Найпоширеніший спосіб купити інвертор є водночас найгіршим: узяти кругле число, 5 кВт, бо в сусіда 5 кВт, і сподіватися, що впорається. Зазвичай справді впорається, аж поки одного дня не зникне мережа, холодильник і водяний насос одночасно спробують запуститися, а інвертор вимкнеться під навантаженням, на пуск якого його ніхто не розраховував. Потужність інвертора не вгадують, і це не найбільша цифра на коробці. Це короткий розрахунок за вашими власними приладами, а показник, на якому спотикаються майже всі, прихований: у частку секунди пуску двигун споживає в кілька разів більше за свою робочу потужність. Цей посібник розбирає розрахунок крок за кроком, дає формулу та розібраний приклад і всюди дотримується одного: він визначає потужність у кіловатах, а не тривалість роботи системи (це завдання акумулятора, і воно винесене в окремий посібник). Genixgreen з 2011 року виготовляє на власному заводі системи накопичення енергії на LiFePO4 та постачає продукцію дистриб’юторам у понад 100 країнах, а мета тут проста: дати посібник, який дилер може одразу передати клієнтові.
Цей матеріал про розрахунок потужності доповнює наш посібник «Як обрати гібридний інвертор»; коли матимете результати розрахунку, посібник допоможе обрати інвертор.
Коротка відповідь
Щоб розрахувати потужність інвертора, випишіть прилади, які працюватимуть одночасно, і додайте їхню робочу потужність у ватах; ця сума є вашою мінімальною тривалою потужністю, а зверху додається запас. Далі знайдіть один прилад із найбільшим пусковим стрибком, зазвичай це двигун, наприклад холодильник чи водяний насос, і переконайтеся, що пікова (пускова) потужність інвертора покриває цей пуск додатково до робочого навантаження. Якщо потужність указано в кВА, а не в кВт, помножте її на коефіцієнт потужності, щоб отримати реальну робочу потужність. Потужність рахують саме так; тривалість роботи рахують окремо, за акумулятором.
Цифра, на якій спотикаються всі: тривала потужність проти пікової
Кожен інвертор має дві цифри потужності, а покупці читають лише першу.
Тривала потужність (вказується в кВт або кВА) є навантаженням, яке інвертор витримує цілий день, щодня. Це та сама цифра, яку виносять у назву моделі, і вона має покривати суму всього, що працює одночасно.
Пускова / пікова потужність є короткочасним перевантаженням, яке інвертор витримує кілька секунд, щоб розкрутити двигун, і зазвичай воно у 1,5–2 рази перевищує тривалу потужність. Саме ця цифра вирішує, чи справді запуститься ваш холодильник, і саме про неї мовчить реклама. Причина суто фізична: компресор холодильника, водяний або свердловинний насос у мить увімкнення тягнуть великий пусковий струм, у кілька разів більший за робочий, і цей фаховий інженерний курс про пускові струми двигунів пояснює чому. Інвертор, розрахований лише на робочу потужність, побачить цей стрибок і вимкнеться, щоб захистити себе. Тож ви розраховуєте одразу дві речі: тривалу потужність під робоче навантаження і піковий запас під пуск найбільшого двигуна.
Крок 1: складіть перелік навантажень
Розрахунок починається з переліку, а не з припущення. Випишіть кожен прилад, який інвертор має живити під час відключення світла, і поряд його робочу потужність у ватах.
Потужність приладу дізнаються двома способами. Найпростіший спосіб дає заводська табличка: у більшості приладів потужність нанесена знизу, ззаду або на наліпці, а ще її можна порахувати, помноживши напругу на споживаний струм в амперах (наприклад, напис «230 В, 2 А» означає приблизно 460 Вт), як пояснює Energy.gov у своєму матеріалі. Завжди надавайте перевагу табличці власного пристрою; нижче наведено лише типові діапазони як орієнтир.
| Прилад (для ілюстрації) | Типова робоча потужність |
|---|---|
| LED-освітлення (на кімнату) | 10–60 Вт |
| Wi-Fi-роутер і ONT | 8–25 Вт |
| Телевізор | 50–400 Вт |
| Ноутбук | 30–90 Вт |
| Холодильник (у роботі, не в момент пуску) | 100–800 Вт |
| Мікрохвильова піч | 600–1 200 Вт |
| Електрочайник | 1 500–2 200 Вт |
| Пральна машина | 400–1 400 Вт |
| Водяний або свердловинний насос (у роботі) | 250–1 100 Вт |
Ключове слово тут: одночасно. Ви не додаєте все, що маєте; ви додаєте лише те, що реально працює водночас. Чайник і мікрохвильова піч рідко вмикаються разом із пральною машиною в режимі нагріву води, тож чесно оцініть свій реальний режим. Сума навантажень, які справді накладаються, є вашою мінімальною вимогою до тривалої потужності.
