Откуда берутся сотни ампер
Мощность равна произведению напряжения на ток. На стороне 220 В инвертор мощностью 3 кВт отдаёт около 14 А, а на стороне аккумулятора при 12 В он потребляет в двадцать раз больше.
I = P / (U × КПД). Для 3 кВт при 12 В и КПД 0,9 это 3000 / (12 × 0,9) = 278 А.
| Инвертор | 12 В | 24 В | 48 В |
|---|---|---|---|
| 1 кВт | 93 А | 46 А | 23 А |
| 2 кВт | 185 А | 93 А | 46 А |
| 3 кВт | 278 А | 139 А | 69 А |
| 5 кВт | 463 А | 231 А | 116 А |
Отсюда главное правило автономных систем: чем выше напряжение батареи, тем дешевле и проще проводка. Переход с 12 В на 48 В уменьшает ток вчетверо, а сечение кабеля примерно во столько же раз.
Сечение по току и по просадке
На этом участке работают оба условия сразу, и оба жёсткие.
- По нагреву. Кабель должен длительно держать расчётный ток. Для 278 А это медь около 95 мм² при прокладке в воздухе.
- По просадке. Норму берут 2–3 % и считают от низкого напряжения батареи: 3 % от 12 В это всего 0,36 В на всю трассу туда и обратно.
Именно поэтому инвертор ставят рядом с аккумуляторами, обычно в пределах полутора метров. На трёх метрах при 278 А для просадки 3 % понадобится около 95 мм², на пяти метрах уже больше 120 мм², и кабель станет дороже инвертора.
| Ток | 1 м | 2 м | 3 м |
|---|---|---|---|
| 100 А при 12 В | 16 мм² | 25 мм² | 35 мм² |
| 200 А при 12 В | 25 мм² | 50 мм² | 70 мм² |
| 280 А при 12 В | 35 мм² | 70 мм² | 95 мм² |
| 140 А при 24 В | 10 мм² | 16 мм² | 25 мм² |
| 70 А при 48 В | 6 мм² | 6 мм² | 10 мм² |
Расчёт по просадке 3 % с проверкой по нагреву, длина в одну сторону.
Пусковой ток никто не отменял
Инвертор выдерживает двукратную перегрузку несколько секунд, и в этот момент ток от батареи тоже удваивается. Холодильник, насос или компрессор при запуске дают такой бросок каждый раз. Сечение считают по номиналу, но предохранитель и клеммы должны переживать пик без нагрева.
Предохранитель обязателен
Аккумулятор способен отдать в короткое замыкание тысячи ампер, и кабель в этом случае сгорает за секунды. Предохранитель ставят на плюсовом проводе не дальше 30–40 см от клеммы батареи, номинал берут на ступень выше расчётного тока инвертора и обязательно ниже допустимого тока кабеля.
Автоматы переменного тока для этой задачи не годятся: постоянный ток они не разрывают. Нужны предохранители или автоматы с прямо указанным режимом постоянного тока, рассчитанные на напряжение системы.
Какой кабель брать
Нужна гибкая многопроволочная жила: жёсткий силовой кабель в такое сечение просто не уложить в шкафу, и он ломает клеммы. Подходят сварочные и гибкие марки, например КГ или ПуГВ на коротких участках. Оболочка должна быть стойкой к маслам и не поддерживать горение, если шкаф стоит в помещении.
Плюс и минус ведут разными цветами и одинаковой длины: разная длина даёт разное сопротивление, и на сборке из нескольких батарей они начинают заряжаться неравномерно.
Наконечники и затяжка
Жилу под болт клеммы обжимают наконечником гидравлическим прессом, а не плоскогубцами и тем более не паяют: припой течёт под нагревом и контакт ослабевает. На 200 А плохой контакт выделяет десятки ватт тепла, это видно тепловизором и заканчивается оплавленной клеммой. Подбор наконечника и инструмента разобран в статье наконечники и опрессовка.
Болты протягивают с моментом из паспорта батареи и проверяют через месяц работы: медь под давлением немного течёт, и соединение ослабевает.
Заземление и защита
Корпус инвертора и металлический шкаф заземляют, минус батареи с землёй соединяют только если этого требует схема конкретного инвертора. Про заземление дома подробно в статье заземление в частном доме.
Назовите мощность инвертора, напряжение батареи и расстояние до неё – подберём сечение, наконечники и посчитаем комплект целиком.