Tartalék áramellátási megoldások DC-generátorral KS 48V-DC

A modern társadalom a rugalmasság és a megújuló energia felé halad.

Az energiasziget-megoldások és az akkumulátoros áramellátó rendszerek trenddé váltak, és egyre elterjedtebbek. Jelenleg gyors változásoknak vagyunk tanúi az akkumulátorok és telepek gyártásában, amelyek egyre inkább befolyásolják mindennapi életünket.

Az elektromos tárolóeszközök egyre inkább a különböző energiaellátó rendszerek részévé válnak. A napelemes rendszerek, szélturbinák, elektromos autók, újratölthető akkumulátorokkal rendelkező háztartási készülékek, UPS-sel ellátott számítógépes rendszerek, telekommunikációs és megfigyelőrendszerek stb. hosszú élettartamú akkumulátorokkal vannak felszerelve.

Az akkumulátorok vagy váltakozó áramú (AC), vagy egyenáramú (DC) áramforrásból töltődnek. Azonban az AC feszültséget először egyenirányítani kell, ami önmagában is technikai problémát jelent magasabb teljesítményszinteken.

A legtöbb AC/DC töltő és az inverterekben található töltőmodulok pulzáló energiafogyasztással rendelkeznek, és a legtöbbjük pulzáló módon tölti az akkumulátortároló eszközt:

A töltő aktuális fogyasztása (zöld)

Az akkumulátor töltőárama (zöld)

A hálózati feszültség sárgával van jelölve. Azoknál a töltőknél vagy töltőmoduloknál, amelyek nem rendelkeznek teljesítménytényező-korrekcióval, csak a szinuszhullám maximumai kerülnek felhasználásra.

A pulzusáram fogyasztása 0,5-0,6 teljesítménytényezővel rendelkezik, ami magas meddő teljesítményt okoz. Amikor a nyilvános elektromos hálózatról üzemel, kevesebb probléma adódik, mivel több fogyasztó párhuzamosan működik, és kiegyenlítik egymást.

Azonban, amikor váltakozó áramú generátort használ, különféle műszaki problémák merülnek fel, amelyek azt jelentik, hogy a generátor névleges teljesítményének több mint felét nem lehet használni, és intézkedéseket kell tenni a kör áramkör stabilizálására az impulzusszerű áramfogyasztás által okozott harmonikusok ellen.

A gyakorlatban ez gyakran a töltő instabil működéséhez vezet, sőt a generátor károsodását is okozhatja, például túlmelegedett tekercsek, meghibásodott feszültségszabályozó vagy inverter modul formájában.

A hagyományos generátort nem szabad tartalék áramforrásként használni egy UPS vagy inverter számára, mivel a töltőmodul torzíthatja annak feszültségét, ami viszont hatással van az ellátandó elektromos fogyasztókra. Az inverter technológiával rendelkező generátorok jobban megfelelnek erre a célra, de számolni kell a teljesítménybeli korlátokkal.

DC GENERÁTOROK mint energiaforrás az akkumulátortároláshoz más módon oldják meg a problémát, és ebben az értelemben számos előnnyel rendelkeznek.

A KS 48V-DC közvetlenül csatlakozik az akkumulátorhoz vagy a 48V-os gyűjtősínhez, és ugyanazt a funkciót látja el, mint más egyenáramú források, például egy napelemmező vagy szélturbina töltésszabályozóval.

A napelem töltésvezérlőn keresztüli akkumulátortöltés bonyolult, az inverter energiafogyasztásától függően:

A bal oldali képen az inverterből nem vesznek fel energiát az otthon ellátására, míg a jobb oldali képen az energia impulzusokban kerül felvételre, hogy szinuszhullámot hozzon létre.

