Falownik magazynu energii słonecznej jest sercem systemu fotowoltaicznego. Panele słoneczne, akumulatory i sieć muszą na nim polegać, aby przekształcić prąd stały (DC) na prąd zmienny (AC) zasilający urządzenia, co oznacza, że falownik zasadniczo obsługuje obciążenie. Dlatego obciążenie jest jednym z decydujących czynników przy specyfikacji całego systemu magazynowania energii słonecznej, a konsumenci powinni mieć wstępne zrozumienie właściwości obciążenia przed zakupem falownika.
Rodzaje obciążeń elektrycznych
Na początek przedstawiamy koncepcję trzech typów obciążeń w systemie zasilania.
Czym jest obciążenie indukcyjne?
Obciążenia indukcyjne to zazwyczaj urządzenia elektryczne zawierające elementy z cewkami, które muszą wytworzyć pole magnetyczne, aby działać efektywnie. Przykłady z codziennego życia to wentylatory elektryczne, kuchenki indukcyjne, klimatyzatory, miksery, pompy, transformatory, silniki itp. Z powodu indukcji elektromagnetycznej zmiana prądu jest hamowana, a prąd w obwodzie opóźnia się względem napięcia obciążenia o jedną różnicę fazową.
Czym jest obciążenie rezystancyjne?
Mówiąc prosto, w obwodzie urządzenia elektryczne, przez które prąd płynie tylko przez elementy rezystancyjne, nazywamy obciążeniem rezystancyjnym. Typowe przykłady to żarówki żarowe, piece elektryczne itp. Te elementy rezystancyjne działają, gdy napięcie i prąd są w fazie, czyli różnica faz wynosi 0.
Czym jest obciążenie pojemnościowe?
Obciążenie pojemnościowe to zazwyczaj urządzenie, którego prąd obciążenia wyprzedza napięcie o jedną różnicę fazową, jednak zwykle elementy pojemnościowe nie występują samodzielnie w urządzeniach elektrycznych.
Dlaczego obciążenie indukcyjne ma znaczenie?
Moc znamionowa obciążeń podłączonych do systemu powinna być obliczona i sprawdzona przed zakupem falownika. Moc wyjściowa używanego falownika powinna być określona na podstawie łącznej mocy obciążeń, uwzględniając możliwy wpływ i zapotrzebowanie na falownik mocy udarowej oraz mocy biernej wymaganej przez niektóre specjalne obciążenia podczas rozruchu, zapewniając, że pojemność falownika jest wystarczająco duża.
Czym jest moc czynna?
W obwodach prądu zmiennego moc czynna to ta część mocy, która jest zużywana w elementach rezystancyjnych i nie może być odwrócona, np. na ciepło, światło lub energię mechaniczną.
Czym jest moc bierna?
W systemie elektrycznym, podobnie jak w elementach indukcyjnych zbudowanych z uzwojeń i magnesów, które muszą wytworzyć pole magnetyczne, moc zużywana do ustanowienia pola elektrycznego nazywana jest mocą bierną. W procesie przemiany energii elektrycznej i magnetycznej część energii magnetycznej wraca do energii elektrycznej i nie jest zużywana żadna energia.
Czym jest moc pozorna?
Całkowita moc, którą może dostarczyć źródło prądu zmiennego, nazywana jest mocą pozorną, w wartościach liczbowych jest to iloczyn napięcia i prądu, wyrażany w VA, moc pozorna to pojemność źródła zasilania AC.
W systemie zasilania trzy typy obciążeń przedstawione na początku artykułu często występują jednocześnie, obciążenia indukcyjne są bardzo powszechne, ale ich udział różni się w różnych systemach, system zasilania będzie wtedy indukcyjny lub pojemnościowy. W normalnych warunkach urządzenia pobierają zasilanie nie tylko w postaci mocy czynnej, ale także mocy biernej.
