اندازه اینورتر چیست؟ نحوه انتخاب ظرفیت اینورتر مناسب

اندازه اینورتر فرآیند انتخاب یک اینورتر با توان مناسب، محدوده ولتاژ، ظرفیت جریان، قابلیت اضافه بار و عملکردهای عملیاتی مناسب برای یک برنامه خاص است.

انتخاب یک اینورتر تنها با مقایسه رتبه کیلووات آن با بار، همیشه قابل اعتماد نیست. یک موتور ممکن است به گشتاور راه اندازی بالایی نیاز داشته باشد، یک اینورتر خورشیدی باید با ولتاژ و جریان آرایه PV مطابقت داشته باشد، و یک اینورتر هیبریدی باید بارهای پیک پیوسته و کوتاه مدت را تامین کند.

بنابراین روش اندازه گیری صحیح به نوع اینورتر مورد استفاده بستگی دارد. یک VFD برای یک موتور صنعتی، یک اینورتر خورشیدی متصل به شبکه، یک اینورتر هیبریدی با ذخیره باتری، و یک اینورتر پمپ خورشیدی هر کدام دارای نیازهای اندازه متفاوت هستند.

اندازه اینورتر به چه معناست؟

اندازه اینورتر شامل تطبیق اینورتر با شرایط الکتریکی و مکانیکی سیستم کامل است.

عوامل اصلی معمولاً عبارتند از:

• قدرت بار مداوم؛

• اوج یا افزایش قدرت؛

• الزامات راه اندازی موتور؛

• ولتاژ و فاز؛

• رتبه فعلی؛

• نوع بار؛

• اندازه آرایه PV؛

• توان باتری و ظرفیت انرژی؛

• محیط عملیاتی؛

• عملکردهای حفاظتی و ارتباطی مورد نیاز

اینورتر باید به اندازه کافی بزرگ باشد تا بار مورد نظر را به طور ایمن کار کند، اما انتخاب یک مدل بزرگ غیرضروری می تواند هزینه را افزایش دهد، کارایی عملیاتی را کاهش دهد و کنترل سیستم را کمتر مناسب کند.

اولین قدم همیشه شناسایی نوع اینورتر و باری است که کنترل خواهد کرد.

مرحله 1: نوع اینورتر را شناسایی کنید

VFD یا اینورتر فرکانس

الف VFD سرعت و گشتاور یک موتور AC را با تغییر فرکانس و ولتاژ خروجی کنترل می کند.

برای VFD، جریان نامی موتور و وظیفه بار معمولاً مهمتر از مقایسه صرف رتبه کیلووات موتور با درجه کیلووات درایو است.

اینورتر خورشیدی متصل به شبکه

یک شبکه گره خورده اینورتر خورشیدی برق DC را از پانل های خورشیدی به برق AC برای بارهای در محل یا صادرات شبکه تبدیل می کند.

اندازه‌گیری نیاز به بررسی توان آرایه PV، ولتاژ مدار باز، حداکثر جریان ورودی، محدوده ولتاژ MPPT، توان خروجی AC و الزامات شبکه محلی دارد.

اینورتر هیبریدی

الف اینورتر هیبریدی انرژی خورشیدی، ذخیره باتری، برق شبکه و بارهای متصل را مدیریت می کند.

اندازه آن باید بر اساس توان بار مداوم، پیک تقاضا، نیازهای پشتیبان، توان باتری و حالت کار مورد انتظار باشد.

برای توضیح دقیق حالت های عملکرد آن، به مقاله واژه نامه Hybrid Inverter مراجعه کنید.

اینورتر پمپ خورشیدی

الف اینورتر پمپ خورشیدی برق PV را به خروجی AC کنترل شده برای پمپ آب تبدیل می کند.

علاوه بر توان موتور، طراحی باید سرعت جریان، کل هد، شرایط آرایه PV، جریان موتور، نیازهای راه اندازی پمپ و تقاضای آب را در نظر بگیرد.

