Soluții de alimentare de rezervă cu generator DC KS 48V-DC

Societatea modernă se îndreaptă către flexibilitate și energie regenerabilă.

Soluțiile de insule energetice și sistemele de alimentare cu baterii au devenit o tendință și sunt din ce în ce mai frecvente. În prezent, asistăm la schimbări rapide în fabricarea bateriilor și acumulatorilor, care ne afectează din ce în ce mai mult viața de zi cu zi.

Dispozitivele de stocare a energiei electrice devin din ce în ce mai mult parte a diferitelor sisteme de alimentare cu energie. Sistemele solare, turbinele eoliene, mașinile electrice, aparatele electrocasnice cu baterii reîncărcabile, sistemele de calculatoare cu UPS-uri, telecomunicațiile, sistemele de supraveghere etc. sunt echipate cu baterii de lungă durată.

Bateriile sunt încărcate fie de la o sursă de curent alternativ (AC), fie de la o sursă de curent continuu (DC). Totuși, tensiunea AC trebuie mai întâi redresată, ceea ce reprezintă o problemă tehnică în sine la niveluri de putere mai mari.

Majoritatea încărcătoarelor AC/DC și, de asemenea, modulele de încărcare din invertoare au un consum de energie pulsatoriu și majoritatea încarcă dispozitivul de stocare a bateriei într-un mod pulsatoriu:

Consum curent (verde) al încărcătorului

Curentul de încărcare (verde) al bateriei

Tensiunea de rețea este afișată în galben. În cazul încărcătoarelor sau modulelor de încărcare fără corecție a factorului de putere, sunt consumate doar maximele undei sinusoidale.

Consumul de curent pulsatoriu are un factor de putere de 0,5-0,6, ceea ce cauzează o putere reactivă ridicată. Când funcționează de la rețeaua publică de energie electrică, există mai puține probleme deoarece mai mulți consumatori de energie funcționează în paralel și se echilibrează reciproc.

Cu toate acestea, atunci când utilizați un generator de curent alternativ, apar diverse probleme tehnice, ceea ce înseamnă că nu puteți folosi mai mult de jumătate din puterea nominală a generatorului și trebuie luate măsuri pentru a stabiliza circuitul împotriva armonicilor cauzate de consumul de curent de tip impuls.

În practică, aceasta duce adesea la funcționarea instabilă a încărcătorului și chiar la deteriorarea generatorului, cum ar fi supraîncălzirea înfășurărilor, defectarea regulatorului de tensiune sau a modulului invertor.

Un generator convențional nu trebuie utilizat ca sursă de alimentare de rezervă pentru un UPS sau un invertor, deoarece modulul de încărcare poate distorsiona tensiunea acestuia, ceea ce, la rândul său, afectează consumatorii de energie electrică care urmează să fie alimentați. Generatoarele cu tehnologie invertor sunt mai potrivite pentru aceasta, dar trebuie să țineți cont de limitările de performanță.

GENERATOARELE DC ca sursă de energie pentru stocarea bateriilor rezolvă problema într-un mod diferit și au multe avantaje în acest sens.

KS 48V-DC este conectat direct la baterie sau la bara de distribuție de 48V și îndeplinește aceeași funcție ca și alte surse de curent continuu, cum ar fi un câmp solar sau o turbină eoliană cu un controler de încărcare.

Încărcarea bateriei prin intermediul controlerului de încărcare solară este complicată, în funcție de consumul de energie al invertorului:

În imaginea din stânga, nu se extrage energie de la invertor pentru a alimenta locuința, iar în imaginea din dreapta, energia este extrasă în impulsuri pentru a crea un val sinusoidal.

Generatorul DC are multiple înfășurări și control electronic, ceea ce face ca curentul de ieșire să fie mult mai uniform. Așa arată curentul de încărcare (în verde) al unei baterii LiFePO₄ (un caz extrem) la un curent de 40A și 70A (valoare eficace):

Ondulația tensiunii de ieșire a generatorului DC este foarte scăzută, ceea ce poate totuși provoca ondulații ale curentului de încărcare într-o baterie LiFePO₄. Pe măsură ce curentul de încărcare crește, diferența dintre tensiunea proprie a bateriei și tensiunea generatorului crește, ceea ce poate duce la o reducere a ondulației curentului de încărcare.

Un generator DC pentru încărcarea bateriilor este o soluție bună din toate punctele de vedere și, în unele cazuri, nu există o alternativă mai bună, dacă există vreuna.

De exemplu, cu invertoare on-grid cu funcție de rezervă și cu un sistem de stocare a energiei pe bază de baterii DC, nu există posibilitatea de a utiliza un generator AC în locul rețelei electrice publice, deoarece un astfel de generator poate fi deteriorat de feedback-ul de putere. Sistemul de stocare a energiei pe bază de baterii cu curent continuu poate fi reîncărcat doar dintr-o sursă de curent continuu.

Könner & Söhnen lucrează constant pentru a putea oferi clienților noștri soluții bune. O sursă de energie fiabilă este extrem de importantă, iar generatoarele DC de la Könner & Söhnen ar trebui să joace un rol important în acest sens.

