Расчетная мощность: Расчетная мощность и установленная мощность

Как рассчитать необходимую мощность электрического щита

Зачем это нужно?

Расчёт мощности щитка необходимо выполнить для:

• оптимального распределения нагрузки в существующих однофазных сетях с учётом сечения кабеля;
• равномерного распределения нагрузки по фазам в трехфазной сети;
• обнаружения «узких мест» сети для последующей модернизации;
• подбора кабеля нужного диаметра для прокладки новой проводки; 
• подбора защитного оборудования;
• определения уровня затрат на электроэнергию.

Как видно из перечня, расчёт мощности является основополагающим при построении электросети и сборке электрощита.  

Теоретическая основа расчётов

Номинальная мощность электроприборов обычно указывается на шильдике на приборе или же в паспорте к нему. Если же мощность не указана, но есть показатель тока, то для расчёта применяется следующая формула:

P=I∙U, Вт

где I – сила тока, А 

U – напряжение в сети, В

Для определения суммарной мощности группы потребителей на одной линии применяется следующая формула:

Р_расч=К_с(Р₁+Р₂+Р₃+…+Р_n), Вт

Где с — коэффициент спроса,

Р₁, Р₂, Р₃, Р_n— номинальные мощности отдельных приборов, Вт

Коэффициент спроса указывает на возможность одновременного включения всех приборов линии. При одновременном включении всех устройств К_с=1. На практике это происходит редко, поэтому для жилых помещений коэффициент спроса принят на уровне 0,8 для 2х потребителей, 0,75 для 3х и 0,7 – 5 и более. 

Также при расчётах мощности нужно учитывать соотношение реактивной и активной составляющих сопротивления нагрузки (cos φ, Вт / ВА). 

Поэтому формула полной расчетной мощности будет выглядеть так:

S_p=Р_расч / cos φ , ВА

Где cos φ — коэффициент мощности. 

При расчёте мощности для жилого помещения этот коэффициент принимают равным 0,95 – 0,98. Если же планируется подключение приборов с большим индуктивным сопротивлением (например, компрессор, насос, электродрель, перфоратор), то в расчет нужно закладывать cos φ равный 0,8.

Именно этот показатель нужно использовать при построении сети, распределении нагрузки на фазы. Также на основании полученных данных производится вычисление расчётной величины силы тока:

I_расч=S_Р / U, А

На основании этого показателя происходит подбор сечения кабеля для проводки, а также защитной автоматики для установки в щиток.

Пример расчёта мощности электрощита

Разберём подробнее расчёт на следующем примере.

Допустим, нужно подключить к щиту кухню, на которой предполагается использовать следующие приборы:

• электропечь с духовкой, 8800 Вт;
• микроволновка, 2200 Вт;
• чайник, 2000 Вт;
• мультиварка, 1000 Вт;
• тостер, 750 Вт;
• вытяжка, 400 Вт;
• холодильник, 250 Вт.

Произведём расчёт общей мощности помещения. Для этого складываем показатели мощности всех приборов:

Р_общ=8800+2200+2000+1000+750+400+250=15400 (Вт)

К линии планируется подключать все приборы, поэтому коэффициент спроса примем К_с=0,7. Расчётная мощность составит:

Р_расч=15400∙0,7=10780 (Вт)

Из перечня электроприборов видно, что в их числе нет устройств с большим индуктивным сопротивлением. Поэтому cos φ можно взять одинаковый для всех – 0,98. Уточнить этот показатель для каждого прибора можно по справочным таблицам. Полная расчётная мощность с учётом cos φ составит:

S_Р=10780 / 0,98=11000 (ВА)

Также необходимо сделать вычисление силы тока:

I_расч=11000 / 220=50 (А)

Вычисленные показатели используются для определения входящей мощности электрического щита, а также для определения параметров для вводного автомата и защитных устройств на вводе.  

Также нужно сделать вычисления по каждому отдельному потребителю. Это потребуется для равномерного распределения всех потребителей по фазам, определения нагрузки на каждую отдельную линию и подбор защитной автоматики для каждой из линий. Это удобно сделать в табличном документе Excel. 

Мощных потребителей нужно выводить отдельной линией соответствующего сечения кабеля и установкой на неё специальной силовой розетки и автомата подходящего по номиналу. Обычно для подключения розеток используется кабель сечением 2,5 мм² и устанавливаются автоматические выключатели на 16 А. Поэтому нагрузку на розеточные линии следует распределить так, чтобы не превышать эти значения. В противном случае будет происходить постоянное срабатывание защитного автомата. При установке автомата большим номиналом будет происходить перегрузка проводки, что приведет к её перегреву и опасно возгоранием. 

В таблице цветами выделены отдельные линии, которые нужно предусмотреть при проектировании щита для подключения всех потребителей.  

