Словник термінів резервного живлення

Сімдесят сім понять, які трапляються в характеристиках, паспортах і суперечках у коментарях. Кожне – у два-чотири речення, з типовим значенням там, де воно існує.

ДовідникОновлено 9 вересня 202619 хв читання

Як користуватися словником

Терміни згруповані за темами, а не за абеткою: сусідні поняття пояснюють одне одного, і читати підряд один розділ корисніше, ніж стрибати за алфавітом. Там, де величина має типовий діапазон для побутової техніки, він наведений одразу після пояснення.

Енергія, потужність і одиниці

Ват (Вт)

Одиниця потужності: скільки енергії прилад споживає або віддає щосекунди. Ват відповідає на питання «чи ввімкнеться», а не «на скільки вистачить». Лампа на 10 Вт і чайник на 2000 Вт відрізняються у 200 разів саме за потужністю.

Ват-година (Вт·год)

Одиниця енергії: потужність, помножена на час. Прилад на 100 Вт за годину роботи витрачає 100 Вт·год, а за десять хвилин – близько 17 Вт·год. Саме у ват-годинах вимірюється запас зарядної станції чи акумулятора, і саме їх треба порівнювати між пристроями. Різницю розібрано на сторінці вати проти ват-годин.

Кіловат-година (кВт·год)

Тисяча ват-годин. Це одиниця, у якій рахує побутовий лічильник і в якій зручно говорити про добове споживання. Квартира зазвичай витрачає 5–12 кВт·год на добу, а критичний мінімум (світло, роутер, холодильник) уміщається у 1–2 кВт·год.

Вольт (В)

Одиниця напруги, тобто «тиску» в електричному колі. Побутова мережа в Україні – 230 В змінного струму, автомобільний акумулятор – 12 В, домашні акумуляторні банки будують на 12, 24 або 48 В. Що вища напруга банку, то менші струми й тонші кабелі при тій самій потужності.

Ампер (А)

Одиниця сили струму, тобто кількості заряду, що проходить за секунду. Струм визначає нагрів проводів і номінал автоматичних вимикачів. У колі 230 В навантаження 2300 Вт дає приблизно 10 А, а те саме навантаження від акумулятора 12 В – майже 200 А.

Ампер-година (А·год)

Скільки ампер акумулятор віддаватиме протягом години. Це не енергія, а заряд: щоб отримати ват-години, ампер-години треба помножити на напругу. Порівнювати А·год двох пристроїв без згадки напруги безглуздо, і саме на цьому будується половина маркетингових перебільшень.

Мілі-ампер-година (мА·год)

Тисячна частка ампер-години, звична одиниця для павербанків. Щоб перевести в енергію, множать на напругу комірок (зазвичай 3,6–3,7 В), а не на 5 В вихідного порту. Павербанк «20000 мА·год» містить близько 74 Вт·год, а віддає у порт приблизно 55–65 Вт·год.

Кіловат-ампер (кВА)

Одиниця повної потужності, яку часто пишуть у паспортах генераторів і ДБЖ. Активна потужність у кіловатах виходить множенням на коефіцієнт потужності: генератор «5,5 кВА, cos φ 0,8» дає лише 4,4 кВт корисної потужності. Якщо в характеристиках є тільки кВА, вважайте пристрій слабшим, ніж здається.

cos φ (коефіцієнт потужності)

Показує, яка частка повної потужності виконує корисну роботу. Нагрівальні прилади й лампи розжарювання мають cos φ близько 1,0, двигуни й трансформатори – 0,6–0,9. Для побутових генераторів у паспорті зазвичай стоїть 0,8 або 1,0, і це число прямо визначає, скільки кіловат ви реально отримаєте.

Активна, реактивна і повна потужність

Активна (кВт) гріє, крутить і світить. Реактивна (квар) перекачується між джерелом і котушками двигуна туди-назад, не виконуючи роботи, але навантажуючи генератор і проводку. Повна (кВА) – геометрична сума обох, і саме на неї розрахований пристрій.