Generatorul de curent continuu KS 48V-DC a fost dezvoltat special pentru stocarea bateriilor de 48V, a căror gamă de tensiune de lucru se suprapune cu intervalul de 48-54V.

Iată parametrii celor mai comune baterii în comparație:

Este imperativ să acordați atenție unor parametri precum tensiunea maximă de încărcare, curentul recomandat și capacitatea utilizabilă:

Tensiunea maximă de ieșire a modelului KS 48V-DC este selectată astfel încât să nu apară supraîncărcare, chiar și cu baterii AGM și cu acid de plumb. Aceasta se află în zona de încărcare de întreținere și nu poate deteriora bateriile, chiar dacă generatorul funcționează timp de câteva ore.

Dacă tensiunea pe bara de distribuție de 48V crește la 57V (de exemplu, din cauza altor surse de curent continuu), generatorul se oprește imediat, indiferent de modul de funcționare.

Bateriile litiu sunt echipate cu controlere BMS, care previn și supraîncărcarea.

Intervalul de tensiune de 48-54V se potrivește cu majoritatea barelor de distribuție de 48V. De asemenea, trebuie luată în considerare căderea de tensiune în cablurile de la generator la barele de distribuție de 48V, care poate fi de 0,5-1,0V, în funcție de intensitatea curentului.

KS 48V-DC funcționează ca un încărcător sau un modul de încărcare cu o caracteristică IU:

Îndeplinește aceeași funcție ca orice altă sursă de curent continuu conectată la magistrala de 48V, furnizând energie sistemului atunci când este necesar.

Algoritmi diferiți de funcționare pot fi implementați folosind modul AUTO sau CONTROL EXTERN existent. Atunci când se alege între modul AUTO și CONTROL EXTERN, trebuie luate în considerare caracteristicile speciale ale sistemului care urmează să fie alimentat. Când generatorul funcționează și este singura sursă de energie DC pe magistrala de 48V, acesta preia practic întreaga alimentare cu energie, deoarece tensiunea sa de ieșire rămâne atunci ușor peste tensiunea bateriei.

Dacă cerința medie de energie depășește 50% din puterea nominală a generatorului (de exemplu, sisteme de telecomunicații), recomandăm utilizarea mai multor KS 48V-DC pentru a crește puterea:

Puterea nominală totală a generatoarelor de curent continuu conectate în paralel ar trebui să fie de cel puțin două ori mai mare decât consumul mediu de energie al consumatorilor conectați, pentru a garanta o funcționare neîntreruptă pe termen lung. De exemplu, jumătate dintre generatoarele de curent continuu pot funcționa în timp ce cealaltă jumătate poate fi răcită, întreținută sau realimentată.

În modul AUTO, un astfel de sistem ar fi, de asemenea, autoreglabil. Chiar și o mică abatere în tensiunea de pornire a generatorului înseamnă că primul generator pornește primul, iar celelalte intră în funcțiune atunci când tensiunea bateriei continuă să scadă, dacă producția primului generator nu este suficientă. Dacă curentul de ieșire al unuia dintre generatoarele active scade sub 20A, acesta este oprit în decurs de 30 de secunde, în timp ce celelalte generatoare continuă să funcționeze.

Dacă alte surse de curent continuu devin active pe bara de 48V (modulul de încărcare al invertorului sau UPS-ul, convertorul AC/DC, controlerul de încărcare al modulelor fotovoltaice sau al turbinei eoliene etc.) și preiau alimentarea cu energie parțial sau total, consumul de curent pe KS 48V-DC și când acesta este în modul AUTO, controlerul oprește generatorul. Dacă mai multe KS 48V-DC urmează să funcționeze în paralel, acestea sunt oprite una după alta și continuă să funcționeze doar cele unde consumul de curent depășește 20A.

Acest lucru economisește combustibil deoarece motorul nu funcționează la sarcini reduse, ci în intervalul de viteză economic.

În modul CONTROL EXTERN, KS 48V-DC sunt pornite și oprite doar prin intermediul contactelor „uscate” fără potențial externe, cu excepția protecției la supratensiune, care oprește generatorul la 57V.

FUNCȚIONARE  ÎN MOD AUTOMAT

Generatorul în modul AUTO monitorizează tensiunea bateriei care trebuie alimentată și pornește automat când se atinge valoarea inferioară a tensiunii de 47,5-48V. Timp de reacție aproximativ 5 secunde.

Generatorul încarcă bateria cu o tensiune de până la 53,5-54V și un curent de până la 70-75A și se oprește imediat ce tensiunea atinge 53,5-54V și curentul de încărcare scade sub 20A. Timp de reacție aproximativ 30 de secunde.

Generatorul poate fi pornit prin apăsarea butonului START în orice moment, indiferent de tensiunea bateriei, dar va fi oprit în termen de 30 de secunde după ce consumul curent scade sub 20A.