A DC generátor több tekercseléssel és elektronikus vezérléssel rendelkezik, ami sokkal simábbá teszi a kimeneti áramot. Így néz ki egy LiFePO₄ akkumulátor (egy szélsőséges eset) töltőárama (zöld színnel) 40A és 70A áramnál (effektív érték):

A DC generátor kimeneti feszültségingadozása nagyon alacsony, ami mégis okozhat töltőáram-ingadozást egy LiFePO₄ akkumulátorban. Ahogy a töltőáram növekszik, az akkumulátor saját feszültsége és a generátor feszültsége közötti különbség nő, ami a töltőáram-ingadozás csökkenéséhez vezethet.

A DC generátor az akkumulátorok töltésére minden szempontból jó megoldás, és bizonyos esetekben nincs jobb, ha egyáltalán van alternatíva.

Például, az on-grid inverterek esetében, amelyek rendelkeznek tartalék áramellátási funkcióval és egyenáramú akkumulátortárolóval, nincs lehetőség arra, hogy váltakozó áramú generátort használjunk a közüzemi hálózat helyett, mivel egy ilyen generátort károsíthat az áram visszatáplálása. Az egyenáramú akkumulátortároló csak egyenáramú forrásból tölthető újra.

A Könner & Söhnen folyamatosan azon dolgozik, hogy jó megoldásokat kínálhasson ügyfeleinek. A megbízható áramellátás rendkívül fontos, és a Könner & Söhnen DC generátorainak ebben fontos szerepet kell játszaniuk.

A KS 48V-DC egyenáramú generátort kifejezetten 48V-os akkumulátortárolókhoz fejlesztették ki, amelyek üzemi feszültségtartománya átfedésben van a 48-54V tartománnyal.

Itt vannak a leggyakoribb akkumulátorok paraméterei összehasonlításképpen:

Elengedhetetlen figyelmet fordítani olyan paraméterekre, mint a maximális töltési feszültség, az ajánlott áramerősség és a használható kapacitás:

A KS 48V-DC maximális kimeneti feszültsége úgy van megválasztva, hogy még AGM és ólom-sav akkumulátorok esetén se forduljon elő túltöltés. Ez a csepptöltés tartományában van, és nem károsíthatja az akkumulátorokat akkor sem, ha a generátor több órán keresztül működik.

Ha a 48V-os gyűjtősín feszültsége 57V-ra emelkedik (pl. más egyenáramú áramforrások miatt), a generátor azonnal leáll, függetlenül az üzemmódtól.

A lítium akkumulátorok BMS vezérlőkkel vannak felszerelve, amelyek megakadályozzák a túltöltést is.

A 48-54V feszültségtartomány a legtöbb 48V-os sínhez illeszkedik. Figyelembe kell venni a generátortól a 48V-os sínekig tartó kábelek feszültségesését is, amely az áramerősségtől függően 0,5-1,0V lehet.

A KS 48V-DC úgy működik, mint egy töltő vagy egy töltőmodul IU karakterisztikával:

Ugyanazt a funkciót látja el, mint bármely más, a 48V-os buszhoz csatlakoztatott egyenáramú forrás, azaz szükség esetén energiát biztosít a rendszer számára.

Különböző funkció algoritmusok valósíthatók meg a meglévő AUTO vagy EXTERNAL CONTROL módban. Az AUTO és az EXTERNAL CONTROL mód közötti választáskor figyelembe kell venni a szállítandó rendszer különleges jellemzőit. Amikor a generátor működik és az egyetlen egyenáramú áramforrás a 48V-os buszon, gyakorlatilag az összes áramellátást átveszi, mivel kimeneti feszültsége ekkor kissé a akkumulátor feszültsége felett marad.

Ha az átlagos energiaigény meghaladja a generátor névleges teljesítményének 50%-át (pl. távközlési rendszerek esetén), javasoljuk több KS 48V-DC használatát a teljesítmény növelése érdekében:

A párhuzamosan kapcsolt egyenáramú generátorok összesített névleges teljesítményének legalább kétszer nagyobbnak kell lennie a csatlakoztatott fogyasztók átlagos teljesítményfelvételénél, hogy a hosszú távú, megszakítás nélküli működés biztosítható legyen. Például az egyenáramú generátorok fele működhet, míg a másik fele lehűthető, karbantartható vagy újratölthető.

