Инвертор для катера и яхты

Инвертор повышает комфорт на борту. Он дает возможность наслаждаться тишиной и покоем на якорной стоянке, экономит деньги и при этом имеет очень небольшое количество недостатков. С этим согласится большинство владельцев катеров и парусных яхт.

Типы инверторов

Инвертор производит переменное напряжение из постоянного и по сравнению с зарядным устройством работает в противоположном направлении. Преобразование выполняется в два этапа: сначала постоянное напряжение превращается в переменное, которое затем повышается до требуемого уровня.

График напряжения инвертора с модифицированной и чистой синусоидой
График напряжения инвертора с модифицированной и чистой синусоидой

Инверторы делятся на две большие группы: в первой выходное напряжение имеет форму синусоиды. Во второй — выглядит в виде ступенчатой ​​квадратной волны, которую иногда называют модифицированной синусоидой. Оба вида напряжения можно получить переключая электронные ключи как на частоте сети (50 раз в секунду), так на частоте на несколько порядков превышающую сетевую ( 20000 Гц и более). Таким образом возникает четыре возможные комбинации инверторов: линейный — квадратная волна, линейный — синусоидальная волна, высокочастотный — квадратная волна и высокочастотный — синусоидальная волна.

Аккумуляторы для инвертора

Микроволновая печь мощностью 1200 Ватт через инвертор потребляет от 12-вольтовой аккумуляторной батареи 100 А. Поскольку КПД инвертора при преобразовании постоянного напряжения в переменное меньше  100% , реальный ток еще выше  — 110  — 115 А. Это в двадцать раз больше, чем в 220-вольтовой электрической системе.

Длительный и кратковременный разряд

Чем больший ток потребляют подключенные к аккумулятору устройства, тем меньше его емкость в ампер-часах. При разряде высоким током полезная емкость свинцово-кислотного аккумулятора (заряд который он может отдать до того, как напряжение упадет ниже порогового уровня) составляет лишь часть номинального значения. Поэтому под нагрузкой напряжение аккумулятора резко падает и инвертор отключается. Через некоторое время аккумуляторная батарея восстанавливается и отдает еще одну короткую порцию энергии. Но рано или поздно повторяющиеся разряды высоким током в течение длительного времени разрушат аккумулятор

Комбинированная модель для яхты или катера инвертор/зарядное устройство Sterling Power Pro Combi S+
Комбинированная модель для яхты или катера инвертор/зарядное устройство Sterling Power Pro Combi S+. Инвертор номинальной мощностью 1600 Вт, зарядное устройство с током 70 А и 8 режимами зарядки для различных типов аккумуляторов. Дополнительный выход для зарядки стартового аккумулятора. Встроенный автоматический выбор источника переменного напряжения. Съемный пульт дистанционного управления. Удобный доступ к клеммам для подключения нагрузки и аккумуляторов

При использовании аккумуляторов равной емкости, под одинаковой нагрузкой, гелевые аккумуляторы лучше держат напряжение, чем жидко-кислотные, а AGM лучше, чем гелевые. Литий-ионные аккумуляторы поддерживают стабильное напряжение почти до полной разрядки.

Ни при каких условиях длительный ток разряда аккумуляторов не должен превышать 25% от емкости для жидко-кислотных и 40% AGM батарей. Допустимый разрядный ток для литиевых аккумуляторов до 100% емкости.

Интенсивность нагрузки — лишь одна сторона воздействия инвертора на аккумулятор. Ее продолжительность  — другая. Чтобы избежать чрезмерных разрядов, емкость свинцово-кислотной аккумуляторной батареи должна быть в два с половиной — четыре раза больше предполагаемого потребления электричества между зарядками (емкость литиевого аккумулятора — в полтора-два раза).

Если на яхте или катере нет огромных аккумуляторных батарей, на генератор двигателя не установлен внешний многоступенчатый регулятор напряжения или DC-DC зарядное устройство, не стоит дополнительный генератор, то мощный инвертор следует включать с полной нагрузкой только в редких случаях и в течение короткого времени.

