Решения за резервно захранване с DC-генератор KS 48V-DC

Съвременното общество се движи към гъвкавост и възобновяема енергия.

Решенията за енергийни острови и системите за захранване с батерии са се превърнали в тенденция и стават все по-често срещани. В момента преживяваме бързи промени в производството на батерии и акумулатори, които все повече влияят на нашето ежедневие.

Устройствата за съхранение на електроенергия все повече стават част от различни системи за електрозахранване. Слънчеви системи, вятърни турбини, електрически автомобили, домакински уреди с акумулаторни батерии, компютърни системи с UPS, телекомуникации, системи за наблюдение и др. са оборудвани с дълготрайни батерии.

Батериите се зареждат или от променливотоков, или от постоянен токов източник на захранване. Въпреки това, променливотоковото напрежение трябва първо да бъде изправено, което само по себе си представлява технически проблем при по-високи нива на мощност.

Повечето AC/DC зарядни устройства, както и зарядните модули в инверторите, имат импулсно потребление на енергия и повечето от тях зареждат устройството за съхранение на батерията по импулсен начин:

Текуща консумация (зелено) на зарядното устройство

Заряден ток (зелен) на батерията

Главното напрежение е показано в жълто. В случай на зарядни устройства или модули за зареждане без корекция на фактора на мощността, се консумират само максималните стойности на синусоидалната вълна.

Консумацията на импулсен ток има коефициент на мощност от 0.5-0.6, което води до висока реактивна мощност. При работа от обществената електрическа мрежа има по-малко проблеми, тъй като няколко потребители на електроенергия работят паралелно и се балансират взаимно.

При използване на AC генератор обаче възникват различни технически проблеми, които означават, че не можете да използвате повече от половината от номиналната мощност на генератора и трябва да се предприемат мерки за стабилизиране на веригата срещу хармониците, причинени от импулсоподобно потребление на ток.

На практика това често води до нестабилна работа на зарядното устройство и дори до повреда на генератора, като например прегряване на намотките, счупен регулатор на напрежение или инверторен модул.

Конвенционалният генератор не трябва да се използва като резервен източник на захранване за UPS или инвертор, тъй като зарядният модул може да изкриви неговото напрежение, което от своя страна влияе на електрическите консуматори, които трябва да бъдат захранени. Генераторите с инверторна технология са по-подходящи за това, но трябва да се има предвид ограниченията в производителността.

DC ГЕНЕРАТОРИ като източник на енергия за съхранение на батерии решават проблема по различен начин и имат много предимства в този смисъл.

KS 48V-DC е свързан директно към батерията или 48V шината и изпълнява същата функция като други източници на постоянен ток, като соларно поле или вятърна турбина с контролер за зареждане.

Зареждането на батерията чрез соларния контролер за зареждане е сложно, в зависимост от консумацията на мощност на инвертора:

На изображението вляво не се черпи енергия от инвертора за захранване на дома, а на изображението вдясно енергията се черпи на импулси, за да се създаде синусоида.

DC генераторът има множество намотки и електронно управление, което прави изходния ток много по-гладък. Така изглежда зарядният ток (в зелено) на LiFePO₄ батерия (в краен случай) при 40A и 70A ток (ефективна стойност):

Изходното напрежение на DC генератора има много ниска пулсация, което все пак може да предизвика пулсация на зарядния ток в батерия LiFePO₄. С увеличаването на зарядния ток, разликата между собственото напрежение на батерията и напрежението на генератора се увеличава, което може да доведе до намаляване на пулсацията на зарядния ток.

Генератор на постоянен ток за зареждане на батериите е добро решение от всички гледни точки и в някои случаи няма по-добра, ако изобщо има, алтернатива.

Например, при инвертори, свързани към мрежата с функция за резервно захранване и с DC батерийно съхранение, няма възможност да се използва AC генератор вместо обществената електрическа мрежа, тъй като такъв генератор може да бъде повреден от обратна връзка на захранването. Батерийното съхранение на постоянен ток може да бъде презареждано само от източник на постоянен ток.

Könner & Söhnen винаги работи, за да може да предложи на нашите клиенти добри решения. Надеждното електрозахранване е изключително важно и генераторите на постоянен ток от Könner & Söhnen трябва да играят важна роля в това.

Генераторът KS 48V-DC за постоянен ток е специално разработен за 48V батерийни системи за съхранение, чийто работен диапазон на напрежение съвпада с диапазона 48-54V.

