Мощность зарядных устройств для электроинструментов: сколько ватт потребляют зарядные устройства и как планировать электроснабжение на строительной площадке.

Мощность зарядного устройства для электроинструментов обычно составляет 50–400 Вт от сети, и для планирования важно значение входной мощности, указанное на этикетке зарядного устройства, а не выходной мощности в названии модели. Выходная мощность описывает, что зарядное устройство подает на аккумулятор; входная мощность включает потери на преобразование и обычно на 15–25% выше. Рассчитывайте мощность цепей, удлинителей и генераторов, исходя из входной мощности, а затем добавьте запас для одновременной зарядки.

Именно в этом различии часто возникают ошибки при планировании электроснабжения объектов. Восемь компактных зарядных устройств мощностью 40 Вт — это небольшая нагрузка; два мощных быстрых зарядных устройства могут потреблять больше энергии, чем чайник. В этом руководстве объясняется практическое значение мощности зарядных устройств для электроинструментов: что означают эти два параметра, как пересчитывать их, сколько зарядных устройств может выдержать одна цепь и как правильно подобрать мощность генератора, не полагаясь на догадки.

Планируете установить зарядный стенд для бригады, прокатного парка или комплекта инструментов от производителя? Отправьте список аккумуляторов и информацию об электропитании на объекте , и наша команда обсудит с вами конфигурацию зарядного устройства.

Выходная мощность против входной мощности: почему у зарядного устройства есть два параметра?

Сетевое зарядное устройство преобразует переменный ток в управляемый постоянный ток для батареи. Это преобразование не бесплатно. Примерно 10–20% энергии, потребляемой из розетки, превращается в тепло в коммутирующих устройствах, трансформаторе, выходном выпрямителе и цепи управления. Взаимосвязь проста:

Входная мощность ≈ выходная мощность ÷ КПД преобразования

Зарядное устройство мощностью 40 Вт, работающее с КПД 85%, потребляет около 47 Вт на этапе основной зарядки. При КПД 80% оно потребляет 50 Вт. На одном зарядном устройстве разница незначительна; на зарядном стенде, рассчитанном на 40 устройств, это меняет расчет цепи и тепловую нагрузку в помещении. Для сравнения, стандарт IEC 62841-1 охватывает инструменты с номинальной мощностью до 3700 Вт, поэтому обычное зарядное устройство находится в пределах диапазона, установленного стандартом ( IECEE, IEC 62841-1:2014 ).

Почему значение входного тока на этикетке выше ожидаемого?

Компактные зарядные устройства без активной коррекции коэффициента мощности часто работают с коэффициентом мощности 0,5–0,6. Номинальный входной ток, указанный на паспортной табличке, умноженный на входное напряжение, дает кажущуюся мощность в вольт-амперах (ВА), а не реальную мощность в ваттах. Реальная мощность — это ВА, умноженные на коэффициент мощности. Именно поэтому указанный на табличке ток 1,5 А при 120 В может соответствовать примерно 108 Вт фактического потребления, а не 180 Вт.

Отсюда вытекают два практических правила. Во-первых, при проверке мощности вилки, кабеля и разъема используйте номинальный входной ток, поскольку эти компоненты чувствительны к току. Во-вторых, при оценке нагрузки генератора и стоимости электроэнергии используйте измеренную или рассчитанную активную мощность.

Маркетинговое напряжение не совпадает с напряжением батареи.

Аккумуляторы для инструментов с маркировкой «18 В» и «20 В МАКС.» обычно представляют собой одну и ту же пятиэлементную литиевую платформу с номинальным напряжением 18 В; большее число обозначает пиковое значение при полной зарядке. Скорость фактического поступления энергии в аккумулятор определяется выходным током и выходным напряжением, указанными на этикетке зарядного устройства, а не названием платформы.

Какова потребляемая мощность зарядного устройства для электроинструмента в ваттах? Типичные диапазоны.

