Инвертор на 24 В потребляет столько же мощности, сколько инвертор на 12 В?

Я дам вам ответ, охватывающий несколько общих принципов, поскольку конкретный результат будет зависеть от конкретного типа инвертора.

Инвертор, если смотреть со стороны клемм аккумуляторной батареи (как бы он ни был устроен, 12 В, 24 В и т. д.), будет выглядеть как нагрузка постоянной мощности, т. е. как двухполюсное устройство, которое всегда потребляет одно и то же количество энергии, пока его нагрузка (лампочка) потребляет такое же количество энергии. Это связано с тем, что внутренняя схема будет пытаться подавать на нагрузку постоянное напряжение, и пока эта последняя (лампочка) потребляет такое же количество тока при постоянном напряжении, произведение$V \cdot I$на лампе, т. е. выходная мощность инвертора, будет постоянной.

Конечно, инверторы не имеют 100% КПД, поэтому постоянная мощность, потребляемая от батарей, будет выше, чем постоянная мощность, подаваемая на нагрузку, чтобы компенсировать потери внутри инвертора.

Это означает, что если один и тот же инвертор может работать с разными значениями входного напряжения, он будет потреблять больше тока при подключении к аккумуляторной батарее с более низким напряжением. Значение емкости аккумулятора (ампер-часы) здесь не имеет значения. Важно лишь то, что через обе батареи будет проходить одинаковый ток при их последовательном соединении.

Давайте проведем некоторые расчеты. Позволять$P_L=10W$мощность, потребляемая лампочкой, и$P_i$который инвертор получает от аккумуляторов. Предполагая приблизительную эффективность$\eta=0.9=90\%$у вас есть$P_i = P_L / \eta \approx 11 W$.

Это означает, что ток, потребляемый аккумуляторной батареей, будет$I_b = P_i / V_b$, где$V_b$напряжение аккумуляторной батареи, т. е. напряжение на входе инвертора.

Итак, у нас есть два случая:

$$\begin{align*} (1)&& V_b &= 12V &&\text{(single 20Ah battery)} \\[2 em] (2)&& V_b &= 24V &&\text{(two 20Ah batteries in series)} \\[2 em] \end{align*}$$

Ток в обоих случаях будет:

$$\begin{align*} (1)&& I_b &= P_i / V_b = 11W / 12V \approx 900mA \\[2 em] (2)&& I_b &= P_i / V_b = 11W / 24V \approx 450mA \\[2 em] \end{align*}$$

Так что емкость аккумулятора здесь не играет роли. Конечно, важно рассчитать, сколько часов работы эти батареи могут обеспечить. На самом деле емкость$C$батареи является приблизительной оценкой того, сколько времени батарея может отдавать заданный ток (однако, не путайте C с емкостью конденсатора! Это совсем не одно и то же, несмотря на сбивающий с толку идентичный символ!) . Математически:

$$C = I_b \cdot t \qquad\Rightarrow\qquad t = \dfrac {C} {I_b}$$

Следовательно, если$C = 20 Ah$расчетное время службы составит:

$$\begin{align*} (1)&& t &= \dfrac {C} {I_b} = \dfrac {20Ah}{900mA} = \dfrac {20Ah}{0.9A} \approx 22h \\[2 em] (2)&& t &= \dfrac {C} {I_b} = \dfrac {20Ah}{450mA} = \dfrac {20Ah}{0.45A} \approx 44h \\[2 em] \end{align*}$$

Это приблизительная оценка, так как емкость батареи не является исключительно точным параметром, когда речь идет об оценке срока службы. Чтобы быть точным, вам нужно то, что называется кривыми разряда батареи (аккумуляторы, как ни странно, не являются линейными устройствами), как вы можете видеть в этом техническом описании для свинцово-кислотного аккумулятора :

Вот увеличенное изображение кривых:

Обратите внимание, как время службы изменяется в зависимости от разрядного тока. При более высоких токах разряда батарея, конечно, прослужит меньше, но если вы подсчитаете, то увидите, что это не закон пропорциональности, т.е. удвоение скорости разряда (т.е. тока разряда) сокращает время более чем вдвое.

---

Кстати, энергия в батарее не измеряется ни в ампер-часах (Ач), ни в ваттах (Вт), а правильной единицей измерения является ватт-час (Втч), который является альтернативой джоулю (Дж), который является стандартной единицей энергии. Преобразование простое:

$$1 Wh = 1 W \cdot 1h = 1W \cdot (3600 s) = 3600 W \cdot s = 3600 J = 3.6 kJ$$

Ватт-час является более удобной единицей, когда речь идет об устройствах, которые работают в течение длительного времени и в конечном итоге потребляют большое количество энергии ( не обязательно с высоким уровнем мощности ).

Вместо этого ватт (Вт) является единицей мощности , то есть скорости преобразования энергии.$1W = 1 J/s$Что-то, потребляющее 1 Вт из источника, означает, что устройство преобразует/передает/использует 1 джоуль энергии в секунду, т.е. за каждую секунду работы джоуль энергии извлекается из источника питания, к которому оно подключено.

Емкость батареи C является грубой оценкой энергии, запасенной в батарее. Я не могу сказать, почему промышленность ввела эту странную единицу, поскольку вы вполне можете представить энергию, запасенную в батарее, в виде цифры в ватт-часах (и производители часто делают это в своих технических паспортах). Я могу только догадываться, что, поскольку батарея является источником примерно постоянного напряжения, можно (очень грубо) сказать, что емкость пропорциональна запасенной в ней энергии, поэтому проще говорить об ампер-часах, поскольку ампер легче измеряется обычными приборами, такими как цифровые мультиметры (которые обычно не могут измерять мощность напрямую).

Если у вас есть инвертор, это обычно означает, что он преобразует постоянный ток в переменный, поэтому я предполагаю, что вы имеете в виду понижающий регулятор или регулятор обратного хода — это высокоэффективные преобразователи энергии, и если мощность нагрузки составляет 10 Вт, то мощность, потребляемая входом преобразователь составляет 10 ватт плюс, может быть, 1 или 2 ватта потерь.

Таким образом, если входная шина питания составляет 12 вольт, ток, потребляемый преобразователем для подачи 10 ватт на нагрузку, будет 12 ватт / 12 вольт - 1А. Если бы преобразователь был эффективен на 100%, потребляемый ток составил бы 0,8333 ампер.

Если напряжение было увеличено до 24 В (при условии, что потери составляют 2 Вт, а преобразователь может работать с 24 В), входной ток преобразователя будет:

12 Вт / 24 В = 0,5 А.

Если батарея 24 В состоит из двух последовательно соединенных батарей по 12 В, это не имеет никакого значения.