Ето параметрите на най-често срещаните батерии в сравнение:

Задължително е да се обърне внимание на такива параметри като максимално напрежение на зареждане, препоръчителен ток и използваема капацитет:

Максималното изходно напрежение на KS 48V-DC е избрано по такъв начин, че да не се получава презареждане, дори при AGM и оловно-киселинни батерии. Това е в областта на поддържащото зареждане и не може да повреди батериите, дори ако генераторът работи в продължение на няколко часа.

Ако напрежението на шината 48V се повиши до 57V (например поради други източници на постоянен ток), генераторът спира незабавно, независимо от режима.

Литиево-йонните батерии са оборудвани с BMS контролери, които също така предотвратяват презареждане.

Диапазонът на напрежението от 48-54V съответства на повечето 48V шинопроводи. Трябва също да се вземе предвид спадът на напрежението в кабелите от генератора до 48V шинопроводите, който може да бъде 0.5-1.0V в зависимост от силата на тока.

KS 48V-DC работи като зарядно устройство или модул за зареждане с IU характеристика:

Той изпълнява същата функция като всеки друг DC източник, свързан към 48V шината, като осигурява захранване на системата при необходимост.

Различни алгоритми за функции могат да бъдат внедрени, използвайки съществуващия режим AUTO или EXTERNAL CONTROL. При избора между режимите AUTO и EXTERNAL CONTROL трябва да се вземат предвид специалните характеристики на системата, която ще бъде захранвана. Когато генераторът работи и е единственият източник на DC захранване на 48V шината, той поема практически цялото захранване, тъй като изходното му напрежение остава малко над напрежението на батерията.

Ако средното енергийно изискване е повече от 50% от номиналната мощност на генератора (например, телекомуникационни системи), препоръчваме използването на няколко KS 48V-DC за увеличаване на мощността:

Общата номинална мощност на свързаните паралелно DC генератори трябва да бъде поне два пъти по-висока от средната консумация на мощност на свързаните потребители на енергия, за да се гарантира непрекъсната работа в дългосрочен план. Например, половината от DC генераторите могат да работят, докато другата половина се охлажда, обслужва или зарежда с гориво.

В режим AUTO, такава система би била също саморегулираща се. Дори малко отклонение в началното напрежение на генератора означава, че първият генератор стартира първи, а останалите се включват, когато напрежението на батерията продължава да пада, ако изходът на първия генератор сам по себе си не е достатъчен. Ако изходният ток на един от активните генератори падне под 20A, той се изключва в рамките на 30 секунди, докато останалите генератори продължават да работят.

Ако други източници на постоянен ток трябва да станат активни на шината 48V (заряден модул на инвертора или UPS, AC/DC конвертор, контролер за зареждане на PV модулите или вятърната турбина и т.н.) и поемат захранването частично или изцяло, токовото натоварване на KS 48V-DC и когато е в режим AUTO, контролерът изключва генератора. Ако няколко KS 48V-DC трябва да работят паралелно, те се изключват един след друг и продължават да работят само тези, при които токовото потребление надвишава 20A.

Това спестява гориво, защото двигателят не работи при ниски натоварвания, а в икономичния диапазон на скоростта.

В режим EXTERNAL CONTROL, KS 48V-DC се включват и изключват само чрез външни потенциално свободни „сухи“ контакти, с изключение на защитата от пренапрежение, която изключва генератора при 57V.

ОПЕРАЦИЯ  В АВТОМАТИЧЕН РЕЖИМ

Генераторът в режим AUTO следи напрежението на батерията, която трябва да бъде захранена, и се стартира автоматично, когато се достигне по-ниската стойност на напрежение от 47.5-48V. Време за реакция около 5 секунди.

Генераторът зарежда батерията с напрежение до 53.5-54V и ток до 70-75A и се изключва веднага щом напрежението достигне 53.5-54V и зарядният ток падне под 20A. Време за реакция около 30 секунди.

Генераторът може да бъде стартиран чрез натискане на бутона START по всяко време, независимо от напрежението на батерията, но ще бъде спрян в рамките на 30 секунди след като токът падне под 20A.

Зелената сигнална лампа (индикатор за работа) свети постоянно, когато токовото натоварване надвишава 20A, и мига, когато токовото натоварване падне под 20A.

Ако консумацията на енергия в съответния случай технически никога не пада под 20A (48V шинопровод), трябва да се използва режимът EXTERNAL CONTROL, за да не работи генераторът непрекъснато.