Расчёт мощности щитка должен в обязательном порядке выполняться при проектировании проводки и самого щита. Без этих вычислений высока вероятность неэффективного использования или перегрузки линий электросети.

Бесполезность номинальной мощности двигателя

Почему бы вам не указать номинальную мощность каждого двигателя?

Простой ответ

Причина, по которой у нас нет простого уровня мощности для каждого двигателя или комплекта, заключается в том, что не существует стандартного или даже последовательного способа определения числовой «номинальной мощности» для системы двигателя. Вы можете увидеть один и тот же двигатель, указанный разными поставщиками как 250 Вт, 500 Вт и 1000 Вт, и есть веское обоснование для всего этого количества.Это делает оценку ватт поставщика или производителя в отдельности довольно бессмысленной цифрой для выбора или сравнения настроек, и мы не стремимся участвовать в подобной игре с произвольными числами.

Вместо этого мы даем приблизительный диапазон (например, 250-500 Вт, 600-1200 Вт и т. Д.), В котором обычно используется двигатель, и предоставили полезный и точный инструмент моделирования двигателя, который покажет вам точную выходную мощность для любой комбинации двигателя, контроллера и аккумуляторной батареи; не просто как произвольное единичное число, а во всем диапазоне скоростей автомобиля.Это гораздо более ценно для понимания характеристик набора. Вы можете видеть такие вещи, как пиковая выходная мощность, выходная мощность при прогнозируемой крейсерской скорости на любом холме или типе транспортного средства, а также может ли двигатель быть подвержен перегреву при данной нагрузке. Проверьте это:

Полный набор Джастина

Хорошо, для тех, кто не удовлетворен приведенными выше пунктами и интересуется полной технической информацией, продолжайте читать. Нам все время задают этот вопрос: «Какова номинальная мощность этого двигателя?», И это одновременно и проницательный, и раздражающий вопрос.

Это проницательно, потому что больше всего на свете удельная выходная мощность электродвигателя электрического велосипеда (в ваттах) определяет, как именно электровелосипед будет работать и справляться с данной ситуацией. 600 Вт механической мощности заставят велосипед вести себя одинаково, независимо от того, исходит ли он от небольшого мотор-редуктора с редуктором, массивного мотор-редуктора с прямым приводом, среднего двигателя или гигантского порыва попутного ветра. Если вам нужно 600 Вт мощности, чтобы подняться на определенный холм с определенной скоростью, но ваш двигатель способен производить только 300 Вт, то вам придется либо восполнять нехватку ног, либо ваш велосипед будет замедляться до тех пор, пока нужно всего 300 Вт.Фактический ватт — это ватт мощности, независимо от того, откуда он.

Заманчиво думать, что если для вашего случая использования требуется 600 Вт механической мощности, то вам следует приобрести двигатель мощностью не менее 600 Вт, просто так, ватт есть ватт? И если одна компания продает комплект на 750 Вт, он будет мощнее, чем другой комплект на 500 Вт, верно? Но есть проблема, и именно здесь наши усилия по объяснению вещей людям приходят в бешенство.

В то время как фактический ватт — это фактический ватт, — это НЕТ ТАКОЙ ВЕЩИ, как «номинальный ватт» или любой стандартизированный метод оценки мощности двигателя электровелосипеда.Это правда, независимо от того, что подразумевают другие компании. Для большинства электрических устройств термин номинальная мощность имеет очень четкое значение. Как будто 60-ваттная лампочка может потреблять 60 ватт энергии, когда она включена. Обогреватель мощностью 1500 Вт будет производить 1500 Вт тепла независимо от того, какую марку или модель вы используете.

Электродвигатели не вырабатывают фиксированной мощности при включении. Если вы запустите двигатель, не поднимая колеса с земли, он будет вращаться на полной скорости и не будет выдавать мощность.Когда вы затем нагружаете двигатель сопротивлением, он немного замедляется и создает крутящий момент, и чем больше вы его нагружаете, тем больше он замедляется и тем выше крутящий момент и мощность, которые он выдает. В какой-то момент, когда вы продолжите загружать и замедлять двигатель, выходная мощность начнет уменьшаться. Несмотря на то, что крутящий момент все еще увеличивается, более низкие обороты означают, что вырабатываемая механическая мощность снижается. Если вы полностью остановите двигатель, он может создать тонну крутящего момента, но при этом будет производить нулевую выходную мощность.

Фактическая выходная мощность двигателя полностью зависит от того, насколько сильно он нагружен в данной ситуации и максимальной электрической мощности, которую контроллер пропускает в двигатель, она практически не имеет никакого отношения к номинальным характеристикам. показать кривые мощности того же двигателя, в одном случае, работающего с батареей 36 В и контроллером 20 А при полном открытии дроссельной заслонки с максимальной мощностью 600 Вт, в другом случае с аккумулятором 48 В и контроллером 35 А при полном открытии дроссельной заслонки, дающим пик 1100 Вт. Вт..

