Система живлення з використання генератора постійного струму KS 48V-DC

Сучасне суспільство рухається у напрямку незалежності та відновлюваної енергії.

Системи живлення з акумуляторами стали трендом і стають все більш поширеними. Зараз ми переживаємо швидкі зміни у виробництві батарей та акумуляторів, які все більше впливають на наше повсякденне життя.

Накопичувачі енергії все частіше стають частиною різних систем електропостачання. Сонячні системи, вітряки, електромобілі, побутова техніка з акумуляторами, комп’ютерні системи з ДБЖ, телекомунікаційні системи, системи спостереження тощо оснащені батареями з тривалим терміном служби.

Батареї заряджаються від джерела змінного або постійного струму. Однак напруга змінного струму спочатку повинна бути випрямлена, що саме по собі є технічною проблемою коли це стосується великої потужності.

Більшість зарядних пристроїв струму, а також зарядні модулі в інверторах мають імпульсне споживання електроенергії, і більшість з них заряджає акумулятори імпульсами:

Напруга в мережі показана жовтим кольором. У випадку використання зарядних пристроїв або модулів без корекції фактора потужності споживаються лише максимуми синусоїди.

Імпульсне споживання струму має фактор потужності 0,5-0,6, що обумовлює високу реактивну потужність. При роботі від загальної електромережі проблеми як правило не виникають, оскільки споживачі у зовнішній мережі врівноважують один одного.

Однак при використанні генератора змінного струму виникають різні технічні проблеми, які призводять до того, що ви не можете використовувати більше половини номінальної потужності генератора, і необхідно вжити заходів для стабілізації контуру живлення та погашенню гармонік.

На практиці це часто призводить до нестабільної роботи зарядного пристрою і навіть до пошкодження генератора.

Звичайний генератор не можна використовувати як резервне джерело живлення для ДБЖ або інвертора, оскільки зарядний модуль може міняти форму його напруги, що, у свою чергу, впливає на споживачів. Для цього краще підходять генератори з інверторною технологією, з потужністю достатньою і для споживачів і для заряду батареї.

ГЕНЕРАТОРИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ як джерело енергії для акумуляторів вирішують проблему іншим способом і мають багато переваг.

KS 48V-DC підключається до акумуляторної батареї або шини 48 В і виконує ту ж функцію, що й інші підключені туди ж джерела постійного струму.

Заряджання батареї через контролер заряду від сонячних панелей має залежний від споживання інвертором характер:

На зображенні зліва інвертор не споживає енергію і батарея заряджається лінійно, а на зображенні справа частина енергії йде на формування змінної напруги для живлення споживачів підключених до виходу інвертора.

Генератор постійного струму має кілька обмоток і електронне управління, що робить вихідний струм набагато більш плавним. Ось так виглядає зарядний струм (зеленим) акумуляторної батареї LiFePo4 (екстремальний випадок випадок) при струмі 40А і 70А (ефективне значення RMS):

Пульсації вихідної напруги генератора постійного струму дуже низькі, і спричинять досить низькі пульсації зарядного струму навіть при заряджанні акумулятора LiFePo4. Зі збільшенням зарядного струму збільшується різниця між власною напругою батареї та напругою генератора і пульсації стають ще меншими.

Генератор постійного струму для заряджання акумуляторів є хорошим рішенням з усіх точок зору, і в багатьох випадках немає кращої альтернативи.

Наприклад, з мережевими інверторами з функцією резервного живлення та акумулятором постійного струму неможливо використовувати генератор змінного струму замість загальної електромережі, оскільки такий генератор може бути пошкоджений зворотним живленням від інвертора. Акумулятор постійного струму можна заряджати лише від джерела постійного струму.

Könner & Söhnen працює над тим, щоб пропонувати нашим клієнтам найкращі рішення. Надійне джерело живлення є надзвичайно важливим, і генератори постійного струму від Könner & Söhnen мають відігравати важливу роль у цьому.

Генератор постійного струму KS 48V-DC був спеціально розроблений для заряджання акумуляторів 48 В, робочий діапазон напруги яких перекривається з діапазоном 48-54 В.

Ось параметри найпоширеніших акумуляторів для порівняння:

Обов'язково потрібно звернути увагу на такі параметри, як максимальна напруга зарядки, рекомендований струм і корисна ємність:

Максимальна вихідна напруга KS 48V-DC підібрана таким чином, щоб не відбувалося перезаряду навіть з AGM і свинцево-кислотними акумуляторами. Вона дорівнює напрузі підтримання заряду і не може їх пошкодити, навіть якщо генератор працює кілька годин.

