Varavirtaratkaisut DC-generaattorilla KS 48V-DC

Nykyaikainen yhteiskunta suuntautuu joustavuuteen ja uusiutuvaan energiaan.

Sähkösaarten ratkaisut ja virtalähdejärjestelmät akkujen kanssa ovat yleistymässä ja niistä on tulossa yhä tavallisempia. Tällä hetkellä koemme nopeita muutoksia akkujen ja paristojen valmistuksessa, mikä vaikuttaa yhä enemmän jokapäiväiseen elämäämme.

Sähkön varastointilaitteista on yhä enenevässä määrin tulossa osa erilaisia sähkönjakelujärjestelmiä. Aurinkojärjestelmät, tuuliturbiinit, sähköautot, ladattavilla akuilla varustetut kodinkoneet, UPS-järjestelmillä varustetut tietokonejärjestelmät, telekommunikaatio, valvontajärjestelmät jne. on varustettu pitkäikäisillä akuilla.

Akut ladataan joko vaihtovirta- tai tasavirtalähteestä. Kuitenkin, vaihtojännite on ensin tasasuunnattava, mikä itsessään on tekninen ongelma korkeammilla tehotasoilla.

Useimmat AC/DC-laturit ja myös invertterien latausmoduulit kuluttavat energiaa pulssimaisesti, ja useimmat niistä lataavat akkuvarastolaitteen pulssimaisesti:

Laturin nykyinen kulutus (vihreä)

Akun latausvirta (vihreä)

Verkkojännite on esitetty keltaisella. Latureiden tai latausmoduulien tapauksessa, joissa ei ole tehonkertoimen korjausta, kulutetaan vain siniaallon maksimit.

Pulssivirran kulutuksella on tehokerroin 0,5-0,6, mikä aiheuttaa korkeaa loistehoa. Kun toimitaan julkisesta sähköverkosta, ongelmia on vähemmän, koska useat sähkönkuluttajat toimivat rinnakkain ja tasapainottavat toisiaan.

Kun käytetään vaihtovirtageneraattoria, ilmenee kuitenkin erilaisia teknisiä ongelmia, jotka tarkoittavat, että generaattorin nimellistehosta ei voida käyttää enempää kuin puolet, ja on ryhdyttävä toimenpiteisiin piirin vakauttamiseksi pulssimaisen virrankulutuksen aiheuttamia harmonisia vastaan.

Käytännössä tämä johtaa usein laturin epävakaaseen toimintaan ja jopa generaattorin vaurioitumiseen, kuten ylikuumentuneisiin käämeihin, rikkoutuneeseen jännitteensäätimeen tai invertterimoduuliin.

Perinteistä generaattoria ei saa käyttää UPS:n tai invertterin varavirtalähteenä, sillä latausmoduuli voi vääristää sen jännitettä, mikä puolestaan vaikuttaa sähkönkuluttajiin, joita on tarkoitus syöttää. Invertteriteknologialla varustetut generaattorit soveltuvat tähän paremmin, mutta niiden suorituskyvyssä on otettava huomioon rajoituksia.

DC-GENERAATTORIT energialähteenä akkuvarastoinnille ratkaisevat ongelman eri tavalla ja tarjoavat siinä mielessä monia etuja.

KS 48V-DC on kytketty suoraan akkuun tai 48V-väylään ja suorittaa saman tehtävän kuin muut tasavirtalähteet, kuten aurinkokenttä tai tuuliturbiini lataussäätimen kanssa.

Akun lataaminen aurinkolataussäätimen kautta on monimutkaista, riippuen invertterin virrankulutuksesta:

Vasemmanpuoleisessa kuvassa invertteristä ei oteta tehoa kodin käyttöön, ja oikeanpuoleisessa kuvassa tehoa otetaan pulsseina siniaallon luomiseksi.