В таблице ниже приведены общие отраслевые диапазоны для распространенных классов зарядных устройств, а не технические характеристики какой-либо конкретной модели. Рассматривайте ее как отправную точку для планирования и подтвердите фактическую номинальную мощность устройства, которое вы собираетесь приобрести.

Разница в мощности важнее любой отдельной цифры. Зарядное устройство для садового инструмента на 20 В 2 А — это устройство класса 40 Вт, которое может использовать одну цепь на рабочем столе с десятком других. Двухпортовое быстрозарядное устройство для строительного инструмента может потреблять мощность, сравнимую с небольшим обогревателем, а четыре таких устройства на одной цепи могут потреблять большую часть 15-амперной ветки.

Чтение этикетки: там, где указана мощность зарядного устройства для электроинструмента.

На этикетке, соответствующей требованиям, обычно указываются диапазон входного напряжения, входная частота, максимальный входной ток, выходное напряжение, выходной ток и любые параметры защиты. Читайте ее в следующем порядке:

1. Диапазон входного напряжения. «100–240 В» означает, что зарядное устройство предназначено для использования на различных рынках. «198–264 В» означает, что оно предназначено для регионов с напряжением 220–240 В и не должно использоваться на станциях с напряжением 120 В.
2. Максимальный входной ток. Это наихудший случай, обычно указываемый при самом низком номинальном входном напряжении. Он определяет размер кабелей и автоматических выключателей, а не энергопотребление.
3. Выходное напряжение и ток. Перемножьте их, чтобы получить выходную мощность в ваттах. Это энергия, передаваемая в батарею до потерь.
4. Класс защиты и защиты от воздействия окружающей среды. Защита от перегрузки по току, короткого замыкания и перегрева, а также степень защиты IP, если зарядное устройство будет использоваться во влажном помещении.

Пример решения: одна метка, три цифры.

Предположим, на зарядном устройстве указана маркировка «Вход 100–240 В~, 50/60 Гц, 1,5 А; Выход 21 В ⋅ 2 А». Выходная мощность составляет 42 Вт. При напряжении 120 В максимальная входная мощность составляет 180 ВА; при коэффициенте мощности 0,6 это примерно 108 Вт, а при 0,95 — около 171 Вт. Фактическое потребление во время основной зарядки обычно будет ниже обоих значений, поскольку зарядное устройство потребляет номинальную максимальную мощность только в нижней части диапазона входного напряжения и при полной нагрузке. Однако для планирования схемы максимальное значение является безопасным показателем.

Мощность и нагрузка на цепь зарядного устройства для электроинструмента: сколько зарядных устройств поместится в одной цепи?

В американской практике электромонтажа непрерывная нагрузка не должна превышать 80% от номинальной мощности ответвленной цепи. Применение этого правила дает практический, а не теоретический предел для планирования:

Теперь применим показатели зарядных устройств. Восемь компактных зарядных устройств мощностью 55 Вт каждое в сумме дают 440 Вт, или около 3,7 А при 120 В — этого достаточно для цепи на 15 А. Четыре быстрых зарядных устройства мощностью 180 Вт каждое в сумме дают 720 Вт, около 6 А — этого тоже достаточно. Шесть мощных зарядных устройств мощностью 350 Вт каждое в сумме дают 2100 Вт, что превышает 80% от предела цепи на 15 А и требует цепи на 20 А или разделения на две ветви. Таким образом, нагрузка цепи зарядного устройства для электроинструмента представляет собой простую сумму входной мощности в ваттах, а не значений, указанных на аккумуляторной батарее.

Разнообразие существует, но не стоит на него рассчитывать.

Зарядные устройства не потребляют максимальную мощность на протяжении всего цикла. Литиевая батарея заряжается постоянным током до тех пор, пока не приблизится к предельному напряжению, после чего потребление снижается; в последней части цикла потребление может составлять лишь небольшую часть пикового значения. На стенде, полностью заполненном батареями, но редко одновременно, показания будут ниже суммы показаний. Риск связан со сменой смены, когда все батареи возвращаются разряженными одновременно. Планируйте схему зарядки с учетом этого момента, а не на обычный день.