Chociaż moc bierna jest przekazywana tam i z powrotem między źródłem zasilania a obciążeniem bez zużycia energii, większość obciążeń w systemie zasilania to obciążenia indukcyjne. Jeśli moc bierna dostarczana przez falownik jest niewystarczająca
Zasada kompensacji mocy biernej
W obwodzie prądu zmiennego prąd w czysto rezystancyjnym obciążeniu jest w fazie z napięciem, prąd w czysto indukcyjnym obciążeniu opóźnia się względem napięcia, a prąd w czysto pojemnościowym obciążeniu wyprzedza napięcie. Innymi słowy, różnica fazowa między prądami w czystej indukcyjności i czystej pojemności może się wzajemnie znosić.
Podstawową zasadą kompensacji mocy biernej jest równoległe połączenie urządzenia z obciążeniem pojemnościowym i indukcyjnym w tym samym obwodzie, gdy obciążenie pojemnościowe oddaje energię, obciążenie indukcyjne ją pochłania; gdy obciążenie indukcyjne oddaje energię, obciążenie pojemnościowe ją pochłania, a energia jest wymieniana między tymi dwoma obciążeniami.
W ten sposób moc bierna pochłaniana przez obciążenie indukcyjne może być kompensowana przez moc bierną dostarczaną przez obciążenie pojemnościowe, co jest podstawową zasadą kompensacji mocy biernej.
Jak wybrać falownik dopasowany do obciążeń indukcyjnych
Czym jest współczynnik mocy?
Współczynnik mocy to miara efektywności energetycznej używanej do pracy maszyn i urządzeń w określonym czasie, a jego wartość to stosunek mocy czynnej do mocy pozornej.
Za pomocą analizatora mocy można zmierzyć moc czynną (kW) i moc pozorną (kVA) obciążenia, a następnie obliczyć współczynnik mocy.
-
PF = (Moc czynna)/(Moc pozorna)
Gdy urządzenie elektryczne jest czysto rezystancyjnym obciążeniem lub współczynnik mocy jest większy niż 0,9, moc znamionowa falownika powinna być wybrana na poziomie 1,1 do 1,15 razy jego pojemności.
Czym jest moc udarowa?
Udar to wzrost napięcia spowodowany przez obciążenie pojemnościowe, które pochłania część prądu, gdy urządzenie elektroniczne jest włączane w systemie elektrycznym. Moc udarowa falownika (zazwyczaj dwukrotność mocy znamionowej falownika) to parametr, o którym należy wiedzieć przed zakupem falownika, ponieważ gdy napięcie w obwodzie przekracza ten zakres, elementy elektroniczne urządzenia mogą ulec uszkodzeniu.
Czym jest napięcie przejściowe?
Napięcia przejściowe są zazwyczaj spowodowane nagłym wzrostem napięcia lub prądu z powodu uwolnienia energii zgromadzonej w obciążeniu indukcyjnym. Napięcia przejściowe różnią się od udarów, ponieważ są bardziej szkodliwe i trwają dłużej. Te wybuchy energii mogą uszkodzić falownik lub nawet inne urządzenia.
Dlatego, aby uniknąć takich awarii, konsument powinien zapewnić, że wybrana moc falownika jest większa lub równa mocy szczytowej obciążenia indukcyjnego. Zazwyczaj moc szczytowa obciążeń indukcyjnych wynosi od 3 do 9 razy moc znamionową.
Załóżmy, że chcesz kupić falownik, który może natychmiast dostarczyć 2 razy moc znamionową, a obciążenie pojemnościowe lub indukcyjne, które ma być zasilane, ma moc znamionową 1000 W, co oznacza, że ma moc szczytową 9000 W. Ta moc szczytowa podzielona przez dwa to moc znamionowa wymaganego falownika, czyli 4500 W.
Jeśli moc falownika jest mniejsza niż ta wartość, należy połączyć równolegle dwa lub więcej falowników, aby zapewnić wystarczającą moc dla obciążenia.