Якщо напруга на шині 48 В зростає до 57 В (наприклад, через інші джерела постійного струму), генератор негайно зупиняється, незалежно від режиму.

Літієві батареї оснащені контролерами BMS, які також запобігають перезарядці.

Діапазон напруги 48-54 В підходить для більшості шин 48 В. Також необхідно враховувати падіння напруги в кабелях від генератора до шини 48В, яке може становити 0,5-1,0В в залежності від сили струму.

KS 48V-DC працює як зарядний пристрій або зарядний модуль з IU характеристикою:

Він виконує ту ж функцію, що й будь-яке інше джерело постійного струму, підключене до шини 48 В, забезпечуючи живлення системи, коли це необхідно.

За допомогою режиму AUTO або EXTERNAL CONTROL можна реалізувати різні алгоритми. При виборі між режимами AUTO та EXTERNAL CONTROL необхідно враховувати особливості системи живлення. Коли генератор працює і є єдиним джерелом постійного струму на шині 48 В, він бере на себе практично все живлення, оскільки його вихідна напруга залишається трохи вищою за напругу батареї.

Якщо середня потреба в енергії становить більше 50% від номінальної потужності генератора (наприклад, телекомунікаційні системи), ми рекомендуємо використовувати кілька KS 48V-DC для збільшення потужності:

Загальна номінальна потужність генераторів постійного струму, підключених паралельно, повинна бути принаймні вдвічі вищою за середнє споживання електроенергії підключеними споживачами електроенергії, щоб гарантувати безперебійну роботу протягом тривалого часу. Наприклад, половина генераторів постійного струму може працювати, а іншу половину можна охолоджувати, обслуговувати або заправляти.

У режимі AUTO така система також буде саморегульованою. Навіть невелике відхилення в напрузі реагування генератора означає, що один генератор запускається першим, а інші запускаються, якщо напруга батареї продовжує падати тому-що потужність лише одного генератора недостатня. Якщо вихідний струм одного з активних генераторів падає нижче 20 А, він вимикається протягом 30 секунд, а інші генератори продовжують працювати.

Якщо інші джерела постійного струму на шині 48 В активні (модуль зарядного пристрою інвертора або ДБЖ, перетворювач змінного/постійного струму, контролер заряду фотоелектричних модулів або вітрової турбіни тощо) і частково або повністю беруть на себе живлення, сила струму від KS 48V-DC знижується і якщо він перебуває в режимі AUTO, контролер вимикає генератор. Якщо кілька KS 48V-DC працюють паралельно, вони вимикаються один за одним і продовжують працювати лише ті, де струм споживання перевищує 20A.

Це економить паливо, оскільки двигун працює не на низьких навантаженнях, а в економному діапазоні обертів.

KS 48V-DC у режимі EXTERNAL CONTROL вмикається і вимикається лише зовнішніми безпотенційними «сухими» контактами, за винятком захисту від перенапруги, який вимикає генератор при напрузі 57В.

ФУНКЦІОНУВАННЯ  У РЕЖИМІ AUTO

Генератор в режимі AUTO контролює напругу підключеної батареї, і запускається автоматично, коли вона знижується до  47,5-48 В. Час реакції близько 5 секунд.

Генератор заряджає батарею напругою до 53,5-54В струмом до 70-75А і вимикається, як тільки напруга досягає 53,5-54В і зарядний струм падає нижче 20А. Час реакції близько 30 секунд.

Генератор можна запустити раніше, натиснувши кнопку START, у будь-який час, незалежно від напруги батареї, але він буде зупинений протягом 30 секунд після того, як споживання струму стане нижче 20 А.

Зелена сигнальна лампа (робочий дисплей) горить безперервно, коли споживання струму перевищує 20 А, і блимає, коли споживання струму падає нижче 20 А.

Якщо споживання електроенергії у відповідному випадку технічно ніколи не опускається нижче 20 A (шина 48 В), слід використовувати режим EXTERNAL CONTROL, щоб генератор не працював безперервно.