Номінальна потужність

Потужність, яку джерело тримає тривало без перегріву й просідання. Це єдине число, за яким варто добирати обладнання. Для генераторів воно зазвичай на 10–20% менше за рекламне.

Максимальна (пікова) потужність

Короткочасна потужність, яку джерело витримує секунди або десятки секунд, щоб пережити запуск двигуна. Виробники охоче виносять її в назву моделі. Розраховувати на неї як на робочу не можна: захист вимкне пристрій. Як рахувати правильно, описано у розрахунку потужності.

Пусковий струм

Струм, який споживає прилад із електродвигуном чи компресором у перші частки секунди після старту, поки ротор ще нерухомий. Він у 1,5–5 разів перевищує робочий: холодильник із наліпкою 120 Вт коротко просить 500–700 Вт. Саме пусковий струм, а не сума ват, визначає потрібну потужність джерела. Докладно: пускові струми.

ККД (коефіцієнт корисної дії)

Частка енергії, що дійшла до споживача, а не перетворилася на тепло. Інвертор має ККД 85–92%, зарядний пристрій 85–97%, бензиновий генератор лише 20–25% від енергії палива. ККД послідовних ланок перемножуються, тому ланцюг із трьох елементів по 90% дає на виході 73%.

Акумулятори

Комірка і збірка

Комірка – це один хімічний елемент із власною напругою (3,2 В для LiFePO4, близько 3,6 В для NMC). Збірка (батарея) – кілька комірок, з'єднаних послідовно для потрібної напруги й паралельно для потрібної ємності. Характеристики збірки визначає найслабша комірка.

Ємність акумулятора

Скільки заряду або енергії акумулятор віддає від повного до розрядженого стану. Вказується в ампер-годинах (тоді потрібна ще й напруга) або в ват-годинах. Паспортна ємність вимірюється за ідеальних умов: при кімнатній температурі, малому струмі й на новому виробі.

LiFePO4 (літій-залізо-фосфат)

Найпоширеніша хімія для стаціонарного резервного живлення. Витримує 2000–6000 циклів, допускає глибину розряду 90–100%, слабо горить і майже не деградує від того, що стоїть повністю зарядженим. Мінуси: більша маса й об'єм на кіловат-годину і заборона заряду при мінусовій температурі. Порівняння з альтернативою: LiFePO4 проти NMC.

NMC (нікель-марганець-кобальт)

Літієва хімія з вищою щільністю енергії, звична для ноутбуків, електроінструменту й компактних станцій. Дає менші й легші пристрої, але живе 500–1500 циклів і гірше переносить нагрів та тривале зберігання в повному заряді.

Свинцево-кислотний акумулятор (AGM, GEL)

Класична технологія: дешева на старті, важка, з ресурсом 250–600 циклів і допустимою глибиною розряду 30–50%. Автомобільний стартерний акумулятор для резервного живлення підходить погано, бо розрахований на короткі потужні розряди, а не на глибокі й повільні.

DoD (глибина розряду)

Depth of Discharge – частка ємності, яку дозволено відібрати за цикл. У LiFePO4 це 90–100%, в AGM близько 50%, у стартерного свинцю близько 30%. Саме через DoD «100 А·год» різних хімій означають різну кількість доступної енергії, а не однакову.

SoC (стан заряду)

State of Charge – поточний рівень заряду у відсотках, той самий індикатор, що показує станція чи ДБЖ. Обчислюється не прямим вимірюванням, а підрахунком відданих і прийнятих ампер-годин із поправкою на напругу, тому з часом накопичує похибку. У LiFePO4 напруга майже не змінюється в діапазоні 20–90%, і оцінка SoC там найменш точна.

BMS (система керування батареєю)

Електронна плата, що стежить за напругою кожної комірки, температурою і струмом та відключає батарею при виході за межі. Без BMS літієва збірка небезпечна. Спрацювання BMS виглядає як раптове зникнення живлення без попередження і найчастіше означає перевантаження, переохолодження або розбіжність комірок.

Калібрування BMS

Процедура, що повертає точність індикатора заряду: акумулятор повільно розряджають майже до нуля, а потім заряджають до 100% без пауз. Так BMS заново прив'язує крайні точки шкали до реальної ємності. Рекомендована частота для побутової станції – приблизно раз на 2–3 місяці або коли показання відсотків стають явно неправдоподібними.

