Backup-strømløsninger med DC-generator KS 48V-DC

Det moderne samfund bevæger sig mod fleksibilitet og vedvarende energi.

Power island-løsninger og strømforsyningssystemer med batterier er blevet en trend og bliver mere og mere almindelige. Vi oplever i øjeblikket hurtige ændringer i fremstillingen af batterier og akkumulatorer, som i stigende grad påvirker vores dagligdag.

Elektricitetslagringsenheder bliver i stigende grad en del af forskellige strømsystemer. Solcelleanlæg, vindmøller, elbiler, husholdningsapparater med genopladelige batterier, computersystemer med UPS'er, telekommunikation, overvågningssystemer osv. er udstyret med langtidsholdbare batterier.

Batterierne oplades fra enten en AC- eller DC-strømkilde. Dog skal AC-spændingen først ensrettes, hvilket i sig selv er et teknisk problem ved højere effektniveauer.

De fleste AC/DC-opladere og også opladningsmoduler i invertere har et pulserende strømforbrug, og de fleste af dem oplader batterilagringsenheden på en pulserende måde:

Nuværende forbrug (grøn) af opladeren

Opladningsstrøm (grøn) for batteriet

Netspændingen vises i gul. I tilfælde af opladere eller opladningsmoduler uden effektfaktorkorrektion forbruges kun maksimumværdierne af sinuskurven.

Pulstrømsforbrug har en effektfaktor på 0,5-0,6, hvilket medfører høj reaktiv effekt. Ved drift fra det offentlige elnet er der færre problemer, da flere strømforbrugere kører parallelt og udligner hinanden.

Når man anvender en AC-generator, opstår der imidlertid forskellige tekniske problemer, hvilket betyder, at man ikke kan bruge mere end halvdelen af generatorens nominelle effekt, og der skal træffes foranstaltninger for at stabilisere kredsløbet mod de harmoniske forstyrrelser forårsaget af pulslignende strømforbrug.

I praksis fører det ofte til ustabil drift af opladeren og endda skader på generatoren, såsom overophedede viklinger, ødelagt spændingsregulator eller invertermodul.

En konventionel generator må ikke anvendes som en backup-strømkilde for en UPS eller en inverter, da opladningsmodulet kan forvrænge dens spænding, hvilket igen påvirker de elektriske forbrugere, der skal forsynes. Generatorer med inverterteknologi er bedre egnet til dette, men man skal regne med begrænsninger i ydeevnen.

DC GENERATORER som energikilde til batterilagring løser problemet på en anderledes måde og har mange fordele i den henseende.

KS 48V-DC er forbundet direkte til batteriet eller 48V-samleskinnen og udfører samme funktion som andre jævnstrømskilder såsom et solcelleanlæg eller en vindmølle med en laderegulator.

Opladning af batteriet via solopladningsregulatoren er kompliceret, afhængigt af inverterens strømforbrug:

På billedet til venstre trækkes der ingen strøm fra inverteren til at forsyne hjemmet, og på billedet til højre trækkes strømmen i pulser for at skabe en sinusbølge.

DC-generatoren har flere viklinger og elektronisk styring, hvilket gør udgangsstrømmen meget mere jævn. Sådan ser ladningsstrømmen (i grøn) for et LiFePO₄-batteri (et ekstremt tilfælde) ud ved 40A og 70A strøm (rms-værdi):

DC-generatorens udgangsspændingsripple er meget lav, hvilket stadig kan forårsage en ladningsstrømsripple i et LiFePO₄-batteri. Når ladningsstrømmen øges, øges forskellen mellem batteriets egen spænding og generatorens spænding, hvilket kan føre til en reduktion i ladningsstrømsripple.

En jævnstrømsgenerator til opladning af batterierne er en god løsning fra alle synspunkter, og i nogle tilfælde findes der ingen bedre, hvis overhovedet nogen, alternativer.

For eksempel, med nettilsluttede invertere med backup-strømfunktion og med et DC-batterilager, er der ingen mulighed for at bruge en AC-generator i stedet for det offentlige elnet, da en sådan generator kan blive beskadiget af strømtilbageføring. Det jævnstrømsbatterilager kan kun genoplades fra en jævnstrømskilde.

Könner & Söhnen arbejder altid på at kunne tilbyde vores kunder gode løsninger. En pålidelig strømforsyning er yderst vigtig, og jævnstrømsgeneratorerne fra Könner & Söhnen bør spille en vigtig rolle i dette.

KS 48V-DC jævnstrømsgeneratoren er specielt udviklet til 48V batterilagring, hvis arbejdsspændingsområde overlapper med 48-54V området.