Крок 2: пусковий стрибок, або проблема двигунів
Тепер розберемося з цифрою, через яку вимикаються інвертори. Усе, що має електродвигун, є індуктивним навантаженням, а індуктивні навантаження в мить пуску споживають не свою робочу потужність. Вони дають короткочасний кидок струму. Інженерною мовою це називається струмом загальмованого ротора: сплеск, який двигун споживає в момент увімкнення, ще до розкручування, і для стандартних асинхронних двигунів він може у 6–10 разів перевищувати струм повного навантаження, і цей фаховий інженерний курс про навантаження двигунів наводить конкретні цифри. Сучасні компресори та схеми плавного пуску пом’якшують це, тож цифра, за якою ви рахуєте (пускова потужність із таблички приладу), зазвичай дає меншу кратність, ніж пусковий струм, і на частку секунди пуску перевищує робочу потужність приблизно у 2–3 рази, що узгоджується з опублікованими даними про робочу та пускову потужність.
У домі так поводяться прилади з двигунами або компресорами:
- холодильники та морозильні камери (компресор),
- водяні, свердловинні та циркуляційні насоси,
- пральні машини (двигун барабана),
- електроінструмент і двигуни в майстерні.
Суто активні навантаження (LED-світильники, чайник, більшість електроніки) практично не мають пускового стрибка; їхня робоча потужність і є повним споживанням.
Правило розрахунку, яке з цього випливає, просте, і це те саме правило, за яким підбирають резервні генератори: додайте робочу потужність усього, що працює разом, а зверху додайте пусковий стрибок найбільшого двигуна. Пусковий стрибок додають лише один, бо ймовірність, що два великі двигуни запустяться в ту саму мить, низька, а розрахунок на одночасний пуск усіх двигунів сильно завищив би потужність інвертора. Пікова (пускова) потужність інвертора має перекривати цей один найгірший пуск; тривала потужність має витримувати лише робочу суму.
Крок 3: коефіцієнт потужності та кВА проти кВт
Ще одна цифра змінює арифметику, коли потужність інвертора вказано в кВА, а не в кВт. Це не одне й те саме. Активна потужність у кіловатах (кВт) є тією потужністю, що виконує роботу. Повна потужність у кіловольт-амперах (кВА) є добутком напруги на струм і завжди дорівнює активній або перевищує її. Зв’язок між ними задає коефіцієнт потужності: він дорівнює активній потужності, поділеній на повну, тож кВт дорівнюють кВА, помноженим на коефіцієнт потужності, як пояснює Fluke у своєму розборі.
На практиці це означає, що інвертор, заявлений, скажімо, як 5 кВА, не обов’язково видає 5 кВт робочої потужності. Якщо його номінальний коефіцієнт потужності дорівнює 0,8, реальна віддача становить 5 кВА × 0,8, тобто 4 кВт. Індуктивні навантаження (ті самі двигуни) знижують коефіцієнт потужності, і саме тому цифра в кВА здатна прикрасити специфікацію. Дві звички вбережуть від помилки: перевіряти, у чому вказано потужність, у кВт чи кВА, і, якщо в кВА, множити на зазначений коефіцієнт потужності, перш ніж порівнювати з вашим переліком навантажень у ватах. Порівнюйте зіставні величини.
Крок 4: запас потужності та майбутні навантаження
Розрахований мінімум є нижньою межею, а не метою. Інвертор, який постійно працює на повній потужності, не має запасу ні на навантаження, про яке ви забули, ні на спекотний день, що знижує його віддачу, ні на прилад, який ви купите наступного року. Додайте запас понад робочу суму, щоб інвертор у звичайному режимі працював помітно нижче своєї стелі. Якщо ви вже знаєте, що згодом додасте кондиціонер, другий насос чи заряджання від сонячних панелей, внесіть їх до переліку одразу; порахувати один раз значно дешевше, ніж міняти інвертор, який став замалим.
