zařízení je extrémně nepravděpodobný, proto k celkovému výkonu neustále pracujících zařízení přidáváme pouze nejsilnější z těchto indikátorů – ponorné čerpadlo.

S přihlédnutím k maximálnímu výkonu ponorného čerpadla bude příkon celkových provozních zařízení 4580 VA.

Zároveň zohledňujeme nejvyšší startovací výkon z celého seznamu zařízení. V tomto případě je spotřebitelem stejné ponorné čerpadlo – 8571 VA.

Pro nepřetržité napájení takové zátěže je vhodný střídač Tripp Lite model APSX6048VRNET. Jmenovitý výkon střídače je 6 kW, vydrží špičkový výkon až 12 kW.

Tento výpočet je typický. Tento výpočet musí být proveden na základě složení zařízení ve vašem zařízení nebo ve vašem obytném domě.

U naší společnosti si můžete objednat i speciální vyšetření, kdy u vás navštíví specialista, který změří výkonové parametry při zapnuté zátěži. Jedná se o spolehlivější způsob výběru potřebného vybavení.

Doba nepřerušitelného napájení

Po výběru střídače je třeba určit požadovanou životnost baterie. K tomu potřebujete znát dvě veličiny

• průměrný hodinový výkon zátěže
• kapacita baterie

Je třeba znát průměrné hodinové zatížení, protože maximální celkové zatížení neodráží skutečné zatížení baterie. Elektrické spotřebiče se zapínají a vypínají a v některých okamžicích je výkon odebraný z baterií několikanásobně nižší než maximum.

Způsob výpočtu průměrné hodinové zátěže: vypočítáme přibližnou provozní dobu zařízení za den s přihlédnutím k jeho provozním režimům (nepřetržitý, nepřetržitý s periodami zapínání a vypínání, vzácné zapínání), např. pro lednici 15 minut za hodinu, to je 6 hodin denně.

Dále vynásobíme dobu provozu výkonem zařízení. Získáváme výši spotřeby elektrického spotřebiče za den (ve VA-hodinách). A posledním krokem je vydělení této hodnoty 24 hodinami (u spotřebičů v nepřetržitém provozu, zejména lednice) nebo 8 hodinami u spotřebičů, které fungují pouze v aktivních hodinách dne, např. TV.

Kapacita baterie

Doporučuje se, aby byly měniče vybaveny specializovanými (bezúdržbovými) bateriemi 12 V 200 Ah.

Jedna baterie 12 V 200 Ah obsahuje 2 kWh energie. Pokud jej tedy vybijeme zátěží 400 W, tak by teoreticky měl stačit na 5 hodin výdrže baterie.

Obecně se pro hrubý odhad doporučuje spoléhat se na jmenovitý výkon měniče a velikost baterie uvedené v tabulce níže.

Výkon domácí zátěže	Výkon invertoru	Napětí měniče	Počet baterií 12V-200 Ah	Energie baterie, kWh	Pracovní doba, hodiny
1,0 kW	2,0 kW	12 a 24	2	4,0	4
2,0 kW	3,0 kW	24 a 48	4	8,0	4
3,0 kW	3,5 kW	48	8	16,0	5
4,0 kW	6,0 kW	48	8	16,0	4
5,0 kW	6,0 kW	48	12	24,0	5

V případě výše uvažovaného příkladu výběru měniče je průměrný hodinový výkon zátěže 1192 VA, kapacita baterie je 16 kVAh. V souladu s tím je odhadovaná doba nepřerušeného napájení 13,4 hodiny.

V případech, kdy dochází poměrně často k dlouhým výpadkům proudu (den i více), je vhodné místo dalšího navyšování kapacity baterie doplnit stávající systém o generátor.

Přidáním generátoru s automatickým startem ke střídači můžete vytvořit plně automatický záložní systém napájení. V tomto schématu invertor automaticky vydá příkaz ke spuštění generátoru, když jsou baterie vybité, a vypne generátor po jejich nabití.

© 2012-2023, Energetické technologie.
Generac plynové generátory a záložní napájecí systémy pro domácnosti a firmy v Čeljabinsku