Tasavirtageneraattorissa on useita käämejä ja elektroninen ohjaus, mikä tekee lähtövirrasta paljon tasaisemman. Näin näyttää LiFePO₄-akun (äärimmäinen tapaus) latausvirta (vihreällä) 40A ja 70A virralla (rms-arvo):

Tasavirtageneraattorin lähtöjännitteen aaltoilu on hyvin vähäistä, mikä voi silti aiheuttaa latausvirran aaltoilua LiFePO₄-akussa. Kun latausvirta kasvaa, akun oman jännitteen ja generaattorin jännitteen välinen ero kasvaa, mikä voi johtaa latausvirran aaltoilun vähenemiseen.

Tasavirtageneraattori akkujen lataamiseen on hyvä ratkaisu kaikista näkökulmista, ja joissakin tapauksissa ei ole parempaa, jos lainkaan, vaihtoehtoa.

Esimerkiksi, kun käytetään verkkoon kytkettyjä inverttereitä varavirtatoiminnolla ja tasavirtapattereilla, ei ole mahdollista käyttää vaihtovirtageneraattoria julkisen sähköverkon sijasta, koska tällainen generaattori voi vaurioitua takaisinvirrasta. Tasavirtapattereita voidaan ladata vain tasavirtalähteestä.

Könner & Söhnen työskentelee jatkuvasti voidakseen tarjota asiakkaillemme hyviä ratkaisuja. Luotettava sähkönsyöttö on äärimmäisen tärkeää, ja Könner & Söhnenin tasavirtageneraattoreiden tulisi olla tässä tärkeässä roolissa.

KS 48V-DC tasavirtageneraattori on erityisesti kehitetty 48V akkuvarastoille, joiden käyttöjännitealue on 48-54V.

Tässä ovat yleisimpien akkujen vertailuparameetrit:

On välttämätöntä kiinnittää huomiota sellaisiin parametreihin kuin maksimilatausjännite, suositeltu virta ja käytettävissä oleva kapasiteetti:

KS 48V-DC:n maksimilähtöjännite on valittu siten, että ylilatausta ei tapahdu, vaikka käytössä olisi AGM- tai lyijyakkuja. Tämä on ylläpitolatauksen alueella eikä voi vahingoittaa akkuja, vaikka generaattori kävisi useita tunteja.

Jos 48V kiskon jännite nousee 57V:iin (esim. muiden tasavirtalähteiden vuoksi), generaattori pysähtyy välittömästi riippumatta tilasta.

Litiumakut on varustettu BMS-ohjaimilla, jotka myös estävät ylilatauksen.

Jännitealue 48-54V sopii useimpiin 48V kiskostoihin. Myös kaapeleiden jännitehäviö generaattorista 48V kiskostoihin on otettava huomioon, mikä voi olla 0,5-1,0V riippuen virran voimakkuudesta.

KS 48V-DC toimii laturina tai latausmoduulina IU-ominaisuudella:

Se suorittaa saman tehtävän kuin mikä tahansa muu DC-lähde, joka on kytketty 48V-väylään, toimittaen virtaa järjestelmälle tarvittaessa.

Eri toimintojen algoritmit voidaan toteuttaa käyttämällä olemassa olevaa AUTO- tai EXTERNAL CONTROL -tilaa. Valittaessa AUTO- ja EXTERNAL CONTROL -tilan välillä on otettava huomioon toimitettavan järjestelmän erityispiirteet. Kun generaattori on käynnissä ja on ainoa tasavirtalähde 48V-väylässä, se ottaa käytännössä koko virtalähteen haltuunsa, sillä sen lähtöjännite pysyy silloin hieman akun jännitteen yläpuolella.

Jos keskimääräinen energiantarve on yli 50 % generaattorin nimellistehosta (esim. telekommunikaatiojärjestelmät), suosittelemme käyttämään useita KS 48V-DC:n tehostamiseksi:

Yhdensuuntaisesti kytkettyjen tasavirtageneraattoreiden kokonaisnimellistehon tulisi olla vähintään kaksinkertainen liitettyjen sähkönkuluttajien keskimääräiseen tehonkulutukseen verrattuna, jotta keskeytymätön toiminta voidaan taata pitkällä aikavälillä. Esimerkiksi puolet tasavirtageneraattoreista voi toimia samalla, kun toinen puoli voidaan jäähdyttää, huoltaa tai tankata.