Так что же ограничивает мощность двигателя?

Когда двигатель нагружается таким образом для выработки энергии, он также пропускает больше электрического тока через обмотки двигателя. Этот ток отвечает за большую часть тепла, выделяемого внутри двигателя, поскольку медные обмотки имеют электрическое сопротивление. Если вы удвоите ток через обмотки, чтобы удвоить крутящий момент и мощность двигателя, вы увеличите количество тепла, выделяемого медью, в ЧЕТЫРЕ раза (соотношение I

Это тепло, конечно, вызывает нагрев двигателя. Двигатели представляют собой большие тяжелые куски металла, поэтому на них может воздействовать небольшое количество тепла, и они не повышаются слишком сильно. Но если тепло продолжает накапливаться внутри обмоток двигателя быстрее, чем может быть отведено в воздух снаружи, вы рискуете, что двигатель станет настолько горячим, что изоляция сожжет медную эмаль, нейлоновые шестерни размягчатся и начнут сниматься, или магниты начнут размагничиваться. В этот момент вы «сгорели» или «сварили» свой мотор.Произойдет ли это, зависит не только от силы тока, протекающей через двигатель, но и от времени, в течение которого поддерживаются эти высокие токи двигателя.

Разница между мощностью и крутящим моментом

Здесь важно понимать, что не выходная мощность, а выходной крутящий момент двигателя вызывают его нагрев и, в конечном итоге, выход из строя. Если вы не помните уроки физики в средней школе, крутящий момент — это вращательное измерение силы, т.е. как сильно что-то крутят.Он измеряется как произведение силы на длину плеча рычага.

<диаграмма уравнений и графиков крутящего момента, фут-фунт, Ньютон-метр>

Мощность, напротив, показывает, насколько быстро выполняется работа. Чтобы скручивающая сила выполняла работу, она должна что-то вращать, и чем быстрее она вращается при заданном крутящем моменте, тем больше работы она будет делать. Мощность — это произведение крутящего момента на скорость вращения, и в единицах СИ, где вы измеряете крутящий момент в Ньютон-метрах и скорость вращения в рад / сек, все просто:

Мощность в ваттах = крутящий момент * рад / с

Если вы измеряете скорость в об / мин, то выходная мощность составляет

Мощность в ваттах = крутящий момент * об / мин * 2Pi / 60 ~ крутящий момент * об / мин * 0.104

Двигатель, развивающий крутящий момент 20 Нм и вращающийся со скоростью 100 об / мин, вырабатывает 209 Вт. Тот же двигатель, развивающий крутящий момент 20 Нм при 300 об / мин, выдает 628 Вт. Предположим, что 20 Нм — это максимальный крутящий момент, который этот двигатель может создать без риска перегрева, теперь вы называете его двигателем мощностью 200 Вт? или мотор 600 ватт?

Это одна из причин, по которой номинальная мощность двигателя может быть любой. В конечном итоге именно крутящий момент, а не мощность вызывает перегрев двигателя.Чтобы преобразовать характеристики максимального крутящего момента в номинальную мощность, вам также необходимо указать число оборотов в минуту, при котором вы выбрали этот рейтинг. Однако изолированные электродвигатели с постоянными магнитами по сути не имеют оборотов в минуту, при которых они вращаются, у них будет постоянная обмотки оборотов в минуту / V. Комбинация постоянной обмотки и напряжения аккумулятора определяет, насколько быстро двигатель сможет вращаться в данной установке.

Таким образом, если вы укажете и двигатель, и напряжение, вы можете заявить о номинальных оборотах.Но если вы просто говорите о двигателе, он не имеет собственных оборотов в минуту, один и тот же двигатель может работать быстро или медленно, изменяя приложенное напряжение, и без каких-либо подразумеваемых оборотов, на которых вы запускаете двигатель, невозможно говорить о том, сколько энергии он может произвести.

А как насчет пиковой мощности?

Пиковая выходная мощность данной системы электровелосипеда очень хорошо определена и не имеет двусмысленности, как «номинальная мощность», но она не всегда так полезна, как вы могли бы ожидать. Как правило, пиковая выходная мощность двигателя возникает прямо в точке, где контроллер двигателя достигает предельного значения тока батареи.Наш онлайн-симулятор ступичного двигателя позволяет вам легко это увидеть. На приведенном ниже графике у нас есть типичная установка для электровелосипеда, состоящая из ступичного двигателя Crystalyte h4540, аккумуляторной батареи 36 и контроллера двигателя 20А.