Балансування комірок

Вирівнювання напруг комірок у збірці, яке виконує BMS у кінці заряду. Без нього одна комірка досягає межі раніше за інші й змушує систему припиняти заряд, через що доступна ємність падає.

Цикл і ресурс у циклах

Цикл – це повний розряд і заряд на всю доступну ємність; два розряди по 50% рахуються як один цикл. Ресурс вказує, скільки циклів акумулятор витримає до падіння ємності приблизно до 80% початкової. Орієнтири: LiFePO4 близько 3500 циклів, AGM близько 600, стартерний свинець близько 250.

C-rate

Струм заряду або розряду, виражений через ємність: 1C – це струм, що розряджає батарею за годину, 0,5C – за дві. Побутові станції зазвичай працюють у діапазоні 0,2–0,5C, і саме на такому режимі паспортна ємність відповідає дійсності.

Саморозряд

Втрата заряду під час простою без навантаження. Літієві збірки втрачають приблизно 2–3% на місяць, свинцеві 3–5% і більше, а електроніка самої станції додає ще й власне споживання. Тому пристрій, залишений «на всякий випадок» на півроку, зустріне відключення напівпорожнім.

Ефект Пекерта

Явище, через яке акумулятор віддає тим менше енергії, чим більшим струмом його розряджають. У свинцевих батарей воно виражене сильно: при розряді за годину замість двадцяти доступна ємність падає майже вдвічі.

Внутрішній опір і просадка напруги

Будь-який акумулятор має власний опір, тому під навантаженням напруга на клемах падає. Що старіша батарея й нижча температура, то більша просадка. Саме вона змушує інвертор вимикатися «за низьким зарядом», коли за відсотками ще є запас.

Заряд при мінусовій температурі

Літієві акумулятори не можна заряджати нижче приблизно 0 °C: на аноді осідає металевий літій, і ємність втрачається безповоротно. Розряджати на морозі можна, хоч і з меншою віддачею. Справні станції блокують заряд самі, але покладатися на це не варто. Докладніше: зберігання і мороз.

Інвертори та ДБЖ

Інвертор

Пристрій, що перетворює постійний струм акумулятора на змінний 230 В. Він визначає максимальну потужність системи, форму напруги й частину втрат. Типовий ККД – 85–92% на середніх навантаженнях і помітно менший на дуже малих.

Чиста синусоїда

Форма вихідної напруги, що повторює мережеву. Потрібна всьому, що має двигун, трансформатор або схему контролю фази: газовим котлам, насосам, компресорам, частині медичної техніки. Докладніше: чиста синусоїда.

Модифікована синусоїда

Спрощена ступінчаста форма напруги, дешевша в реалізації. Лампи, зарядки й нагрівачі її переносять, а двигуни гріються, гудуть і втрачають ресурс, автоматика газових котлів часто просто не запускається. Економія на цьому пункті зазвичай найдорожча у перерахунку на наслідки.

THD (коефіцієнт гармонічних спотворень)

Число у відсотках, що показує, наскільки форма напруги відрізняється від ідеальної синусоїди. Менш ніж 3% – добре, до 5% прийнятно для побуту, понад 8–10% означає фактично модифіковану синусоїду під назвою «синусоїда». Якщо THD у характеристиках не вказано взагалі, це теж відповідь.

ДБЖ (джерело безперебійного живлення, UPS)

Пристрій, що миттєво підхоплює навантаження при зникненні мережі й живить його від акумулятора. На відміну від зарядної станції, він постійно ввімкнений у розетку і розрахований на автоматичну роботу без людини. Огляд класу: ДБЖ та інвертори.

Лінійно-інтерактивний ДБЖ

Найпоширеніший побутовий тип: у нормальному режимі пропускає мережу крізь себе, підправляючи напругу автотрансформатором, а при аварії перемикається на інвертор за 4–20 мс. Дешевий і економний, але має паузу перемикання і залежить від якості мережі.