AUTO-tilassa tällainen järjestelmä olisi myös itsesäätyvä. Jopa pieni poikkeama generaattorin lähtöjännitteessä tarkoittaa, että 1. generaattori käynnistyy ensin ja muut tulevat mukaan, kun akun jännite jatkaa laskuaan, jos pelkän 1. generaattorin teho ei riitä. Jos yhden aktiivisen generaattorin lähtövirta laskee alle 20A:n, se kytketään pois päältä 30 sekunnin kuluessa, kun taas muut generaattorit jatkavat toimintaansa.

Jos muita tasavirtalähteitä aktivoidaan 48V-kiskossa (invertterin tai UPS:n laturimoduuli, AC/DC-muunnin, PV-moduulien tai tuuliturbiinin lataussäädin jne.) ja ne ottavat osittain tai kokonaan virransyötön haltuunsa, KS 48V-DC:n virrankulutus ja kun se on AUTO-tilassa, ohjain sammuttaa generaattorin. Jos useita KS 48V-DC-laitteita on tarkoitus käyttää rinnakkain, ne kytketään pois päältä yksi kerrallaan ja vain ne jatkavat toimintaansa, joissa virrankulutus ylittää 20A.

Tämä säästää polttoainetta, koska moottori ei käy alhaisilla kuormituksilla, vaan taloudellisella nopeusalueella.

EXTERNAL CONTROL -tilassa KS 48V-DC kytketään päälle ja pois vain ulkoisten potentiaalivapaiden "kuivien" kontaktien kautta, lukuun ottamatta ylijännitesuojaa, joka kytkee generaattorin pois päältä 57V:ssa.

TOIMINTA  AUTOMAATTITILASSA

AUTO-tilassa oleva generaattori valvoo toimitettavan akun jännitettä ja käynnistyy automaattisesti, kun alhaisempi jännitearvo 47,5-48V saavutetaan. Reaktioaika noin 5 sekuntia.

Generaattori lataa akun jännitteellä, joka on enintään 53,5-54V ja virralla, joka on enintään 70-75A, ja sammuu heti, kun jännite saavuttaa 53,5-54V ja latausvirta laskee alle 20A. Reaktioaika noin 30 sekuntia.

Generaattorin voi käynnistää painamalla START-painiketta milloin tahansa akun jännitteestä riippumatta, mutta se pysäytetään 30 sekunnin kuluessa, kun virrankulutus laskee alle 20A.

Vihreä merkkivalo (käyttönäyttö) palaa jatkuvasti, kun virrankulutus ylittää 20A, ja vilkkuu, kun virrankulutus alittaa 20A.

Jos tehonkulutus kyseisessä tapauksessa ei teknisesti koskaan saa laskea alle 20A (48V kiskojärjestelmä), tulisi käyttää ULKOINEN OHJAUS -tilaa, jotta generaattori ei kävisi jatkuvasti.

TOIMINTA ULKOISESSA OHJAUSTILASSA

Generaattori EXTERNAL CONTROL -tilassa käynnistetään sulkemalla CONTROL TERMINAL -kontaktit ja pysäytetään avaamalla ne. Tämä tila mahdollistaa generaattorin optimaalisen mukauttamisen erilaisiin akkujärjestelmiin laitteiden ulkoisella ohjauksella potentiaalivapailla "kuivilla" kontakteilla, mikä laajentaa merkittävästi generaattorin käyttöaluetta. Kun CONTROL TERMINAL -kontaktien välinen hyppyjohdin on paikallaan, generaattori käynnistyy heti, kun kääntökytkin käännetään ON-asentoon, ja pysähtyy, kun se on OFF-asennossa. Tällaista käyttöä suositellaan, jotta generaattori voidaan käynnistää ja pysäyttää manuaalisesti riippumatta akun jännitteestä.