При полностью открытой дроссельной заслонке максимальная выходная мощность двигателя (красный график) составляет 600 Вт при 40 км / ч. Выше этой скорости мощность и крутящий момент двигателя уменьшаются до 0 на скорости около 48 км / ч. Ниже этой максимальной скорости вращения контроллер двигателя ограничен по току и, таким образом, ограничивает входную электрическую мощность в двигатель-ступицу.Входная мощность (В * А), как видно на Cycle Analyst, остается постоянной на уровне 744 Вт, в то время как механическая выходная мощность двигателя уменьшается. Это потому, что двигатель становится все менее и менее эффективным, поскольку он замедляется в этом сценарии постоянной входной мощности, что вы можете видеть на зеленой кривой эффективности.

Теперь давайте оставим тот же двигатель и аккумулятор, но будем использовать более мощный контроллер двигателя на 40 А, чтобы пиковая входная мощность (вольт * ампер) составляла номинально 1440 Вт. График идентичен контроллеру 20A на скорости выше 40 км / ч, но ниже этой скорости установка контроллера 40A продолжает обеспечивать большую выходную мощность, пока сама не достигнет пика выходной мощности 1058 Вт на скорости 33 км / ч.

Как сравнить эти системы? Что ж, пиковая мощность второй установки на 80% выше первой (1058 Вт против 600 Вт). Если вы поедете на байке, вы обнаружите, что он быстрее разгоняется от линии и имеет больше начального удара, но как только вы разгонитесь до 40 км / ч, ощущение езды будет идентичным, и в типичных крейсерских ситуациях вы сможете оценить только разницу между установки на более крутые подъемы на холм. Это ни в коем случае не будет ощущаться как более мощная установка на 80%, и если вы посмотрите на свое среднее энергопотребление в большинстве поездок (Вт / км), оно не будет сильно отклоняться, потому что вы обычно путешествуете со скоростью 40 км / ч или выше. и ваши уровни мощности будут такими же.

Теперь оставим оригинальный контроллер на 20 А, но увеличим батарею с 36 В до 52 В. При такой настройке пиковая выходная мощность теперь составляет 840 Вт. Это меньше, чем пиковая мощность схемы 36V 40A, но если вы запрыгнете на этот байк и поедете на нем, он, вероятно, почувствует себя более мощным. Ускорение от линии будет немного медленнее, но затем он продолжит ускоряться вплоть до 55+ км / ч. Вы будете путешествовать быстрее, подниматься по большинству холмов быстрее, и ваше среднее энергопотребление будет намного выше, даже если пиковая мощность системы будет меньше.

Итак, теперь вы понимаете, почему одно только сравнение пиковой выходной мощности двигателя не дает полной картины того, насколько мощной будет система. И вы также можете видеть, что эта пиковая мощность не является свойством двигателя, поскольку на всех приведенных выше графиках используется один и тот же двигатель, на самом деле это в основном функция контроллера двигателя и аккумуляторной батареи. Я мог бы заменить двигатели гораздо меньшего или большего размера на один и тот же контроллер и аккумулятор, и уровни выходной мощности не сильно изменились бы.

Рейтинг по пиковой ВХОДНОЙ мощности

Один из распространенных подходов, которые производители электровелосипедов используют при указании номинальной мощности для своих комплектов, — это использовать не выходную мощность двигателя (пиковую или другую), а максимальную входную мощность, как показано на Cycle Analyst.Чаще всего мы будем видеть людей, продающих комплект, скажем, с аккумулятором на 72 В и контроллером мотора на 50 А, и они будут рекламировать его как «3600 Вт», даже если конкретная рассматриваемая установка может достигать выходной мощности только 2000 Вт. из-за низкого КПД двигателя и смог выдержать только половину этого количества без перегрева за очень короткое время.

Это неудачная практика, поскольку она вводит в заблуждение, но понятно, почему это произошло. Он предоставляет наибольшее число, которое вы можете использовать для маркетинга, а также число в ваттах, которое будет отображать любой счетчик электроэнергии.Большинство продавцов электровелосипедов, которые продают и могут похвастаться мощными установками электровелосипедов, используют этот подход, при котором заявленные ватты превышают не только фактическую пиковую выходную мощность двигателя (обычно как минимум на ~ 30%), но часто значительно превышают в 2 или 3 раза указанную мощность. механическая мощность, которую система может выдавать на любой устойчивой основе без перегрева.

А как насчет постоянной мощности?

В принципе, это кажется наиболее справедливым способом сравнить относительную мощность различных установок. Вместо того, чтобы говорить о максимальной мощности, вы вместо этого сравниваете непрерывную мощность, которую двигатель может выдавать бесконечно без перегрева.Тогда люди не могли просто установить на какой-либо двигатель силовой контроллер двигателя и высоковольтную батарею и назвать это комплектом на 3 кВт.