از آنجایی که روش اندازه گیری بین این انواع اینورتر متفاوت است، محاسبه یکسانی برای هر کاربرد نباید انجام شود.

مرحله 2: بار پیوسته را محاسبه کنید

بار پیوسته توانی است که اینورتر باید در طول کارکرد عادی تامین کند.

برای سیستمی با چندین بار الکتریکی، هر بار را فهرست کنید و تعیین کنید کدام بار ممکن است همزمان کار کند. اگر برخی از آنها هرگز به طور همزمان استفاده نمی شوند، به سادگی همه دستگاه ها یا ماشین ها را اضافه نکنید.

یک محاسبه اساسی این است:

مجموع بار پیوسته = مجموع تمام بارهایی که در یک زمان کار می کنند

به عنوان مثال، اگر یک سیستم روشنایی، تجهیزات کنترلی، یک پمپ و یک دستگاه ارتباطی را تامین کند، توان عملیاتی عادی باید بر اساس استفاده همزمان واقعی آنها محاسبه شود.

محاسبه باید شامل حاشیه مهندسی معقول برای خطای اندازه گیری، تغییرات آتی و تغییرات عملیاتی عادی باشد. با این حال، حاشیه نباید بیش از حد باشد.

قدرت واقعی و قدرت ظاهری

بارها اغلب بر حسب وات یا کیلووات توصیف می شوند، اما رتبه های اینورتر ممکن است بر حسب VA یا kVA نیز بیان شوند.

رابطه را می توان به صورت زیر تخمین زد:

توان ظاهری (kVA) = توان واقعی (kW) ÷ ضریب توان

باری با ضریب توان کمتر به توان و جریان ظاهری بیشتری برای همان توان واقعی نیاز دارد.

برای سیستم های تک فاز و سه فاز، جریان را می توان با استفاده از فرمول های زیر تخمین زد:

برق ظاهری تک فاز:

kVA = ولتاژ × جریان ÷ 1000

قدرت ظاهری سه فاز:

kVA = √3 × ولتاژ × جریان ÷ 1000

این فرمول ها تخمین اولیه را ارائه می دهند. اندازه نهایی باید راندمان، هارمونیک ها، دمای عملیاتی و روش رتبه بندی سازنده را نیز در نظر بگیرد.

مرحله 3: شروع و حداکثر قدرت را در نظر بگیرید

برخی از بارها در هنگام راه‌اندازی انرژی بسیار بیشتری نسبت به کارکرد معمولی مصرف می‌کنند.

نمونه های رایج عبارتند از:

• موتورهای القایی؛

• پمپ ها؛

• کمپرسورها؛

• تجهیزات برودتی؛

• فن هایی با اینرسی بالا؛

• ترانسفورماتورها;

• ابزارهای برقی خاص

اگر اینورتر نتواند جریان راه اندازی را تامین کند، ولتاژ ممکن است کاهش یابد یا اینورتر ممکن است قطع شود، حتی اگر توان کارکرد معمولی در حد توان خود باشد.

برنامه های کاربردی VFD

هنگامی که یک موتور توسط VFD کنترل می شود، درایو می تواند به تدریج فرکانس خروجی را افزایش دهد و استرس راه اندازی را کاهش دهد. این معمولاً راه اندازی موتور را آسان تر از راه اندازی مستقیم روی خط می کند.

با این حال، VFD همچنان باید بر اساس موارد زیر انتخاب شود:

• جریان نامی موتور؛

• گشتاور راه اندازی؛

• اینرسی بار؛

• زمان شتاب؛

• وظیفه اضافه بار؛

• محدوده سرعت عملیاتی

برای کاربردهای سنگین، درایو ممکن است به درجه اضافه بار بیشتری نیاز داشته باشد، حتی زمانی که به نظر می‌رسد که قدرت استاندارد آن با موتور مطابقت دارد. IFIND محدوده محصول VFD را می توان با توجه به این شرایط موتور و بار ارزیابی کرد.

