מהו גודל המהפך? כיצד לבחור את קיבולת המהפך הנכונה

גודל המהפך הוא תהליך בחירת מהפך עם דירוג ההספק המתאים, טווח המתח, קיבולת הזרם, יכולת עומס יתר ופונקציות ההפעלה עבור יישום ספציפי.

בחירת מהפך רק על ידי השוואת דירוג הקילווואט שלו עם העומס אינה תמיד אמינה. מנוע עשוי לדרוש מומנט התנעה גבוה, מהפך סולארי חייב להתאים למתח ולזרם של מערך ה-PV, ומהפך היברידי חייב לספק עומסי שיא מתמשכים וקצר טווח כאחד.

שיטת הגודל הנכונה תלויה אפוא בסוג המהפך בשימוש. VFD למנוע תעשייתי, מהפך סולארי קשור לרשת, מהפך היברידי עם אחסון סוללה ומהפך משאבת שמש לכל אחד דרישות גודל שונות.

מה המשמעות של גודל מהפך?

גודל המהפך כולל התאמת המהפך לתנאים החשמליים והמכאניים של המערכת השלמה.

הגורמים העיקריים כוללים בדרך כלל:

• כוח עומס מתמשך;

• כוח שיא או נחשול;

• דרישות התנעת מנוע;

• מתח ופאזה;

• דירוג נוכחי;

• סוג עומס;

• גודל מערך PV;

• כוח סוללה וקיבולת אנרגיה;

• סביבת הפעלה;

• פונקציות הגנה ותקשורת נדרשות.

המהפך חייב להיות גדול מספיק כדי להפעיל את העומס המיועד בבטחה, אך בחירה בדגם גדול שלא לצורך יכולה להגדיל את העלות, להפחית את יעילות התפעול ולהפוך את בקרת המערכת לפחות מתאימה.

הצעד הראשון הוא תמיד לזהות את סוג המהפך ואת העומס שהוא ישלוט בו.

שלב 1: זהה את סוג המהפך

VFD או מהפך תדרים

א VFD שולט במהירות ובמומנט של מנוע AC על ידי שינוי תדר המוצא והמתח.

עבור VFD, הזרם והעומס של המנוע הם בדרך כלל חשובים יותר מאשר פשוט להשוות את דירוג הקילווואט של המנוע עם דירוג הקילווואט של הכונן.

מהפך סולארי קשור לרשת

מקושר לרשת מהפך סולארי ממיר מתח DC מפאנלים סולאריים למתח AC עבור עומסים באתר או לייצוא רשת.

הגודל דורש בדיקת הספק של מערך PV, מתח במעגל פתוח, זרם כניסה מרבי, טווח מתח MPPT, הספק פלט AC ודרישות רשת מקומיות.

מהפך היברידי

א מהפך היברידי מנהל אנרגיה סולארית, אחסון סוללות, חשמל ברשת ועומסים מחוברים.

יש להתאים אותו לפי כוח עומס מתמשך, ביקוש שיא, דרישות גיבוי, כוח סוללה ומצב הפעולה הצפוי.

להסבר מפורט על מצבי הפעולה שלו, עיין במאמר מילון המונחים של מהפך היברידי.

מהפך משאבה סולארית

א מהפך משאבה סולארית ממיר כוח PV לפלט AC מבוקר עבור משאבת מים.

בנוסף להספק המנוע, התכנון חייב לשקול את קצב הזרימה, הגובה הכולל, תנאי מערך ה-PV, זרם המנוע, דרישות התנעת המשאבה ודרישת המים.

מכיוון ששיטת הגודל משתנה בין סוגי ממירים אלו, אין להשתמש באותו חישוב עבור כל יישום.

שלב 2: חשב את העומס הרציף

העומס הרציף הוא הכוח שהמהפך חייב לספק במהלך פעולה רגילה.

עבור מערכת עם מספר עומסים חשמליים, רשום כל עומס וקבע אילו עומסים עשויים לפעול בו-זמנית. אל תוסיף פשוט כל מכשיר או מכונה אם חלק מהם אף פעם לא בשימוש בו-זמנית.

חישוב בסיסי הוא:

עומס רציף כולל = סכום כל העומסים הפועלים בו זמנית

לדוגמה, אם מערכת מספקת תאורה, ציוד בקרה, משאבה ומכשיר תקשורת, יש לחשב את הספק ההפעלה הרגיל על סמך השימוש בו-זמני בפועל.