Формула розрахунку з розібраним прикладом
Якщо скласти чотири кроки разом, виходить метод, який легко пройти на папері:
Крок A. Потрібна тривала потужність
= (сума робочої потужності всіх одночасних навантажень) × коефіцієнт запасу
Крок B. Потрібна пікова потужність
= (сума робочої потужності мінус робоча потужність приладу, що запускається)
+ (пускова потужність цього одного найбільшого приладу)
Крок C. Якщо в специфікації вказано кВА
корисна активна потужність (кВт) = кВА × коефіцієнт потужності
(отже, потрібні кВА = потрібні кВт / коефіцієнт потужності)Розібраний приклад з умовними круглими цифрами (замість них підставте числа з власних табличок):
| Навантаження, що працюють одночасно | Робоча потужність | Пускова потужність |
|---|---|---|
| LED-освітлення, кілька кімнат | 200 | 200 |
| Wi-Fi-роутер і ONT | 20 | 20 |
| Телевізор | 150 | 150 |
| Холодильник | 200 | 600 |
| Водяний насос | 800 | 2,000 |
| Разом у роботі | 1 370 Вт |
Крок A, тривала потужність: разом у роботі виходить близько 1 370 Вт. Із запасом тривала потужність приблизно 2 кВт спокійно тримає це щоденне навантаження.
Крок B, пікова потужність: найбільший одиничний пуск дає водяний насос, який з 800 Вт у роботі підскакує приблизно до 2 000 Вт на пуску, тобто на 1 200 Вт більше за робоче значення. Найгірша мить настає, коли решта приладів працює, а насос саме запускається: до робочої суми 1 370 Вт додається ще 1 200 Вт пускової надбавки насоса, тобто близько 2,6 кВт на цю частку секунди. Пікова (пускова) потужність інвертора має це перекрити, і пристрій із тривалою потужністю близько 2–3 кВт та звичним піковим запасом у 1,5–2 рази з цим упорається.
Крок C, одиниці: якщо інвертор, який ви порівнюєте, позначено в кВА за коефіцієнта потужності 0,8, то пристрій на 3 кВА видає близько 2,4 кВт активної потужності, і це з розумним запасом перевищує вимогу в 2 кВт тривалої потужності.
Наведені цифри ілюструють метод, а не є рекомендацією для вашого дому. Пройдіть ті самі три кроки з потужностями з табличок ваших приладів, і потрібна потужність вирахується сама.
Чого цей розрахунок не охоплює
Цей посібник розраховує потужність, тобто кіловати, які інвертор здатен видати в один момент. Він свідомо не розраховує двох інших речей, бо плутанина між ними є найпоширенішою помилкою новачків:
- Те, скільки часу працює система (тривалість роботи), є зовсім іншою цифрою. Тривалість автономної роботи вимірюють у годинах. Енергію акумулятора вимірюють у кіловат-годинах (кВт·год), а потужність (кВт) показує, яке навантаження можна живити одночасно. Час роботи залежить від доступної для використання енергії, навантаження та втрат. Для розрахунку часу автономної роботи зверніться до рекомендацій у нашому посібнику покупця акумуляторів LiFePO4, який доповнює цю статтю.
- Вибір типу інвертора (гібридного, автономного чи мережевого) є окремим рішенням; наше порівняння типів інверторів допоможе розібратися в цьому питанні.
- Безпечне підключення інвертора описано в нашому посібнику «Що слід знати про безпечне підключення інвертора».
- Повний огляд вибору, тобто вісім характеристик, окрім потужності, що визначають якість, міститься в нашому посібнику покупця гібридних інверторів, частиною якого є ця стаття про розрахунок.
Наостанок про безпеку, і це стосується всього сказаного вище: гібридний інвертор монтують стаціонарно в домашню мережу та в щит критичних навантажень, тож і монтаж, і оформлення документів на під’єднання до мережі з вашим оператором системи розподілу має виконувати кваліфікований електрик із допуском до робіт в електроустановках. Потужність розрахуйте самі; монтаж залиште фахівцеві.
Поширені запитання
Як розрахувати, інвертор якої потужності мені потрібен?
