Мощность инвертора

Инвертор преобразует постоянное напряжение аккумуляторной батареи в переменное напряжение 220 Вольт 50 Гц. Имея инвертор, в путешествие на автомобиле или катере можно взять привычную бытовую технику – фен, кофемашину, мультиварку или ноутбук. Даже кондиционер или индукционная электроплита тоже могут работать от инвертора. Но чем больше устройств планируется использовать в поездке и чем мощнее каждое из них, тем мощнее должен быть инвертор. Как же правильно выбрать его мощность?

Реальная мощность инвертора

В цепи постоянного напряжения мощность, потребляемая устройством, равна произведению тока на напряжение:  поэтому 1 Ватт = 1 Вольт × 1 Ампер. Для переменного напряжения это не всегда так, поскольку мощность зависит не только от мгновенных значений тока и напряжения, но и от сдвига фаз между ними. В цепи переменного напряжения где    — это коэффициент мощности.

 показывает какую часть подводимой электрической мощности устройство преобразует в тепловую или другие виды не электрической энергии (активная мощность), а какая идет на создание магнитного и электрического полей, необходимых для работы самого устройства (реактивная мощность). Максимально возможная активная мощность, то есть мощность при , называется полной или кажущейся мощностью. Поэтому полная мощность

Непрерывная мощность

Активная мощность измеряется в Ваттах, а полная мощность в Вольт-Амперах (ВА). Для инвертора значение в Ваттах характеризует мощность, которую он способен обеспечивать, а значение в Вольт-Амперах — ток. Обе величины должны соответствовать потребностям нагрузки. Инвертор всегда будет иметь запас по мощности, если его непрерывная мощность в Ваттах больше или равна мощности подключенного оборудования в Вольт-Амперах.

Стремясь представить характеристики инвертора лучше, чем они есть на самом деле некоторое производители указывают для своих устройств только мощность в Вольт-Амперах (ВА). Тем самым они вводят покупателя в заблуждение относительно реальных возможностей инвертора.

Предположим, в спецификации указано, что непрерывная мощность инвертора равна 1000 ВА. Другими словами, инвертор способен длительное время питать нагрузку, потребляющую указанную мощность. Но 1000 ВА – это полная мощность, которая равна где P – это активная мощность в Ваттах.

Если 1000 ВА получено для нагрузки, у которой как у электрического нагревателя или лампы накаливания , то P = S и любое устройство, потребляющее 1000 Вт, сможет работать от этого инвертора.

Но если изготовитель тестировал инвертор с нагрузкой, у которой, то  P окажется равной 700 Вт и, несмотря на заявленные 1000 ВА, инвертор не «потянет» устройство, потребляющее 1000 Ватт. При этом в инструкции инвертора может быть указано, что нагрузку 700 Вт он выдерживает в течении 10 минут, а затем отключается из-за перегрева.

Объективно оценить возможности инвертора и сделать вывод о том, подходит ли он для питания конкретного устройства можно только зная его непрерывную мощность в Ваттах

Продолжительность работы

Термин непрерывная мощность, на который большинство покупателей ориентируются при выборе инвертора, подразумевает, что устройство способно обеспечивать ее неограниченно долго.

Инверторы с зарядным устройством способны работать с любой индуктивной нагрузкой:

Во время работы инвертор греется. При температуре 40 ° С ему сложнее поддерживать ту же мощность, что и при температуре 25 ° С, а работать час с высокой нагрузкой тяжелее, чем несколько минут. Если не учитывать этих обстоятельств, инвертор, рассчитанный на короткие промежутки работы, всегда будет выглядеть более мощным или, что тоже самое, более привлекательным по цене

Например, на первый взгляд комбинированный с зарядным устройством инвертор Victron MultiPlus 3000 способен длительно обеспечивать 3000 Вт. Однако в данном случае число 3000– это непрерывная мощность в Вольт-Амперах при температуре 25 ° С. Реальная же мощность этой модели при температуре 40 ° C 2200 Вт. В тоже время инвертор-зарядное устройство TBB Power CC3.0 при температуре 40 ° C может непрерывно выдавать в нагрузку 2700 Вт, что делает его на 23% мощнее

Прежде чем сравнивать несколько инверторов, характеристики всех устройств необходимо привести к «общему знаменателю» — мощности в Ваттах при температуре 40 ° C. Остальные способы сравнения не имеют реального смысла.