החישוב צריך לכלול מרווח הנדסי סביר לשגיאות מדידה, שינויים עתידיים ושונות תפעול רגילה. עם זאת, המרווח לא צריך להיות מוגזם.

כוח אמיתי וכוח לכאורה

עומסים מתוארים לעתים קרובות בוואט או קילוואט, אך דירוגי המהפך עשויים להתבטא גם ב-VA או kVA.

ניתן להעריך את הקשר כ:

הספק לכאורה (kVA) = הספק אמיתי (kW) ÷ מקדם הספק

עומס עם מקדם הספק נמוך יותר דורש כוח וזרם ניכרים יותר עבור אותו הספק אמיתי.

עבור מערכות חד פאזי ותלת פאזי, ניתן להעריך זרם באמצעות הנוסחאות הבאות:

הספק חד פאזי לכאורה:

kVA = מתח × זרם ÷ 1,000

הספק תלת פאזי לכאורה:

kVA = √3 × מתח × זרם ÷ 1,000

נוסחאות אלו מספקות אומדן ראשוני. גודל סופי צריך להתחשב גם ביעילות, הרמוניות, טמפרטורת הפעלה ושיטת הדירוג של היצרן.

שלב 3: שקול התחלה וכוח שיא

עומסים מסוימים צורכים הרבה יותר חשמל במהלך האתחול מאשר במהלך פעולה רגילה.

דוגמאות נפוצות כוללות:

• מנועי אינדוקציה;

• משאבות;

• מדחסים;

• ציוד קירור;

• מאווררים עם אינרציה גבוהה;

• רוֹבּוֹטרִיקִים;

• כלי עבודה חשמליים מסוימים.

אם המהפך אינו יכול לספק את זרם ההתנעה, המתח עלול לרדת או שהמהפך עלול להיכשל למרות שהספק הריצה הרגיל נמצא בדירוג שלו.

יישומי VFD

כאשר מנוע נשלט על ידי VFD, הכונן יכול להגדיל בהדרגה את תדר הפלט ולהפחית את מתח ההתנעה. זה בדרך כלל הופך את התנעת המנוע לקלה יותר מאשר התנעה ישירה על הקו.

עם זאת, עדיין יש לבחור את ה-VFD בהתאם:

• זרם מדורג של מנוע;

• מומנט התחלה;

• אינרציה של עומס;

• זמן האצה;

• חובת עומס יתר;

• טווח מהירות פעולה.

עבור יישומים כבדים, הכונן עשוי להזדקק לדירוג עומס יתר גבוה יותר גם כאשר נראה כי דירוג ההספק הסטנדרטי שלו תואם למנוע. של IFIND ניתן להעריך מגוון מוצרי VFD בהתאם לתנאי המנוע והעומס הללו.

יישומי סוללה ורשת מחוץ לרשת

עבור מערכת מחוץ לרשת או גיבוי, המהפך חייב לתמוך הן בעומסים מתמשכים רגילים והן בעומסי נחשול לטווח קצר.

קיבולת הגל הנדרש תלויה בציוד. משאבה או מדחס עשויים לדרוש יותר כוח במהלך האתחול מאשר במהלך פעולה יציבה.

המערכת צריכה לזהות אילו עומסים חייבים להתחיל בו זמנית. אם מספר מנועים מתחילים יחד, קיבולת המהפך הנדרשת עשויה להיות גבוהה בהרבה מסכום הספק ההפעלה שלהם.

שלב 4: גודל VFD עבור מנוע AC

גודל VFD צריך להתחיל בדרך כלל בזרם המנוע ולא בהספק המנוע.

בדוק את לוחית השם של המנוע

אשר את המידע הבא:

• כוח מדורג;

• מתח מדורג;

• זרם מדורג;

• תדר מדורג;

• מהירות מדורגת;

• שָׁלָב;

• שיטת חיבור;

• סוג מנוע;

• שיטת בידוד וקירור.

מתח המוצא והזרם של VFD חייבים להיות תואמים למנוע.

הערך את חובת העומס

העומס עשוי להיות מסווג כמומנט משתנה, מומנט קבוע או מאמץ כבד.