AUTO módban egy ilyen rendszer önszabályozó lenne. Még egy kis eltérés is a generátor kezdőfeszültségében azt jelenti, hogy az 1. generátor indul el először, és a többi akkor kapcsolódik be, amikor az akkumulátor feszültsége tovább csökken, ha az 1. generátor teljesítménye önmagában nem elegendő. Ha az egyik aktív generátor kimeneti árama 20A alá esik, 30 másodpercen belül kikapcsol, miközben a többi generátor tovább működik.

Ha más egyenáramú források is aktívvá válnak a 48V-os gyűjtősínen (az inverter vagy az UPS töltőmodulja, AC/DC átalakító, a PV modulok vagy a szélturbina töltésszabályozója stb.), és részben vagy teljesen átveszik az áramellátást, a KS 48V-DC áramfelvételekor és amikor az AUTO módban van, a vezérlő leállítja a generátort. Ha több KS 48V-DC-t kell párhuzamosan működtetni, akkor egymás után kapcsolódnak le, és csak azok működnek tovább, ahol az áramfogyasztás meghaladja a 20A-t.

Ez üzemanyagot takarít meg, mivel a motor nem alacsony terhelésen, hanem a gazdaságos sebességtartományban működik.

KÜLSŐ VEZÉRLÉS módban a KS 48V-DC csak külső potenciálmentes „száraz” érintkezőkön keresztül kapcsolható be és ki, kivéve a túlfeszültség-védelmet, amely 57V-nál kikapcsolja a generátort.

MŰKÖDÉS  AUTOMATA MÓDBAN

Az AUTO üzemmódban lévő generátor figyeli az ellátandó akkumulátor feszültségét, és automatikusan elindul, amikor az alsó feszültségérték eléri a 47,5-48V-ot. Reakcióidő körülbelül 5 másodperc.

A generátor legfeljebb 53,5-54V feszültséggel és legfeljebb 70-75A áramerősséggel tölti az akkumulátort, és kikapcsol, amint a feszültség eléri az 53,5-54V-ot, és a töltőáram 20A alá csökken. Reakcióidő körülbelül 30 másodperc.

A generátor bármikor elindítható a START gomb megnyomásával, függetlenül az akkumulátor feszültségétől, de 30 másodpercen belül leáll, miután az áramfelvétel 20A alá csökken.

A zöld jelzőlámpa (üzemkijelző) folyamatosan világít, amikor az áramfelvétel meghaladja a 20A-t, és villog, amikor az áramfelvétel 20A alá csökken.

Ha az adott esetben a teljesítményfelvétel technikailag soha nem csökken 20A (48V buszvezeték) alá, az EXTERNAL CONTROL módot kell használni, hogy a generátor ne működjön folyamatosan.

MŰKÖDÉS KÜLSŐ VEZÉRLÉSI MÓDBAN

A generátor KÜLSŐ VEZÉRLÉS módban a VEZÉRLŐ TERMINÁL érintkezők zárásával indul el, és azok nyitásával áll le. Ez a mód lehetővé teszi, hogy a generátor optimálisan alkalmazkodjon különböző akkumulátortároló rendszerekhez az eszközök külső vezérlésével, potenciálmentes „száraz” érintkezők segítségével, ami jelentősen kibővíti a generátor alkalmazási körét. A VEZÉRLŐ TERMINÁL érintkezők közötti átkötéssel a generátor azonnal elindul, amint a forgókapcsolót BE állásba fordítják, és leáll, amikor az KI állásban van. Az ilyen használat ajánlott annak érdekében, hogy a generátort kézzel lehessen indítani és leállítani az akkumulátor feszültségétől függetlenül.