Защита аккумуляторов

Из-за того, что инверторы способны быстро разряжать аккумуляторы  в них всегда встраивают цепь, отключающую устройство при низком напряжении аккумуляторной батареи.

Если инвертор подключен к аккумулятору относительно небольшой емкости, то при высокой нагрузке напряжение аккумулятора быстро упадет, хотя его заряженность при этом изменится не так сильно. Поэтому чтобы предотвратить преждевременное обесточивание инвертора при высоких кратковременных нагрузках, точку отключения устанавливают между 10,0 и 11,0 Вольтами.

Однако, если разряжать аккумулятор слабым током, то при напряжении 10,0 Вольт он не только будет «мертвым», но и получит значительные внутренние повреждения. Другими словами, встроенное отключение по низкому напряжению защищает инвертор, но не аккумулятор. Для защиты аккумуляторной батареи на автоматику инвертора полагаться не стоит, необходимо использовать другие средства контроля.

Зарядка аккумуляторов

Для аккумулятора инвертор – это источник циклической нагрузки. Сначала он разряжает батарею, а затем заряжает. В течение длительного времени такой режим работы выдерживают только качественные аккумуляторы глубокого разряда. Поэтому, несмотря на то, что найти инвертор, отвечающий потребностям бортовых потребителей переменного тока легко, на катере или яхте не так просто создать систему быстрой зарядки аккумуляторов для инвертора

Например, на яхте с ожидаемым ежедневным потреблением около 120 Ач емкость свинцово-кислотной аккумуляторной батареи должна быть около 480 Ач. Поскольку эффективность преобразования энергии меньше 100%, то аккумуляторам, необходимо вернуть дополнительно до 40% сверх отданного ими заряда. Таким образом устройства зарядки должны передать аккумуляторной батарее до 168 Ач в день (120 Ач × 1.4).

Это не представляет сложности, когда есть постоянный независимый источник напряжения. Но что делать, если такого источника нет? В этом случае основным средством зарядки аккумуляторов на яхте или катере становится генератор ходового двигателя или дополнительный дизельный (бензиновый) генератор. Однако, нет смысла передавать нагрузку переменного тока в систему постоянного, если двигателю для повторной зарядки аккумуляторов придется работать много часов.

Сократить до минимума время заряда аккумуляторов, позволяют внешний многоступенчатый регулятор напряжения или DC-DC зарядное устройство

 Внешний регулятор напряжения

Sterling Power Pro Reg BW

DC-DC зарядное устройство

Sterling Power BB1260

  Зарядное устройство Sterling Power BB1260
 ЗАКАЗАТЬ  ЗАКАЗАТЬ

Для быстрой зарядки аккумуляторов мощность генератора должна соответствовать емкости аккумуляторной батареи. В приведенном выше примере, понадобится генератор с номинальным выходным током от 120 до 190 ампер (25 — 40% от емкости аккумуляторов).

Поскольку на многих парусных яхтах зарядные возможности генератора двигателя зачастую слабые, то в качестве дополнительных источников энергии можно использовать солнечные батареи или ветрогенератор.

Как выбирать инвертор на катер

Если вы планируете установить на борту 2-3 маломощных устройства переменного тока,  которые будете включать время от времени, то инвертор можно легко адаптировать к существующей системе постоянного напряжения

Такой режим работы инвертора чаще всего встречается, когда яхту или катер используют только по выходным дням, а затем в течение недели судно стоит у пирса и подключено к береговой электрической сети. Для бесперебойной работы инвертора на «судне выходного дня» важно правильно подобрать емкость сервисной аккумуляторной батареи, которая должна выдерживать нагрузку в течении 2-3 дней.

Тип инвертора зависит от размера и веса устройства, а так же от того, будет ли на борту чувствительное к форме напряжения оборудование. Еще одна важная характеристика — ток, потребляемый инвертором в режиме ожидания.