מאווררים ומשאבות צנטריפוגליות הם לרוב עומסי מומנט משתנים. מסועים, מיקסרים, אקסטרודרים, מדחסים, מנופים וציוד הרמה עשויים לדרוש מומנט קבוע או ביצועים כבדים.

כונן שמתאים למאוורר עשוי שלא להתאים למנוף, גם אם דירוגי הספק המנוע דומים.

קחו בחשבון את טווח המהירות

מנוע הפועל במהירות נמוכה עשוי להפחית את הקירור אם הוא מסתמך על מאוורר מותקן על הציר. אם המנוע חייב לפעול במהירות נמוכה לתקופות ממושכות, ייתכן שיידרש קירור נוסף או מנוע מתאים לשימוש במהפך.

פעולה במהירות גבוהה דורשת גם בדיקת המגבלות המכניות של המנוע, עיצוב המיסבים ומאפייני העומס.

בדוק את דרישות הבלימה

עומסים בעלי אינרציה גבוהה יכולים להחזיר אנרגיה ל-VFD במהלך האטה. אם מתח האוטובוס DC עולה יתר על המידה, המערכת עשויה לדרוש נגד בלימה, יחידת בלימה או כונן רגנרטיבי.

יש לבחון את זמן האטה, אינרציית העומס, תדירות העצירה וזמן העצירה הנדרש במהלך שינוי הגודל.

שלב 5: גודל מהפך סולארי

גודל מהפך סולארי כולל התאמת המהפך הן למערך ה-PV והן לעומס ה-AC או לחיבור הרשת.

בדוק את כוח מערך ה-PV

הספק ה-DC הכולל של מערך ה-PV חייב להיות בטווח הקלט המומלץ של המהפך.

היחס המתאים בין PV למהפך תלוי בתכנון המהפך, בתנאים המקומיים, בכיוון ההתקנה וביעדי המערכת. מערך PV בגודל מעט גדול עשוי לסייע בשמירה על פלט שימושי במהלך אור שמש חלש, אך אסור לחרוג מהספק ה-DC המרבי של המהפך.

בדוק מתח PV

מתח מיתר ה-PV חייב להישאר בטווח הפעולה של המהפך.

לִבדוֹק:

• מתח מעגל פתוח מקסימלי;

• טווח מתח MPPT;

• מתח הפעלה מינימלי;

• זרם כניסה מקסימלי;

• מספר ערוצי MPPT.

מתח מעגל פתוח במזג אוויר קר יכול להיות גבוה מהערך הנמדד בתנאים רגילים. יש לקחת זאת בחשבון במהלך עיצוב המיתר.

התאם את פלט AC

דירוג פלט AC צריך להתאים לעומס הצפוי ולחיבור לרשת.

עבור מערכת מסחרית או תעשייתית, בדוק גם:

• שלב הפלט;

• מתח רשת;

• תֶדֶר;

• בקרת גורם כוח;

• הגבלת ייצוא;

• דרישות הגנה;

• כללי חיבור מקומי.

אין לבחור מהפך סולארי רק לפי הספק הכולל של פאנל PV.

שלב 6: גודל מהפך היברידי

גודל מהפך היברידי דורש התייחסות נפרדת של כוח המהפך ואנרגיית הסוללה.

כוח מהפך

דירוג ההספק של המהפך קובע כמה עומס ניתן לספק בבת אחת.

לִבדוֹק:

• כוח פלט רציף;

• כוח פלט נחשול;

• יכולת התנעת מנוע;

• שלב הפלט;

• קיבולת מעגל גיבוי;

• משך עומס יתר.

יש להפריד עומסים קריטיים מעומסים לא חיוניים אם המערכת נועדה לספק גיבוי במהלך הפסקות רשת.

כוח סוללה

הסוללה חייבת להיות מסוגלת לספק את הזרם הנדרש על ידי המהפך. סוללה בעלת קיבולת אנרגיה מספקת עדיין עשויה להיות לא מתאימה אם היא לא יכולה לספק את כוח הפריקה הנדרש.

אנרגיית סוללה

אנרגיית הסוללה קובעת כמה זמן המערכת יכולה לפעול.

הערכה בסיסית היא:

זמן גיבוי = אנרגיית סוללה שמיש ÷ הספק עומס ממוצע

זמן הגיבוי בפועל יהיה נמוך יותר לאחר התחשבות ביעילות המהפך, מגבלות פריקת הסוללה, טמפרטורה, קיבולת מילואים ושונות עומס.

