Startovací proud chladničky při výpočtu výkonu zdroje nepřerušitelného napájení

Každý, kdo se zajímá o zprávy o válce mezi Ruskem a Ukrajinou, ví, že Rusko se snaží zničit ukrajinskou elektrickou síť (první údery na rozvodny byly v květnu 22 – například ve Lvově), ale pokud tehdy málokdo myslel na generátory-baterie-střídač, nyní, v polovině listopadu 22, kdy Rusko provádí masivní údery na civilní infrastrukturu, se staly téměř beztrestnou nouzovou dopravní infrastrukturou.

Výkon většiny domácích spotřebičů v okamžiku zapnutí se přibližně rovná deklarovanému. Existuje však několik zařízení, jejichž výkon po zapnutí je několikanásobně vyšší. Jedním z takových zařízení je lednička.

Tato chladnička s komorami o objemu 195 a 50 litrů má deklarovaný provozní proud 0.8 ampéru a výkon 230 wattů. Jeho účiník (účiník) je 230 voltů * 0.8 ampér / 230 wattů = 0.8. Podle měření byl provozní proud 0.87 ampéru, což znamená, že celkový výkon bude 230 voltů * 0.87 ampérů / 0.8 = 250 voltampérů.

Při spuštění byl startovací proud chladničky 7.22 ampér (8krát více než nominální!), což při 230 voltech síťového napětí a výsledném cos φ 0.8 je 230 voltů * 7.22 ampérů / 0.8 ~= 2 000 voltampérů.

Měření jsem provedl pomocí proudové kleště Fluke 319 Ne všechny proudové kleště mají funkci měření zapínacího proudu (.příval).

Startovací proud chladničky je způsoben přítomností kompresoru. Jeho motor potřebuje více proudu, aby mohl začít pracovat. Po přibližně 150 milisekundách proud klesne na nominální hodnoty.

Pro spuštění této chladničky musí být generátor, invertor a baterie schopny alespoň krátkodobě dodávat těchto 2000 VA.

Nedokážu poradit ohledně konkrétních modelů generátorů. Co se týče invertorů, jsem obeznámen s Phantom UPS, takže níže se budu zabývat charakteristikami vhodného, ​​výkonnějšího modelu.

Podotýkám, že opět kvůli nedostatku se na trhu vykupuje vše, včetně nekvalitního čínského zboží. Nevěřte 3000 V-A napsaným na pouzdru, pokud je značka neznámá.

Na stránkách Phantomu je model „UPS-2024 V2, 2000W“ (není třeba volat do obchodu – není skladem, fronta se za 2 měsíce neposunula). v čem rozdíl mezi watty a voltampéry?

Voltampéry se liší od wattů množstvím jalového výkonu. Užitečný (činný) výkon se měří ve wattech a zdánlivý výkon se měří ve voltampérech. Jalový výkon se měří ve var.

Instrukce Phantomu říkají, že na výstupu poskytuje sinusové napětí. To je důležité pro motory – kompresory, ventilátory, čerpadla. K dispozici je také „přes nulu“, která je nezbytná pro provoz plynových kotlů.

Zatížení cosinus phi ve specifikacích Phantom je 0.7, takže celkový výkon, pro který je navržen, bude 2000 W / 0.7 ~= 2800 VA. Je také uvedeno, že tato UPS vydrží přetížení 149 % po dobu 1 sekundy. Není to mnoho, ale je to vlastnost kvalitního produktu.

Upozorňujeme, že Phantom je nepřerušitelný zdroj energie, to znamená, že je připojen k síti a při výpadku proudu se přepne na provoz z externích baterií, aniž by se přerušilo napájení k němu připojené užitečné zátěže. Obsahuje střídač (pro přeměnu stejnosměrného proudu z baterií na střídavý), nabíječku a vyvažovací zařízení pro baterie.

Vzhledem k tomu, že kromě lednice může současně běžet například i počítač, musí střídač/generátor/baterie tuto dodatečnou zátěž zvládnout.

Můj počítač při provozu spotřebuje 0.63 – 0.79 ampér. Účiník počítačů je asi 0.7. Celkový výkon mého počítače pak bude 0.71 ampéru * 230 voltů / 0.7 = 233 voltampérů. Podotýkám, že během hraní (bez pracovních aplikací) je celkový výkon mého počítače v průměru 483 voltampérů.

Takže lednička + počítač = potřebujete generátor / invertor / UPS, který by utáhl 2000 + 233 = 2233 (V-A).

To nepočítám žárovky (o elektrickém sporáku, bojleru, varné konvici a ohřívači budu mluvit níže).

Vezmu LED žárovky. Jejich spotřeba je asi 20 V-A na A60 „hruška“. Řekněme, že svítí 3 lampy současně. Pak požadovaný výkon měniče 2300 VA.

