Predstavljajte si to: imate nov 300W inverter za tovornjak ali 300W grelnik za avtodom, gledate na akumulator in naključno žico ter se sprašujete: "Bo to delovalo ali bo povzročilo požar?"
To je pogost scenarij. Od industrijskih posodobitev do oddaljenih telekomunikacijskih lokacij, ugibanje o jakosti toka pogosto vodi do staljene izolacije, pregorelih varovalk in dragih izpadov.
Hiter odgovor: 300W pri 12V črpa 25 Amperov. V resnici pa morate načrtovati približno 30 amperov za pokrivanje izgub učinkovitosti. Razčlenimo matematiko, varnostna pravila in razloge, zakaj 300W naprave ne bi smeli priključiti na cigaretni vžigalnik.
Kamada Power 12,8V 54Ah baterija Lifepo4
Matematika: Izračun amperov iz vatov
Sam izračun je preprost in temelji na Wattovem zakonu. Moč (vati) je enaka napetosti (volti) krat tok (amperi).
Da bi našli ampere, preuredimo formulo:
Amperi = vati / volti
Torej za standardno 300W obremenitev:
300W / 12V = 25 Amperov
"Past učinkovitosti"
Če se ustavite pri 25 A, lahko pride do težav. Večina naprav, zlasti Pretvorniki DC/AC, niso 100% učinkoviti. Med pretvorbo energije izgubljajo energijo v obliki toplote.
Tipičen kakovosten inverter je približno 85% učinkovito. To pomeni, da mora za 300 W izmenične energije iz akumulatorja črpati več kot 300 W.
Tukaj je pravilna matematika, ki jo je treba uporabiti:
Vhodna moč = izhodna moč / učinkovitost
300 W / 0,85 = 353 W (vhodna moč)
Amperi = 353W / 12V = 29,4 ampera
Kot lahko vidite, je dejanska poraba toka bližje 30 A. Če bi varovalko dimenzionirali za točno 25 A, bi se verjetno pogosto prepustila.
Kritična varnost: Velikost žice in varovalk
Zdaj, ko vemo, da imamo opravka s tokom približno 30 amperov, moramo izbrati ustrezno žico in varovalko. Žico si predstavljajte kot cev, jakost toka pa kot pritisk vode. Če skozi majhno cev pritiskamo velik pritisk, se lahko cev pretrga; podobno se bo premajhna žica pregrela in stopila.
Pravilo varovalke: 1,25-kratni varnostni faktor
Varovalke nikoli ne dimenzionirajte natančno glede na pričakovano obremenitev. Upoštevati morate zagonske prenapetosti (zagonski tok). Splošni industrijski standard je uporaba varnostnega faktorja 1.25x.
29,4 ampera x 1,25 = 36,75 ampera
Ker varovalke 36,75 A niso standardne, morate zaokrožiti navzgor do naslednje običajne velikosti. Razsodba: Uporabite 40 Amp varovalka.
Pravilo o žici: Ne duši toka
Debelina žice se meri v AWG (American Wire Gauge), pri čemer manjša številka pomeni debelejšo žico.
Za neprekinjeno obremenitev 30 A:
- 0 - 10 čevljev: Uporabite 10 AWG. To je najmanjša vrednost, da padec napetosti ostane pod 3%.
- 10 - 20 čevljev: Uporaba je varnejša 8 AWG za zmanjšanje padca napetosti na daljših razdaljah.
Uporaba pretanke žice (npr. 14 AWG) poveča upornost, ki povzroča toploto in lahko povzroči velik padec napetosti, zaradi česar se pretvornik izklopi ali pa nastane nevarnost požara.
Ali lahko uporabljam vtičnico za vžigalnik za cigarete?
Pogosto vprašanje je, ali je mogoče 300W inverter priključiti na 12-voltni pomožni priključek.
Razsodba: Absolutno NE.
Zakaj: Večina vtičnic za vžigalnik v vozilu ima varovalko z največjo vrednostjo 10 ali 15 amperov.