باتری و برنامه های خارج از شبکه

برای یک سیستم خارج از شبکه یا پشتیبان، اینورتر باید هم بارهای مداوم معمولی و هم بارهای موج کوتاه مدت را پشتیبانی کند.

ظرفیت موج مورد نیاز بستگی به تجهیزات دارد. یک پمپ یا کمپرسور ممکن است در هنگام راه‌اندازی به طور قابل‌توجهی به توان بیشتری نسبت به کارکرد ثابت نیاز داشته باشد.

سیستم باید مشخص کند که کدام بارها باید همزمان شروع شوند. اگر چندین موتور با هم شروع به کار کنند، ظرفیت اینورتر مورد نیاز ممکن است بسیار بیشتر از مجموع توان کارکرد آنها باشد.

مرحله 4: اندازه VFD برای موتور AC

اندازه VFD معمولاً باید با جریان موتور شروع شود تا قدرت موتور.

پلاک موتور را بررسی کنید

اطلاعات زیر را تایید کنید:

• توان نامی؛

• ولتاژ نامی؛

• جریان نامی؛

• فرکانس نامی؛

• سرعت نامی؛

• فاز؛

• روش اتصال؛

• نوع موتور؛

• روش عایق کاری و سرمایش.

ولتاژ و جریان خروجی VFD باید با موتور سازگار باشد.

وظیفه بار را ارزیابی کنید

بار ممکن است به عنوان گشتاور متغیر، گشتاور ثابت یا وظیفه سنگین طبقه بندی شود.

فن ها و پمپ های گریز از مرکز اغلب بارهای گشتاور متغیر هستند. نوار نقاله ها، میکسرها، اکسترودرها، کمپرسورها، جرثقیل ها و تجهیزات بالابر ممکن است نیاز به گشتاور ثابت یا عملکرد سنگین داشته باشند.

درایوی مناسب برای فن ممکن است برای جرثقیل مناسب نباشد، حتی اگر قدرت موتور مشابه باشد.

محدوده سرعت را در نظر بگیرید

موتوری که با سرعت کم کار می کند ممکن است خنک کننده آن را کاهش دهد اگر به یک فن نصب شده روی شفت متکی باشد. اگر موتور باید برای مدت طولانی با سرعت کم کار کند، ممکن است نیاز به خنک کننده اضافی یا موتور مناسب اینورتر باشد.

عملکرد با سرعت بالا همچنین مستلزم بررسی محدودیت های مکانیکی موتور، طراحی بلبرینگ و ویژگی های بار است.

الزامات ترمز را بررسی کنید

بارهای با اینرسی بالا می توانند انرژی را در حین کاهش سرعت به VFD برگردانند. اگر ولتاژ باس DC بیش از حد افزایش یابد، سیستم ممکن است به مقاومت ترمز، واحد ترمز یا درایو احیا کننده نیاز داشته باشد.

زمان کاهش سرعت، اینرسی بار، فرکانس توقف و زمان توقف مورد نیاز باید در حین اندازه‌گیری بررسی شود.

مرحله 5: اندازه یک اینورتر خورشیدی

اندازه اینورتر خورشیدی شامل تطبیق اینورتر با آرایه PV و بار AC یا اتصال شبکه است.

قدرت آرایه PV را بررسی کنید

مجموع توان DC آرایه PV باید در محدوده ورودی توصیه شده اینورتر باشد.

نسبت مناسب PV به اینورتر به طراحی اینورتر، شرایط محلی، جهت نصب و اهداف سیستم بستگی دارد. یک آرایه PV کمی بزرگتر ممکن است به حفظ خروجی مفید در هنگام نور ضعیف خورشید کمک کند، اما حداکثر توان ورودی DC اینورتر نباید بیشتر شود.

ولتاژ PV را بررسی کنید

ولتاژ رشته PV باید در محدوده عملکرد اینورتر باقی بماند.