Za práci na jeden den:
– lednice — vezmu to z typového štítku — je tam napsáno 0.99 kWh za 24 hodin, tedy 990 watthodin;
– počítač 8 hodin — 8 hodin * 233 voltampérů * 0.7 = 1305 watthodin;
– LED žárovka 8 hodin — 8 hodin * 20 voltampérů * 0.6 = 96 watthodin.

Bude zapotřebí 2391 watthodin / 12 voltů ~= 200 ampérhodin 12voltových baterií. To znamená jsou potřeba 2 x 12V 100Ah olověné baterie (jako nejběžnější možnost). A to nebere v úvahu účinnost měniče, rezervu pro hluboké vybití baterie a rezervu pro ztrátu kapacity baterie.

Sporák, varná konvice, bojler, topidlo.
Elektrický sporák s hořáky 1.3 a 0.7 kW.

Rychlovarná konvice 2 kW 0.5 – 1.7 l.

Bojler 1.5 kW, 80 litrů.

Olejový elektrický ohřívač 1.6 kW.

Dobrou zprávou je, že tyto spotřebiče nemají žádné startovací proudy, jejich účiník je 1, takže zdánlivý a činný výkon jsou stejné, snadno se počítají. Ti špatní jsou všichni žrouti.

Rychlovarná konvice. Uvařit 0.5 litru vody při teplotě vzduchu 2 stupňů mi trvalo 9 minuty 13 sekund. 1831 W * 2 min / 60 min = 61 Wh (tabulka výkonu mých domácích spotřebičů níže). Převařte třikrát půl litru vody (~180 Wh) a kapacita dvou malých UPS pro počítač – ach, to je ono!

Ohřívač. Pokud bude běžet půl hodiny každou hodinu, bude to 1600 W * 24 h / 2 = 19 200 Wh.

Pro tyto účely to bude 2300 + 180 + 1600 = požadovaný výkon měniče 4080 voltampérů.
Za práci na jeden den:
– lednice — vezmu to z typového štítku — je tam napsáno 0.99 kWh za 24 hodin, tedy 990 watthodin;
– počítač 8 hodin — 8 hodin * 233 voltampérů * 0.7 = 1305 watthodin;
– LED žárovka 8 hodin — 8 hodin * 20 voltampérů * 0.6 = 96 watthodin;
– 1 l uvařte v konvici jednou – 180 watthodin
– ohřívač 12 hodin – 19200 watthodin

Celkem 21777 watthodin. Pokud vydělíte 12 volty a 100 ampérhodinami, pak Je potřeba 18 olověných baterií 12 voltů 100 Ah (cca 500 kg baterií).

S proudem 10 % kapacity baterie doporučené BB Battery, dvoustupňová metoda konstantního napětí až do ~80 % kapacity 18 paralelně zapojených olověných baterií 12V 100Ah, nabíjení vybitých baterií bude trvat 10 hodin, aktuální hodnota je 18 * 100 ampérhodin * 0.1 = 180 ampér. To znamená, že nabíječka by měla poskytovat takový proud (ze sítě to bude trvat 180 ampér * 12 voltů / 230 voltů ~= 9.4 ampérů bez zohlednění ztrát pro konverzi atd.). Pak to bude trvat hodiny konečného nabíjení.

Při nabíjení proudem 30 % kapacity (akceptovatelné pro Valve Regulated Lead-Acid – „uzavřené“ olověné baterie) by měl být proud nabíječky 180 * 3 = 540 A (vyžadují se měděné vodiče o průřezu 185 mm2), doba částečného nabíjení se zkrátí na 4 hodiny. Je třeba poznamenat, že olověné baterie se vlivem neustálého podbíjení rychleji degradují a v podmínkách krátkodobého napájení je nemožné je plně nabít.

Aby se zabránilo velkým proudům a tlustým vodičům, jsou baterie zapojeny do série. Zapojené dvě 12V 100Ah baterie paralelní, tvoří baterii 12 V 200 Ah a při připojení důsledně — Baterie 24 V 100 Ah. Při 2krát zvýšeném napětí je proud potřebný pro stejný výkon 2krát menší. Sestrojením 36voltové baterie z našich 18 ks 12 V 100 A-h (řada 3 baterií v sérii – 6 řad paralelně) snížíme proud o 36 V / 12 V = 3x, na 180 A, a průřez požadovaného vodiče se zmenší na 50 mm2 mědi.

Pro snížení hmotnosti se používají jiné typy baterií, jako je lithium-železo fosfát (LiFePO4). Umožňují také nabíjet se vyššími proudy – až 100 % kapacity baterie, tedy rychleji – za 1 hodinu se baterie nabije na více než 90 % a podbití baterii neublíží. A zpravidla vydrží více nabíjecích a vybíjecích cyklů.

Ale! Pokud vezmeme 21777 Wh / 48 V = 5 baterií 48 V 100 Ah, tak proud 100% kapacity bude 500 A! Jedná se o měděný drát o průřezu 150 mm2. Proud ze sítě bude 48/230 * 500 = 104 A! Pro srovnání, v bytových rozvaděčích bývá vstupní jistič do 63 A.