Випишіть кожен прилад, який має працювати під час відключення світла, і поряд його робочу потужність з таблички або з добутку вольтів на ампери. Додайте лише ті, що працюють одночасно; ця сума плюс запас і є вашою мінімальною тривалою потужністю. Далі знайдіть один прилад із найбільшим пусковим стрибком, зазвичай це двигун холодильника чи насоса, і переконайтеся, що пікова потужність інвертора покриває цей пуск додатково до робочого навантаження. Якщо потужність указано в кВА, помножте її на коефіцієнт потужності, щоб отримати реальні кВт.
Чому мій інвертор вимикається, коли запускається холодильник або насос?
Бо на частку секунди в мить пуску двигун тягне великий пусковий струм, у кілька разів більший за робочий. Інвертор, розрахований лише на робочу потужність, бачить цей сплеск і вимикається, щоб захистити себе. Розв’язання полягає в тому, щоб підібрати пікову (пускову) потужність інвертора під пуск вашого найбільшого двигуна, а не лише під робоче навантаження. Саме тому пікова цифра в специфікації важить не менше за тривалу.
Чим тривала потужність відрізняється від пікової?
Тривала потужність є навантаженням, яке інвертор витримує цілий день, тобто основною, паспортною цифрою в кВт або кВА. Пікова (пускова) потужність є короткочасним перевантаженням, яке зазвичай у 1,5–2 рази перевищує тривалу і яке інвертор витримує кілька секунд, щоб запустити двигун. Вам потрібно достатньо тривалої потужності під щоденне робоче навантаження і достатньо пікової під пуск найбільшого двигуна. Пристрій може мати вдосталь однієї потужності й замало іншої.
Що таке коефіцієнт потужності і чому кВА не дорівнюють кВт?
Активна потужність (кВт) є тією потужністю, що виконує роботу; повна потужність (кВА) є добутком напруги на струм і завжди дорівнює активній або перевищує її. Коефіцієнт потужності є відношенням між ними, тож кВт дорівнюють кВА, помноженим на коефіцієнт потужності. Інвертор на 5 кВА з коефіцієнтом потужності 0,8 видає близько 4 кВт активної потужності. Порівнюючи інвертори, дивіться, у чому вказано потужність, у кВт чи кВА, і переводьте кВА в кВт через коефіцієнт потужності, перш ніж зіставляти з вашим переліком навантажень.
Чи показує потужність інвертора, як довго мій дім протримається під час відключення?
Ні. Ці величини важливо розрізняти. Потужність інвертора (кВт) показує, яке навантаження можна живити одночасно. Час автономної роботи вимірюють у годинах. Він залежить від доступної для використання енергії акумулятора (кВт·год), навантаження (кВт) і втрат у системі, а не лише від потужності інвертора. Тут підбирайте інвертор за потужністю, а акумулятор за потрібним часом роботи розраховуйте окремо.
Чи варто просто купити найбільший інвертор про всяк випадок?
Ні. Завеликий інвертор коштує дорожче, а багато інверторів мають найгірший ККД саме тоді, коли працюють на малій частці своєї потужності, тож дуже великий пристрій під малим навантаженням марнує енергію. Розраховуйте за реальним одночасним навантаженням, додавши розумний запас і пусковий стрибок найбільшого двигуна. Цього досить для безпеки й без переплати за потужність, якою ви ніколи не скористаєтеся.
Правильний наступний крок
Розрахунок потужності інвертора зводиться до короткої арифметики: додайте робочу потужність того, що працює разом, додайте пусковий стрибок найбільшого двигуна, переведіть кВА в кВт через коефіцієнт потужності й додайте запас. Зробіть це з табличками власних приладів, і потрібна потужність перестане бути здогадкою. Пам’ятайте, що тут розраховано лише потужність; тривалість роботи задає акумулятор, тож прочитайте про неї в нашому посібнику з розрахунку часу роботи від акумулятора. Для повної картини вибору: посібник покупця гібридних інверторів є головним матеріалом, частиною якого є ця стаття. Щоб побачити підібрані в комплект інвертори та системи накопичення, зокрема ті, які ми тримаємо на нашому складі в Одеській області для швидкого місцевого постачання, відвідайте наш асортимент продукції. Для ширшої картини щодо резервування відкрийте гайд із резервного живлення для всього будинку, а якщо ви обираєте між акумуляторною системою та паливним генератором, дивіться акумулятор проти дизельного генератора. Якщо ви дилер або монтажник, що обслуговує клієнтів в Україні, наша сторінка для партнерів пояснює, як співпрацювати з нами.