بررسی کنید:

• حداکثر ولتاژ مدار باز؛

• محدوده ولتاژ MPPT؛

• حداقل ولتاژ راه اندازی؛

• حداکثر جریان ورودی؛

• تعداد کانال های MPPT

ولتاژ مدار باز در هوای سرد می تواند بیشتر از مقدار اندازه گیری شده در شرایط عادی باشد. این باید در طراحی رشته در نظر گرفته شود.

خروجی AC را مطابقت دهید

رتبه خروجی AC باید برای بار مورد انتظار و اتصال به شبکه مناسب باشد.

برای یک سیستم تجاری یا صنعتی، همچنین بررسی کنید:

• فاز خروجی؛

• ولتاژ شبکه؛

• فرکانس؛

• کنترل ضریب قدرت؛

• محدودیت صادرات؛

• الزامات حفاظتی؛

• قوانین اتصال محلی

اینورتر خورشیدی نباید تنها با توجه به کل وات پانل PV انتخاب شود.

مرحله 6: اندازه یک اینورتر هیبریدی

اندازه اینورتر هیبریدی نیاز به در نظر گرفتن جداگانه توان اینورتر و انرژی باتری دارد.

برق اینورتر

رتبه قدرت اینورتر تعیین می کند که چه مقدار بار می تواند در یک زمان تامین شود.

بررسی کنید:

• توان خروجی پیوسته؛

• قدرت خروجی موج;

• قابلیت راه اندازی موتور؛

• فاز خروجی؛

• ظرفیت مدار پشتیبان؛

• مدت زمان اضافه بار

اگر سیستم در نظر گرفته شده است در هنگام قطع شبکه، پشتیبان تهیه کند، بارهای بحرانی باید از بارهای غیرضروری جدا شوند.

قدرت باتری

باتری باید بتواند جریان مورد نیاز اینورتر را تامین کند. باتری با ظرفیت انرژی کافی اگر نتواند توان تخلیه مورد نیاز را تامین کند ممکن است هنوز نامناسب باشد.

انرژی باتری

انرژی باتری تعیین می کند که سیستم چقدر می تواند کار کند.

یک تخمین اساسی این است:

زمان پشتیبان = انرژی باتری قابل استفاده ÷ میانگین توان بار

زمان واقعی پشتیبان گیری با در نظر گرفتن راندمان اینورتر، محدودیت های تخلیه باتری، دما، ظرفیت ذخیره و تغییرات بار کمتر خواهد بود.

به عنوان مثال، یک سیستم با بار کوتاه مدت بالا ممکن است به یک اینورتر قدرتمند نیاز داشته باشد اما ممکن است به مدت زمان پشتیبان گیری طولانی نیاز نداشته باشد. سیستم دیگری با بار کمتر که در طول شب کار می کند ممکن است به توان اینورتر کمتر اما ظرفیت انرژی باتری بیشتر نیاز داشته باشد.

اولویت عملیاتی

حالت کار در نظر گرفته شده نیز بر اندازه تأثیر می گذارد. خود مصرفی خورشیدی، مدیریت اوج بار، پشتیبان‌گیری اضطراری و عملیات خارج از شبکه ممکن است به تنظیمات و حاشیه‌های ظرفیت متفاوتی نیاز داشته باشد.

مرحله 7: اندازه یک اینورتر پمپ خورشیدی

اندازه پمپ خورشیدی باید با نیاز آب به جای اینورتر شروع شود.

محاسبه جریان مورد نیاز

تعیین کنید چه مقدار آب باید در روز، ساعت یا سیکل آبیاری تحویل داده شود.

محاسبه باید در نظر گرفته شود:

• تقاضای محصول یا دام؛

• روش آبیاری؛

• تغییرات فصلی؛

• ظرفیت مخزن ذخیره سازی؛

• نور خورشید موجود؛

• برنامه پمپاژ

مجموع هد دینامیک را محاسبه کنید

کل هد پویا ممکن است شامل موارد زیر باشد:

• ارتفاع بلند کردن عمودی؛

• خوب کاهش

• ارتفاع تحویل؛

• اصطکاک لوله؛

• تلفات شیر ​​و فیلتر؛

• فشار مورد نیاز در خروجی

پمپ باید بر اساس دبی و هد انتخاب شود.