- Omejitev vtičnice: ~180 W (pri 15 A).
- Vaš tovor: Več kot 350 W (skoraj 30 A).
Če v 15A vtičnico priključite 300W inverter, bo varovalka vozila takoj pregorela. V najslabšem primeru, če je nekdo napačno zamenjal varovalko z večjo, se lahko stopi kabelski snop vozila.
Rešitev: Napravo morate z ustrezno velikim kablom (10 AWG ali debelejšim) povezati neposredno z baterijo ali posebnim razdelilnim blokom.
Določanje velikosti baterije in sončne energije: Kako dolgo bo delovala?
Ko je sistem varno povezan, je naslednje vprašanje čas delovanja. Ta je odvisen od zmogljivosti in kemijske sestave baterije. Upoštevajmo baterijo 100Ah baterija z neprekinjeno 300W obremenitvijo (poraba ~30A).
- Svinčevo-kislinski / AGM: Brez poškodb baterije lahko varno uporabite le približno 50% zmogljivosti.
- Uporabna energija: ~50Ah.
- Čas izvajanja: 50Ah / 30A = približno 1,67 ure
- LiFePO4 (litijev železov fosfat): Varno lahko uporabite do 100% zmogljivosti.
- Uporabna energija: ~100Ah.
- Čas izvajanja: 100Ah / 30A = približno 3,33 ure
Zato številne industrijske aplikacije prehajajo na LiFePO4 ali nove tehnologije, kot so 12-voltne natrijevo-ionske baterijeki se dobro obnesejo pri ekstremnih temperaturah.
Sončni kontekst
Če želite čez dan neprekinjeno uporabljati 300W obremenitev, morate proizvesti več energije, kot je porabite. Ob upoštevanju neučinkovitosti inverterja (~353 W) bi potrebovali vsaj 400W do 500W sončnih panelov v dobrih sončnih razmerah sledijo žrebanju.
Zaključek
Izračun jakosti toka ni le matematična vaja - gre za zagotavljanje varnosti naprave in opreme. Čeprav formula pravi. 25 amperov, v resničnem svetu morate načrtovati 30 amperov in uporabljajte ustrezno dimenzionirane varovalke in 10 AWG ožičenje ter se nikoli ne zanašajte na vžigalnik cigaret. Nadgrajujete? Ne ugibajte - visokokakovostne komponente so cenejše od zamenjave pregorelega inverterja. Kontakt Kamada Power za rešitev baterije po meri še danes.
POGOSTA VPRAŠANJA
V1: Koliko amperov črpa 300W inverter v prostem teku?
Inverter porablja energijo samo zato, da ostane vklopljen, tudi brez obremenitve. Ta "tok brez obremenitve" za 300W enoto je običajno majhen, približno 0,2 do 0,5 A. Če ga pustite vklopljenega dlje časa, se baterija izprazni. Ko ga ne uporabljate, ga vedno izklopite.
V2: Kaj se zgodi, če uporabim pretanko žico?
Uporaba premajhne žice povzroča dve glavni težavi. Prva, Padec napetosti: napetost lahko pade z 12 V na bateriji na 10,5 V na napravi, zaradi česar se naprava izklopi. Drugič, Toplota: upor žice pretvarja električno energijo v toploto, ki lahko stopi izolacijo in povzroči kratek stik ali požar.
V3: Ali je 300 vatov pri 12 voltih enako kot pri 120 voltih?
Medtem ko je količina moč je enaka (300W je 300W), je trenutno je zelo drugačen.
- 300 W pri 120 V (AC) = 2,5 ampera. (Potrebna je tanka žica).
- 300 W pri 12V (DC) = 25 amperov. (Potrebna je debela žica).
Zato so nizkonapetostni enosmerni sistemi veliko bolj občutljivi na pravilno dimenzioniranje žice kot standardna gospodinjska napeljava za izmenični tok.