Dimensionierung einer Batteriebank für maximale kontinuierliche Leistungsaufnahme

EDIT: in der Warteschleife, während ich die Bedingungen überprüfe

@Harper wies auf die Tatsache hin, dass meine Batterie für eine Stunde ununterbrochen 165 A aufnehmen soll, was den Bedarf meines Wechselrichters decken sollte, wenn mein Vakuum startet. Manchmal muss ich auf eine Pufferbatterie umschalten, und ich muss überprüfen, ob dies die Messungen nicht irgendwie beeinträchtigt hat. Im schlimmsten Fall könnte es bedeuten, dass die Messungen mit einer 136Ah AGM-Batterie von Sunwind mit einer Nennleistung von 67Ah bei C=1 durchgeführt wurden – etwa die Hälfte der Concorde.

Trotzdem könnten die Punkte zur Drahtstärke relevant sein ... Normalerweise verwende ich wirklich dicke (35 mm2 - 70 mm2) Überbrückungskabeldrähte und die Länge zwischen Wechselrichter und Batterie beträgt weniger als einen Meter, aber in diesem Fall habe ich mich nur auf die verlassen Kabel, die mit dem Wechselrichter geliefert werden, die alles andere als dick sind: vielleicht 2,5 mm2.

Ich habe eine einzelne 12-V-Batterie (ein Concorde Sun Xtender 2580L mit 305 Ah ), die den Strombedarf meiner netzunabhängigen Kabine deckt. Das hat gut funktioniert, aber ich habe kürzlich einen 2000-W-Wechselrichter bekommen, der ein neues Problem mit sich brachte: Spannungsspitzen und kontinuierliche Hochleistungslieferung.

Ich hatte herausgefunden, dass mein Setup in Ordnung wäre, da ich diesen Wechselrichter an einem Wochenende nur etwa zehn Minuten brauchte (um einen 220-V-1400-Watt-Staubsauger mit Strom zu versorgen), aber das funktionierte nicht: Sobald der Staubsauger hochfährt, der Die gezeigte Spannung am Wechselrichter fällt von 12,3 V auf 9,3 V ab. Ich werte das als Zeichen dafür, dass eine einzelne Batterie einer so hohen Belastung nicht standhalten kann. Was ich wissen möchte ist folgendes:

Wie kann ich wissen, wie "groß" eine Batteriebank ist, die ich brauche, um X Watt bei kontinuierlicher Leistungsaufnahme aufrechtzuerhalten? Gibt es einen Hinweis in den Batteriespezifikationen, der mir beim Auffinden der Zahlen hilft, oder verwenden die Leute nur eine Heuristik, wie "Die maximale Leistung einer Batteriebank ist ungefähr das 2-fache ihrer numerischen Bewertung in Ah"?

PS Sprechen Sie mich gerne in Volt, Amperestunden und Watt an. Ich kann rechnen :)

Wie lang sind die Kabel zwischen Batterie und Wechselrichter? Welche grösse haben sie? Wie hoch ist die auf dem Typenschild angegebene Leistungsaufnahme des Staubsaugers in Watt, VA oder Ampere + Volt (120 V 230)?
Erwägen Sie die Verwendung einer Kehrmaschine, die mit einem eigenen, eingebauten Akku betrieben wird.
Ich habe die Frage "in die Warteschleife" gestellt, nachdem ich die Kommentare gesehen habe. Ich muss überprüfen, ob alles wie gesagt funktioniert, da ich möglicherweise mit einer Batterie gemessen habe, die nur 67 A (C = 1) liefern konnte. Auf jeden Fall ist die Kabellänge unter 1m, die Leistungsaufnahme 1400W (bei 220V, was eigentlich egal sein sollte), aber die Kabeldicke ist wie mit dem Wechselrichter geliefert: dünn.

Antworten (4)

Ich verbrachte viel zu lange damit, zu denken, dass ich vom Netz gehen würde, und tat es dann nicht, als sich die Systemkosten für das, was ich brauchte, und die Netzanschlusskosten kreuzten, als der Energieversorger eine Verlangsamung bei neuen Verbindungen hatte und plötzlich vernünftig wurde ...

Eine 305-Ah-Batterie wird eine C/20-Rate von 15 Ampere haben, was ungefähr 183 Watt bei einem 12-V-System entspricht. C / 20 ist die Entladerate über einen Zeitraum von 20 Stunden und entspricht normalerweise der Bewertung von "305 Ah" an erster Stelle (Sie erhalten mehr Ah-Kapazität, die langsamer und weniger schneller entladen wird - und die Ah sinkt tendenziell von der Nennkapazität als das System altert.)

