Правильный выбор оборудования для резервного электроснабжения

В данной статье мы расскажем о том, как правильно выбрать оборудование для резервного электроснабжения Вашего объекта с учетом параметров электрооборудования на объекте, требуемого времени автономной работы и прочих условий.

Для чего нужен инвертор

Качественное бесперебойное электроснабжение является важным критерием для любого объекта, будь то частный коттедж, офисное помещение или специализированный объект (например, узел связи в сфере телекоммуникаций).

Что такое инвертор? Инвертор это устройство для преобразования постоянного тока в переменный с изменением величины частоты и/или напряжения.

Что такое внезапное исчезновение электроснабжения в жилом доме:

• потраченное время и нервы - никогда неизвестно как долго это продлится, а происходит это в 99% случае без предварительного уведомления
• потенциально вышедшее из строя дорогостоящее оборудование - плазменные панели, домашние кинотеатры, холодильники, насосные установки, котлы отопления и прочее; все это дополнительные, ненужные Вам расходы, которые никто не возместит
• безопасность Вашего дома - при отсутствии электричества дорогостоящее охранное оборудование и системы пожарной сигнализации становятся бесполезны
• в холодное время года более или менее длительное отключение питания приведет к тому, что котельное оборудование перестанет работать и отапливать Ваше жилище

Этот список может быть продолжен. Но главное, что это происходит при полном отсутствии вины и контроля с Вашей стороны, а затраты на возмещение таких аварий обычно ложатся на Ваши плечи.

Инвертор это надежное и технологичное решение этих проблем. Почему инвертор, а не генератор? Сравнению двух этих решений можно посвятить отдельную статью, которая в ближайшее время появится у нас на сайте.

Что такое временное отсутствие электроснабжения на промышленном объекте, например, на узле связи телекоммуникационной компании

• недовольные клиенты, расторгнутые договора, потеря прибыли
• испорченная профессиональная репутация
• потенциально вышедшее из строя оборудование - дополнительные, ненужные расходы (в дополнение к недовольным клиентам)
• безвозвратно потраченное время на решение проблем, связанных с перебоями в электроснабжении

Это основной перечень проблем, лежащих на поверхности. Почему инвертор, а не источник бесперебойного питания? На нашем сайте Вы найдете статью, посвященную сравнению этих двух решений - инвертор против ИБП.

Как определить необходимую мощность инвертора

В данной статье, в качестве примера, мы рассмотрим выбор оборудования (инвертора и аккумуляторных батарей) для частного дома.

Чтобы правильно выбрать инвертор 12-220 необходимо знать, какая нагрузка может быть включена одновременно и характер этой нагрузки (активный или реактивный). Общая суммарная мощность нагрузки определит понимание того, какой номинальной мощности инвертор нам потребуется.

Типы нагрузки

Для оценки мощности нам пригодится немного скучной, но крайне необходимой и полезной теории.

При оценке мощности нагрузки необходимо учитывать полную мощность. Полная мощность (измеряется в вольт-амперах, ВА) - это вся мощность, потребляемая электроприбором. Она состоит из активной мощности (измеряется в Ваттах, Вт) и реактивной мощности (измеряется в вольт-амперах) составляющих.

Активные нагрузки это такие нагрузки, у которых вся потребляемая электроэнергия переходи в тепло. Сюда можно отнести лампы накаливания, утюг, электрическую плиту, обогреватель и прочее.

Реактивные нагрузки - фактически это все остальное. Сюда можно отнести люминесцентные лампы, приборы с электродвигателями (холодильник), трансформаторы, блоки питания современной бытовой техники.

Расчет активной нагрузки крайне прост - 1 кВт равен 1 кВА. Соответственно, если на приборе указана потребляемая мощность 1 кВт, то полная мощность будет равна 1 кВА. В этом случае нам подойдет инвертор номинальной мощностью до 1 кВт. Однако, на практике, всегда необходимо закладывать запас 15-20% от номинальной нагрузки.

Реактивные нагрузки используют не всю переданную им энергию. Они частично запасают ее с последующей отдачей в электрическую цепь. Соответственно для них полная мощность P, необходимая для работы, больше чем активная мощность Pa. Она рассчитывается по формуле P=Pa/cosφ.

Это очень важно, поскольку номинальная мощность инвертора указывается в ВА, а номинальная мощность электроприборов зачастую указана в Вт (только активная составляющая). Не учитывая прирост мощности, расчет будет произведен ошибочно и будет выбран инвертор недостаточной номинальной мощности.

Величина cosφ, в некоторых случаях, указана в документации на прибор.

Например, на приборе указано, что активная мощность составляет 700 Вт, а cosφ равен 0,5. Полная мощность, потребляемая таким прибором, составит P=Pa/cosφ=700/0,5=1400 ВА.

Если величина cosφ не указана ни на приборе, ни в документации на него, данный коэффициент принимается равным 0,7. В этом случае формула будет иметь вид P=Pa/0,7.