Her er parametrene for de mest almindelige batterier til sammenligning:

Det er afgørende at være opmærksom på parametre som maksimal opladningsspænding, anbefalet strømstyrke og anvendelig kapacitet:

Den maksimale udgangsspænding for KS 48V-DC er valgt således, at der ikke opstår overopladning, selv med AGM- og blysyrebatterier. Dette er inden for området for vedligeholdelsesopladning og kan ikke beskadige batterierne, selvom generatoren kører i flere timer.

Hvis spændingen på 48V-skinnen stiger til 57V (f.eks. på grund af andre DC-strømkilder), stopper generatoren øjeblikkeligt, uanset tilstanden.

Lithiumbatterierne er udstyret med BMS-kontrollere, som også forhindrer overopladning.

Spændingsområdet på 48-54V passer til de fleste 48V samleskinner. Spændingsfaldet i kablerne fra generatoren til 48V samleskinnerne skal også tages i betragtning, hvilket kan være 0,5-1,0V afhængigt af strømstyrken.

KS 48V-DC fungerer som en oplader eller et opladningsmodul med en IU-karakteristik:

Den udfører samme funktion som enhver anden DC-kilde, der er forbundet til 48V-bussen, og leverer strøm til systemet, når det er nødvendigt.

Forskellige funktionsalgoritmer kan implementeres ved hjælp af den eksisterende AUTO eller EKSTERN KONTROL tilstand. Når der vælges mellem AUTO og EKSTERN KONTROL tilstand, skal de særlige egenskaber ved det system, der skal forsynes, tages i betragtning. Når generatoren kører og er den eneste kilde til jævnstrøm på 48V-bussen, overtager den praktisk talt hele strømforsyningen, da dens udgangsspænding da forbliver lidt over batterispændingen.

Hvis det gennemsnitlige energibehov er mere end 50 % af generatorens nominelle effekt (f.eks. telekommunikationssystemer), anbefaler vi at bruge flere KS 48V-DC for at øge effekten:

Den samlede nominelle effekt for de DC-generatorer, der er forbundet parallelt, bør være mindst dobbelt så høj som det gennemsnitlige strømforbrug for de tilsluttede strømforbrugere, så uafbrudt drift kan garanteres på lang sigt. For eksempel kan halvdelen af DC-generatorerne køre, mens den anden halvdel kan køles ned, serviceres eller tankes op.

I AUTO-tilstand vil et sådant system også være selvregulerende. Selv en lille afvigelse i startspændingen på generatoren betyder, at den 1. generator starter først, og de andre følger med, når batterispændingen fortsætter med at falde, hvis ydelsen fra den 1. generator alene ikke er tilstrækkelig. Hvis udgangsstrømmen fra en af de aktive generatorer falder under 20A, slukkes den inden for 30 sekunder, mens de andre generatorer fortsætter med at køre.

Hvis andre jævnstrømskilder skal blive aktive på 48V-skinnen (opladermodul af inverteren eller UPS'en, AC/DC-konverter, laderegulator af PV-modulerne eller vindmøllen osv.) og delvist eller fuldt overtage strømforsyningen, vil strømforbruget på KS 48V-DC og når det er i AUTO-tilstand, lukker controlleren generatoren ned. Hvis flere KS 48V-DC skal køre parallelt, slukkes de én efter én, og kun de fortsætter med at køre, hvor strømforbruget overstiger 20A.

Dette sparer brændstof, fordi motoren ikke kører ved lave belastninger, men i det økonomiske hastighedsområde.

I EKSTERN KONTROL-tilstand tændes og slukkes KS 48V-DC kun via eksterne potentialfrie "tørre" kontakter, bortset fra overspændingsbeskyttelse, som slukker generatoren ved 57V.

DRIFT  I AUTO-TILSTAND

Generatoren i AUTO-tilstand overvåger spændingen på det batteri, der skal forsynes, og starter automatisk, når den lavere spændingsværdi på 47,5-48V nås. Reaktionstid ca. 5 sekunder.

Generatoren oplader batteriet med en spænding på op til 53,5-54V og en strøm på op til 70-75A og slukker, så snart spændingen når 53,5-54V, og opladningsstrømmen falder under 20A. Reaktionstid ca. 30 sekunder.

Generatoren kan startes ved at trykke på START-knappen når som helst, uanset batterispændingen, men vil blive stoppet inden for 30 sekunder, efter at strømforbruget kommer under 20A.

Den grønne signallampe (driftsdisplay) lyser konstant, når strømforbruget overstiger 20A, og blinker, når strømforbruget falder under 20A.