Eine gute "Faustregel" für die Größe der (Blei-/Säure-) Batteriebank, um eine bestimmte Auslosung zu unterstützen, ist, bei oder unter der C/20-Rate zu bleiben. Wenn Ihr Wechselrichter mehrere Eingangsspannungen unterstützt, würde ich dringend empfehlen, zu einer höheren Spannung (24, 36 oder 48 V) zu gehen, da das Aufrechterhalten einer parallel geladenen Batteriebank viel anfälliger für Probleme ist als ein Reihenstrang.

Oder besorgen Sie sich einen anderen Staubsauger oder eine nicht elektrische Kehrmaschine. Sie geben keine Details zu Ihrem Staubsauger an, aber viele haben eine ziemlich hohe Stromaufnahme bei 120 V (oder 240 V), die mehr als das 10-fache (oder 20-fache) der Stromaufnahme bei 12 V beträgt (Wechselrichter sind nicht zu 100% effizient. ) Dies führt zu einer sehr deutlichen Vergrößerung der benötigten Batteriebank. Alternativ können Sie einmal pro Woche einen Generator für 15 Minuten starten, um Ihre einmal pro Woche 10 Minuten hohen Stromverbrauchs zu decken, und Kraftstoff dafür transportieren und warten.

Die Batterie veröffentlicht keine C/20-Rate, veröffentlicht aber eine C/24-Rate von 258 AH oder 11,5 A bei dieser Rate. Das sind 138W.

Die Batterie ist in Ordnung. Es ist so total Ihre Drähte!

TLDR: Sie schätzen 2,5 mm2; Bei 165 A würde das genau dort 2,3 V Ihres Abfalls bedeuten, vorausgesetzt, der Draht ist echt und der Draht hat bei diesen Strömen nicht noch mehr Widerstand durch leuchtendes Kirschrot. Sie brauchen mehr wie 100 mm Al.

Nein, ich vermute, Sie hatten eine thermisch zulässige Drahtgröße, aber eine große Entfernung. Größenprobleme. Getcha jedes Mal.

Übrigens, diese Sache, bei der alle auf den falschen Zug aufgesprungen sind, passiert manchmal, wenn der Fragesteller mit einer Theorie oder Vermutung vorangeht.

Vergessen Sie die Batterie; es könnte einen Lastwagen starten

Buchstäblich. Es ist nicht für den Motorstart optimiert, könnte es aber tun. Die einlösende Eigenschaft von Blei-Säure-Batterien ist, dass sie verrückte Mengen an Strom treiben können. Deshalb lieben wir sie zum Starten von Motoren. Tatsächlich hat diese Batterie eine Nennleistung von 165 Ah bei einer 1-Stunden-Rate, was bedeutet, dass sie eine Stunde lang ununterbrochen 165 A oder etwa 2000 Watt ziehen kann – weit mehr, als ein Staubsauger zum Starten und Laufen benötigt. Und tatsächlich beginnt das Vakuum; das ist nicht deine Beschwerde. Ihre Beschwerde ist der Spannungsabfall am Wechselrichter .

Nun, wir wissen alles über Spannungsabfall. Wir führen immer wieder diese "3%"-Konversation.

Spannungsabfall ist ein anderer Fischkessel

Zuerst muss ich vier Worte sagen: „Aluminum Is My Friend“. Es war in den 1970er Jahren kein Freund von Leuten, die 15/20 A 120 V- Abzweigstromkreise mit AA-1350-Legierung verdrahteten, aber es ist Ihr Freund für eine Zuleitung , wenn Sie eine größere Entfernung zurücklegen.

Verstehen Sie, dass der Spannungsabfall in 12-V-Systemen durch die Schwere des Spannungsabfalls stark verstärkt wird, wenn Sie zu Beginn nur 12 V haben . Bei einem 120-V-Stromkreis sind wir mit einem 4-Volt-Abfall (3,3 %) zufrieden, aber bei einem 12-V-System sind 4 V 33 % (10-mal schlimmer).

Und um die Tyrannei noch zu verstärken, muss die Strom-/Amperezahl normalerweise zehnmal so hoch sein, um die gleiche nutzbare Wattzahl/Leistung zu ziehen; das verschlimmert das Problem mit dem Spannungsabfall noch einmal um das 10-fache . Also 100 mal schlimmer. Ernsthaft.

Sobald Sie 120 V erreicht haben, ist das Spannungsabfallproblem nur noch 1/100 so schlimm. Pardon, 240V, nur 1/400 so schlimm.

Dein Spannungsabfall

Sie sagen also, Ihr Setup sei "Draht, der wie 2,5 mm aussieht" von der Batterie zum Wechselrichter, und Sie erkennen an, dass dies etwas klein ist.

