Кто интересуется новостями о войне России с Украиной, в курсе, что Россия старается уничтожить электросеть Украины (первые удары по подстанциям были еще в мае 22 года - например, во Львове), но если тогда мало кто задумывался о генераторах-аккумуляторах-инверторах, то сейчас, в середине ноября 22 года, когда Россия практически безнаказанно наносит массовые удары по гражданской инфраструктуре, они стали востребованным и дефицитным товаром.
Мощность большинства бытовых приборов в момент включения примерно соответствует заявленной. Однако есть несколько приборов, мощность которых при включении в несколько раз больше. Одним из таких приборов является холодильник.
1.
2.
У этого холодильника с камерами 195 и 50 литров рабочий ток заявлен 0.8 ампера, а мощность - 230 ватт. Его коэффициент мощности (косинус фи) получаю как 230 вольт * 0.8 ампер / 230 ватт = 0.8. По замеру рабочий ток оказался 0.87 ампер, значит полная мощность будет 230 вольт * 0.87 ампер / 0.8 = 250 вольт-ампер.
При старте пусковой ток холодильника составил 7.22 ампера (в 8 раз больше номинального!), что при 230 вольтах напряжения сети и полученном cos φ 0.8 составляет 230 вольт * 7.22 ампер / 0.8 ~= 2 000 вольт-ампер.
Замер я делал токовыми клещами Fluke 319. Не все токовые клещи имеют функцию для замера пускового тока (inrush).
Пусковой ток холодильника обусловлен присутствием компрессора. Его мотор требует большего тока для начала работы. Спустя примерно 150 миллисекунд ток снижается до номинальных значений.
3.
Для старта этого холодильника, и генератор, и инвертор, и батарея должны мочь хотя бы кратковременно выдавать эти 2000 В-А.
По конкретным моделям генераторов не подскажу. По инверторам знаком с ИБП Фантом, поэтому ниже рассмотрю характеристики подходящей более мощной модели.
Замечу, что опять же, из-за дефицита, на рынке раскупается всё, в том числе низкокачественный китай. Не стоит верить написанным на корпусе 3000 В-А, если бренд неизвестен.
На сайте Фантома есть модель "UPS-2024 V2, 2000Вт" (в магазин можно не звонить - в наличии нет, очередь за 2 месяца не продвинулась). В чем отличие ватт от вольт-ампер?
Вольт-амперы отличаются от ваттов на величину реактивной мощности. В ваттах считают полезную (активную) мощность, а в вольт-амперах - полную. Реактивная мощность измеряется в варах.
В инструкции к Фантому пишут, что он обеспечивает синусоидальное напряжение на выходе. Это важно для моторов - компрессоров, вентиляторов, насосов. Также есть "сквозной ноль", нужный для работы газовых котлов.
Косинус фи нагрузки в характеристиках Фантома указан 0.7, следовательно, полная мощность, на которую он рассчитан, будет 2000 Вт / 0.7 ~= 2800 В-А. Также указано, что перегрузку в 149 % этот ИБП держит 1 секунду. Это немного, но это характеристика качественного изделия.
Обращаю внимание, что Фантом является источником бесперебойного питания, то есть подключен к сети, и при "пропадании света" переходит на работу от внешних аккумуляторных батарей без прерывание питания подключенной к нему полезной нагрузки. Включает в себя инвертор (для преобразования постоянного тока батарей в выходной переменный), зарядное и балансировочное устройства для батарей.
Так как кроме холодильника одновременно может работать, например, еще компьютер, то инвертор / генератор / батареи должны тянуть эту дополнительную нагрузку.
Мой комп при работе потребляет 0.63 - 0.79 ампер. Коэффициент мощности компьютеров около 0.7. Тогда полная мощность моего компа составит 0.71 ампер * 230 вольт / 0.7 = 233 вольт-ампер. Замечу, что во время игры (без рабочих приложений) полная мощность моего компа составляет в среднем уже 483 вольт-ампера.
Итого холодильник + комп = нужен генератор / инвертор / ИБП, которые вытянули бы 2000 + 233 = 2233 (В-А).
Это не считая лампочек (про электроплиту, бойлер, чайник, обогреватель скажу ниже).
Лампочки возьму светодиодные. Их потребление около 20 В-А на "грушу" А60. Допустим, 3 лампы горят одновременно. Тогда необходимая мощность инвертора 2300 В-А.
Для работы на сутки:
- холодильника - возьму с шильдика - там указано 0.99 кВт-ч за 24 часа, то есть 990 ватт-часов;
- компютера 8 часов - 8 часов * 233 вольт-ампер * 0.7 = 1305 ватт-часов;
- светодиодной лампочки 8 часов - 8 часов * 20 вольт-ампер * 0.6 = 96 ватт-часов.
