Como determinar o tamanho do equipamento de energia de backup necessário?

Question

Eu quero ter um fornecimento contínuo ideal para meu pequeno escritório por 6 horas, que inclui um laptop (AsusG73SW- > 8Células: 5200 mAh 74 Whrs; Saída: 19 V DC, 6,3 A, 150 W; Entrada: 100-240 V AC, 50/60 Hz universal) e 2 CFLs (18W cada) e uma ventoinha (80W).

Quais configurações (especificações) você recomendaria? Como os cálculos são feitos? Uma explicação lógica é muito apreciada. Obrigado.

    

Answer 1

Com um Google rápido, descubro que posso obter um inversor "onda senoidal modificada" de 800W por US $ 65. Ele afirma "até" 95% de eficiência (embora eu suponha que talvez 60%) e tem alarme e desligamento de subtensão.

Figura (conservadoramente) sua carga é de 400W, ou cerca de 33A a 12 V. Multiplicando para a eficiência, obtemos cerca de 20A. Então, por 6 horas, você precisa de cerca de 120AH de capacidade da bateria.

A Sears lista as baterias de motor a 80AH por US $ 100, então duas delas, paralelamente, devem fazer o trabalho. Você provavelmente pode ir mais barato se usar baterias automáticas, mas elas não são "descarga profunda" e falharão mais cedo se forem drenadas demais. Ou melhor, vá com baterias de 2 "descarga profunda" de 6V em série por talvez um extra de $ 50, mas muito mais capacidade.

Acrescente mais US $ 30 para um carregador de bateria decente, se o inversor não fornecer essa função, e você terá até US $ 300.

Um outro ponto: Baterias de chumbo-ácido liberam gás inflamável durante o carregamento e sabe-se que elas pegam fogo ou explodem sob várias circunstâncias. As baterias devem ser colocadas em uma área razoavelmente bem ventilada (não em um armário) e longe de outros materiais inflamáveis, e idealmente devem ser cercadas por um escudo (leve) ou gaiola para contê-las no caso de uma explosão.

    

Answer 2

Para o seu caso de uso, onde você parece estar esperando interrupções prolongadas, eu realmente recomendo tentar obter um gerador a diesel com um no-break pequeno (quando você ligá-lo), se possível, ou talvez considere baterias projetadas para energia solar , com a vantagem adicional de economizar nos custos futuros de energia;)

Quando você está escolhendo qualquer tipo de fonte de alimentação, você normalmente quer ver VA (Volt-Amps), não W (Watts). Nominalmente, W = V (Volts) * A (Amps), mas Watts não são responsáveis pela energia "não usada" que é "retornada" ¹ . Você precisa escolher uma fonte que seja capaz de fornecer a carga de pico que você pode esperar e um pouco mais. Também precisa ser capaz de fornecer uma carga contínua adequada.

When you want to know how much the electricity is costing you, you use watts. When you are specifying equipment loads, fuses, and wiring sizes you use the VA, or the rms voltage and rms amperage.

Isso classifica se a fonte de alimentação é capaz de suportar seu uso. Então você precisa procurar a capacidade, que determina quanto tempo a fonte de alimentação pode durar com o seu uso. Isso normalmente é medido em Wh (Watt-horas, onde 1 WH = 1 Watt por 1 hora) ou kWh (quilowatt-hora, 1 kWh = 1000 Wh). Para descobrir o quanto você precisa, pegue sua carga contínua e multiplique-a pelo tempo que precisar, com um pouco mais.

Realizando os cálculos reais com seus dados:

Seu laptop provavelmente levará 150 W no pico, mas muito menos quando estiver ocioso. Eu não tenho esses dados, então vou assumir uma carga contínua de 150 W. Adicione as luzes e ventilador e chegamos a quase 300 W (arredondamento e segurança). Geralmente, podemos aproximar VA com 1 VA = 0,7 W, embora isso possa variar muito dependendo do equipamento. 60% -70% é a proporção típica ² e estou usando 70% aqui. Portanto, alcançamos cerca de 430 VA. Vamos dizer 450 VA. Lembre-se, este é o valor que você não pode exceder - portanto, este suprimento nunca suportará mais de 300 W com segurança.

Neste ponto, você está procurando por uma fonte de energia que possa fornecer pelo menos 450 VA. O próximo passo é calcular a capacidade - 300 W por 6 horas é 300 * 6 = 1600 Wh, ou 1,6 kWh. Isso exigiria uma bateria bastante robusta de um no-break. Observe também que as baterias se degradam com o tempo e perdem capacidade e precisam ser substituídas. Novamente, você pode querer adicionar uma margem de segurança, talvez uma hora extra. Com capacidade, se você extrair mais energia, isso durará apenas mais curto e vice-versa.

Novamente, não tenho números reais para sua carga contínua real. Mas você pode repetir esses cálculos com valores ajustados.

