Πώς να Υπολογίσετε Σωστά τη Χωρητικότητα ενός Στερεού Μετατροπέα

Η ισχύς του μετατροπέα αναφέρεται στη φανταστική ισχύ στην κυρίως χρησιμοποιούμενη θέση πλάκας του μετατροπέα, ενώ η ισχύς που αναφέρεται στην πινακίδα του μετατροπέα είναι η νομιμοποιημένη ισχύς. Στη λειτουργία των ηλεκτρικών μετατροπέων, υπάρχουν περιπτώσεις υποφόρτωσης λόγω υπερβολικής ισχύος, καθώς και περιπτώσεις υπερφόρτωσης ή λειτουργίας με υπερβολικό ρεύμα που οδηγούν σε έξαψη και ακόμη και σε καύση της εγκατάστασης. Αυτές οι εσφαλμένες πρακτικές συμβολής ισχύος επηρεάζουν άμεσα την αξιοπιστία και την οικονομικότητα του εφοδιασμού ηλεκτρικής ενέργειας στα ηλεκτρικά συστήματα. Συνεπώς, η καθορισμός της κατάλληλης ισχύος του μετατροπέα είναι κρίσιμη για την εγγύηση της αξιόπιστης και οικονομικής λειτουργίας του ηλεκτρικού συστήματος.

Η υπολογισμός της ισχύος για τους αλλόστροφους μετατροπείς πρέπει να λαμβάνει υπόψη τους παρακάτω παράγοντες:

• Εισαγωγική Τάση: Η εισαγωγική τάση αναφέρεται στην τιμή τάσης που παρέχεται στον μετατροπέα. Οι αλλόστροφοι μετατροπείς έχουν συνήθως καθορισμένο εύρος εισαγωγικής τάσης (π.χ., 220V ~ 460V), και θα πρέπει να επιλεγεί κατάλληλος μετατροπέας βάσει αυτού του εύρους.

• Εξαγωγική Τάση: Η εξαγωγική τάση αναφέρεται στην τιμή τάσης που παρέχεται από τον μετατροπέα. Οι αλλόστροφοι μετατροπείς έχουν επίσης καθορισμένο εύρος εξαγωγικής τάσης (π.χ., 80VAC ~ 480VAC), το οποίο πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την επιλογή ενός κατάλληλου μετατροπέα.

• Νομιμοποιημένη Ισχύ: Η νομιμοποιημένη ισχύς δείχνει τη μέγιστη φορτία που μπορεί να χειριστεί ο μετατροπέας, συνήθως εκφρασμένη σε χιλιοβολταμπέρ (kVA). Η νομιμοποιημένη ισχύς καθορίζεται συνήθως βάσει της ζήτησης· αν η φορτία απαιτεί μεγάλο συνολικό ρεύμα, πρέπει να επιλεγεί μετατροπέας με μεγαλύτερη ισχύ.

• Εισαγωγική Ισχύς: Η εισαγωγική ισχύς ισούται με την εισαγωγική τάση πολλαπλασιασμένη με το εισαγωγικό ρεύμα, συνήθως εκφρασμένη σε χιλιόβατ (kW).

Συνεπώς, λαμβάνοντας υπόψη αυτούς τους παράγοντες, η τύπος υπολογισμού της ισχύος για έναν αλλόστροφο μετατροπέα μπορεί να εκφραστεί ως:
Ισχύς (kVA) = Εισαγωγική Τάση (V) × Εισαγωγικό Ρεύμα (A) / 1000.

Παρατήρηση: Οι αλλόστροφοι μετατροπείς διαφέρουν από τους παραδοσιακούς ηλεκτρικούς μετατροπείς. Ένας αλλόστροφος μετατροπέας είναι μια συνδυασμός μετατροπέα και μετατροπέα, κάνοντάς τον ιδιαίτερα κατάλληλο για εφαρμογές στατικής μετατροπής ενέργειας. Ωστόσο, οι μεθόδοι υπολογισμού του διαφέρουν από εκείνες των παραδοσιακών μετατροπέων.

Οι μεθόδοι υπολογισμού της ισχύος για μονοφασικούς και τριφασικούς μετατροπείς είναι παρόμοιες. Η παρακάτω εξήγηση χρησιμοποιεί ως παράδειγμα τον υπολογισμό της ισχύος των τριφασικών μετατροπέων. Το πρώτο βήμα στον υπολογισμό της ισχύος του μετατροπέα είναι η καθορισμός της μέγιστης ισχύος ανά φάση της φορτίας (για μονοφασικούς μετατροπείς, αυτό είναι απλά η μέγιστη μονοφασική ισχύς φορτίας).

Συνοψίζετε την ισχύ φορτίας ανεξάρτητα για κάθε φάση (A, B, και C). Για παράδειγμα, αν η συνολική ισχύς φορτίας στη φάση A είναι 10 kW, στη φάση B 9 kW, και στη φάση C 11 kW, πάρετε τη μέγιστη τιμή, δηλαδή 11 kW.

Παρατήρηση: Για μονοφασικά συστήματα, η ισχύς ανά μονάδα λαμβάνεται ως η μέγιστη τιμή που αναφέρεται στην πινακίδα του συστήματος. Για τριφασικά συστήματα, διαιρείτε τη συνολική ισχύ με 3 για να λάβετε την ισχύ ανά φάση. Για παράδειγμα:
Συνολική ισχύς φορτίας στη φάση C = (300W × 10 υπολογιστές) + (2kW × 4 κλιματιστικά) = 11 kW.

Το δεύτερο βήμα στον υπολογισμό της ισχύος του μετατροπέα είναι η καθορισμός της συνολικής τριφασικής ισχύος. Χρησιμοποιήστε τη μέγιστη μονοφασική ισχύ για να υπολογίσετε τη συνολική τριφασική ισχύ:
Μέγιστη μονοφασική ισχύς × 3 = Συνολική τριφασική ισχύς.

Χρησιμοποιώντας τη μέγιστη ισχύ φορτίας της φάσης C 11 kW:
11 kW × 3 (φάσεις) = 33 kW. Συνεπώς, η συνολική τριφασική ισχύς είναι 33 kW.

Τώρα, πάνω από το 90% των μετατροπέων που είναι διαθέσιμοι στην αγορά έχουν συντελεστή δύναμης μόνο 0.8. Συνεπώς, η συνολική ισχύς πρέπει να διαιρεθεί με 0.8:
33 kW / 0.8 = 41.25 kW (απαιτούμενη φανταστική ισχύς του μετατροπέα σε kW).

Σύμφωνα με το Βιβλίο Σχεδίασης Ηλεκτρολογικών Μηχανικών, η ισχύς του μετατροπέα πρέπει να επιλέγεται βάσει της υπολογισμένης φορτίας. Για έναν μετατροπέα που εφοδιάζει μια σταθερή φορτία, ο συντελεστής φορτίας β λαμβάνεται συνήθως ως γύρω στο 85%. Αυτό εκφράζεται ως:
β = S / Se
Όπου:
S — Υπολογισμένη ισχύς φορτίας (kVA);
Se — Ισχύς του μετατροπέα (kVA);
β — Συντελεστής φορτία (συνήθως 80% έως 90%).

Συνεπώς:
41.25 kW (απαιτούμενη φανταστική ισχύς) / 0.85 = 48.529 kVA (απαιτούμενη ισχύς του μετατροπέα).Συνεπώς, ένας 50 kVA μετατροπέας θα ήταν κατάλληλος.