ДБЖ подвійного перетворення (online)

Постійно перетворює мережу на постійний струм і назад, тож навантаження завжди живиться від інвертора. Пауза перемикання відсутня, форма напруги ідеальна, але власне споживання і ціна вищі. Для дому виправданий рідко, здебільшого під чутливу апаратуру.

Час перемикання

Скільки триває пауза без напруги, поки джерело переходить із мережі на батарею. Побутові ДБЖ дають 4–20 мс, онлайн-моделі 0 мс, зарядні станції в режимі UPS зазвичай 10–30 мс. Комп'ютери й роутери переживають 20 мс спокійно, а деякі котли й насоси перезапускаються. Про це: UPS-режим станції.

Власне споживання

Скільки пристрій витрачає просто на те, щоб бути ввімкненим: вентилятор, плата, дисплей, реле. Для станцій і ДБЖ це 5–25 Вт. При малому корисному навантаженні власне споживання може з'їдати більше половини енергії батареї, і саме воно робить «стоватний котел на тиждень» неможливим.

Наскрізний заряд (pass-through)

Режим, у якому пристрій одночасно заряджається від мережі й живить навантаження. Зручно, але має два наслідки: сумарна потужність обмежена вхідним каналом, а батарея постійно тримається біля 100% і працює дрібними циклами, що прискорює старіння окремих хімій.

Зарядна станція

Готовий блок з акумулятором, інвертором, зарядним пристроєм і розетками в одному корпусі. Тиха, безпечна в приміщенні, не потребує обслуговування, обмежена ємністю. Типовий побутовий діапазон – 0,3–3 кВт·год. Як обирати: зарядні станції.

Павербанк

Мала батарея з портами USB і без інвертора на 230 В. Закриває телефон, ліхтар, роутер через перехідник на 12 В, але не тримає нічого потужнішого. Типова енергія – 30–150 Вт·год, тобто у десять разів менше за найменшу зарядну станцію.

Стабілізатор напруги

Пристрій, що утримує вихідну напругу в допустимих межах при просіданнях і стрибках у мережі. Він не дає резерву при повному зникненні світла й не замінює ДБЖ. Потрібен там, де мережа є, але напруга гуляє: у кінці довгої сільської лінії або при роботі від слабкого генератора.

Генератори

Електрогенератор

Двигун внутрішнього згоряння з електричним генератором на валу. Єдине побутове джерело, що дає енергію без обмеження за часом, поки є пальне. Плата за це – шум, вихлоп, обслуговування і собівартість кіловат-години у 8–15 разів вища за мережеву. Розділ: генератори.

Інверторний генератор

Генератор, що спершу випрямляє вироблену напругу, а потім формує з неї чисту синусоїду електронікою. Це дозволяє змінювати оберти двигуна під навантаження, тому він тихіший і економніший на малих потужностях. Дорожчий за класичний при однаковій потужності: інверторний чи звичайний.

AVR (автоматичний регулятор напруги)

Схема, що утримує вихідну напругу класичного генератора біля 230 В при зміні навантаження. Без AVR напруга гуляє в широких межах і псує електроніку. Наявність AVR не робить форму напруги чистою синусоїдою, це різні речі.

Мотогодина

Одна година роботи двигуна під навантаженням, основна одиниця обліку ресурсу й обслуговування. Інтервали заміни оливи задаються саме в мотогодинах, перші після обкатки зазвичай коротші за наступні. Побутовий генератор має ресурс порядку кількох тисяч мотогодин, залежно від класу.

Холостий хід

Робота двигуна без корисного навантаження. Генератор витрачає паливо навіть у цьому режимі: у моделі, якою користуються калькулятори сайту, це приблизно 0,09 л/год на кожен кіловат номіналу для бензинових машин. Саме тому надто великий генератор коштує дорожче щогодини роботи, а не лише при купівлі.

Обкатка

Перші години роботи нового двигуна на зниженому навантаженні з подальшою заміною оливи. Пропущена обкатка скорочує ресурс і збільшує витрату оливи в подальшому.