Пиковая мощность

Асинхронные двигатели (в холодильниках переменного тока, системах кондиционирования, насосах, стиральных машинах) при пуске потребляют ток в 5-12 раз, превышающий номинальный. Например, мгновенная мощность 400-ваттного двигателя холодильного компрессора может достигать 2400 ватт. Высокий пусковой ток означает, что в инверторной электрической системе, рассчитанной на работу с двигателями, пиковая мощность инвертора должна превышать любую кратковременную нагрузку.

Перегрузочные возможности высокочастотных и линейных инверторов различны. Линейные модели способны обеспечивать импульсный ток в 300% от непрерывного, выдерживают двухкратную перегрузку в течении нескольких десятков секунд и поэтому отлично справляются с пусковыми токами присущими индуктивным нагрузкам. Принято считать, что если непрерывная мощность линейного инвертора соответствует мощности некоторого устройства, то он выдержит и пусковой ток, возникающий при включении этого устройства. Для высокочастотных инверторов это не всегда так. Их способность работать с пиковыми нагрузками весьма ограничена.

Как выбрать мощность инвертора

Для выбора мощности инвертора необходимо знать установленную мощность бортового оборудования переменного напряжения — сумму номинальных мощностей всех устройств-потребителей в Ваттах. Информация о номинальной мощности каждого устройства есть в его технической документации.

Однако посчитанная таким образом установленная мощность может отличатся от фактически потребляемой. Так, для электродвигателя номинальная мощность – это механическая мощность на валу и, чтобы получить потребляемую мощность, ее нужно разделить на КПД двигателя.

Микроволновые печи принято характеризовать мощностью, идущей на приготовление пищи, которая также меньше реально потребляемой. Например, микроволновка мощностью 800 Ватт потребляет от сети напряжением 220 В от 1200 до 1300 Ватт. Кондиционеры выбирают исходя из холодопроизводительности, измеряемой в BTU, или мощности охлаждения в Вт. Устройство с холодопроизводительностью 9000 BTU (2630 Вт) потребляет от сети 820 Вт

Коэффициент использования

Маловероятно, что все установленные на борту устройства переменного напряжения будут работать на полной мощности. Как правило фактически потребляемая мощность меньше номинальной. Воспользовавшись этим наблюдением, можно ввести коэффициент использования, равный отношению фактически потребляемой мощности к номинальной. Это позволит снизить установленную мощность оборудования, а значит выбрать для его питания инвертор меньшей мощности.  Для двигателей коэффициент использования принимают равным 0,75, для освещения 0,8-1, кондиционера 0,8, бытовой техники 0,8-1 и т.д.

Легкие и компактные высокочастотные инверторы

Также маловероятно, что все бортовые устройства будут включены одновременно. Этот факт можно учесть с помощью другого коэффициента, одновременности. Однако определить его точные значения, подходящие для всех случаев сложно. Вместо этого проще проанализировать список бортовых устройств и решить, какие из них могут работать одновременно, а какие нет.

Например, оказалось, что наибольшая нагрузка возникает при совместной работе микроволновой печи (1200 Вт) и фена (1250 Вт). Если оба этих устройства будут работать одновременно, то потребуется инвертор с непрерывной мощностью 2500 Вт, а если по очереди, то достаточно 1500-ваттного инвертора.

Коэффициент мощности

У резистивной нагрузки, такой как водонагреватель, лампа накаливания или тостер коэффициент мощности равен 1. Но у индуктивной нагрузки, например у устройств с электродвигателями, коэффициент мощности меньше 1. Так, у холодильника он равен 0,65. У насоса, вентилятора, кондиционера – 0,75. У компьютера или телевизора – 0,65 (если у этих устройств нет встроенной коррекции коэффициента мощности).

Поскольку     , то устройство с низким коэффициентом мощности  потребляет больший ток и сильнее, чем можно было бы ожидать, разряжает аккумуляторную батарею. Например, при напряжении 220 Вольт устройство мощностью 1000 Вт с  потребляет 6 А, а устройство той же мощности, но с  — 4,5 А.

Алгоритм выбора мощности инвертора