Számos eszköz fel van szerelve potenciálmentes „száraz” kontaktusokkal (inverterek, UPS-ek, BMS vezérlőkkel ellátott akkumulátorok, akkumulátor monitorok, időrelék stb.), ami lehetővé teszi a generátorhasználat minden lehetséges algoritmusának megvalósítását.

TÚLFESZÜLTSÉG és TÚLTERHELÉS VÉDELEM

Ha a 48V-os gyűjtősínen vagy az ellátandó akkumulátoron a feszültség bármilyen okból 57V-ra vagy magasabbra emelkedik, a generátor azonnal kikapcsol.

A generátor kimeneti feszültsége csökken, ha a maximális áramot túllépik, és alacsonyabb lehet, mint 48V, de ha túl alacsony lesz, rövidzárlatként ismerik fel, és a generátor azonnal kikapcsol.

Normális, ha a piros LED világít, miközben maximális árammal tölt. Ez csak azt jelenti, hogy a generátor maximális kimeneti áramát elérték.

VÉDELEM ALACSONY ÜZEMANYAG- VAGY MOTOROLAJ-SZINT ESETÉN

Ha az üzemanyag elfogy, a motor leáll.

Ha az olajszint túl alacsony (sárga LED világít), a motor azonnal leáll.

Ha a kezdési feltételek teljesülnek (az akkumulátor feszültsége AUTO módban 47,5-48V alatt van, vagy az EXTERNAL CONTROL módban az EXTERNAL CONTROL érintkezők rövidre vannak zárva), a motor 5 alkalommal próbál megindulni, és ha nem sikerül, hibaüzenet jelenik meg (piros LED villog).

KÖNNYŰ SZERVIZ 

A generátornak nincs saját akkumulátora, és a hozzá csatlakoztatandó akkumulátor indítja el. A csatlakoztatandó akkumulátor általában több kWh kapacitású, és még alacsony töltöttségi szint mellett is elegendő energia áll rendelkezésre a generátor elindításához, még többszöri indítási kísérlet után is. Ez kiküszöböli a generátor akkumulátorának rendszeres karbantartásának szükségességét, ahogyan az például az AC generátorok esetében szokásos, és növeli a vészhelyzeti áramellátás megbízhatóságát, amikor a generátort ritkán használják.

A generátor esetében azonban ügyelni kell arra, hogy az üzemanyag eltarthatósági ideje ne lépje túl a megengedettet. Javasoljuk, hogy csak hosszú élettartamú, 90-95 oktánszámú benzint használjon üzemanyagként, figyelve a karburátorban esetlegesen lerakódó anyagokra, és azokat az üzemanyag eltarthatósági idejétől függően időben leeresztve.

Fontos figyelmet fordítani a motorolaj eltarthatósági idejére is. Ezt a gyártó előírásai szerint 12-18 havonta vagy minden 50 üzemóra után kell cserélni.

A légszűrőt annak szennyezettségétől függően kell kicserélni.

FONTOS MEGJEGYZÉS: 

A KS 48V-DC egyenáramú generátor csak a fent felsorolt 48V-os akkumulátorokkal üzemeltethető. Elengedhetetlen figyelmet fordítani az egész tápegység rendszer paramétereire. Azokban a rendszerekben, ahol a 48V-os gyűjtősínt kizárólag az inverter látja el, biztosítani kell, hogy más egyenáramú áramforrások is csatlakoztathatók legyenek a 48V-os gyűjtősínhez, és hogy a vezérlőben (különösen az energiaáramlásokon alapuló energiamenedzsment esetén) ne okozzanak hibákat az üzemnél.

JOGI NYILATKOZAT:

Ezek az utasítások csak ajánlásként szolgálnak, szemléltető jellegűek, és az adott helyi körülményekhez és feltételekhez kell igazítani őket a telepítés során. Magát a telepítést minden szabványnak és előírásnak megfelelően kell elvégezni. Nem vállalunk felelősséget a hibás telepítésekért és azok következményeiért.