Сетевые фильтры с пусковым током и общим питанием

Подключение нескольких зарядных устройств одновременно вызывает кратковременный пусковой скачок, пока заряжаются входные конденсаторы. В цепи, уже близкой к пределу своих возможностей, этот скачок может привести к срабатыванию автоматического выключателя или защитного устройства. Запускайте устройства поочередно, избегайте последовательного подключения нескольких сетевых фильтров и не используйте зарядные устройства в цепях, общих с компрессорами, сварочными аппаратами или другим оборудованием с высоким пусковым током.

Подбираете зарядный контейнер или верстак для мастерской? Наша команда специалистов по OEM/ODM зарядным устройствам может сравнить ваш список нагрузок с конфигурациями в нашем каталоге; заполнение формы запроса — самый быстрый способ начать.

Расчет мощности генератора для зарядных устройств аккумуляторов и инверторных нагрузок

При расчете мощности генератора учитываются рабочая мощность, пусковая или пиковая мощность, а также коэффициент мощности нагрузки. Зарядное устройство представляет собой относительно щадящую нагрузку по сравнению с компрессором, но несколько таких устройств в сумме дают значительную нагрузку. Рабочий метод выглядит следующим образом:

1. Сложите потребляемую мощность в ваттах всех зарядных устройств, которые могут работать одновременно.
2. Добавьте к этому генератору другие постоянно подключенные нагрузки: освещение, ноутбук, радио, вентилятор.
3. Добавьте 20–30% запаса мощности, чтобы генератор не работал на пределе своих возможностей.
4. Проверьте самый большой единичный пусковой импульс, затем запускайте инструменты с высоким пусковым импульсом последовательно, а не запускайте все инструменты одновременно.

Например, шесть зарядных устройств мощностью 100 Вт каждое, плюс 100 Вт освещения, в сумме составляют 700 Вт. Добавьте чайник мощностью 1500 Вт, и одновременная нагрузка достигнет 2200 Вт, что превышает номинальную мощность генератора в 2000 Вт. Решение не в том, чтобы по умолчанию использовать генератор большей мощности; нужно держать чайник на отдельной цепи или смириться с тем, что он не сможет работать, пока кухонный стол полностью загружен.

Для чувствительной электроники более безопасным выбором является инвертор с чистой синусоидальной волной. Некоторые легкие зарядные устройства плохо работают на модифицированном синусоидальном сигнале, издавая шумы или отказываясь запускаться, даже при достаточной мощности.

Стоимость энергии на одну зарядку: расчет в пять строк

Мощность зарядного устройства для электроинструментов также определяет эксплуатационные расходы парка аккумуляторных батарей. Потребляемая энергия рассчитывается как емкость батареи в ватт-часах, деленная на эффективность зарядки:

кВт·ч на зарядку = (напряжение батареи × емкость батареи в А·ч) ÷ 1000 ÷ КПД

Аккумуляторная батарея 18 В, 5,0 Ач вмещает 90 Вт·ч. При КПД 85% зарядное устройство потребляет около 106 Вт·ч из сети, или 0,106 кВт·ч. При коммерческом тарифе 0,15 долларов США за кВт·ч это составляет примерно 1,6 цента за полную зарядку. Тридцать зарядок в неделю составляют примерно 3,2 кВт·ч и около 0,48 долларов США; за год — около 25 долларов США. Эти цифры невелики на одну батарею, но полезны при сравнении 40-ваттного зарядного устройства с 300-ваттным быстрым зарядным устройством для большого автопарка.

Потребление энергии в режиме ожидания заслуживает отдельного внимания. Зарядное устройство, оставленное подключенным к сети, может потреблять 0,3–1 Вт без установленной батареи. Один ватт в непрерывном режиме составляет 8,8 кВт⋅ч в год. Отключение оборудования от сети в конце смены — это простая привычка, оказывающая ощутимое влияние на десятки устройств.