Ja. 2,5 mm Draht hat 0,007 Ohm pro Meter. E=IR, 0,007*165 = 1,15 Volt. Normalerweise kein Grund zur Sorge, aber dies sind 12 V, also sind wir bereits um 10 % im Minus. Und der Draht ist ein Hin- und Rückweg, also 2,3 Volt.

  • Aber der Wechselrichter ist dynamisch; Bei einem Spannungsabfall von 20 % zieht er 20 % mehr Strom bei gleicher Ausgangsleistung. Also mit 199 Ampere neu berechnen, Spülen, Waschen wiederholen.
  • Außerdem würde das 2-Leiter-Kabel 10 Watt pro Zoll emittieren , was ausreicht, um den Draht zu glühen und seinen Widerstand zu ändern.
  • Und da UL, BSI, TÜV usw. niemals einen Wechselrichter auflisten würden, der mit 2,5-mm-Draht auf der Primärseite verkauft wird, könnten wir es mit billigem Käse zu tun haben, und sie lieben es, „falsche“ Drähte zu verwenden, die „alles isoliert“ und sehr wenig Metall sind .
  • In den USA würde eine 165-A-Schaltung #2/0 Cu (67 mm2) oder #4/0 Al (107 mm2) erfordern, einfach um die thermischen Grenzen nicht zu überschreiten , ganz zu schweigen vom Spannungsabfall. Hier liegen Sie also um den Faktor 25 daneben.

Auch wenn einige der oben genannten Fakten etwas daneben liegen, ist der Gesamtbogen, dass dieses Setup um eine Größenordnung völlig unbrauchbar ist , und geeignete Kabel sollten das Problem lösen.

Eine Sache noch; Off-Grid-Strom besteht zu 10 % aus Erzeugung und zu 90 % aus Erhaltung. Es ist billiger, effiziente Appliances zu kaufen, als Kapazitäten aufzubauen, um ineffiziente zu unterstützen. Sie müssen diese Kabel trotzdem ersetzen, aber ich würde mir einen Staubsauger mit niedrigerer Amperezahl ansehen, bevor ich die Größe des Wechselrichters / der Batterie erhöhen würde.

Die Drahtgröße kann durchaus ein Problem sein, aber ich möchte darauf hinweisen, dass eine Batterie, die für 165 A ausgelegt ist, möglicherweise nicht dafür ausgelegt ist, dies ohne Spannungsabfall zu liefern - Batterien haben einen Innenwiderstand und fallen auf 9 oder 10 V ab, wenn 165 A gezogen werden kann für diesen Akku normal sein. Wenn dies der Fall ist, da die Batterie für 165 A ausgelegt ist und der Wechselrichter mit dieser Eingangsspannung einverstanden ist, lautet die richtige Antwort möglicherweise "Mach dir keine Sorgen".
@NateStrickland Eine so große Batterie mit einem so hohen Innenwiderstand entspricht nicht meiner Erfahrung mit großen Bleisäuren. Das würde auf einen defekten Akku hindeuten.
Nun, der Innenwiderstand kann unter anderem von der Temperatur, dem Ladezustand und dem Batteriealter abhängen, daher ist es schwer, das mit Sicherheit zu sagen. Ich habe gesehen, wie Autobatterien beim Anlassen auf 10 V abfallen, aber sie starten das Auto immer noch.
„Blei-Säure hat einen sehr niedrigen Innenwiderstand und die Batterie reagiert gut auf Hochstromstöße, die einige Sekunden dauern. Aufgrund der inhärenten Trägheit verhält sich Blei-Säure jedoch nicht gut bei einer anhaltenden Hochstromentladung; die Batterie ermüdet schnell und braucht eine Pause, um sich zu erholen. Eine gewisse Trägheit ist bei allen Batterien in unterschiedlichem Maße erkennbar, aber bei Blei-Säure besonders ausgeprägt. Dies deutet darauf hin, dass die Leistungsabgabe nicht nur auf dem Innenwiderstand basiert, sondern auch auf dem Ansprechverhalten der Chemie sowie Temperatur."
Um zu überprüfen, ob der Spannungsabfall von Ihren Kabeln zu lang und/oder zu klein ist, messen Sie die Spannung der Batterie mit einem Voltmeter, wenn die Eingangsspannung des Wechselrichters 9,3 V beträgt. Wenn Ihre Batterie gleichzeitig eine deutlich höhere Spannung hat, sind Ihre Kabel definitiv das Problem. Verkürzen oder vergrößern Sie Ihre 12-V-Kabel.
Danke für die Tipps: Ich habe die Frage "auf Eis gelegt", während ich verifiziere, dass ich die Grundannahmen nicht irgendwie durcheinander gebracht habe. Eine Stunde lang 165 A aufrechtzuerhalten, sollte tatsächlich ausreichen, also werde ich die Basisnummern überprüfen (siehe Update zu meinem Beitrag). Ich werde eine Antwort positiv bewerten / vergeben, wenn ich mehr weiß.
@Dotes Das alles ist nicht nötig. Die einzigen Zahlen, die Sie kennen müssen, sind Größe und Länge der Drähte. Das wird mit einer ungefähren Vermutung zum Strom sagen, ob es ein Problem ist oder nicht. Es gibt kein "wenn" zum Spannungsabfall; Drähte haben bekannte elektrische Eigenschaften.
@NateStrickland Ich habe auch meine Zweifel, dass das Vakuum 2000 W zieht. Ich gehe davon aus, dass es im Leerlauf weit unter 1000 W zieht , sonst könnte der 2000-W-Wechselrichter ihn nicht starten . Daher denke ich nicht, dass der Akku müde werden sollte.
Nun, jetzt, da OP der Frage Drahtgröße und -länge hinzugefügt hat, können wir berechnen. Unter der Annahme einer Stromaufnahme von 165 A (was meiner Meinung nach wahrscheinlich mehr ist, als das Vakuum verbraucht, außer vielleicht zum Starten), ergibt sich durch 1 m 2,5-mm2-Draht mit etwa 0,007 Ohm / m ein Abfall von 1,15 V über dem Draht - signifikant bei 12 V, aber es berücksichtigt nicht den gesamten gemessenen Abfall-OP.
@NateStrickland Stimmte mit 7 Milliohm / Meter und 1,15 V Abfall pro Richtung überein, Alter . Ich glaube, wir haben es gefunden.
Es stimmt, es sind beide Richtungen, also ein Abfall von 2,3 V aufgrund des Kabels, und ich denke, ein Abfall von 0,7 V aufgrund des Innenwiderstands der Batterie ist ziemlich vernünftig, was sich zu den gemessenen 3 V OP addieren würde. Sie hatten Recht, dass die Drähte der größte Faktor waren.

