Der Solar-Speicherwechselrichter ist das Herzstück des PV-Stromsystems. Solarpanels, Batterien und das Netz müssen sich darauf verlassen, Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln, um die Geräte mit Strom zu versorgen, was bedeutet, dass der Wechselrichter im Wesentlichen die Last bedient. Daher ist die Last einer der entscheidenden Faktoren bei der Spezifikation des gesamten Solarspeichersystems, und Verbraucher sollten vor dem Kauf eines Wechselrichters ein grundlegendes Verständnis der Eigenschaften der Last haben.
Arten elektrischer Lasten
Hier führen wir zunächst das Konzept der drei Arten von Lasten im Stromsystem ein.
Was ist eine induktive Last?
Induktive Lasten beziehen sich üblicherweise auf elektrische Geräte, die Bauteile mit Spulen enthalten, die ein Magnetfeld erzeugen müssen, um effektiv zu funktionieren. Beispiele aus dem Alltag sind elektrische Ventilatoren, Induktionsherde, Klimaanlagen, Mixer, Pumpen, Transformatoren, Motoren usw. Aufgrund der elektromagnetischen Induktion wird die Stromänderung behindert, und der Strom im Stromkreis hinkt der Lastspannung um eine Phasendifferenz hinterher.
Was ist eine ohmsche Last?
Laienhaft gesagt bezeichnet man in einem Stromkreis elektrische Geräte, bei denen der Strom nur durch ohmsche Elemente im Stromkreis fließt, als ohmsche Last. Häufige Beispiele sind Glühlampen, Elektroöfen usw. Diese ohmschen Bauteile arbeiten, wenn Spannung und Strom in Phase sind, das heißt, die Phasendifferenz ist 0.
Was ist eine kapazitive Last?
Kapazitive Lasten sind im Allgemeinen Geräte, deren Laststrom der Spannung um eine Phasendifferenz vorausläuft, aber kapazitive Bauteile existieren normalerweise nicht unabhängig in elektrischen Geräten.
Warum ist die induktive Last wichtig?
Die Nennleistung der an das System angeschlossenen Lasten sollte vor dem Kauf des Wechselrichters berechnet und überprüft werden. Die Ausgangsleistung des verwendeten Wechselrichters sollte entsprechend der Gesamtleistung der Lasten bestimmt werden, wobei die möglichen Auswirkungen und Anforderungen an den Wechselrichter durch Einschaltstromspitzen und Blindleistung, die von bestimmten speziellen Lasten beim Start benötigt wird, vollständig berücksichtigt werden müssen, um sicherzustellen, dass die Kapazität des Wechselrichters ausreichend groß ist.
Was ist Wirkleistung?
In Wechselstromkreisen ist die Wirkleistung der Teil der Leistung, der in ohmschen Elementen verbraucht wird und nicht rückführbar ist, z. B. in Wärme, Licht oder mechanische Energie.
Was ist Blindleistung?
Im elektrischen System, ähnlich wie bei induktiven Bauteilen, die aus Wicklungen und Magneten bestehen und ein Magnetfeld erzeugen müssen, wird die Leistung, die zum Aufbau des elektrischen Feldes verbraucht wird, als Blindleistung bezeichnet. Im Umwandlungsprozess zwischen elektrischer und magnetischer Energie wird ein Teil der magnetischen Energie in elektrische Energie zurückgeführt, sodass keine Energie verbraucht wird.
Was ist Scheinleistung?
Die Gesamtleistung, die von einer Wechselstromquelle bereitgestellt werden kann, wird als Scheinleistung bezeichnet. Numerisch ist sie das Produkt aus Spannung und Strom, angegeben in VA. Die Scheinleistung ist die Kapazität der Wechselstromversorgung.
In einem Stromsystem existieren die drei zu Beginn des Artikels eingeführten Lastarten oft gleichzeitig. Induktive Lasten sind sehr verbreitet, aber deren Anteil variiert in verschiedenen Systemen, sodass das Stromsystem entsprechend induktiv oder kapazitiv sein kann. Unter normalen Bedingungen beziehen Geräte nicht nur Wirkleistung, sondern auch Blindleistung aus der Stromversorgung.