موتور و اینورتر را مطابقت دهید

مشخصات ولتاژ، فاز، جریان نامی، فرکانس، قدرت و راه اندازی موتور پمپ را بررسی کنید.

اینورتر پمپ خورشیدی باید ولتاژ و جریان ورودی آرایه PV را نیز پشتیبانی کند. یک رتبه بندی قدرت موتور به تنهایی نمی تواند تأیید کند که آیا سیستم پمپاژ خورشیدی کامل اندازه درستی دارد یا خیر.

شرایط PV را در نظر بگیرید

تابش خورشید در طول روز تغییر می کند. آرایه PV باید ولتاژ کافی برای راه اندازی اینورتر و توان کافی برای عملکرد مطمئن پمپ را فراهم کند.

این سیستم باید دما، سایه، گرد و غبار، تلفات کابل و تغییرات فصلی را در نظر بگیرد.

اشتباهات رایج در اندازه گیری اینورتر

انتخاب فقط بر اساس رتبه بندی کیلووات

دو اینورتر با رتبه کیلووات یکسان ممکن است ظرفیت اضافه بار، عملکرد نوسان، رتبه‌بندی جریان یا محدودیت‌های عملیاتی متفاوتی داشته باشند.

نادیده گرفتن جریان شروع

موتورها و کمپرسورها ممکن است در حین راه‌اندازی یک اینورتر کم‌اندازه را خاموش کنند، حتی زمانی که قدرت کارکرد آنها قابل قبول به نظر می‌رسد.

استفاده از طبقه بندی بار اشتباه

یک نوار نقاله یا جرثقیل سنگین نباید مانند یک فن با گشتاور متغیر باشد.

نادیده گرفتن دما و ارتفاع

برخی از اینورترها در دمای بالای محیط یا ارتفاعات نصب بالا نیاز به کاهش خروجی دارند. طراحی تهویه و محفظه نیز می تواند بر ظرفیت قابل استفاده تأثیر بگذارد.

بزرگ کردن بدون هدف

یک اینورتر بزرگ هزینه بیشتری دارد و ممکن است در بارهای بسیار سبک ناکارآمد عمل کند. ظرفیت اضافی باید بر اساس یک نیاز واقعی باشد، مانند توسعه آینده، افزایش تقاضا، یا عملیات سنگین.

اشتباه گرفتن ظرفیت برق با ظرفیت انرژی

در سیستم های هیبریدی، توان اینورتر تعیین می کند که چه مقدار بار می تواند در یک زمان اجرا شود. انرژی باتری تعیین می کند که بار چقدر می تواند کار کند.

اینها فاکتورهای اندازه گیری مرتبط اما متفاوت هستند.

چک لیست اندازه اینورتر

قبل از انتخاب یک اینورتر، تأیید کنید:

• نوع اینورتر؛

• قدرت بار مداوم؛

• اوج و قدرت شروع؛

• جریان نامی موتور؛

• ویژگی های گشتاور بار؛

• ولتاژ و فاز ورودی؛

• ولتاژ و فاز خروجی؛

• ولتاژ و جریان PV؛

• قدرت و انرژی باتری، در صورت وجود؛

• مدت زمان مورد نیاز پشتیبان گیری؛

• الزامات ترمز؛

• دمای عملیاتی؛

• ارتفاع و محوطه؛

• الزامات ارتباطی؛

• مقررات محلی برق و شبکه

سوالات متداول

اندازه اینورتر چیست؟

اندازه اینورتر فرآیند انتخاب یک اینورتر با توان، جریان، ولتاژ، اضافه بار، ورودی و کنترل مناسب برای یک بار و محیط کاری خاص است.