Конструктивные особенности, влияющие на входную мощность зарядного устройства.

• Широкий диапазон входного напряжения. Зарядное устройство с напряжением 90–264 В обеспечивает стабильное выходное напряжение как при слабом, так и при высоком напряжении сети, но входной ток возрастает в нижнем диапазоне. Именно поэтому максимальный ток указывается при минимальном напряжении.
• Активная коррекция коэффициента мощности. Коррекция коэффициента мощности повышает коэффициент мощности выше 0,9, снижая потребляемую мощность в ВА при той же активной мощности. Это важно на стендах с множеством зарядных устройств на одном распределительном щите.
• Режим ожидания и режим без нагрузки. Хорошие зарядные устройства переходят в режим пониженного энергопотребления, когда батарея полностью заряжена или отсутствует; дешевые же поддерживают работу основной цепи.
• Метод охлаждения. Высокомощные зарядные устройства с вентиляторным охлаждением отводят больше тепла из корпуса, но создают небольшую нагрузку на вентилятор и путь для пыли. Герметичные маломощные устройства полагаются на поверхность корпуса.
• Профиль зарядки. Зарядка постоянным током, а затем постоянным напряжением, с учетом температурных ограничений батареи и ограничений BMS, определяет, как долго зарядное устройство будет работать вблизи пикового значения потребления.

Зарядные устройства в этом каталоге

В нашем ассортименте зарядных устройств для садового и электроинструмента представлены маломощные внешние устройства, потребляемая мощность которых составляет лишь небольшую часть мощности электросети мастерской. В таблице используются опубликованные в каталоге характеристики трех моделей:

При выходной мощности 36–40 Вт эти зарядные устройства относятся к классу устройств с входной мощностью 45–60 Вт, поэтому зарядка десяти таких устройств на лабораторном столе — это всё ещё умеренная нагрузка. Диапазон входного напряжения 90–264 В у HR36C MCU подходит для проектов, которым необходимо охватить рынки 120 В и 230 В в рамках одной конструкции; диапазон 198–264 В у HR40C предназначен для регионов 220–240 В. Оба устройства являются внешними зарядными устройствами, и фактическое время зарядки зависит от емкости батареи, тока, который может принять BMS, и начального состояния заряда, а не только от мощности. Для подбора зарядного устройства к аккумуляторному блоку см. наше руководство по подбору мощности и батареи ; перед использованием устройств разных марок выполните проверку совместимости .

Распространенные ошибки при планировании электропитания зарядных устройств

• Складываем выходную мощность в ваттах и ​​называем это нагрузкой. Выходная мощность — это то, что получает батарея; схема воспринимает входную мощность в ваттах, которая выше.
• Если не учитывать правило 80%, то цепь на 15 А, нагруженная до 1700 Вт в непрерывном режиме, будет срабатывать из-за ложных срабатываний, даже если расчеты показывают 1800 Вт.
• Предположим, что зарядные устройства потребляют полную мощность на протяжении всего цикла. Их характеристики постепенно снижаются, но пиковое значение, соответствующее сдвигу напряжения, фиксируется автоматическим выключателем.
• Используйте легкий удлинитель. Длинный и тонкий провод увеличивает падение напряжения и выделяет тепло; используйте провод, рассчитанный на полный ток, и держите его в развернутом виде.
• Сетевые фильтры с последовательным подключением. Это скрывает общую нагрузку и обходит защитную схему цепи.
• Покупать генератор, ориентируясь только на мощность зарядного устройства, нецелесообразно. Пусковые скачки напряжения и другие нагрузки на объекте определяют, справится ли он с нагрузкой.
• Забыть о режиме ожидания. Подключенный к сети кухонный стол потребляет энергию круглосуточно и выделяет тепло в закрытом помещении.