לדוגמה, מערכת עם עומס גבוה לטווח קצר עשויה לדרוש מהפך חזק אך עשויה שלא לדרוש משך גיבוי ארוך. מערכת אחרת עם עומס קטן יותר הפועלת במהלך הלילה עשויה לדרוש פחות כוח מהפך אך קיבולת אנרגטית גדולה יותר של הסוללה.

עדיפות תפעולית

מצב הפעולה המיועד משפיע גם על הגודל. צריכה עצמית סולארית, ניהול עומסי שיא, גיבוי חירום והפעלה מחוץ לרשת עשויים לדרוש הגדרות ושולי קיבולת שונים.

שלב 7: גודל מהפך משאבת שמש

גודל המשאבה הסולארית צריך להתחיל בדרישת המים ולא במהפך.

חשב זרימה נדרשת

קבע כמה מים יש לספק ביום, שעה או מחזור השקיה.

החישוב צריך לשקול:

• ביקוש ליבול או לבעלי חיים;

• שיטת השקיה;

• וריאציה עונתית;

• קיבולת מיכל אחסון;

• אור שמש זמין;

• לוח זמנים לשאיבה.

חשב סה'כ ראש דינמי

ראש דינמי כולל עשוי לכלול:

• גובה הרמה אנכי;

• ירידה בבאר;

• גובה משלוח;

• חיכוך צינור;

• הפסדי שסתומים ומסננים;

• לחץ נדרש בשקע.

יש לבחור את המשאבה לפי זרימה וגם לפי ראש.

התאם את המנוע והמהפך

בדוק את המתח, הפאזה, הזרם הנקוב, התדר, ההספק ומאפייני ההתנעה של מנוע המשאבה.

מהפך המשאבה הסולארית חייב גם לתמוך במתח הזרם והזרם של מערך ה-PV. דירוג כוח מנוע לבדו אינו יכול לאשר אם מערכת השאיבה הסולארית השלמה היא בגודל הנכון.

שקול את תנאי PV

קרינת השמש משתנה במהלך היום. מערך ה-PV חייב לספק מתח מספיק כדי שהמהפך יתחיל והספק מספיק כדי שהמשאבה תפעל בצורה אמינה.

המערכת צריכה לקחת בחשבון טמפרטורה, הצללה, אבק, אובדן כבלים ושינויים עונתיים.

טעויות גודל נפוצות של מהפך

בחירה רק לפי דירוג קילוואט

שני ממירים עם אותו דירוג קילוואט עשויים להיות בעלי קיבולת עומס יתר, ביצועי נחשול, דירוגי זרם או מגבלות פעולה שונות.

התעלמות מזרם התחלה

מנועים ומדחסים עלולים להכשיל מהפך בגודל נמוך במהלך האתחול, גם כאשר כוח הריצה שלהם נראה מקובל.

שימוש בסיווג עומס שגוי

מסוע או מנוף כבדים לא צריכים להיות בגודל של מאוורר מומנט משתנה.

התעלמות מטמפרטורה וגובה

חלק מהממירים דורשים הפחתת פלט בטמפרטורות סביבה גבוהות או גבהים גבוהים של התקנה. אוורור ועיצוב המארז יכולים גם להשפיע על הקיבולת השמישה.

גודל יתר ללא מטרה

אינוורטר גדול מדי עולה יותר ועשוי לפעול בצורה לא יעילה בעומסים קלים מאוד. קיבולת נוספת צריכה להתבסס על דרישה אמיתית, כגון התרחבות עתידית, ביקוש עלייה או פעולה כבדה.

מבלבל בין קיבולת כוח ליכולת אנרגיה

במערכות היברידיות, כוח המהפך קובע כמה עומס יכול לפעול בבת אחת. אנרגיית הסוללה קובעת כמה זמן העומס יכול לפעול.

אלה גורמי גודל קשורים אך שונים.

רשימת בדיקה לגודל מהפך

לפני בחירת מהפך, אשר:

• סוג מהפך;

• כוח עומס מתמשך;

• שיא וכוח התנעה;

• זרם מדורג של מנוע;

• מאפייני מומנט עומס;

• מתח כניסה ופאזה;

• מתח פלט ופאזה;

• מתח וזרם PV;

• כוח ואנרגיה של סוללה, אם ישים;

• משך גיבוי נדרש;

• דרישות בלימה;

• טמפרטורת הפעלה;

• גובה ומכלאה;

• דרישות תקשורת;

• תקנות חשמל ורשת מקומיות.