Monet laitteet on varustettu potentiaalivapailla "kuivilla" kontakteilla (invertterit, UPS-laitteet, akut BMS-ohjaimilla, akun valvontalaitteet, aikareleitä jne.), mikä mahdollistaa kaikkien mahdollisten generaattorin käyttöalgoritmien toteuttamisen.

YLIVIRTA- JA YLIKUORMITUSSUOJAUS

Jos 48V kiskon tai toimitettavan akun jännite nousee mistä tahansa syystä 57V:iin tai korkeammaksi, generaattori kytkeytyy välittömästi pois päältä.

Generaattorin lähtöjännite pienenee, kun maksimivirta ylittyy ja voi olla alle 48V, mutta jos se laskee liian alhaiseksi, se tunnistetaan oikosuluksi ja generaattori kytketään välittömästi pois päältä.

On normaalia, että punainen LED-valo syttyy, kun ladataan maksimivirralla. Tämä tarkoittaa vain, että generaattorin maksimilähtövirta on saavutettu.

SUOJAUS ALHAISEN POLTTOAINEEN TAI MOOTTORIÖLJYN TAPAUKSESSA

Jos polttoaine loppuu, moottori pysähtyy.

Jos öljytaso on liian alhainen (keltainen LED-valo syttyy), moottori pysähtyy välittömästi.

Jos lähtöolosuhteet täyttyvät (akun jännite on alle 47,5-48V AUTO-tilassa tai EXTERNAL CONTROL -tilassa EXTERNAL CONTROL -kontaktit ovat oikosulussa), moottori yrittää käynnistyä 5 kertaa, ja jos se ei onnistu, ilmestyy virheilmoitus (punainen LED vilkkuu).

HELPPO HUOLTO 

Generaattorissa ei ole omaa akkua, ja se käynnistetään toimitettavalla akulla. Toimitettavalla akulla on yleensä usean kWh:n kapasiteetti, ja vaikka lataus olisi vähäinen, energiaa on silti enemmän kuin tarpeeksi generaattorin käynnistämiseen, jopa useiden käynnistysyritysten jälkeen. Tämä poistaa tarpeen generaattorin akun säännölliselle huollolle, kuten on tapana esimerkiksi vaihtovirtageneraattoreiden kanssa, ja lisää varavoiman luotettavuutta, kun generaattoria käytetään harvoin.

Generaattorin kanssa on kuitenkin huolehdittava siitä, ettei polttoaineen säilyvyysaika ylity. Suosittelemme käyttämään vain pitkäkestoista bensiiniä, jonka oktaaniluku on 90-95, kiinnittäen huomiota mahdollisiin karburaattorin kertymiin ja tyhjentämään ne ajoissa polttoaineen säilyvyysajan mukaan.

On myös tärkeää kiinnittää huomiota moottoriöljyn säilyvyysaikaan. Tämä on vaihdettava joko valmistajan ohjeiden mukaisesti 12-18 kuukauden välein tai 50 käyttötunnin välein.

Ilmansuodatin tulisi vaihtaa sen likaisuuden mukaan.

TÄRKEÄ HUOMAUTUS: 

Tasavirtageneraattori KS 48V-DC saa käyttää ainoastaan 48V akkujen kanssa, jotka on lueteltu yllä olevassa taulukossa. On ehdottoman tärkeää kiinnittää huomiota koko virtalähdejärjestelmän parametreihin. Järjestelmissä, joissa 48V kiskoa syöttää yksinomaan invertteri, on varmistettava, että muita tasavirtalähteitä voidaan liittää 48V kiskoon ja että laitoksen ohjaimessa ei ole vikoja (erityisesti energianhallinnassa, joka perustuu energiavirtoihin).

VASTUUVAPAUSLAUSEKE:

Nämä ohjeet voidaan ottaa vain suosituksena, ne ovat havainnollistavia ja ne on mukautettava tarkkoihin paikallisiin olosuhteisiin ja asennusolosuhteisiin. Asennus on suoritettava kaikkien standardien ja määräysten mukaisesti. Emme ota vastuuta vääristä asennuksista ja niiden seurauksista.