Питома витрата палива

Скільки літрів іде на вироблення однієї кіловат-години. Для побутового бензинового генератора це приблизно 0,4–0,7 л/кВт·год залежно від завантаження, для дизельного 0,3–0,5. Число різко погіршується при завантаженні менш ніж 30% від номіналу.

Чадний газ (CO)

Продукт неповного згоряння: без кольору, без запаху, важче виявити, ніж дим. Отруєння вихлопом генератора залишається найчастішою смертельною причиною, пов'язаною з резервним живленням. Двигун внутрішнього згоряння не працює в приміщенні, на балконі, у гаражі й під навісом біля вікон за жодних умов. Докладно: чадний газ і генератор.

Автозапуск

Функція, за якої генератор самостійно стартує після зникнення мережі й глушиться після її появи. Працює лише в парі з АВР і потребує справної системи запуску, підігріву та підготовленого палива.

Перекіс фаз

Нерівномірний розподіл навантаження між фазами трифазного генератора. Допустимий перекіс зазвичай обмежений, тому трифазна машина на 6 кВт не віддасть 6 кВт в одну фазу: реально доступно близько третини.

Рівень шуму, дБ(А)

Гучність, виміряна на стандартній відстані (найчастіше 7 м) і зважена за чутливістю вуха. Різниця у 10 дБ сприймається приблизно як подвоєння гучності, тому 65 і 75 дБ(А) – це зовсім різні стосунки з сусідами.

Сонячна енергетика

Фотоелектричний модуль

Панель із послідовно з'єднаних комірок, що перетворює світло на постійний струм. Побутові модулі мають потужність порядку сотень ват і робочу напругу в десятки вольт. Реальна віддача залежить від освітленості, кута, температури й чистоти поверхні. Розділ: сонячні панелі.

кВт·пік (кВп)

Встановлена потужність системи за стандартних умов випробувань. Це не та потужність, яку ви бачитимете щодня: у похмурий грудневий день система на 1 кВп видає одиниці відсотків від номіналу. Уся річна статистика вироблення нормується саме на кВп.

STC (стандартні умови випробувань)

Умови, за яких вимірюють паспортні параметри модуля: освітленість 1000 Вт/м², температура комірки 25 °C, задана прозорість атмосфери.

Voc (напруга холостого ходу)

Напруга на виводах модуля без навантаження, найвище значення, яке він здатен дати. Вона зростає на морозі, тому послідовний ланцюг панелей перевіряють саме за зимовим Voc: перевищення допустимого входу контролера виводить його з ладу. Це найчастіша помилка при самостійному складанні системи.

Isc (струм короткого замикання)

Максимальний струм модуля при замкнених виводах, орієнтир для вибору перерізу кабелю, запобіжників і контролера. Реальний робочий струм трохи менший за Isc.

MPPT (стеження за точкою максимальної потужності)

Тип контролера заряду, що постійно шукає оптимальне співвідношення напруги й струму панелі й перетворює надлишкову напругу на додатковий струм. Дає на 15–30% більше енергії, ніж простий контролер, особливо взимку й у хмарну погоду. Дозволяє підключати ланцюг панелей із напругою значно вищою за напругу батареї.

PWM (широтно-імпульсний контролер)

Простий контролер, що просто з'єднує панель із батареєю через ключ, притискаючи напругу панелі до напруги акумулятора. Дешевий і надійний, але втрачає частину потенційної потужності й вимагає, щоб напруга панелі відповідала напрузі банку.

Інсоляція

Кількість сонячної енергії, що припадає на квадратний метр за певний час, звідси й вироблення на кіловат встановленої потужності. В Україні воно різко нерівномірне за сезонами: липень дає приблизно у 5–6 разів більше, ніж грудень. Через це сонце добре економить рахунок улітку й погано рятує в зимовий блекаут.

Азимут і кут нахилу

Азимут – сторона світу, у яку дивиться панель, кут нахилу – її нахил до горизонту. Оптимум для річного вироблення в Україні – південь із нахилом, близьким до широти місцевості.