آیا باید یک اینورتر را بر اساس وات یا آمپر اندازه بگیرم؟

ممکن است هر دو مورد نیاز باشد. برای بارهای ساده، وات یا کیلووات نقطه شروع را فراهم می کند. برای موتورها و تجهیزات صنعتی، جریان نامی، ضریب توان، جریان راه اندازی، ظرفیت اضافه بار و نوع بار نیز مهم هستند.

یک اینورتر چقدر ظرفیت اضافی باید داشته باشد؟

هیچ درصد جهانی وجود ندارد که برای هر سیستمی اعمال شود. حاشیه مورد نیاز به بارهای شروع، انبساط آینده، کاهش دما، تغییرات بار و وظیفه اعمال بستگی دارد.

حاشیه مهندسی معقول مفید است، اما اندازه بیش از حد می تواند هزینه را افزایش دهد و کارایی را کاهش دهد.

چگونه یک VFD را برای یک موتور اندازه کنم؟

جریان نامی موتور، ولتاژ، فاز، توان، فرکانس، سرعت و نوع بار موتور را بررسی کنید. سپس گشتاور شروع، کار اضافه بار، شتاب، کاهش سرعت، ترمز و خنک کننده با سرعت کم را ارزیابی کنید.

VFD باید با توجه به موتور و الزامات کاربردی انتخاب شود، نه تنها با درجه قدرت.

چگونه یک اینورتر هیبریدی را اندازه کنم؟

توان بار مداوم، اوج قدرت شروع، بارهای پشتیبان، توان تخلیه باتری، ظرفیت انرژی باتری، ورودی PV و مدت زمان مورد نظر پشتیبان را محاسبه کنید.

رتبه قدرت اینورتر و ظرفیت انرژی باتری باید جداگانه محاسبه شود.

آیا می توانم از یک اینورتر بزرگتر از نیاز بار استفاده کنم؟

اینورتر بزرگتر ممکن است زمانی مناسب باشد که توسعه آینده، قدرت راه اندازی بالا یا بارهای پشتیبان اضافی مورد انتظار باشد.

با این حال، بزرگ کردن غیر ضروری هزینه سیستم را افزایش می دهد و ممکن است کارایی را در بار کم کاهش دهد. ظرفیت اضافی باید یک هدف مهندسی روشن داشته باشد.

چگونه یک اینورتر پمپ خورشیدی را اندازه کنم؟

با جریان آب مورد نیاز و کل هد شروع کنید. سپس یک پمپ سازگار انتخاب کنید و اینورتر را با الزامات ولتاژ، جریان، فاز، توان و راه اندازی موتور پمپ مطابقت دهید.

آرایه PV نیز باید در محدوده ولتاژ و جریان مجاز اینورتر باقی بماند.

نتیجه گیری

اندازه اینورتر بیشتر از تطبیق رتبه کیلووات محصول با بار است. روش صحیح بستگی به این دارد که آیا سیستم از VFD، اینورتر خورشیدی متصل به شبکه، اینورتر هیبریدی یا اینورتر پمپ خورشیدی استفاده می کند.

جریان موتور، گشتاور راه اندازی، نوع بار، ورودی PV، ظرفیت باتری، دمای کارکرد، ترمز مورد نیاز و شرایط پشتیبان همگی ممکن است بر انتخاب نهایی تأثیر بگذارند.

یک اینورتر با اندازه مناسب باید بار را به طور قابل اعتماد و بدون بزرگ کردن غیر ضروری کار کند. با ارزیابی شرایط کامل الکتریکی، مکانیکی و محیطی، مهندسان می توانند اینورتر را انتخاب کنند که عملکرد، حفاظت و کارایی مناسبی را ارائه می دهد.

برای انتخاب ظرفیت اینورتر مناسب به کمک نیاز دارید؟

رتبه موتور یا بار، شرایط توان ورودی، PV یا باتری مورد نیاز و کاربرد مورد نظر خود را با تیم IFIND به اشتراک بگذارید. ما می توانیم به ارزیابی ظرفیت و پیکربندی مناسب اینورتر برای سیستم شما کمک کنیم.

در مورد نیازهای اندازه اینورتر خود بحث کنید