Это дополнение по расчёту мощности к нашему руководству покупателя гибридных инверторов; когда у вас будут цифры, оно превратит их в выбор.
Краткий ответ
Чтобы рассчитать мощность инвертора, выпишите приборы, которые будут работать одновременно, и сложите их рабочую мощность в ваттах; эта сумма и есть ваша минимальная длительная мощность, а сверху добавляется запас. Затем найдите один прибор с самым большим пусковым броском, обычно это двигатель, например холодильник или водяной насос, и убедитесь, что пиковая (пусковая) мощность инвертора покрывает этот пуск сверх рабочей нагрузки. Если мощность указана в кВА, а не в кВт, умножьте её на коэффициент мощности, чтобы получить реальную рабочую мощность. Мощность считают именно так; длительность работы считают отдельно, по аккумулятору.
Цифра, на которой спотыкаются все: длительная мощность против пиковой
У каждого инвертора есть две цифры мощности, а покупатели читают только первую.
Длительная мощность (указывается в кВт или кВА) является нагрузкой, которую инвертор выдерживает целый день, каждый день. Это та самая главная цифра в характеристиках, и она должна покрывать сумму всего, что работает одновременно.
Пусковая / пиковая мощность является кратковременной перегрузкой, которую инвертор выдерживает несколько секунд, чтобы раскрутить двигатель, обычно в 1,5–2 раза выше длительной мощности. Именно эта цифра решает, запустится ли на самом деле ваш холодильник, и именно о ней умалчивает реклама. Причина чисто физическая: компрессор холодильника, водяной или скважинный насос в момент включения тянут большой пусковой ток, в несколько раз больше рабочего, и этот профильный инженерный курс о пусковых токах двигателей объясняет почему. Инвертор, рассчитанный только на рабочую мощность, увидит этот скачок и отключится, чтобы защитить себя. Значит, вы рассчитываете сразу две вещи: длительную мощность под рабочую нагрузку и пиковый запас под пуск самого крупного двигателя.
Шаг 1: составьте перечень нагрузок
Расчёт начинается с перечня, а не с предположения. Выпишите каждый прибор, который инвертор должен питать во время отключений, и рядом его рабочую мощность в ваттах.
Мощность прибора узнают двумя способами. Проще всего посмотреть заводскую табличку: у большинства приборов мощность нанесена снизу, сзади или на наклейке, а ещё её можно посчитать, умножив напряжение на потребляемый ток в амперах (например, надпись «230 В, 2 А» означает примерно 460 Вт), как объясняет EIA в своём материале. Всегда отдавайте предпочтение табличке собственного прибора; ниже приведены лишь типичные диапазоны для ориентира.
| Прибор (для примера) | Типичная рабочая мощность |
|---|---|
| LED-освещение (на комнату) | 10–60 Вт |
| Wi-Fi-роутер и ONT | 8–25 Вт |
| Телевизор | 50–400 Вт |
| Ноутбук | 30–90 Вт |
| Холодильник (в работе, не при пуске) | 100–800 Вт |
| Микроволновая печь | 600–1 200 Вт |
| Электрочайник | 1 500–2 200 Вт |
| Стиральная машина | 400–1 400 Вт |
| Водяной или скважинный насос (в работе) | 250–1 100 Вт |
Ключевое слово здесь: одновременно. Вы не складываете всё, что у вас есть; вы складываете только то, что реально работает одновременно. Чайник и микроволновая печь редко включаются вместе со стиральной машиной в режиме нагрева воды, поэтому честно оцените свой реальный режим. Сумма нагрузок, которые действительно работают одновременно, и есть ваш минимум по длительной мощности.
