Képzelje el ezt: van egy új 300W-os invertere a teherautójához vagy egy 300W-os fűtőberendezés a lakóautójához, és az akkumulátort és egy véletlenszerű tekercs vezetéket bámulja, és azon tűnődik: "Vajon ez működni fog, vagy tüzet okoz?".
Ez egy gyakori forgatókönyv. Az ipari átalakításoktól a távoli távközlési telephelyekig az áramerősség kitalálása gyakran vezet megolvadt szigeteléshez, kiégett biztosítékokhoz és költséges leállásokhoz.
Gyors válasz: 300W 12V-on 25 Ampert fogyaszt. De a valóságban, akkor kell tervezni körülbelül 30 Amper a hatékonysági veszteségek fedezésére. Bontsuk le a matematikát, a biztonsági szabályokat, és azt, hogy miért nem szabad azt a 300 W-os készüléket a szivargyújtóhoz csatlakoztatni.
Kamada Power 12,8V 54Ah Lifepo4 akkumulátor
A matematika: Amper kiszámítása wattból
Maga a számítás egyszerű, a Watt-törvényen alapul. A teljesítmény (Watt) egyenlő a feszültség (Volt) és az áram (Amper) szorzatával.
Az Amperek kiszámításához a képletet átrendezzük:
Amper = Watt / Volt
Tehát egy szabványos 300W-os terhelés esetén:
300W / 12V = 25 Amper
A "hatékonyság csapdája"
A 25 amperes megállás problémákhoz vezethet. A legtöbb eszköz, különösen DC-AC invertereknem 100% hatékonyak. Az energiaátalakítási folyamat során hő formájában energiát veszítenek.
Egy tipikus minőségi inverter körülbelül 85% hatékony. Ez azt jelenti, hogy 300W váltakozó áramú teljesítményhez több mint 300W-ot kell kivonnia az akkumulátorból.
Itt van a helyes matematika:
Bemeneti teljesítmény = kimeneti teljesítmény / hatásfok
300W / 0,85 = 353 Watt (bemeneti teljesítmény)
Amper = 353W / 12V = 29,4 Amper
Mint látható, a tényleges áramfelvétel közelebb van a 30 Amperhez. Ha a biztosítékot pontosan 25 A-ra méretezné, valószínűleg gyakran kiégne.
Kritikus biztonság: Drótméret és biztosíték méretezése
Most, hogy tudjuk, hogy körülbelül egy olyan árammal van dolgunk, amely 30 Amper, ki kell választanunk a megfelelő vezetéket és biztosítékot. Gondoljon a vezetékre úgy, mint egy tömlőre, az áramerősségre pedig úgy, mint a víznyomásra. Ha nagy nyomást kényszerítünk egy kis tömlőn keresztül, az elpattanhat; hasonlóképpen, egy alulméretezett vezeték túlmelegszik és megolvad.
A biztosíték szabálya: 1,25x biztonsági tényező
Soha ne méretezze a biztosítékot pontosan a várható terheléshez. Figyelembe kell vennie az indítási túlfeszültségeket (indítási áram). Az általános ipari szabvány szerint a biztonsági tényező a következő 1.25x.
29,4 Amper x 1,25 = 36,75 Amper
Mivel a 36,75A biztosítékok nem szabványosak, a következő szokásos méretre kell kerekítenie. Ítélet: Használjon 40 Amper biztosíték.
A drótszabály: Ne fojtogasd az áramot
A huzalvastagságot AWG (American Wire Gauge) mérőszámban mérik, ahol az alacsonyabb szám vastagabb huzalra utal.
Folyamatos 30A terhelés esetén:
- 0 - 10 láb: Használja a címet. 10 AWG. Ez a minimum, hogy a feszültségesés 3% alatt maradjon.
- 10 - 20 láb: Biztonságosabb használni 8 AWG a feszültségesés minimalizálása érdekében nagyobb távolságokon.
A túl vékony vezeték (például 14 AWG) használata növeli az ellenállást, ami hőt termel, és jelentős feszültségcsökkenéshez vezethet, ami az inverter leállását vagy tűzveszélyt okozhat.
Használhatom a szivargyújtó aljzatot?
Gyakori kérdés, hogy egy 300 W-os inverter csatlakoztatható-e a 12V-os segédportra.
Az ítélet: Abszolút NEM.