Средняя и большая нагрузка

Если устройства переменного напряжения включают на борту яхты или катера регулярно, то емкость сервисной аккумуляторной батареи придется увеличить, а для зарядки аккумуляторов использовать генератор ходового двигателя или дополнительный дизельный (бензиновый)генератор.

Типичные графики суточного потребления переменного тока на катере или яхте
Типичные графики суточного потребления переменного тока на катере или яхте. Слева — неконтролируемый вариант. Генератор запускают при каждом включении устройства переменного напряжения. Справа -все мощные устройства переменного тока включаются только во время работы генератора. В остальное время работает инвертор

При совместной работе инвертора и генератора энергоемкое оборудование переменного тока включают в ​​течение 1-2 часов работы двигателя (дополнительного генератора). В промежутках, в период тишины,  работают только менее мощные устройства, которые питаются от аккумуляторной батареи через инвертор.

Генератор и инвертор дополняют друг друга – их сильные и слабые стороны противоположны. Без инвертора владелец яхты или катера вынужден запускать генератор только для того, чтобы включить телевизор или согреть чайник. В результате  — бесполезный расход топлива, невероятно высокая стоимость вырабатываемой энергии и тяжелая нагрузка на генератор.

Инверторы же эффективны как при небольшой, так и при высокой, но непродолжительной нагрузке. Например, имея на борту инвертор не придется на три минуты запускать двигатель, чтобы разогреть продукты в микроволновой печи. Инверторы незаменимы для освещения. Наконец, во время работы ходового двигателя, инвертор можно использовать для питания цепей переменного тока. В этом случае аккумуляторы разряжаться не будут, поскольку источником энергии для инвертора станет генератор двигателя.

Рекомендуемые характеристики инверторов

  • Высокое значение пиковой нагрузки. У некоторых высокочастотных моделей максимальная нагрузка составляет только 150% от непрерывной. У линейных устройств пиковая нагрузка достигает 300% номинальной
  • Высокая эффективность преобразования постоянного напряжения в переменное. Обычно производители указывают максимальное значение эффективности, которое характеризует работу инвертора при низких нагрузках. Чтобы правильно выбрать устройство, сравните графики изменения эффективности во всем диапазоне мощностей для нескольких моделей
  • Паразитное энергопотребление на катере необходимо уменьшать. Поэтому если инвертор будет долго оставаться включенным без нагрузки, потребляемый им в режиме ожидания ток должен быть минимальным. Этот показатель одна из самых важных характеристик инвертора
  • Выносной пульт управления. Часто на катерах и яхтах инвертор устанавливают в труднодоступном месте, подключают к аккумуляторам небольшой емкости, а затем используют время от времени. Дистанционный пульт позволит отключать такой инвертор в любой момент и сократит энергопотребление на борту
  • Автоматический переключатель источника напряжения. Позволяет подключить бортовую электросистему к береговой сети или генератору. Каждый раз, когда инвертор обнаруживает внешний источник переменного напряжения, он автоматически подключает его и переходит в режим зарядки аккумуляторов (если имеет встроенное зарядное устройство). Как только внешний источник отключается, инвертор возвращается в режим генерации переменного тока
  • Мощное встроенное зарядное устройство с низким выходным коэффициентом пульсации и температурной компенсацией напряжения зарядки. Дополнительный выход с ограничением тока для зарядки стартового аккумулятора
  • Высокая степень подавления электромагнитных помех. Дешевые модели создают сильное электромагнитное излучение и шумы в электрической сети. Выпущенные для Европы устройства должны иметь маркировку СЕ
  • Простая установка, которая главным образом зависит от удобного доступа к клеммам подключения AC и DC кабелей и возможности расположить в выбранном месте выносную панель управления.

Установка и подключение инвертора

Подключение инвертора без встроенного автоматического селектора источника переменного напряжения
Схема подключения на катере или яхте инвертора без встроенного автоматического селектора источника переменного напряжения

Инвертор — это сложное электронное устройство, элементы которого выполнены из  различных металлов. Поэтому влага, попадающая внутрь корпуса, создает идеальную ситуацию для развития коррозии. Все компоненты необходимые для этого — вода, электричество и разнородные металлы, присутствуют в одном месте. Чтобы коррозия не возникла инвертор необходимо устанавливать в сухом, защищенным от попадания брызг или конденсата месте.