Втрати системи

Сукупність усього, що з'їдає різницю між паспортною потужністю панелей і енергією на виході: інвертор, кабелі, нагрів комірок, забруднення, неідеальний кут, затінення. У розрахунках беруть 10–20%, за замовчуванням 15%.

Електробезпека і підключення

АВР (автоматичне введення резерву)

Автоматика, що перемикає будинок між мережею й резервним джерелом і гарантує, що вони ніколи не з'єднані одночасно. Дорожча за ручний рубильник і потребує грамотного налаштування, зате не залежить від присутності людини. Розділ: підключення.

Реверсивний рубильник

Ручний перемикач на два положення з механічним блокуванням: або мережа, або генератор, третього не дано. Це мінімально припустимий спосіб підключити резервне джерело до внутрішньої проводки будинку. Дешевий, надійний і саме те місце, де економія неприпустима.

Зворотне живлення (backfeed)

Ситуація, коли напруга від генератора потрапляє у зовнішню мережу оператора, бо джерело під'єднали без розділення. На вимкненій лінії з'являється смертельна напруга, а через трансформатор вона ще й підвищується. Підключення «розетка в розетку» створює саме такий режим і є прямою загрозою життю сторонніх людей.

ПЗВ (пристрій захисного вимкнення)

Автомат, що порівнює струм у фазі й нулі та вимикає лінію при витоку на землю, зазвичай при 10 або 30 мА. Захищає людину від ураження, а не проводку від перевантаження. При живленні від генератора ПЗВ працює правильно лише тоді, коли система заземлення виконана коректно.

Автоматичний вимикач

Захищає кабель від перевантаження і короткого замикання, вимикаючи лінію при перевищенні номіналу. Номінал добирають за перерізом кабелю, а не за бажаною потужністю.

УЗІП (пристрій захисту від імпульсних перенапруг)

Захищає обладнання від коротких сплесків напруги при грозі й комутаціях у мережі. Ставиться в щиток і працює лише разом зі справним заземленням. Від тривалої підвищеної напруги не рятує: це задача реле напруги або стабілізатора.

TN-C-S

Система заземлення, у якій нульовий і захисний провідники розділяються в щитку будівлі. Це поширений сучасний варіант для приватних будинків, і саме він визначає, як під'єднувати нейтраль генератора. Схема заземлення при роботі від резервного джерела – питання до електрика, а не до інструкції генератора.

Заземлення

З'єднання корпусів обладнання із землею через захисний провідник і контур заземлення. Без нього не працює ПЗВ, а на корпусі при пробої ізоляції залишається небезпечний потенціал. Заземлення генератора виконують за інструкцією виробника з урахуванням прийнятої в будинку схеми.

Ступінь захисту IP

Двоцифровий код: перша цифра – захист від твердих предметів і пилу, друга – від води. Генератор із корпусом без відповідного класу під дощем працювати не має.

Переріз кабелю

Площа перерізу жили у квадратних міліметрах, від якої залежить допустимий струм і нагрів. Занижений переріз гріється й падає напругу, це особливо помітно у низьковольтних колах на 12 В, де струми в десятки разів більші.

Датчик чадного газу

Автономний сигналізатор із власною батарейкою, що подає звуковий сигнал при небезпечній концентрації CO. Коштує копійки порівняно з генератором і встановлюється в приміщеннях, суміжних із будь-яким пристроєм, що спалює паливо. Пожежний сповіщувач диму чадний газ не виявляє: це різні прилади.

Тепло, вода і побут

Гідроакумулятор

Бак із мембраною й повітряною подушкою у системі водопостачання. Він тримає воду під тиском, тому насос вмикається рідше, а при відключенні світла в домі залишається невеликий запас води без жодної електрики. Це найдешевший спосіб зменшити кількість пусків найважчого споживача в будинку.

Насосна станція

Насос із гідроакумулятором і реле тиску, що подає воду з криниці або свердловини. Її пусковий струм зазвичай найбільший у домогосподарстві, тому саме вона визначає потрібну потужність генератора. Рознесення роботи насоса в часі з рештою навантаження часто дешевше, ніж перехід на потужнішу машину. Розділ: тепло, вода, зв'язок.

Скорочення, які трапляються в характеристиках