Hvis strømforbruget i det pågældende tilfælde teknisk set aldrig falder under 20A (48V samleskinne), bør EKSTERN KONTROL-tilstand anvendes, så generatoren ikke kører kontinuerligt.

DRIFT I EKSTERN KONTROLMODE

Generatoren i EKSTERN KONTROL-tilstand vil blive startet ved at lukke KONTROLTERMINAL-kontakterne og stoppet ved at åbne dem. Denne tilstand gør det muligt for generatoren at blive optimalt tilpasset til forskellige batterilagringssystemer ved ekstern kontrol af enheder med potentialefri "tørre" kontakter, hvilket betydeligt udvider generatorens anvendelsesområde. Med jumperen mellem KONTROLTERMINAL-kontakterne starter generatoren straks, så snart drejekontakten drejes til ON-positionen, og stopper, når den er i OFF-positionen. En sådan anvendelse anbefales for at kunne starte og stoppe generatoren manuelt uafhængigt af batterispændingen.

Mange enheder er udstyret med potentialfrie "tørre" kontakter (invertere, UPS'er, batterier med BMS-kontrollere, batterimonitorer, tidsrelæer osv.), hvilket muliggør implementering af alle tænkelige algoritmer for brug af generator.

OVERVOLTAGE- og OVERBELASTNINGSBESKYTTELSE

Hvis spændingen på 48V-skinnen eller batteriet, der skal forsynes, af en eller anden grund skulle stige til 57V eller højere, slukker generatoren straks.

Generatorens udgangsspænding reduceres, når den maksimale strøm overskrides og kan være lavere end 48V, men hvis den bliver for lav, registreres det som en kortslutning, og generatoren slukkes straks.

Det er normalt, at den røde LED lyser, mens der oplades med maksimal strøm. Dette betyder blot, at generatorens maksimale udgangsstrøm er nået.

BESKYTTELSE VED LAVT BRÆNDSTOF ELLER MOTOROLIE

Hvis brændstoffet er opbrugt, stopper motoren.

Hvis oliestanden er for lav (gul LED lyser), stopper motoren straks.

Hvis startbetingelserne er opfyldt (batterispændingen er under 47,5-48V i AUTO-tilstand eller EKSTERN KONTROL-kontakterne er kortsluttet i EKSTERN KONTROL-tilstand), forsøger motoren at starte 5 gange, og hvis det ikke lykkes, vises en fejlmeddelelse (rød LED blinker).

NEM SERVICE 

Generatoren har ikke sit eget batteri og startes af det batteri, der skal leveres. Det batteri, der skal leveres, har normalt en kapacitet på flere kWh, og selv med en lav opladning er der stadig mere end nok energi til at starte generatoren, selv efter flere forsøg på at starte den. Dette eliminerer behovet for regelmæssig vedligeholdelse af generatorens batteri, som det er sædvanligt med vekselstrømsgeneratorer, for eksempel, og øger pålideligheden af nødstrømforsyningen, når generatoren sjældent bruges.

Med generatoren skal man dog være opmærksom på at sikre, at brændstoffets holdbarhed ikke overskrides. Vi anbefaler kun at bruge langtidsholdbar benzin med et oktantal på 90-95 som brændstof, og være opmærksom på mulige aflejringer i karburatoren og tømme dem rettidigt afhængigt af benzinens holdbarhed.

Det er også vigtigt at være opmærksom på motoroliens holdbarhed. Denne skal skiftes enten hver 12-18 måned i henhold til producentens specifikationer eller for hver 50 driftstimer.

Luftfilteret bør udskiftes afhængigt af, hvor beskidt det er.

VIGTIG BEMÆRKNING: 

Jævnstrømsgeneratoren KS 48V-DC må kun anvendes med 48V batterier, som er angivet i tabellen ovenfor. Det er afgørende at være opmærksom på parametrene for hele strømforsyningssystemet. I systemer, hvor 48V-skinnen udelukkende forsynes af inverteren, skal det sikres, at andre DC-strømkilder kan tilsluttes 48V-skinnen, og at der ikke opstår fejl i controlleren (især med energistyring baseret på energistrømme) af anlægget.

ANSVARSFRASKRIVELSE:

Disse instruktioner kan kun betragtes som en anbefaling, er illustrative og skal tilpasses de præcise lokale forhold og betingelser under installationen. Selve installationen bør udføres i overensstemmelse med alle standarder og forskrifter. Vi påtager os intet ansvar for forkerte installationer og deres konsekvenser.