Но у этого есть 5 сложностей.

1. Опять же, это не мощность двигателя, которая вызывает перегрев двигателя, а крутящий момент двигателя, поэтому для равного сравнения систем вам все равно потребуется указать число оборотов двигателя. Один из вариантов — сравнить все мотор-редукторы на скорости 26-дюймового велосипеда с допустимым дорожным пределом в 32 км / ч (20 миль / ч), что составляет около 250 об / мин.Затем вы можете масштабировать этот рейтинг до фактической скорости вашего транспортного средства. Если двигатель рассчитан на непрерывную выработку 500 Вт при 20 миль в час, то, если вы используете его на скорости 30 миль в час, вы знаете, что он сможет непрерывно выдавать не менее 750 Вт, а на медленном велосипеде со скоростью 10 миль в час вы можете предположить, что это непрерывная мощность 250 Вт. мотор. Если вы устанавливаете шнуровку на колесо меньшего диаметра 20 дюймов, то даже на скорости 20 миль в час это будет 650 Вт, а не 500 Вт из-за более высоких оборотов колеса.
2. Для достижения установившегося температурного равновесия ступичным двигателем требуется НАМНОГО больше времени, чем может представить себе большинство людей, более 1-2 часов, в то время как обычно самые длинные крутые подъемы на холмы, с которыми вы действительно сталкиваетесь на дороге, заканчиваются менее чем за 5 часов. 10 минут.Конечным результатом является то, что двигатели будут иметь гораздо более низкую номинальную мощность, чем та, которой люди обычно подвергают их, и это было бы обманчиво низким числом. Например, статорные двигатели MXUS шириной 45 мм часто продаются как ступичные двигатели мощностью 5000 Вт. При 250 об / мин ядро ​​в конечном итоге достигнет 100 ° C с выходной мощностью всего 800 Вт.
3. Существует много места для маневра в том, что определяется как температура перегрева двигателя. На практике самые качественные двигатели имеют высокотемпературную эмаль на медных обмотках и могут выдерживать скачки в диапазоне температур 150–180 ° C без повреждений.Но мало кто посоветует, чтобы номинальная постоянная температура ядра была такой высокой. Итак, что вы выберете, 100oC? 120 oC? Выбор максимальной температуры будет иметь большое влияние на значение номинальной продолжительной мощности.
4. Температура окружающей среды тоже имеет большое значение. Зимой вы сможете бегать на велосипеде с более высокой мощностью, в холодных условиях, по сравнению с изнуряющей летней жарой 40oC. Разница температур снаружи в 40oC означает, что зимой вы можете поддерживать более высокие уровни крутящего момента и тока, чем летом.Для номинальной продолжительной мощности также потребуется фактор снижения номинальных характеристик при температуре окружающей среды.
5. Cooling Mods. Добавление статорадов, вентиляционных отверстий в двигателе и других методов активного охлаждения может значительно увеличить постоянный выходной крутящий момент двигателя, сохраняя при этом сердечник двигателя от перегрева. Однако эти модификации никоим образом не изменяют характеристики двигателя с точки зрения пиковых уровней мощности и эффективности для данного контроллера и напряжения батареи. Таким образом, даже несмотря на то, что у них будет более высокая продолжительная мощность, они, похоже, не будут работать лучше, как большинство людей определяет производительность.Добавление статорада увеличит постоянную мощность двигателя примерно на 40%, но это не что иное, как увеличение мощности на 40% за счет использования сердечника двигателя на 40% шире и магнитов на 40% длиннее, и при этом оба будут иметь одинаковую «непрерывную» номинальную мощность. .

Заключение

Не зацикливайтесь на номиналах ватт, относитесь к ним с большой долей скепсиса. В первую очередь, ступичные двигатели следует оценивать по тому крутящему моменту, который они могут создать, а не по тому, сколько ватт они могут производить, но даже эта цифра может сильно отличаться, и ее будет трудно сравнивать между производителями и поставщиками.

• Двигатели не имеют фиксированной номинальной мощности. Устойчивая выходная мощность данного двигателя во многом зависит от числа оборотов, на котором он вращается. При более высоких оборотах данный двигатель может производить больше мощности.
Двигатели
• могут выдерживать значительно большую мощность в течение короткого времени, чем они могут поддерживать непрерывно, и эта кратковременная мощность обычно является всем, что вам нужно, чтобы добраться до вершины крутого холма.
• Когда компании, производящие электронные велосипеды, говорят о мощности двигателя, не существует стандарта вообще, является ли это номинальной мощностью в непрерывном режиме, номинальной выходной мощностью или максимальной входной мощностью, или что-то, указанное на продукте для соответствия законодательству.Когда Грин говорит о номинальной мощности двигателя, мы относимся к этому как к некоей грубой вещи порядка.