Шаг 2: пусковой бросок, проблема двигателей
Теперь разберёмся с цифрой, из-за которой отключаются инверторы. Всё, что имеет электродвигатель, относится к индуктивной нагрузке, а индуктивные нагрузки в момент пуска потребляют не свою рабочую мощность. У них возникает короткий бросок тока. На инженерном языке это ток заторможенного ротора: бросок, который двигатель потребляет в момент включения, ещё до раскручивания, и для стандартных асинхронных двигателей он может в 6–10 раз превышать ток полной нагрузки, и этот профильный инженерный курс о нагрузках двигателей приводит конкретные цифры. Современные компрессоры и схемы плавного пуска смягчают это, поэтому цифра, по которой вы считаете (пусковая мощность с таблички прибора), обычно меньше кратности по току и превышает рабочую мощность примерно в 2–3 раза на долю секунды пуска, что согласуется с опубликованными данными о рабочей и пусковой мощности.
В доме так ведут себя приборы с двигателями или компрессорами:
- холодильники и морозильные камеры (компрессор),
- водяные, скважинные и циркуляционные насосы,
- стиральные машины (двигатель барабана),
- электроинструмент и двигатели в мастерской.
Чисто активные нагрузки (LED-светильники, чайник, большая часть электроники) практически не имеют пускового броска; их рабочая мощность и есть полное потребление.
Правило расчёта, которое из этого следует, простое, и это то же правило, по которому подбирают резервные генераторы: сложите рабочую мощность всего, что работает вместе, а сверху добавьте пусковой бросок самого крупного двигателя. Пусковой бросок добавляют только один, потому что вероятность, что два крупных двигателя запустятся в один и тот же момент, низкая, а расчёт на одновременный пуск всех двигателей сильно завысил бы требуемую мощность. Пиковая (пусковая) мощность инвертора должна перекрывать этот один худший пуск; длительная мощность должна выдерживать только суммарную рабочую мощность.
Шаг 3: коэффициент мощности и кВА против кВт
Ещё одна цифра меняет арифметику, когда мощность инвертора указана в кВА, а не в кВт. Это не одно и то же. Активная мощность в киловаттах (кВт) и есть та мощность, что выполняет работу. Полная мощность в киловольт-амперах (кВА) равна произведению напряжения на ток и всегда равна активной или превышает её. Связь между ними задаёт коэффициент мощности: он равен активной мощности, делённой на полную, поэтому кВт равны кВА, умноженным на коэффициент мощности, как объясняет Fluke в своём обзоре.
На практике это означает, что инвертор, заявленный, скажем, как 5 кВА, не обязательно выдаёт 5 кВт рабочей мощности. Если его номинальный коэффициент мощности равен 0,8, реальная отдача равна 5 кВА × 0,8, то есть 4 кВт. Индуктивные нагрузки (те же двигатели) снижают коэффициент мощности, и именно поэтому цифра в кВА способна приукрасить спецификацию. Отсюда два практических правила: проверять, в чём указана мощность, в кВт или кВА, и, если в кВА, умножать на указанный коэффициент мощности, прежде чем сравнивать с вашим перечнем нагрузок в ваттах. Сравнивайте сопоставимые величины.
Шаг 4: запас мощности и будущие нагрузки
Рассчитанный минимум задаёт нижнюю границу, а не цель. Инвертор, который постоянно работает на полной мощности, не имеет запаса ни на нагрузку, о которой вы забыли, ни на жаркий день, снижающий его отдачу, ни на прибор, который вы купите в следующем году. Добавьте запас сверх рабочей суммы, чтобы инвертор в обычном режиме работал заметно ниже своего потолка. Если вы уже знаете, что позже добавите кондиционер, второй насос или солнечную зарядку, внесите их в перечень сразу; посчитать один раз значительно дешевле, чем менять инвертор, который стал слишком маленьким.