РАБОТА В РЕЖИМ НА ВЪНШНО УПРАВЛЕНИЕ

Генераторът в режим EXTERNAL CONTROL ще бъде стартиран чрез затваряне на контактите на CONTROL TERMINAL и спрян чрез тяхното отваряне. Този режим позволява генераторът да бъде оптимално адаптиран към различни системи за съхранение на батерии чрез външно управление на устройства с потенциално свободни "сухи" контакти, което значително разширява обхвата на приложение на генератора. С джъмпер между контактите на CONTROL TERMINAL, генераторът стартира незабавно, щом ротационният превключвател бъде завъртян в позиция ON и спира, когато е в позиция OFF. Такова използване се препоръчва, за да може генераторът да бъде стартиран и спрян ръчно, независимо от напрежението на батерията.

Много устройства са оборудвани с потенциално свободни "сухи" контакти (инвертори, UPS, батерии с BMS контролери, монитори за батерии, времеви релета и др.) и това позволява реализирането на всички възможни алгоритми за използване на генератори.

ЗАЩИТА ОТ ПРЕНАПРЕЖЕНИЕ И ПРЕТОВАРВАНЕ

Ако напрежението на шината 48V или на батерията, която трябва да бъде захранена, се повиши до 57V или повече поради някаква причина, генераторът се изключва незабавно.

Изходното напрежение на генератора се намалява, когато максималният ток е превишен и може да бъде по-ниско от 48V, но ако стане твърде ниско, се разпознава като късо съединение и генераторът се изключва незабавно.

Нормално е червеният светодиод да светне, докато се зарежда с максимален ток. Това само означава, че е достигнат максималният изходен ток на генератора.

ЗАЩИТА ПРИ НИСКО НИВО НА ГОРИВО ИЛИ ДВИГАТЕЛНО МАСЛО

Ако горивото се изчерпи, двигателят спира.

Ако нивото на маслото е твърде ниско (жълтият светодиод светва), двигателят спира незабавно.

Ако началните условия са изпълнени (напрежението на батерията е под 47.5-48V в режим AUTO или контактите за ВЪНШЕН КОНТРОЛ са късо съединени в режим ВЪНШЕН КОНТРОЛ), двигателят се опитва да стартира 5 пъти и ако не успее, се появява съобщение за грешка (червеният LED мига).

ЛЕСНО ОБСЛУЖВАНЕ 

Генераторът няма собствена батерия и се стартира от батерията, която трябва да бъде доставена. Батерията, която трябва да бъде доставена, обикновено има капацитет от няколко kWh и дори при ниско зареждане все още има повече от достатъчно енергия за стартиране на генератора, дори след няколко опита за стартиране. Това премахва необходимостта от редовна поддръжка на батерията на генератора, както е обичайно при AC генераторите, например, и увеличава надеждността на аварийното захранване, когато генераторът се използва рядко.

При използване на генератора обаче трябва да се внимава срокът на годност на горивото да не бъде надвишен. Препоръчваме да се използва само дълготраен бензин с октаново число 90-95 като гориво, като се обръща внимание на възможни отлагания в карбуратора и те да бъдат източвани навреме в зависимост от срока на годност на бензина.

Също така е важно да се обърне внимание на срока на годност на моторното масло. То трябва да се сменя или на всеки 12-18 месеца според спецификациите на производителя, или на всеки 50 работни часа.

Въздушният филтър трябва да се подменя в зависимост от степента на замърсяване.

ВАЖНА ЗАБЕЛЕЖКА: 

Генераторът за постоянен ток KS 48V-DC може да се използва само с 48V батерии, които са изброени в таблицата по-горе. Необходимо е да се обърне внимание на параметрите на цялата система за захранване. В системи, където шината 48V се захранва изключително от инвертора, трябва да се осигури възможност за свързване на други източници на постоянен ток към шината 48V и да се гарантира, че няма повреди в контролера (особено при управление на енергията, базирано на енергийни потоци) на инсталацията.

ОТКАЗ ОТ ОТГОВОРНОСТ:

Тези инструкции могат да се приемат само като препоръка, са илюстративни и трябва да бъдат адаптирани към конкретните местни обстоятелства и условия по време на инсталацията. Самата инсталация трябва да се извършва в съответствие с всички стандарти и регулации. Не поемаме отговорност за неправилни инсталации и техните последствия.