Конечно, есть более мощные и менее мощные двигатели, но не полагайтесь на одно число, чтобы зафиксировать это стандартизированным способом. Лучше всего, если бы производители двигателей предоставили полные данные о тепловом нагреве своих двигателей в различных ситуациях нагрузки и предложили непрерывный и пиковый выходной крутящий момент, но, учитывая, насколько редко можно найти даже базовые характеристики, такие как сопротивление обмотки KV, это принятие желаемого за действительное. .

Имитация мелкого песка

Мы создали еще один невероятно полезный веб-инструмент, который позволяет вам увидеть долгосрочные эффекты нагрева от различных настроек с помощью нашего приложения для симулятора поездки на электромобиле после многих лет эмпирических испытаний на многочисленных моделях двигателей. Он все еще находится на стадии «бета», в основном потому, что все всплывающие подсказки и документация все еще находятся в стадии проверки, но бэкэнд и модель довольно надежны. Это показывает изменение температуры сердечника двигателя во времени при любом типе использования и условиях, о которых вы только можете мечтать, а затем может дать вам знать, подходит ли данная двигательная система для этой задачи или нет.

Почему мои солнечные панели производят мощность ниже номинальной?

Когда вы покупаете пакет с картофельными чипсами на 8 унций, вы обычно ожидаете, что на самом деле в нем будет 8 унций чипсов.

Следуя той же логике, если у вас на крыше установлено 6 кВт солнечных панелей — это примерно система среднего размера в США — было бы разумно ожидать, что эта система фактически вырабатывает 6 кВт электроэнергии в ясный солнечный день . Но с солнечными батареями это работает немного иначе.

На практике эта система редко, если вообще когда-либо, вырабатывает 6 кВт электроэнергии даже в самый солнечный день. Прежде чем позвонить своему установщику солнечной энергии и сердито потребовать возмещения, вы должны знать, что это нормально и даже является частью конструкции системы.

Хорошему установщику солнечных батарей потребуется время, чтобы объяснить это, но если они этого не сделали или вы проводите какое-то исследование перед покупкой системы, вот причины, по которым солнечные панели обычно не обеспечивают своей номинальной мощности.

В этой статье:

Существуют разные причины, по которым ваша солнечная батарея будет производить меньше энергии, чем их теоретический максимум.

Ожидаемые причины, по которым солнечные панели производят меньше энергии

Солнечные панели действительно не достигают своей теоретической максимальной мощности в реальном мире. Вот несколько причин, почему:

Аномальные причины, по которым солнечные панели вырабатывают меньше энергии

Потеря мощности в вашей солнечной батарее также может быть из-за сбоев или других проблем, которые необходимо решить:

Тепло вредно для солнечных батарей! (STC против PTC, NOTC, CEC и других аббревиатур)

Если вы когда-нибудь взглянете на спецификацию солнечной панели, которую планируете купить, вы найдете сокращения.Множество сокращений.

Важно понять STC, что означает Стандартные условия испытаний . Номинальная мощность солнечной панели, указанная на паспортной табличке (то есть заявленная мощность), основана на этом тесте, который измеряет выходную мощность панели при температуре солнечного элемента 25 ° C и интенсивности света 1000 Вт / м² (ватт на квадратный метр). .

25 ° C немного выше комнатной температуры, и важно знать, что это измерение температуры солнечного элемента , а не температуры воздуха.

Почему это важно? Когда темный солнечный элемент находится на солнце в течение нескольких часов, он становится горячим — намного жарче, чем температура окружающего воздуха. Если солнечный элемент работает при 25 ° C, температура воздуха, вероятно, будет намного ниже.

Яркий солнечный день с холодным воздухом — идеальные условия для работы солнечной панели, потому что эффективность солнечной батареи падает по мере того, как она нагревается. В реальном мире такие идеальные условия редки — подумайте о чудесно свежих солнечных днях поздней зимой или ранней весной.Но солнечные батареи для приготовления пищи на жарком солнце — это норма, и это основная причина, по которой ваша система на 6 кВт редко вырабатывает 6 кВт.

Вместо этого вам следует посмотреть рейтинги тестов PTC, NOTC или CEC, перечисленные в листе технических характеристик. Эти тесты пытаются воспроизвести более реалистичные условия, измеряя температуру воздуха вместо температуры ячейки . Тест NOTC также снижает интенсивность света до 800 Вт / м².

Разные производители будут выбирать разные стандарты испытаний (будь то PTC, NOTC или CEC), но в каждом случае эти номинальные мощности будут ниже, чем рейтинги STC, и являются более реалистичной оценкой того, как вы должны ожидать, что панель будет работать на ваша крыша.