Производительность инвертора зависит от температуры. Поэтому работающее на полной мощности устройство должно хорошо охлаждаться потоком холодного воздуха, который будет беспрепятственно отводить от инвертора тепло.

Сторона постоянного тока

Схема подключения инвертора со встроенным селектором источника переменного напряжения
Схема подключения инвертора со встроенным селектором источника переменного напряжения

Чтобы в кабеле, идущем от аккумуляторной батареи не падало напряжение, его сечение должно соответствовать току, потребляемому инвертором. Пиковый ток мощного устройства в 12-вольтовой электрической системе достигает 1000 А. Это значит, что такой инвертор придется подключать к аккумуляторам кабелем 4/0 AWG (110 мм2),  даже если устройство находится на расстоянии 1,5-3 метра от батареи

Прокладывать кабели большого сечения сложно и неудобно. Поэтому не стоит пытаться присоединять их непосредственно к клеммам аккумуляторной батареи. Особенно если кроме инвертора к ней уже подключены другие мощные потребители –  главная панель, дополнительный генератор или лебедка.  Вместо этого лучше использовать рассчитанные на соответствующий ток  положительную и отрицательную шины. А уже их соединить с аккумуляторными клеммам кабелем большого сечения. Дополнительно корпус инвертора подключают к общей точке заземления. Сечение заземляющего кабеля —  на один размер ниже основного отрицательного проводника

Потери в кабеле будут меньше, если инвертор находится рядом с аккумуляторной батареей. Однако поскольку аккумуляторы могут выделять едкие и взрывоопасные пары, инвертор обязательно располагают за пределами батарейного отсека.

При коротком замыкании аккумуляторная батарея способна генерировать огромный ток. Чтобы защититься от его разрушительных последствий, на кабеле идущем к инвертору, как можно ближе к клемме аккумулятора устанавливают автоматический выключатель или медленно срабатывающий плавкий предохранитель.

Сторона переменного тока

Схема подключения инвертора с двумя распределительными панелями
Схема подключения на катере или яхте инвертора со встроенным селектором источника переменного напряжения. Чтобы изолировать инвертор от слишком мощной нагрузки и не создавать «петлю» с независимым зарядным устройством, используется две распределительных панели переменного напряжения. К панели 1 подключены слишком мощное для инвертора оборудование — водонагреватель, электроплита и зарядное устройство. Это оборудование может использоваться только когда яхта подключена к береговой сети или работает генератор

Каждый раз перед подключением или ремонтом инвертора следует убедиться, что устройство отключено от аккумуляторов. В режиме ожидания на многих инверторах мультиметр не показывает никакого напряжения. Однако стоит появиться нагрузке, например, человеку коснуться выходных клемм переменного тока, как инвертор включится и заработает на полную мощность.

Если инвертор или аккумуляторная батарея от которой он работает, не могут выдержать некоторые нагрузки, то соответствующее оборудование подключают к панели переменного тока, не связанной с инвертором. К этой же панели подключают и независимое зарядное устройство. Схема позволяет избежать ситуации когда зарядное работает от инвертора и одновременно заряжает его аккумуляторы. Такая петля в лучшем случае будет расходовать энергию аккумуляторной батареи, а в худшем — повредить инвертор и зарядное.

Все инверторы для морского использования в режиме переменного тока должны подключать нейтраль к собственной заземляющей цепи. Это соответствует требованию заземления нейтрали на источнике питания. Однако такое соединение должно разрываться, когда подключен другой источник переменного напряжения ( чтобы не заземлять нейтраль в любом месте, кроме источника питания). Все морские инверторы делают это автоматически. Береговые модели – нет. Поэтому важно установить на яхту инвертор, специально предназначенный для морского использования.

Задайте вопрос,

и получите консультацию по лодочным электромоторам, аккумуляторам или зарядным устройствам для катера или яхты

captcha