Часто задаваемые вопросы

Сколько ватт потребляет зарядное устройство для электроинструмента?

Большинство зарядных устройств для беспроводных инструментов потребляют от сети примерно 45–400 Вт. Компактные зарядные устройства на 18 В/20 В потребляют около 45–60 Вт, устройства среднего размера — около 90–115 Вт, а мощные двухпортовые или сверхмощные быстрые зарядные устройства могут достигать 300–400 Вт. Точная цифра указана на этикетке, определяющей входную мощность.

Как рассчитать мощность зарядного устройства для электроинструмента, исходя из номинальной выходной мощности?

Разделите выходную мощность в ваттах на КПД преобразования, затем скорректируйте с учетом коэффициента мощности, если вы работаете в ВА. Для выходной мощности 40 Вт при КПД 85% требуется около 47 Вт входной мощности; коэффициент мощности 0,6 повышает полную мощность примерно до 78 ВА.

Заряжает ли зарядное устройство большей мощности аккумулятор быстрее?

Только до предела, допустимого для батареи и её системы управления батареей (BMS). Зарядное устройство мощностью 300 Вт не может подавать ток в аккумулятор, рассчитанный на 2 А. При превышении этого предела зарядное устройство просто будет работать с током ниже номинального, и цикл зарядки-разрядки будет зависеть от температурных и вольт-амперных характеристик батареи.

Можно ли подключить шесть зарядных устройств к одной цепи на 15 А?

Обычно да, если это компактные устройства. Шесть зарядных устройств мощностью 55 Вт — это 330 Вт, что значительно меньше планируемого лимита в 1440 Вт. Шесть мощных зарядных устройств мощностью 350 Вт — это 2100 Вт, и для их работы требуется цепь на 20 А или разделение мощности на две ветви.

Почему на этикетке зарядного устройства указано 1,5 А, если оно потребляет всего 50 Вт?

Указанное значение 1,5 А — это максимальный входной ток, выраженный при самом низком номинальном напряжении и включающий полную мощность. Фактическое потребление ниже и зависит от типа нагрузки и коэффициента мощности. Маркировка предназначена для безопасного подключения, а не для учета энергопотребления.

Потребляют ли зарядные устройства энергию, если батарея не установлена?

Многие потребляют, как правило, 0,3–1 Вт. Это менее 9 кВт⋅ч в год на одно устройство, но для большого стола это суммируется. Выключайте или отключайте стол от сети в конце дня.

Можно ли заряжать устройство от инвертора с модифицированной синусоидальной волной?

Это не самый оптимальный вариант. Некоторые зарядные устройства отказываются запускаться или работают с шумом при питании от сети с модифицированной синусоидой. Инвертор с чистой синусоидой — более безопасный выбор для электроники, даже если его номинальная мощность достаточна.

Сколько стоит одна полная зарядка?

Для аккумулятора 18 В 5,0 Ач с КПД 85% и ценой 0,15 доллара США за кВт⋅ч это примерно 1,6 цента. Более крупные аккумуляторы и более высокие тарифы на электроэнергию увеличивают эту цифру пропорционально.

Заключение

Мощность зарядного устройства для электроинструмента — это входное значение, а не выходное. Внимательно изучите этикетку, переведите выходную мощность во входную, используя КПД и коэффициент мощности, затем планируйте цепи с 80% от их номинальной мощности и генераторы с запасом мощности 20–30%. Такой подход позволяет разместить зарядное устройство в пределах зоны действия автоматического выключателя, избежать ложных срабатываний при смене смены и получить реалистичную, а не приблизительную, стоимость энергии на одну батарею.

Если вы заказываете зарядные устройства для мастерской, прокатного парка или программы OEM-производителя инструментов, отправьте список аккумуляторов, напряжение на объекте и количество зарядных мест через нашу форму запроса или свяжитесь с нашей командой , предоставив подробную информацию. Мы подтвердим доступные конфигурации в соответствии с вашими требованиями.