Інвертор для зберігання сонячної енергії є ядром фотогальванічної (PV) енергетичної системи. Сонячні панелі, акумулятори та мережа покладаються на нього для перетворення постійного струму (DC) в змінний струм (AC) для живлення приладів, що означає, що інвертор фактично обслуговує навантаження. Тому навантаження є одним із вирішальних факторів у специфікації всієї системи зберігання сонячної енергії, і споживачам варто мати попереднє розуміння властивостей навантаження перед покупкою інвертора.
Типи електричного навантаження
Спочатку ми познайомимося з поняттям трьох типів навантажень у енергетичній системі.
Що таке індуктивне навантаження?
Індуктивні навантаження зазвичай відносяться до електричного обладнання, що містить компоненти з котушками, які потребують створення магнітного поля для ефективної роботи. Прикладами в повсякденному житті є електричні вентилятори, індукційні плити, кондиціонери, міксери, насоси, трансформатори, двигуни тощо. Через електромагнітну індукцію зміна струму зустрічає опір, і струм у колі відстає від напруги навантаження на один фазовий зсув.
Що таке резистивне навантаження?
Простими словами, у колі електричне обладнання, у якому струм протікає лише через резистивні елементи, називається резистивним навантаженням. Звичайні приклади — лампи розжарювання, електричні печі тощо. Ці резистивні компоненти працюють, коли напруга і струм знаходяться в фазі, тобто фазовий зсув дорівнює 0.
Що таке ємнісне навантаження?
Ємнісне навантаження — це зазвичай пристрій, у якого струм навантаження випереджає напругу на один фазовий зсув, але зазвичай ємнісні компоненти не існують самостійно в електричному обладнанні.
Чому індуктивне навантаження важливе?
Номінальна потужність навантажень, підключених до системи, повинна бути розрахована і перевірена перед покупкою інвертора. Вихідна потужність інвертора має визначатися відповідно до загальної потужності навантажень, з урахуванням можливого впливу та вимог до інвертора пускової потужності та реактивної потужності, необхідної деяким спеціальним навантаженням під час запуску, і забезпечення достатньої потужності інвертора.
Що таке активна потужність?
В колах змінного струму активна потужність — це та частина потужності, яка споживається резистивними елементами і не може бути повернена, наприклад, у вигляді тепла, світла або механічної енергії.
Що таке реактивна потужність?
В електричній системі, подібно до індуктивних компонентів, що складаються з обмоток і магнітів, які потребують створення магнітного поля для роботи, потужність, що споживається для встановлення електричного поля, називається реактивною потужністю. У процесі перетворення між електричною та магнітною енергією частина магнітної енергії повертається в електричну енергію і не споживається.
Що таке повна потужність?
Загальна потужність, яку може постачати джерело змінного струму, називається повною потужністю. Чисельно це добуток напруги і струму, вимірюється у ВА, повна потужність — це ємність джерела змінного струму.
У енергетичній системі три типи навантажень, представлені на початку статті, часто існують одночасно. Індуктивні навантаження дуже поширені, але їхня частка різна в різних системах, тому енергетична система може бути індуктивною або ємнісною відповідно. За нормальних умов прилади отримують не лише активну, а й реактивну потужність від джерела живлення.
Хоча реактивна потужність передається туди й назад між джерелом живлення і навантаженням без споживання, більшість навантажень у системі є індуктивними. Якщо реактивної потужності, яку забезпечує інвертор, недостатньо коли всі індуктивні навантаження запускаються одночасно, вони не мають достатньо реактивної потужності для створення нормальних електромагнітних полів, і ці електроприлади не можуть працювати в номінальних умовах.
Принцип компенсації реактивної потужності
В колі змінного струму струм у чисто резистивному навантаженні знаходиться в фазі з напругою, струм у чисто індуктивному навантаженні відстає від напруги, а струм у чисто ємнісному навантаженні випереджає напругу. Іншими словами, фазовий зсув між струмами в чистій індуктивності та чистій ємності може взаємно компенсуватися.
Основний принцип компенсації реактивної потужності полягає в тому, щоб паралельно підключити пристрої з ємнісним і індуктивним навантаженням у тому ж колі: коли ємнісне навантаження віддає енергію, індуктивне її поглинає; коли індуктивне навантаження віддає енергію, ємнісне її поглинає, і відбувається обмін енергією між двома навантаженнями.
Таким чином, реактивна потужність, поглинена індуктивним навантаженням, може бути компенсована реактивною потужністю, що виходить від ємнісного навантаження, що є основним принципом компенсації реактивної потужності.
Як вибрати інвертор, що відповідає індуктивним навантаженням
Що таке коефіцієнт потужності?
Коефіцієнт потужності — це міра енергоефективності, що використовується для роботи машин і обладнання протягом певного періоду часу, і його значення — це відношення активної потужності до повної потужності.
За допомогою аналізатора потужності можна виміряти активну потужність (кВт) і повну потужність (кВА) навантаження і таким чином розрахувати коефіцієнт потужності.
-
КП = (Активна потужність) / (Повна потужність)
Коли електричне обладнання є чисто резистивним навантаженням або коефіцієнт потужності більший за 0,9, номінальна потужність інвертора вибирається в 1,1–1,15 рази більшою за його потужність.
Що таке пускова потужність?
Пускова потужність — це підвищення напруги, спричинене ємнісним навантаженням, яке поглинає частину струму при увімкненні електронного пристрою в електричній системі. Пускова потужність інвертора (зазвичай вдвічі більша за номінальну потужність інвертора) — це параметр, про який потрібно знати перед покупкою інвертора, оскільки при перевищенні цього діапазону напруги електронні компоненти пристрою можуть бути пошкоджені.
Що таке перехідна напруга?
Перехідні процеси зазвичай спричинені раптовим підвищенням напруги або струму через вивільнення енергії, накопиченої в індуктивному навантаженні. Перехідні процеси відрізняються від пускових тим, що вони більш шкідливі і тривають довше. Ці сплески енергії можуть пошкодити інвертор або навіть інше обладнання.
Тому, щоб уникнути таких несправностей, споживач повинен переконатися, що вибрана потужність інвертора дорівнює або перевищує пікову потужність індуктивного навантаження. Зазвичай пікова потужність індуктивних навантажень становить від 3 до 9 разів номінальної потужності.
Припустимо, ви хочете придбати інвертор, який може миттєво видавати вдвічі більшу за номінальну потужність, а ємнісне або індуктивне навантаження має номінальну потужність 1000 Вт, що означає пікову потужність 9000 Вт. Цю пікову потужність, поділену на два, і є номінальною потужністю потрібного інвертора, тобто 4500 Вт.
Якщо потужність інвертора менша за це значення, потрібно підключати два або більше інверторів паралельно, щоб забезпечити достатню потужність для навантаження.