Итог: грубо говоря, лучшая производительность, которую вы можете ожидать от своей солнечной панели, составляет около 75-80% от номинала, указанного на паспортной табличке. Это означает, что если у вас панель на 350 Вт, вы можете рассчитывать, что она будет генерировать до 260 Вт в хороший солнечный день.

Если все это кажется немного сложным, на самом деле это не так. Как только вы поймете эти несколько концепций, вы будете знать, как расшифровать спецификацию любой солнечной панели, которую вы планируете купить. Чтобы получить более подробное руководство, ознакомьтесь с нашей статьей о характеристиках солнечных панелей.

Солнечные панели со временем изнашиваются

Вы замечали, что ваши колени не работают так хорошо, как в молодости? Солнечные панели тоже такие. По мере старения ваших солнечных батарей они будут вырабатывать немного меньше энергии с каждым годом. Солнечные панели более старых технологий (например, развернутые до 2000 года) могут терять 1% своей продукции каждый год, но существующие на рынке солнечные панели, как правило, работают в два раза лучше или даже лучше.

Например, новая солнечная панель SunPower имеет гарантию потери только 0.Эффективность 25% в год, а панели Panasonic имеют гарантию 0,26% потерь в год.

Еще нужно знать, что деградация выше в первый год и замедляется после этого. Для SunPower гарантированная деградация в первый год составляет 2%.

Это означает, что если вы купите панель SunPower мощностью 360 Вт, через год ее максимальная выходная мощность может составить 352,8 Вт. В следующем году мощность может упасть до 352 Вт, а через год — до 351,1 Вт.

SunPower — это бренд премиум-класса, и вы можете ожидать, что у бюджетных панелей будет более высокая степень деградации, но в целом не намного хуже, чем 0.5% годовых.

Почему панели со временем теряют мощность? Постоянное воздействие света и температурных колебаний может привести к ослаблению или коррозии проводки, к обесцвечиванию панели, что снижает количество света, попадающего на ячейки, или к разрушению кремния. Тот факт, что панели могут находиться в суровых погодных условиях от зимы до лета десятилетиями и при этом работать почти так же хорошо, как в новинку, является свидетельством того, насколько прекрасна солнечная технология.

Инверторные потери на отсечение

Допустим, ваш установщик солнечной энергии предлагает систему с достаточным количеством панелей для выработки 6000 реальных ватт (т. Е.Номинальная мощность PTC или NOTC). Вы можете ожидать, что они укажут инвертор с соответствующей мощностью — что-то вроде SMA Sunny Boy 6.0, который может обрабатывать 6000 Вт.

Однако в большинстве случаев установщик порекомендует инвертор меньшей мощности. Например, установщик может порекомендовать Sunny Boy 5.0, который может выдерживать всего 5150 Вт.

Погодите! Разве это не плохо? В конце концов, если у вас есть 6000 ватт солнечных панелей, разве нет смысла использовать всю эту мощность?

Не обязательно.Причина в том, что вы можете достичь максимальной производительности ваших панелей в течение нескольких минут в любой день или нескольких недель в году. Опять же, это связано с тем, что производительность ограничена из-за высокой температуры, а идеальные климатические условия требуют чистого неба, низких температур, наличия солнца высоко в небе и даже низкого уровня загрязнения. (Во многих крупных городах летнему небу мешает дымка от загрязнения озоном и двуокисью азота).

Инвертор с более низкой выходной мощностью дешевле, чем инвертор с более высокой выходной мощностью, поэтому вы можете сэкономить деньги, пожертвовав небольшой мощностью солнечных панелей в течение нескольких недель в году.

Это известно как инвертор с ограничением или соотношение постоянного и переменного тока , и это нормальная часть конструкции солнечной системы. Фактически, приведенный выше пример — использование инвертора мощностью 5 кВт с солнечными панелями мощностью 6 кВт дает соотношение постоянного и переменного тока 1,2, что является довольно распространенной конструкцией. Вот пример из моей системы: Пример потерь от ограничения инвертора.

Это произошло в ясный ясный день 25 апреля при высокой температуре 32 ° F — идеальные условия. Как вы можете видеть, в течение пары часов в середине дня кривая производительности является плоской, что указывает на то, что микроинверторы в моей системе достигли максимальной мощности, хотя солнечные панели могли бы вырабатывать больше электроэнергии.И меня это полностью устраивает, потому что такие прекрасные дни случаются всего несколько раз в году. Большую часть времени в жаркие летние дни мощность моей системы остается чуть ниже предела отсечения.

