Przetwornica

Zawsze, gdy występuje przerwa w dostawie prądu, odczuwamy swoisty dyskomfort w naszym codziennym funkcjonowaniu. Brak światła, ogrzewania w zimie czy chłodzenia w lecie to tylko niektóre z powodów. Jeśli taka sytuacja trwa kilkanaście minut, nie stanowi to większego problemu. Jednak kiedy przerwa w dostawie prądu ciągnie się godzinami, staje się to uciążliwe. W wielu przypadkach możemy złagodzić jej skutki, nawet jeśli zdarzy się ona niespodziewanie. Wystarczy tylko wcześniej odpowiednio przygotować się na taką ewentualność. Łatwo poradzimy sobie z brakiem światła. Tutaj wystarczy najzwyklejsza świeca lub latarka. Trudniej poradzić sobie z brakiem ogrzewania, roztapiającymi się zapasami w zamrażarce, czy rozładowaną baterią w telefonie, laptopie itp. W takich sytuacjach przydadzą się przetwornica napięcia z akumulatorem lub zwykły powerbank. 

Przetwornica napięcia i akumulator.

Zacznijmy od trudniejszej sytuacji. Jest nią zapewnienie zasilania takich potrzebnych nam urządzeń jak piec centralnego ogrzewania, czy lodówka. Do tego typu zadań potrzebne będą przetwornica i akumulator. Dobór przetwornicy i akumulatora, które podołają swoim zadaniom, nie jest taki prosty.

Jak wybrać przetwornicę napięcia - 4 rzeczy, na które warto zwrócić uwagę.

Elementów, które są istotne dla sprawnego działania przetwornicy, jest kilka. Są one ze sobą mocno powiązane. Najważniejsze z nich to:

• napięcie akumulatora, z którego będziemy czerpać prąd,
• moc znamionowa i moc maksymalna przetwornicy,
• przebieg napięcia, 
• zabezpieczenia.

Dobór przetwornicy i akumulatora trzeba tak naprawdę zacząć od ustalenia, jaką moc mają urządzenia, które chcemy zasilać. Informację o mocy urządzenia znajdziemy na jego tabliczce znamionowej lub w instrukcji obsługi. Musimy też uwzględnić napięcie i pojemność akumulatora, z którego będziemy mogli czerpać prąd.

Napięcie prądu.

Kolejnym krokiem jest ustalenie napięcia źródła zasilania. Gdy chcemy podłączyć przetwornicę w samochodzie lub ciężarówce, to trzeba dopasować ją do napięcia układu elektrycznego pojazdu. Na ogół w samochodach osobowych podłączymy przetwornicę, która przetwarza prąd o napięciu 12V, a w ciężarówce 24V. W pozostałych przypadkach musimy uwzględnić napięcie źródła prądu. Jeśli będziemy czerpać prąd z akumulatora 12V, to musimy do niego podłączyć przetwornicę odpowiednią do przetwarzania takiego napięcia. W naszych sklepach dostępne są m.in. urządzenia, które zamieniają prąd stały o napięciu 

12V, 24V lub 48V na prąd zmienny o napięciu 230V. Dlatego ważne jest, aby dobrze dopasować przetwornicę do napięcie akumulatora, z którego będziemy czerpać energię.

Moc znamionowa, a moc maksymalna.

Drugim istotnym czynnikiem jest moc. Producenci przetwornic podają dwie wartości:

• moc znamionową,
• moc maksymalną.

Moc znamionowa to ta, która jest przesyłana z przetwornicy do urządzenia podczas jego ciągłej pracy. Natomiast moc maksymalna jest wartością osiąganą chwilowo w czasie do 1s. Jeśli na przetwornicy mamy oznaczenie mocy znamionowej np. 800W oznacza to, że dany model nadaje się do zasilania urządzeń o mocy mniejszej niż 800W. Jeśli podłączymy do niej urządzenie o mocy np. 1000W, to będzie ona za słaba i go nie uruchomi.

Jak obliczyć potrzebną moc przetwornicy?

Możemy na dwa sposoby obliczyć potrzebną moc znamionową przetwornicy. Producenci oraz eksperci, którzy mają często do czynienia z przetwornicami zalecają, żeby ich moc była większa od mocy podłączanych urządzeń.

Sposób 1.

Jeśli mamy konkretne urządzenie i znamy jego moc wówczas zaleca się, żeby moc znamionowa przetwornicy stanowiła około 130% mocy podłączonych do niej sprzętów.

Przykład

Dla urządzenia o mocy 600 W zaleca się przetwornicę o mocy 600W*1,3= 780W. W takim przypadku przetwornica o mocy 800W będzie odpowiednia.

Sposób 2.

Możemy też poprowadzić obliczenia w drugą stronę. Jeśli znamy moc znamionową przetwornicy to możemy obliczyć moc urządzeń, które da ona radę efektywnie zasilać. W takiej sytuacji przyjmuje się, że moc podłączonych sprzętów nie powinna przekraczać 85% mocy znamionowej przetwornicy.

Przykład

Jeśli przetwornica ma moc znamionową 1000W, to 85%*1000W= 850W. Z tych wyliczeń wynika, że moc podłączonych urządzeń powinna być niższa niż 850W.

Przebieg napięcia

Trzecim ważnym elementem jest przebieg napięcia. Od niego również zależy czy podłączone urządzenie będzie działać prawidłowo. Rozróżniamy dwa rodzaje przebiegu napięcia:

• modyfikowany sinus (przetwornica IPS),
• pełny sinus.