Lampa de semnalizare verde (afișaj de funcționare) se aprinde continuu când consumul de curent depășește 20A și clipește când consumul de curent scade sub 20A.

Dacă consumul de energie în cazul respectiv nu scade niciodată tehnic sub 20A (bară de distribuție 48V), ar trebui utilizat modul CONTROL EXTERN pentru ca generatorul să nu funcționeze continuu.

FUNCȚIONARE ÎN MODUL DE CONTROL EXTERN

Generatorul în modul CONTROL EXTERN va fi pornit prin închiderea contactelor TERMINALULUI DE CONTROL și oprit prin deschiderea acestora. Acest mod permite adaptarea optimă a generatorului la diferite sisteme de stocare a bateriilor prin control extern al dispozitivelor cu contacte „uscate” fără potențial, ceea ce extinde semnificativ gama de aplicații a generatorului. Cu puntea între contactele TERMINALULUI DE CONTROL, generatorul pornește imediat ce comutatorul rotativ este pus în poziția ON și se oprește când este în poziția OFF. O astfel de utilizare este recomandată pentru a putea porni și opri generatorul manual, indiferent de tensiunea bateriei.

Multe dispozitive sunt echipate cu contacte „uscate” fără potențial (invertoare, UPS-uri, baterii cu controlere BMS, monitoare de baterie, relee de timp etc.), ceea ce permite implementarea tuturor algoritmilor posibili de utilizare a generatorului.

PROTECȚIE LA SUPRATENSIUNE ȘI SUPRAÎNCĂRCARE

Dacă tensiunea pe bara de distribuție de 48V sau pe bateria care urmează să fie alimentată ar trebui să crească la 57V sau mai mult din orice motiv, generatorul se oprește imediat.

Tensiunea de ieșire a generatorului este redusă atunci când curentul maxim este depășit și poate fi mai mică de 48V, dar dacă scade prea mult, este recunoscută ca un scurtcircuit și generatorul este oprit imediat.

Este normal ca LED-ul roșu să se aprindă în timpul încărcării la curent maxim. Acest lucru înseamnă doar că s-a atins curentul maxim de ieșire al generatorului.

PROTECȚIE ÎN CAZUL NIVELULUI SCĂZUT DE COMBUSTIBIL SAU ULEI DE MOTOR

Dacă combustibilul se epuizează, motorul se oprește.

Dacă nivelul uleiului este prea scăzut (LED-ul galben se aprinde), motorul se oprește imediat.

Dacă sunt îndeplinite condițiile de pornire (tensiunea bateriei este sub 47,5-48V în modul AUTO sau contactele CONTROL EXTERN sunt scurtcircuitate în modul CONTROL EXTERN), motorul încearcă să pornească de 5 ori și, dacă nu reușește, apare un mesaj de eroare (LED-ul roșu clipește).

SERVICIU UȘOR 

Generatorul nu are propria sa baterie și este pornit de bateria care urmează să fie furnizată. Bateria care urmează să fie furnizată are de obicei o capacitate de câțiva kWh și chiar și cu o încărcare redusă există suficientă energie pentru a porni generatorul, chiar și după mai multe încercări de pornire. Acest lucru elimină necesitatea întreținerii regulate a bateriei generatorului, așa cum este obișnuit cu generatoarele de curent alternativ, de exemplu, și crește fiabilitatea alimentării de urgență atunci când generatorul este utilizat rar.

Cu toate acestea, în cazul generatorului, trebuie să aveți grijă să nu depășiți durata de valabilitate a combustibilului. Vă recomandăm să utilizați doar benzină cu durată lungă de valabilitate și cu un număr de octan de 90-95 ca și combustibil, acordând atenție eventualelor depuneri din carburator și să le evacuați la timp, în funcție de durata de valabilitate a benzinei.

Este, de asemenea, important să acordați atenție duratei de valabilitate a uleiului de motor. Acesta trebuie schimbat fie la fiecare 12-18 luni conform specificațiilor producătorului, fie la fiecare 50 de ore de funcționare.

Filtrul de aer ar trebui înlocuit în funcție de cât de murdar este.

NOTĂ IMPORTANTĂ: 

Generatorul de curent continuu KS 48V-DC poate fi operat doar cu baterii de 48V, care sunt listate în tabelul de mai sus. Este imperativ să se acorde atenție parametrilor întregului sistem de alimentare cu energie. În sistemele în care bara colectoare de 48V este alimentată exclusiv de invertor, trebuie să se asigure că alte surse de energie DC pot fi conectate la bara colectoare de 48V și că nu există defecțiuni în controler (în special cu managementul energiei bazat pe fluxurile de energie) ale instalației cauzate.

DECLARAȚIE DE RESPONSABILITATE:

Aceste instrucțiuni pot fi considerate doar ca o recomandare, sunt ilustrative și trebuie adaptate la circumstanțele și condițiile locale exacte în timpul instalării. Instalarea propriu-zisă trebuie efectuată în conformitate cu toate standardele și reglementările. Nu ne asumăm responsabilitatea pentru instalările incorecte și consecințele acestora.