Формула расчёта с разобранным примером
Если сложить четыре шага вместе, получается метод, который легко пройти на бумаге:
Шаг A. Нужная длительная мощность
= (сумма рабочей мощности всех одновременных нагрузок) × коэффициент запаса
Шаг B. Нужная пиковая мощность
= (сумма рабочей мощности минус рабочая мощность запускающегося прибора)
+ (пусковая мощность этого одного самого крупного прибора)
Шаг C. Если в спецификации мощность указана в кВА
полезная активная мощность (кВт) = кВА × коэффициент мощности
(значит, требуемые кВА = требуемые кВт / коэффициент мощности)Разобранный пример с условными круглыми цифрами (вместо них подставьте числа с собственных табличек):
| Нагрузки, работающие одновременно | Рабочая мощность | Пусковая мощность |
|---|---|---|
| LED-освещение, несколько комнат | 200 | 200 |
| Wi-Fi-роутер и ONT | 20 | 20 |
| Телевизор | 150 | 150 |
| Холодильник | 200 | 600 |
| Водяной насос | 800 | 2000 |
| Итого в работе | 1 370 Вт |
Шаг A, длительная мощность: итого в работе получается около 1 370 Вт. С учётом запаса длительная мощность примерно в 2 кВт спокойно держит эту ежедневную нагрузку.
Шаг B, пиковая мощность: самый большой единичный пусковой бросок даёт водяной насос, который с 800 Вт в работе подскакивает примерно до 2 000 Вт на пуске, то есть на 1 200 Вт больше рабочего значения. Худший момент наступает, когда остальные приборы работают, а насос как раз запускается: к рабочей сумме 1 370 Вт добавляется ещё 1 200 Вт пусковой надбавки насоса, то есть около 2,6 кВт на эту долю секунды. Пиковая (пусковая) мощность инвертора должна это перекрыть, и аппарат с длительной мощностью около 2–3 кВт и обычным пиковым запасом в 1,5–2 раза с этим справится.
Шаг C, единицы: если инвертор, который вы сравниваете, промаркирован в кВА при коэффициенте мощности 0,8, то аппарат на 3 кВА выдаёт около 2,4 кВт активной мощности, и это с разумным запасом превышает требование в 2 кВт длительной мощности.
Приведённые цифры иллюстрируют метод и не служат рекомендацией для вашего дома. Пройдите те же три шага, подставив мощности с табличек ваших приборов, и нужная мощность вычислится сама.
Чего этот расчёт не охватывает
Это руководство рассчитывает мощность, то есть киловатты, которые инвертор способен выдать в один момент. Оно сознательно не рассчитывает двух других вещей, потому что именно на этой путанице чаще всего спотыкаются новички:
- Сколько времени проработает система (длительность работы), определяется совсем другой цифрой. Длительность работы измеряют в киловатт-часах (кВт·ч), и задаёт её аккумулятор, а не инвертор. Мощность в киловаттах показывает, сколько вы можете питать одновременно; энергия в киловатт-часах показывает, как долго. О длительности работы читайте в нашем руководстве покупателя аккумуляторов LiFePO4, которое дополняет эту статью.
- Какой тип инвертора вам нужен (гибридный, автономный или сетевой), решается отдельно; наше отдельное руководство по типам инверторов разбирает этот вопрос.
- Как его подключают, рассмотрено в нашем отдельном руководстве по подключению инвертора, аккумулятора и сети.
- Полный обзор выбора, восемь характеристик помимо мощности, которые определяют качество, находится в нашем руководстве покупателя гибридных инверторов, в состав которого входит эта статья о расчёте.
Напоследок о безопасности, и это касается всего сказанного выше: гибридный инвертор стационарно подключают к домашней электросети и к щиту критических нагрузок, поэтому и монтаж, и оформление документов на подключение к сети с вашим оператором системы распределения (облэнерго) должен взять на себя квалифицированный электрик с допуском к работам в электроустановках. Мощность рассчитайте сами; монтаж оставьте специалисту.
Частые вопросы
Как рассчитать, инвертор какой мощности мне нужен?
Выпишите каждый прибор, который должен работать во время отключений, и рядом его рабочую мощность с таблички или из произведения вольт на амперы. Сложите только те, что работают одновременно; эта сумма плюс запас и есть ваша минимальная длительная мощность. Затем найдите один прибор с самым большим пусковым броском, обычно это двигатель холодильника или насоса, и убедитесь, что пиковая мощность инвертора покрывает этот пуск сверх рабочей нагрузки. Если мощность указана в кВА, умножьте её на коэффициент мощности, чтобы получить реальные кВт.