ФУНКЦІОНУВАННЯ  У РЕЖИМІ EXTERNAL CONTROL

Генератор в режимі EXTERNAL CONTROL запускається замиканням контактів CONTROL TERMINAL і зупиняється їх розмиканням. Цей режим дозволяє оптимально адаптувати генератор до різних систем живлення шляхом зовнішнього керування пристроями з безпотенційними «сухими» контактами, що значно розширює модливості застосування генератора. З перемичкою між контактами CONTROL TERMINAL генератор запускається негайно, як тільки поворотний перемикач повертається в положення ON, і зупиняється, коли він знаходиться в положенні OFF. Таке використання рекомендовано для того, щоб можна було запускати та зупиняти генератор вручну незалежно від напруги батареї.

Багато пристроїв оснащені безпотенційними «сухими» контактами (інвертори, ДБЖ, акумулятори з контролерами BMS, акумуляторні монітори, реле часу тощо), що дозволяє реалізувати різноманітні алгоритми використання генератора.

ЗАХИСТ ВІД ПЕРЕНАПРУГИ ТА ПЕРЕВАНТАЖЕННЯ

Якщо з будь-якої причини напруга на шині 48 В або підключеної батареї зросте до 57 В і вище, генератор негайно вимикається. 

Вихідна напруга генератора знижується при перевищенні максимального струму і може бути нижчою за 48 В, але якщо вона стає занадто низькою, це розпізнається як коротке замикання, і генератор негайно вимикається. 

Світіння червоного світлодіода під час роботи генератору при струмі 70А і вище є нормальним. Це лише означає, що генератор працює на максимумі його потужності. 

ЗАХИСТ У РАЗІ ВІДСУТНОСТІ ПАЛИВА АБО НИЗЬКОГО РІВНЯ МОТОРНОГО МАСЛА

Якщо паливо закінчилося, двигун зупиняється.

Якщо рівень масла занадто низький (загоряється жовтий світлодіод), двигун негайно зупиняється.

Якщо передумови для запуску виконуються (напруга акумулятора нижче 47,5-48 В в режимі AUTO або замкнуті контакти CONTROL TERMINAL в режимі EXTERNAL CONTROL), двигун намагається запуститися 5 разів, і якщо це не працює, спроби припиняються і контролер видає повідомлення про помилку (червоний світлодіод блимає).

МАКСИМАЛЬНО ПРОСТЕ ОБСЛУГОВУВАННЯ 

Генератор не має власної батареї і запускається від батареї, яка має бути заряджена. Батарея підключена для заряджання, зазвичай має ємність кілька кВт*год, і навіть при низькому її заряді енергії все ще більш ніж достатньо для запуску генератора, навіть після кількох спроб запустити його. Це усуває необхідність регулярного обслуговування батареї генератора, як це прийнято, наприклад, для генераторів змінного струму, і значно підвищує надійність аварійного електропостачання, коли генератор використовується рідко.

Проте необхідно стежити за тим, щоб термін придатності палива не перевищувався. Ми рекомендуємо використовувати як паливо лише бензин з октановим числом 90-95, звертаючи увагу на можливі забруднення у карбюраторі та своєчасно зливаючи їх залежно від терміну придатності бензину.

Також важливо звернути увагу на термін придатності моторного масла. Його потрібно міняти кожні 12-18 місяців відповідно до специфікацій виробника або кожні 50 годин роботи.

Повітряний фільтр слід замінити залежно від того, наскільки він забруднений.

ВАЖЛИВА ПРИМІТКА:

Генератор постійного струму KS 48V-DC може працювати тільки з акумуляторами 48 В, які перераховані в таблиці вище. Обов'язково потрібно звернути увагу на параметри всієї системи електропостачання. У системах, де шина 48 В живиться виключно від інвертора, необхідно переконатися, що інші джерела живлення постійного струму можуть бути підключені до шини 48 В і це не викличе збоїв у контролері інвертора. Це особливо важливо у системах з управлінням потоками енергіїб де неврахована енергія від генератору може призвести до виникнення похибки або збою.

ВИКЛЮЧЕННЯ ВІДПОВІДАЛЬНОСТІ:

Цей інформативний матеріал має на меті ознайомити з функціями генератору та можливостями його застосування, може розглядатися лише як рекомендації, які мають бути адаптовані до обставин та умов під час інсталяції. Сама інсталяція  має проводитися з дотриманням усіх діючих стандартів і правил. Ми не несемо відповідальності за неправильні інсталяції та їх наслідки.