потребуется 2391 ватт-часов / 12 вольт ~= 200 ампер-часов 12-ти вольтовых батарей. То есть нужны 2 свинцово-кислотные батареи 12 вольт по 100 А-ч (как самый распространенный вариант). И это без учета КПД инвертора, запаса от глубокой разрядки батарей, запаса на потерю емкости батарей.
Плита, чайник, бойлер, обогреватель.
Электроплитка с конфорками 1.3 и 0.7 кВт.
4.
Чайник 2 кВт на 0.5 - 1.7 л.
5.
Бойлер 1.5 кВт на 80 литров.
6.
Масляной электробогреватель 1.6 кВт.
7.
Из хороших новостей - у этих электроприборов нет пусковых токов, их коэфициент мощности равен 1, поэтому полная и активная мощности совпадают, легко считать. Из плохих - они все прожорливые.
Чайник. Чтобы закипять 0.5 л воды, у меня заняло 2 минуты 9 секунд при температуре воздуха 13 градусов. 1831 Вт * 2 мин / 60 мин = 61 Вт-ч (таблица мощности моих бытовых приборов ниже). Три раза вскипятить пол-литра воды (~180 Вт-ч), и емкость двух маленьких UPS для компа - ой всё.
Обогреватель. Если он будет работать по полчаса каждый час, то это будет 1600 Вт * 24 ч / 2 = 19 200 Вт-ч.
Для этих целей будет 2300 + 180 + 1600 = необходимая мощность инвертора 4080 вольт-ампер.
Для работы на сутки:
- холодильника - возьму с шильдика - там указано 0.99 кВт-ч за 24 часа, то есть 990 ватт-часов;
- компютера 8 часов - 8 часов * 233 вольт-ампер * 0.7 = 1305 ватт-часов;
- светодиодной лампочки 8 часов - 8 часов * 20 вольт-ампер * 0.6 = 96 ватт-часов;
- чайника 1 раз вскипятить 1.5 л - 180 ватт-часов
- обогревателя 12 часов - 19200 ватт-часов
Итого 21777 ватт-часов. Если поделить на 12 вольт и на 100 ампер-часов, то нужны 18 свинцово-кислотных батарей 12 вольт по 100 А-ч (примерно 500 кг батарей).
Tоком 10 % от емкости батарей рекомендуемым компанией B.B. Battery методом двухступенчатого постоянного напряжения до ~ 80 % емкости 18-ти свинцово-кислотных батарей 12 В 100 А-ч соединенных параллельно, зарядка разряженных батарей составит 10 часов, величина тока составляет 18 * 100 ампер-часов * 0.1 = 180 ампер. То есть такой ток должно дать зарядное устройство (от сети оно будет брать 180 ампер * 12 вольт / 230 вольт ~= 9.4 ампер без учета потерь на преобразование и прочее). Потом потребуется часы окончательной зарядки.
При зарядке током 30 % от емкости (допустимо для Valve Regulated Lead-Acid - "герметичных" свинцово-кислотных батарей), ток зарядного устройства должен быть 180 * 3 = 540 А (потребуются медные провода сечением 185 мм2 ), время неполного заряда сократится до 4 часов. Следует отметить, что свинцово-кислотные батареи от постоянной недозарядки быстрее деградируют, а в условиях кратковременной подачи электроэнергии заряжать их полностью не получится.
Для ухода от больших токов и толстых проводов батареи соединяют последовательно. Две батареи 12 В 100 А-ч, соединенные параллельно, образуют батарею 12 В 200 А-ч, а соединенные последовательно - батарею 24 В 100 А-ч. При повышенном в 2 раза напряжении, тока для той же мощности требуется в 2 раза меньше. Построив 36 вольтовую батарею из наших 18 шт 12 В 100 А-ч (ряд из 3 батареи последовательно - 6 рядов параллельно), снизим ток уже в 36 В / 12 В = 3 раза, до 180 А, а сечение необходимого провода уменьшится до 50 мм2 меди.
Для снижение веса используют другие типы батарей, например, литий-железо-фосфатные (LiFePO4). Они же позволяют заряжать себя бóльшими токами - до 100 % током от емкости батареи, а значит быстрее - за 1 час батарея зарядится более, чем на 90 %, причем недозаряд не вредит батарее. И циклов заряда-разряда выдерживают они, как правило, больше.
Но! Если взять 21777 Вт-ч / 48 В = 5 батарей 48 В 100 А-ч, то ток 100 % емкости будет 500 А! Это медный провод сечением 150 мм2. От сети будет будет идти ток 48 / 230 * 500 = 104 А! Для сравнения, в квартирных щитках вводный автомат, как правило, до 63 А.
Комментарии
Отправить комментарий