Почему мой инвертор отключается, когда запускается холодильник или насос?
Потому что в момент пуска двигатель на долю секунды тянет большой пусковой ток, в несколько раз больше рабочего. Инвертор, рассчитанный только на рабочую мощность, видит этот всплеск и отключается, чтобы защитить себя. Решение состоит в том, чтобы подобрать пиковую (пусковую) мощность инвертора под пуск вашего самого крупного двигателя, а не только под рабочую нагрузку. Именно поэтому пиковая цифра в спецификации значит не меньше длительной.
Длительная и пиковая мощность: в чём разница?
Длительная мощность является нагрузкой, которую инвертор выдерживает целый день, то есть главной цифрой в характеристиках, в кВт или кВА. Пиковая (пусковая) мощность является кратковременной перегрузкой, обычно в 1,5–2 раза выше длительной, которую инвертор выдерживает несколько секунд, чтобы запустить двигатель. Вам нужно достаточно длительной мощности под ежедневную рабочую нагрузку и достаточно пиковой под пуск самого крупного двигателя. У аппарата может быть с избытком одной мощности и не хватать другой.
Что такое коэффициент мощности и почему кВА не равны кВт?
Активная мощность (кВт) и есть та мощность, что выполняет работу; полная мощность (кВА) равна произведению напряжения на ток и всегда равна активной или превышает её. Коэффициент мощности и есть отношение между ними, поэтому кВт равны кВА, умноженным на коэффициент мощности. Инвертор на 5 кВА с коэффициентом мощности 0,8 выдаёт около 4 кВт активной мощности. Сравнивая инверторы, смотрите, в чём указана мощность, в кВт или кВА, и переводите кВА в кВт через коэффициент мощности, прежде чем сопоставлять с вашим перечнем нагрузок.
Говорит ли мощность инвертора, как долго мой дом продержится во время отключения?
Нет, и как раз эти две вещи важнее всего не путать. Мощность инвертора (кВт) показывает, сколько нагрузки вы можете питать одновременно. Как долго вы сможете это питать (длительность работы), определяет уже энергия, которую измеряют в киловатт-часах (кВт·ч), и задаёт её ёмкость аккумулятора, а не инвертор. Инвертор здесь рассчитывают по мощности, а аккумулятор по длительности, отдельно.
Стоит ли просто купить самый большой инвертор на всякий случай?
Нет. Слишком большой инвертор стоит дороже, а у многих инверторов КПД минимален именно тогда, когда работают на малой доле своей мощности, поэтому очень крупный аппарат под малой нагрузкой тратит энергию впустую. Считайте по реальной одновременной нагрузке плюс разумный запас плюс пусковой бросок самого крупного двигателя. Этого достаточно для безопасности и без переплаты за мощность, которой вы никогда не воспользуетесь.
Правильный следующий шаг
Расчёт мощности инвертора сводится к короткой арифметике: сложите рабочую мощность того, что работает вместе, добавьте пусковой бросок самого крупного двигателя, переведите кВА в кВт через коэффициент мощности и добавьте запас. Проделайте это по табличкам собственных приборов, и нужная мощность перестанет быть догадкой. Помните, что здесь рассчитана только мощность; длительность работы задаёт аккумулятор, поэтому прочитайте о ней в нашем руководстве покупателя аккумуляторов LiFePO4. Для полной картины выбора: руководство покупателя гибридных инверторов служит тем основным разделом, к которому относится эта статья. Чтобы увидеть подобранные друг к другу инверторы и системы накопления, в том числе те, которые мы держим на нашем складе в Одесе и области для быстрой поставки по региону, посетите наш ассортимент продукции. Для более широкой картины по резервированию откройте руководство по резервному питанию для всего дома, а если вы взвешиваете аккумуляторную систему против топливного генератора, смотрите аккумулятор против дизельного генератора. Если вы дилер или монтажник, обслуживающий клиентов в Украине, наша страница для партнёров объясняет, как сотрудничать с нами.