^{1 Veja Qual é a diferença prática entre watts e VA (volt-amps)?}

^{2 Algumas cargas, incluindo algumas SMPS certificadas de mais de 80 anos, podem quase alcançar uma proporção de um para um (1 VA > 0,9 W). Mas é mais seguro assumir menos do que o contrário, a menos que você possa medir e confirmar.}

    

Answer 3

Você leva watts vezes horas para obter watt-horas. (W * H = WH)

Então você deve incluir algo para ineficiências de energia, como por exemplo dizer que você precisa de 1kw-hora. Então você pode querer realmente fornecer 1.3kwh.

As baterias são normalmente classificadas em watt horas.

Uma opção para obter um instantâneo mais preciso do seu uso real seria conectar um medidor Kill-a-watt . Também seria útil observar quanto você usou até agora quando está no modo de bateria.

    

Answer 4

18 + 18 + 80 = 118w A 120v @ 1 amps é aproximadamente 19v @ 6 amperes. Devido a ineficiências no processo de conversão de cerca de 1,3 amperes ou 156w. Então, 274 watts contínuos. (Volts * Amps = Watts). 274w * 6 horas = 1,6Kwh de potência.

Indo aqui: para modelos comprados em lojas em vez de DIY:

  Enter 300w and 6 hours with 10% overhead on there website.

link

Você precisará gastar de US $ 1.500 a US $ 2.500. Cada uma das unidades sugeridas tem inúmeras baterias de expansão até 8 delas, dependendo do modelo.

    

Answer 5

Na verdade, não existe apenas carga resistiva na CA, a carga também pode ser indutiva e capacitiva. Uma vez que, em DC watt é definido como I V para resistiveload e mais declarativamente, é equivalente a I I R. O significado de watt em AC é RMS Current Tensão RMS, então é melhor preferir usar VA em vez de watt.

    

Answer 6

As baterias de ciclo profundo EverStart no Walmart são fabricadas pela Johnson Controls e são muito bem feitas. Eu tenho um par deles executando um sistema de PA ao vivo Solar Powered semi-portátil e estúdio de gravação digital para ~ 2 kWh + de energia de reserva. Você nunca quer usar baterias de chumbo-ácido acima de 50% da capacidade, então sua capacidade com reserva precisa ser de ~ 3 kWh. Eu compro meus inversores de uma loja de suprimentos on-line da Marinha e só compro os inversores da marca Samlex deles. Um overkill de dois para um é uma boa margem de projeto tanto para as baterias quanto para o inversor para confiabilidade e longevidade. A última coisa mais importante é sempre usar fios grandes e grandes terminais de cobre sólidos. Conexões frouxas podem iniciar um incêndio e fios que são muito finos queimando inversores.

    

Answer 7

Pergunta - Um laptop seria uma carga indutiva ou capacitiva? Resposta - Sim, mas principalmente não. Um laptop é uma carga variável. A carga vista pela sua fonte de energia é uma fonte de alimentação comutada. A carga irá variar; por quão inoperante a bateria do laptop está determinando sua taxa de carregamento, o brilho da tela, a carga da CPU, a taxa de acesso ao disco rígido, & cetera. Em média, uma fonte de alimentação chaveada bem projetada deve ter um fator de potência razoável, sendo principalmente resistiva e com uma porção reativa razoavelmente pequena variando dependendo da carga. A única maneira de realmente dizer seria medir com um medidor de fator de potência sob diferentes condições do mundo real. link

Tenho visto uma fonte de alimentação de laptop Dell de 90 watts consumir ~ 120 watts + sob carga pesada, com uma tela brilhante protegida da luz solar e carregando uma bateria fraca. Quando você conectá-los pela primeira vez, geralmente também há um surto de inicialização muito bom que eu não medi. Eu realmente não me preocupo com detalhes tão finos. Eu só acho que vou precisar de dupla confiabilidade.

Para um sistema PA de 2000 watts (1800 watts de áudio + laptop, mixer digital, Wi-Fi remoto etc.), estou usando um inversor de 2000 watts com capacidade de surto de 4000 watts, fiação e fusíveis adequados para 400 ampères a 12 volts, 2KW / hora de baterias e 220 watts de painéis solares no lado da oferta. Jogamos de 4 a 5 conjuntos de 1/2 hora por dia com cerca de 100 a 200 watts de áudio e 60 a 70 watts de acessórios em média. Eu nunca uso as baterias abaixo de 50% da capacidade, se tivermos dois dias com nuvens e chuva, eu levo as baterias para casa e as coloco em um carregador inteligente.

& Ah sim ... eu usaria lâmpadas LED. Lâmpadas CFL fazem coisas estranhas em inversores de onda senoidal modificados. Especialmente com um motor de ventilador indutivo como parte da carga.