Пусковая мощность

Крайне важно при расчете не забыть учесть пусковые токи. Дело в том, что любой электродвигатель в момент его запуска, потребляет электроэнергию в несколько раз больше, чем в установившемся режиме работы. Эта величина называется кратностью пускового тока.

В зависимости от типа электродвигателя, наличия или отсутствия устройства плавного запуска он варьируется от 3 до 7. В момент запуска электрических приборов с электродвигателями (насосы, электрические дрели, холодильники) потребляемую мощность нагрузки необходимо умножить как минимум в 3-5 раз. Длительность пусковых токов обычно составляет от 0,25 до 0,5 с.

Суммарно пусковую мощность не рассчитывают, поскольку это означало бы одновременный запуск (с точностью до долей секунды) всех электроприборов, что практически не происходит. При расчете необходимо ориентироваться на максимальную величину из всех электроприборов такого типа.

Подведем итог - инвертор должен выдерживать перегрузку не меньше суммарной мощности постоянной нагрузки и наибольшей из пусковых мощностей.

Типовой расчет

В частном доме с большой вероятностью одновременно будут работать следующие приборы

* в отличии от остальных приборов в таблице, работающих непрерывно, холодильник работает примерно 15 минут в час.

Итого потребляемая мощность постоянно работающих приборов составляет 1723 ВА.

На непродолжительное время могут включаться достаточно мощные потребители. Среди них насосы водоснабжения или привод автоматических ворот. Естественно, что при работе от  батарей не нужно использовать, например, стиральную машину. Однако, использовать чайник вполне допустимо, поскольку в пересчете на среднечасовые показатели это мало повлияет на разряд батарей.

При расчете мы учитывали, что время работы составляет для электрочайника 4 минуты, погружного насоса - 6 минут в час, привод ворот работает в течение 1 минуты.

Одновременное функционирование всех этих приборов крайне маловероятно, поэтому к суммарной мощности постоянно работающих приборов добавляем только самый мощный из этих показателей - погружной насос.

С учетом максимальной мощности погружного насоса, потребляемая мощность суммарно работающих приборов составит 4580 ВА.

При этом мы учитываем самую большую пусковую мощность из всего перечня приборов. В данном случае это потребитель тот же самый погружной насос - 8571 ВА.

Для бесперебойного питания такой нагрузки подойдет инвертор Tripp Lite модели APSX6048VRNET. Номинальная мощность инвертора составляет 6 кВт, выдерживает пиковую мощность до 12 кВт.

Данный расчет является типовым. Делать такой расчет необходимо исходя из состава оборудования на Вашем объекте или в Вашем жилом доме.

Также Вы можете заказать в нашей компании специальное обследование, с выездом специалиста на Ваш объект для замеров параметров мощности при включенной нагрузке. Это более надежный способ выбора необходимого оборудования.

Время бесперебойного энергоснабжения

После того, как инвертор выбран необходимо определиться с желаемым временем автономной работы. Для этого необходимо знать две величины

• среднечасовая мощность нагрузки
• емкость аккумуляторных батарей

Среднечасовую нагрузку необходимо знать, так как максимальная суммарная нагрузка не отражает реальной нагрузки на батарею. Электроприборы включаются и выключаются и в некоторые моменты забираемая из аккумуляторов мощность в разы ниже максимальной.

Метод расчет среднечасовой нагрузки: вычисляем примерную продолжительность работы прибора в сутки с учетом режимов его работы (непрерывный, непрерывный с периодами включения и отключения, редкие включения), например, для холодильника 15 минут в час, это 6 часов в сутки.

Далее время работы умножаем на мощность прибора. Получаем величину потребления электроприбора в сутки (в ВА-часах). И последним этапом делим это значение на 24 часа (для непрерывно работающих приборов, в частности холодильника) либо на 8 часов для приборов, работающих только в активное время суток, например, телевизор.

Емкость батарей

Рекомендуется комплектация инверторов специализированными (необслуживаемыми) аккумуляторами 12 В на 200 Ач.

Одна 12 В батарея 200 Ач содержит в себе энергию в объеме 2 кВтч. Таким образом, если мы будем разряжать его нагрузкой 400 Вт, то теоретически ее должно хватить на 5 часов автономной работы.

В общем случае, для приблизительной оценки, рекомендуется ориентироваться на номинал инвертора и размер батарей, указанных в таблице ниже.

В случае рассматриваемого выше пример подбора инвертора среднечасовая мощность нагрузки равна 1192 ВА, емкость аккумуляторной батареи 16 кВАч. Соответственно ориентировочное время бесперебойного питания составляет 13,4 часа.

В том случае, когда длительные отключения электроэнергии (сутки и более) происходя достаточно часто, целесообразно дополнить имеющуюся систему генератором вместо дальнейшего наращивания емкости аккумуляторной батареи.

Можно создать полностью автоматическую систему резервного энергоснабжения, если дополнить инвертор генератором с автозапуском. В данной схеме инвертор автоматически отдаст команду на запуск генератора, когда батареи разрядятся и отключит генератор после их зарядки.