Die Batterie hat nur 305 Ah. Ich würde nach einer 1000 Ah Deep Cycle Starterbatterie suchen. Das Einbrechen der Batteriespannung ist ein sicherer Hinweis darauf, dass die Batterie nicht den Strom liefern kann, den der Wechselrichter zu ziehen versucht. Wenn der Wechselrichter überhitzt wäre, würde dies auf ein Wechselrichterproblem hindeuten, aber mit dem erheblichen Spannungsabfall kann die Batterie einfach nicht so viel liefern. Sie können auch mehrere Batterien verwenden, abhängig von Ihrem Wechselrichter und Laderegler, die möglicherweise in Reihe geschaltet werden können. Ich mag diese Methode, wenn möglich, da eine 2. parallel geschaltete Batterie manchmal eine schlechte Verbindung hat, sodass sie nicht vollständig aufgeladen wird. Und du weißt es nicht. parallel ist häufiger in kleinen Systemen. Beide Akkus sollten gleich groß sein,

Das beantwortet die Frage aber nicht wirklich. Ich habe mich gefragt, wie ich die maximale Nennleistung berechnen / finden kann. Es scheint, dass andere auf die technischen Daten zur Verwendung der Entladungswerte für verschiedene Zeitdauern hingewiesen haben, um die Nummer zu erhalten. Der 305Ah war bei C=100, aber bei C=1 waren es 165Ah, was bedeutet, dass er 165A über eine Stunde aushalten sollte. Das sind 165*12VA=1980W.

Ihre Batterie hat Probleme - 2000 W an einer 12-V-Batterie benötigen 166 A, und das beinhaltet keinen Effizienzverlust.

Auch wenn einige Gegenstände starten (groß mit Motoren usw.), müssen sie für eine kurze Zeit mehr ziehen, eine Faustregel lautet, die Last mit 4 zu multiplizieren ... Ein 1500-W-Staubsauger benötigt also möglicherweise einen 6000-W-Staubsauger Wechselrichter zum einfachen Starten...

Ich weiß, dass mein Akku Probleme hat. Das war das ursprüngliche Problem. Meine Frage war, wie ich im Voraus berechnen kann, was für ein Setup ich brauche, um es zu fahren. Ich weiß, dass eine 100-Ah-LiFePo4-Batterie eine Spitzenleistung von 1280 W liefern kann, aber AGM-Batterien haben einen viel höheren Innenwiderstand.
Dimensionierung einer Batteriebank für maximale kontinuierliche Leistungsaufnahme
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