Obwohl Blindleistung zwischen Stromversorgung und Last hin- und herfließt, ohne verbraucht zu werden, sind die meisten Lasten im Stromsystem induktive Lasten. Wenn die vom Wechselrichter bereitgestellte Blindleistung bei gleichzeitigem Start aller induktiven Lasten unzureichend ist, steht nicht genug Blindleistung zur Verfügung, um normale elektromagnetische Felder aufzubauen, und diese elektrischen Geräte können nicht unter Nennbedingungen betrieben werden.
Prinzip der Blindleistungskompensation
In einem Wechselstromkreis ist der Strom bei einer rein ohmschen Last in Phase mit der Spannung, der Strom bei einer rein induktiven Last hinkt der Spannung hinterher, und der Strom bei einer rein kapazitiven Last eilt der Spannung voraus. Anders ausgedrückt, kann die Phasendifferenz zwischen den Strömen bei reiner Induktivität und reiner Kapazität sich gegenseitig aufheben.
Das Grundprinzip der Blindleistungskompensation besteht darin, ein Gerät mit kapazitiver und induktiver Last parallel im selben Stromkreis zu verbinden. Wenn die kapazitive Last Energie abgibt, nimmt die induktive Last Energie auf; während die induktive Last Energie abgibt, nimmt die kapazitive Last Energie auf, und es findet ein Energieaustausch zwischen den beiden Lasten statt.
Auf diese Weise kann die von der induktiven Last aufgenommene Blindleistung durch die von der kapazitiven Last abgegebene Blindleistung kompensiert werden, was das Grundprinzip der Blindleistungskompensation ist.
Wie wählt man den Wechselrichter passend zu induktiven Lasten aus?
Was ist Leistungsfaktor?
Der Leistungsfaktor ist ein Maß für die Energieeffizienz beim Betrieb von Maschinen und Geräten über einen bestimmten Zeitraum und sein Wert ist das Verhältnis von Wirkleistung zur Scheinleistung.
Mit einem Leistungsanalysator können Sie die Wirkleistung (kW) und die Scheinleistung (kVA) der Last messen und so den Leistungsfaktor berechnen.
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PF = (Wirkleistung)/(Scheinleistung)
Wenn das elektrische Gerät eine rein ohmsche Last ist oder der Leistungsfaktor größer als 0,9 ist, wird die Nennleistung des Wechselrichters so gewählt, dass sie 1,1 bis 1,15-mal seiner Kapazität entspricht.
Was ist Einschaltstromspitze?
Eine Einschaltstromspitze ist ein Spannungsanstieg, der durch eine kapazitive Last verursacht wird, die beim Einschalten eines elektronischen Geräts in einem elektrischen System einen Teil des Stroms aufnimmt. Die Einschaltstromkapazität des Wechselrichters (in der Regel das Doppelte der Nennleistung des Wechselrichters) ist ein Parameter, den Sie vor dem Kauf eines Wechselrichters kennen sollten, da elektronische Bauteile des Geräts beschädigt werden können, wenn die Spannung im Stromkreis diesen Bereich überschreitet.
Was ist transienter Spannungsstoß?
Transiente werden im Allgemeinen durch einen plötzlichen Anstieg von Spannung oder Strom verursacht, der durch die Freisetzung von in einer induktiven Last gespeicherter Energie entsteht. Transiente unterscheiden sich von Einschaltstromspitzen, da sie schädlicher sind und länger anhalten. Diese Energiespitzen können den Wechselrichter oder sogar andere Geräte beschädigen.
Um solche Ausfälle zu vermeiden, sollte der Verbraucher sicherstellen, dass die gewählte Wechselrichterleistung größer oder gleich der Spitzenleistung der induktiven Last ist. In der Regel liegt die Spitzenleistung induktiver Lasten 3 bis 9 Mal über der Nennleistung.
Angenommen, Sie möchten einen Wechselrichter kaufen, der sofort das 2-fache der Nennleistung abgeben kann, und die zu betreibende kapazitive oder induktive Last hat eine Nennleistung von 1000 W, was einer Spitzenleistung von 9000 W entspricht. Diese Spitzenleistung geteilt durch zwei ist die erforderliche Nennleistung des Wechselrichters, also 4500 W.
Wenn die Leistung eines Wechselrichters unter diesem Wert liegt, müssen zwei oder mehr Wechselrichter parallel geschaltet werden, um der Last ausreichend Leistung bereitzustellen.