Każdy z przebiegów służy do zasilania innego rodzaju urządzeń. Pierwszy rodzaj zasili nam np. żarówkę, grzałkę, laptopa, ładowarkę do telefonu. Drugi typ natomiast sprawdzi się dla urządzeń typu pompy, piece C. O., lodówki, zamrażarki, klimatyzatory, napędy bram, domofony, sterowniki, routery, sprzęt RTV.

Przetwornica i jej zabezpieczenia.

W zależności od producenta i modelu przetwornicy znajdziemy w niej różne zabezpieczenia m.in.:

• zwarciowe,
• przeciążeniowe,
• temperaturowe,
• przed przeładowaniem lub nadmiernym rozładowaniem akumulatora.

W urządzeniach firmy Volt komunikaty są sygnalizowane przez podświetlenie odpowiedniej kontrolki na panelu LCD. Oczywiście te rozwiązania nie zwalniają użytkownika z myślenia. Przetwornica to urządzenie elektryczne. Dlatego należy pamiętać o podstawowych zasadach bezpieczeństwa związanych z korzystaniem z tego typu urządzeń.

Przetwornica z funkcją zasilacza awaryjnego UPS i ładowarką do akumulatorów.

Oprócz standardowych przetwornic w ofercie producentów takich jak Victron lub Volt znajdziemy bardziej zaawansowane urządzenia. Mają one wbudowaną ładowarkę do akumulatorów oraz pełnią funkcję zasilacza awaryjnego UPS. Tego typu modele polecane są wtedy, kiedy chcemy na stałe podłączyć zasilanie awaryjne do strategicznych dla nas urządzeń. Wśród nich możemy wymienić:

• komputery i urządzenia peryferyjne,
• piece centralnego ogrzewania,
• pompy,
• routery,
• zasilanie elektrycznych bram, rolet itp.

Zaletą tego rozwiązania jest to, że przetwornica z ładowarką działa automatycznie. Sama kontroluje poziom naładowania akumulatora. W razie potrzeby doładowuje go (oczywiście pod warunkiem, że wróciło zasilanie z sieci). Ponadto w momencie wykrycia przez zasilacz awaryjny zaniku napięcia zasilania uruchamia się on samoczynnie. Czas reakcji urządzenia wynosi od kilku do kilkunastu milisekund. Jest na tyle krótki, że nie powoduje zakłóceń w pracy zasilanych awaryjnie urządzeń i chroni np. przed utratą danych.

Jak podłączyć przetwornicę?

Przetwornicę montowaną w samochodzie, można podłączyć przez 12-woltowe gniazdo zapalniczki. W pozostałych przypadkach łączymy ją bezpośrednio przewodami do akumulatora. Ważne jest także odpowiednie dobranie przewodów zasilających. Powinny mieć odpowiednią średnicę przekroju, a przy tym nie mogą być zbyt długie. Ponieważ, im dłuższy przewodnik, tym większy jest jego opór, a to powoduje niepotrzebne starty energii elektrycznej. A przecież w sytuacji, gdy brakuje prądu, chcemy zminimalizować jego straty podczas przesyłania. Ponadto w trakcie intensywnej pracy, przetwornica pobiera z akumulatora i alternatora pojazdu bardzo duży prąd. Trzeba zwrócić na to uwagę podczas instalacji urządzenia. Istotny jest dobór jak najkrótszych przewodów zasilających o odpowiednio dużych średnicach. Niepoprawny dobór przewodów będzie powodował ich nagrzewanie się oraz spadek napięcia na wejściu przetwornicy. W skrajnym przypadku, kiedy spadek napięcia na przewodach zasilających będzie duży, urządzenie wyłączy się traktując zaistniałą sytuację, jako rozładowanie się akumulatora. Wiele sklepów oferuje gotowe zestawy z właściwie dobranymi kablami.

Jak dobrać akumulator do przetwornicy?

O tym, jak dopasować akumulator do określonych zastosowań pisaliśmy już wielokrotnie. Pewne zasady w tym zakresie są niezmienne. Pamiętajmy, że istotne jest, aby wybrać właściwy typ akumulator o odpowiednim napięciu i pojemności. W przypadku akumulatorów współpracujących z przetwornicą mówimy o takich, które można łączyć w zestawy. W ten sposób uzyskujemy odpowiednie napięcie: 12V, 24V lub 48V. W kwestii typu to tutaj do wyboru mamy akumulatory głębokiego rozładowania przystosowane do pracy cyklicznej lub buforowej. Najlepsze parametry mają kwasowe akumulatory żelowe (GEL) lub AGM.

Dobór pojemności akumulatora jest uzależniony od:

• zapotrzebowania na energię, które wynika z mocy urządzeń, które do niego podłączamy,
• oczekiwanego czasu pracy sprzętu.

Obowiązuje tu zasada im większa moc urządzeń, tym większa pojemność baterii jest wskazana. Im większa pojemność, tym dłuższy czas i bardziej efektywna praca akumulatora. W przypadku kiedy urządzenie będzie podłączone do samego akumulatora (poza pojazdem wyposażonym w alternator) musi mieć on odpowiednio dużą pojemność. Akumulator obciążony zbyt dużym prądem będzie miał o wiele mniejszą pojemność, niż ta, która podana jest przez producenta. Ulegnie on błyskawicznemu rozładowaniu, a nawet uszkodzeniu. Na przykład, jeśli obciążymy akumulator samochodowy o małej pojemności 35Ah prądem o mocy 1500W rozładuje się on całkowicie już po kilku minutach. Wskazane jest również stosowanie akumulatorów ołowiowych przeznaczonych do pracy ciągłej, zamiast zwykłych akumulatorów rozruchowych.

W poniższej tabeli przedstawiamy zestawienie, które ułatwi dopasowanie akumulatora do naszych potrzeb.