שאלות נפוצות

מהו גודל אינוורטר?

גודל מהפך הוא תהליך בחירת מהפך עם יכולות הספק, זרם, מתח, עומס יתר, קלט ובקרה מתאימים לעומס וסביבת פעולה ספציפיים.

האם עלי להתאים מהפך לפי וואט או אמפר?

שניהם עשויים להידרש. עבור עומסים פשוטים, וואט או קילוואט מספקים נקודת התחלה. עבור מנועים וציוד תעשייתי, זרם נקוב, גורם הספק, זרם התנעה, קיבולת עומס יתר וסוג העומס חשובים אף הם.

כמה קיבולת נוספת צריכה להיות למהפך?

אין אחוז אוניברסלי שמתאים לכל מערכת. המרווח הנדרש תלוי בעומסים התחלתיים, התרחבות עתידית, הורדת טמפרטורה, שינוי עומס וחובת היישום.

מרווח הנדסי סביר הוא שימושי, אך גודל מופרז יכול להגדיל את העלות ולהפחית את היעילות.

כיצד אוכל להתאים VFD עבור מנוע?

בדוק את הזרם הנקוב של המנוע, המתח, הפאזה, ההספק, התדר, המהירות וסוג העומס. לאחר מכן העריכו את מומנט ההתנעה, חובת עומס יתר, האצה, האטה, בלימה וקירור במהירות נמוכה.

יש לבחור את ה-VFD בהתאם לדרישות המנוע והיישום, ולא לפי דירוג הספק בלבד.

כיצד אוכל להתאים מהפך היברידי?

חשב כוח עומס רציף, כוח התנעה שיא, עומסי גיבוי, כוח פריקת סוללה, קיבולת אנרגיית הסוללה, קלט PV ומשך גיבוי רצוי.

יש לחשב בנפרד את דירוג ההספק של המהפך וקיבולת האנרגיה של הסוללה.

האם אוכל להשתמש במהפך גדול יותר ממה שהעומס דורש?

מהפך גדול יותר עשוי להתאים כאשר צפויים הרחבה עתידית, כוח התנעה גבוה או עומסי גיבוי נוספים.

עם זאת, גודל מיותר מגדיל את עלות המערכת ועלול להפחית את היעילות בעומס נמוך. לקיבולת הנוספת צריכה להיות מטרה הנדסית ברורה.

כיצד אוכל להתאים מהפך למשאבה סולארית?

התחל עם זרימת המים הנדרשת והראש הכולל. לאחר מכן בחר משאבה תואמת והתאם את המהפך לדרישות המתח, הזרם, הפאזה, ההספק וההתנע של מנוע המשאבה.

מערך ה-PV חייב גם להישאר בטווח המתח והזרם המותרים של המהפך.

מַסְקָנָה

גודל המהפך הוא יותר מהתאמת דירוג הקילווואט של המוצר לעומס. השיטה הנכונה תלויה בשאלה אם המערכת משתמשת במהפך סולארי הקשור לרשת, במהפך היברידי או בממיר משאבה סולארית.

זרם המנוע, מומנט ההתנעה, סוג העומס, קלט PV, קיבולת הסוללה, טמפרטורת הפעולה, דרישות הבלימה ותנאי הגיבוי עשויים להשפיע על הבחירה הסופית.

מהפך בגודל מתאים צריך להפעיל את העומס בצורה מהימנה ללא הגדלת מידות מיותרת. על ידי הערכת התנאים החשמליים, המכניים והסביבתיים המלאים, המהנדסים יכולים לבחור מהפך המספק ביצועים, הגנה ויעילות תפעול מתאימים.

זקוק לעזרה בבחירת קיבולת המהפך הנכונה?

שתף את דירוג המנוע או העומס שלך, תנאי כוח הכניסה, דרישות ה-PV או הסוללה והיישום המיועד עם צוות IFIND. אנו יכולים לעזור להעריך קיבולת ותצורה מתאימות של מהפך עבור המערכת שלך.

דון בדרישות גודל המהפך שלך