Ваш установщик солнечной энергии рассчитает соотношение постоянного и переменного тока в соответствии с вашим местным климатом и учтет рентабельность перехода на более мощный инвертор. Если вам интересно их дизайнерское предложение, не стесняйтесь спрашивать. Вы можете попросить их оценить инвертор большего или меньшего размера, чтобы продемонстрировать, почему ограничение инвертора является нормальной частью конструкции, которая может помочь вам сэкономить деньги.

Возможно, ваши панели нуждаются в очистке

Если бы ваши солнечные панели никогда не чистились, пыль, пыльца и даже птичий фекалии будут медленно накапливаться на них, уменьшая количество света, попадающего на солнечные элементы, и в конечном итоге значительно влияя на количество вырабатываемой ими электроэнергии.

К счастью, в большинстве мест в Соединенных Штатах достаточно дождя или ветра, чтобы поддерживать солнечные панели в чистоте, и вам никогда не придется их чистить самостоятельно. Однако засухи в США происходят все чаще, и во многих регионах мира с засушливым климатом, например на Ближнем Востоке, регулярно происходят пыльные и песчаные бури.Если это ваша ситуация, периодическая чистка солнечных панелей просто необходима.

Если вы заметили, что ваши солнечные панели не достигают той же дневной пиковой мощности, к которой они привыкли, вы можете посмотреть, не выглядят ли они немного запыленными. Если в течение некоторого времени дождя не было, возможно, вам стоит подумать о приобретении чистящих средств или даже об оплате услуг, чтобы сделать это за вас, особенно если вам неудобно ходить по лестнице.

Все, что требуется для мытья солнечных панелей, — это обычная вода, ведро и подходящий инструмент.Прочтите нашу статью о чистке солнечных панелей, чтобы узнать, как это сделать самостоятельно.

Возможно, неисправна панель

Ожидается, что солнечные панели, которые вы устанавливаете на крыше, прослужат очень долго: обычно предоставляется 25-летняя гарантия, а панели могут прослужить даже дольше. Исследования показывают, что вероятность отказа солнечной панели за 25 лет составляет всего 1,25%. Это действительно прочный продукт.

Тем не менее, солнечные панели могут выйти из строя преждевременно из-за проблем с технически звучащими названиями, такими как расслоение заднего листа.

Неисправности также могут возникать по более приземленным причинам, например, из-за летящего софтбола или градин необычного размера.

Если вы думаете, что у вас может быть неисправность панели, первое, что нужно сделать, это проверить систему мониторинга. Если у вас есть микроинверторы или оптимизаторы мощности, у вас будет мониторинг на уровне панели, который точно скажет вам, какая панель вышла из строя.

Со струнным инвертором у вас не будет такого уровня детализации. Фактически, отказ панели может привести к отказу всей строки, создавая впечатление, что у вас отключена система.Если это произойдет с вами, взгляните на крышу. Некоторые неисправности, такие как треснувшее стекло или горячие точки, могут быть видны. Обратите внимание на битое стекло или обесцвечивание одной из панелей.

Возможно, неисправен инвертор

Отказ микроинвертора или оптимизатора мощности будет очень похож на отказ панели: одна панель не работает и не сообщает о мощности. Как и в случае отказа панели, взгляните на массив и посмотрите, не заметили ли вы какие-либо панели с физическими повреждениями или обесцвечиванием.

Если вы можете заглянуть под панели, также посмотрите, не заметили ли вы какие-нибудь твари, гнездящиеся под ними. Белки особенно известны тем, что они повреждают солнечные батареи, пережевывая провода. Если вы видите под панелями пучок веток, возможно, вы смотрите на беличье гнездо.

Может пора обрезать деревья

Если бы у вас были солнечные батареи в течение нескольких лет, вы, возможно, не заметили бы, что деревья вокруг вашего дома выросли и начали затенять ваши солнечные батареи.

Затенение может быть неочевидным: возможно, вас нет дома всего несколько часов в середине дня. Если у вас есть мониторинг на уровне панели с помощью микроинверторов или оптимизаторов мощности, проверьте выработку энергии несколько раз в солнечный день. Если вы видите временное падение мощности на группе панелей, в то время как остальная часть массива вырабатывает полную мощность, возможно, пришло время вызвать арбориста.

Итог: не ожидайте, что солнечные панели будут генерировать то, что написано на этикетке

Если у вас есть солнечные панели мощностью 350 Вт, не ожидайте, что они будут производить 350 Вт электроэнергии даже в самый лучший солнечный день.Это может показаться грабежом, вроде получения меньшего количества картофельных чипсов, чем вы заплатили, но на самом деле это совершенно нормальное явление.

Когда вы рассматриваете предложение по солнечной энергии, не бойтесь углубляться в спецификации и спрашивать своего установщика солнечной энергии о технических деталях. Хорошая компания будет рада ответить на ваши вопросы, и это поможет вам лучше понять, за что вы платите.

ТЕГИ :