Íme, miért: A legtöbb jármű szivargyújtó aljzatának biztosítéka legfeljebb 10 vagy 15 Amper.
- Socket Limit: ~180 watt (15A-nál).
- A terhelésed: Több mint 350 watt (közel 30 Amper).
Ha egy 300 W-os invertert egy 15 A-os aljzatba dugunk, a jármű biztosítéka azonnal kiég. A legrosszabb esetben, ha valaki helytelenül cserélte ki a biztosítékot egy nagyobb teljesítményűre, megolvaszthatja a jármű kábelkötegét.
A megoldás: A készüléket közvetlenül az akkumulátorhoz vagy egy erre a célra szolgáló elosztóblokkhoz kell vezetni, megfelelő méretű (10 AWG vagy vastagabb) kábellel.
Akkumulátor és napelem méretezése: Mennyi ideig fog működni?
A rendszer biztonságos bekötése után a következő kérdés az üzemidő. Ez az akkumulátor kapacitásától és kémiai összetételétől függ. Tekintsünk egy 100Ah akkumulátor folyamatos 300W-os terheléssel (~30A).
- Ólom-akkumulátor / AGM: Az akkumulátor károsodása nélkül csak körülbelül 50% kapacitást használhat biztonságosan.
- Felhasználható energia: ~50Ah.
- Futási idő: 50Ah / 30A = kb. 1.67 óra
- LiFePO4 (lítiumvas-foszfát): A kapacitásból legfeljebb 100%-t használhat biztonságosan.
- Felhasználható energia: ~100Ah.
- Futási idő: 100Ah / 30A = kb. 3.33 óra
Ezért számos ipari alkalmazás a LiFePO4 vagy olyan újonnan megjelenő technológiák, mint a 12v nátrium-ion akkumulátorok, amelyek szélsőséges hőmérsékleten is jól teljesítenek.
Napelemes kontextus
Egy 300 W-os terhelés folyamatos működtetéséhez a nap folyamán több energiát kell termelnie, mint amennyit fogyaszt. Ha figyelembe vesszük az inverter hatástalanságát (~353W), akkor legalább 400W és 500W közötti napelemek hogy jó napsütéses körülmények között lépést tartson a sorsolással.
Következtetés
Az áramerősség kiszámítása nem csak egy matematikai feladat, hanem a fúrótorony és a berendezések biztonságáról is szól. Bár a képlet szerint 25 Amper, a való világban a következőkre kell tervezni 30 Amper és használjon megfelelően méretezett biztosítékokat és 10 AWG vezetékeket, és soha ne hagyatkozzon a szivargyújtóra. Frissítés? Ne találgasson - a kiváló minőségű alkatrészek olcsóbbak, mint egy kiégett inverter cseréje. Kapcsolat Kamada Power egy egyedi akkumulátor-megoldásért még ma.
GYIK
1. kérdés: Hány amper egy 300 W-os inverter üresjáratban?
Az inverter csak azért fogyaszt energiát, hogy bekapcsolva maradjon, még terhelés nélkül is. Ez a "terhelés nélküli áram" egy 300 W-os egység esetében jellemzően kicsi, kb. 0,2-0,5 Amper. Ha azonban hosszabb ideig bekapcsolva hagyja, az lemeríti az akkumulátort. Használaton kívül mindig kapcsolja ki.
2. kérdés: Mi történik, ha túl vékony drótot használok?
Az alulméretezett vezeték használata két fő problémát okoz. Az első, Feszültségcsökkenés: a feszültség az akkumulátoron lévő 12 V-ról 10,5 V-ra csökkenhet a készüléken, ami a készülék leállását okozza. Másodszor, Hő: a vezeték ellenállása az elektromos energiát hővé alakítja, ami megolvaszthatja a szigetelést, és rövidzárlathoz vagy tűzhöz vezethet.
3. kérdés: 300 watt 12 volton ugyanaz, mint 120 volton?
Míg az összeg a hatalom azonos (300W az 300W), a jelenlegi jelentősen különbözik.
- 300W 120V-on (AC) = 2,5 Amper. (Vékony drótot igényel).
- 300W 12V (DC) = 25 Amper. (Vastag drótot igényel).
Ezért a kisfeszültségű egyenáramú rendszerek sokkal érzékenyebbek a megfelelő vezetékméretezésre, mint a normál háztartási váltakozó áramú vezetékek.