Generatore a corrente continua KS 48V-DC e batterie 48V di Pylontech

L'articolo è protetto da copyright. Non è consentita la pubblicazione dell'intero articolo o di sue parti senza un chiaro riferimento alla fonte (un link al sito web di Könner & Söhnen).

Queste istruzioni descrivono l'uso del generatore a corrente continua KS 48V-DC come fonte di alimentazione di emergenza per sistemi con accumulo di batterie basati su batterie da 48V molto comuni di Pylontech con 15 celle LiFePo4 in serie, ma è applicabile anche ad altri sistemi di accumulo di batterie da 48V come 13 celle LiIon da utilizzare in serie, ecc.

GENERATORI DC come fonte di energia per l'accumulo di batterie offrono molti vantaggi rispetto alla combinazione di un alternatore e un caricabatterie. Una descrizione più dettagliata è disponibile nel nostro materiale informativo "Soluzioni di emergenza con il generatore di corrente continua KS 48V-DC".

KS 48V-DC è collegato direttamente alla batteria o al bus a 48V e svolge la stessa funzione di altre fonti di corrente continua come un campo solare o una turbina eolica con un regolatore di carica.

La ricarica della batteria tramite il regolatore di carica solare è complessa, a seconda del consumo energetico dell'inverter:

Nell'immagine a sinistra, non viene prelevata energia dall'inverter per alimentare la casa e nell'immagine a destra, l'energia viene prelevata a impulsi per creare un'onda sinusoidale.

Il generatore DC dispone di avvolgimenti multipli e controllo elettronico, il che rende la corrente di uscita molto più uniforme. Ecco come appare la corrente di carica (in verde) di una batteria LiFePo4 (un caso estremo) a 40A e 70A di corrente (valore efficace):

La tensione di uscita del generatore DC presenta un'ondulazione molto bassa, che può comunque causare un'ondulazione della corrente di carica in una batteria LiFePo4. All'aumentare della corrente di carica, aumenta la differenza tra la tensione propria della batteria e quella del generatore, il che può portare a una riduzione dell'ondulazione della corrente di carica.

Un generatore DC per caricare le batterie è una buona soluzione da tutti i punti di vista e in alcuni casi non esiste un'alternativa migliore, se non addirittura nessuna.

Ad esempio, con inverter on-grid dotati di funzione di backup e con un accumulatore di energia a corrente continua, non è possibile utilizzare un generatore AC al posto della rete elettrica pubblica, poiché tale generatore può essere danneggiato dal feedback di potenza. L'accumulatore di energia a corrente continua può essere ricaricato solo da una fonte di corrente continua.

Könner & Söhnen lavora costantemente per offrire ai nostri clienti soluzioni valide. Un'alimentazione elettrica affidabile è estremamente importante e i generatori DC di Könner & Söhnen dovrebbero svolgere un ruolo importante in questo.

Il generatore a corrente continua KS 48V-DC è stato appositamente sviluppato per l'accumulo di batterie a 48V, il cui intervallo di tensione operativa si sovrappone con l'intervallo di 48-54V.

Ecco i parametri delle batterie più comuni a confronto:

È fondamentale prestare attenzione a parametri come la tensione massima di carica, la corrente raccomandata e la capacità utilizzabile:

La tensione di uscita massima del KS 48V-DC è selezionata in modo tale da evitare sovraccarichi, anche con batterie AGM e al piombo-acido. Questa si trova nell'area di carica di mantenimento e non può danneggiare le batterie, anche se il generatore funziona per diverse ore.

Se la tensione sulla barra collettrice a 48V dovesse salire a 57V (ad esempio a causa di altre fonti di alimentazione CC), il generatore si arresta immediatamente, indipendentemente dalla modalità.

Le batterie al litio sono dotate di controller BMS, che prevengono anche il sovraccarico.

L'intervallo di tensione di 48-54V si adatta alla maggior parte delle barre collettrici da 48V. È necessario considerare anche la caduta di tensione nei cavi dal generatore alle barre collettrici da 48V, che può essere di 0,5-1,0V a seconda dell'intensità di corrente.

Il KS 48V-DC funziona come un caricabatterie o un modulo di ricarica con una caratteristica IU:

FUNZIONAMENTO IN MODALITÀ AUTOMATICA

Il generatore in modalità AUTO monitora la tensione della batteria da alimentare e si avvia automaticamente quando viene raggiunto il valore di tensione inferiore di 47,5-48V. Tempo di reazione circa 5 secondi.

Il generatore carica la batteria con una tensione fino a 53,5-54V e una corrente fino a 70-75A e si spegne non appena la tensione raggiunge 53,5-54V e la corrente di carica scende sotto i 20A. Tempo di reazione circa 30 secondi.

Il generatore può essere avviato premendo il pulsante START in qualsiasi momento, indipendentemente dalla tensione della batteria, ma verrà arrestato entro 30 secondi dopo che l'assorbimento di corrente scende sotto i 20A.

La spia verde (indicatore di funzionamento) si accende continuamente quando l'assorbimento di corrente supera i 20A e lampeggia quando l'assorbimento di corrente scende al di sotto dei 20A.

Se il consumo di energia nel caso specifico non deve tecnicamente scendere mai sotto i 20A (barra collettrice da 48V), si consiglia di utilizzare la modalità di CONTROLLO ESTERNO affinché il generatore non funzioni in modo continuo.

Le batterie con 15 celle LiFePo4 come Pylontech US2000, US3000 e US5000 hanno una tensione di lavoro inferiore e la ricarica di una tale batteria in modalità AUTO deve essere effettuata con corrente costante (corrente massima 70A, LED rosso acceso permanentemente) fino a quando la batteria è completamente carica e il controller BMS si chiude.

Questo non è auspicabile nella maggior parte dei casi perché il livello di carica ottimale di una batteria al litio è del 50-80%. Inoltre, deve sempre esserci un certo "spazio per il sole". Il generatore deve fornire solo una certa quantità di energia alla batteria affinché l'alimentazione elettrica rimanga ininterrotta anche quando non c'è abbastanza sole, vento, ecc.

Il generatore KS 48V-DC dispone della modalità di CONTROLLO ESTERNO, che consente una varietà di soluzioni di alimentazione di emergenza e permette di adattare il generatore a diverse condizioni di stoccaggio e funzionamento delle batterie a 48V. 

OPERAZIONE IN MODALITÀ DI CONTROLLO ESTERNO

Il generatore in modalità CONTROLLO ESTERNO verrà avviato chiudendo i contatti del TERMINALE DI CONTROLLO e fermato aprendoli. Questa modalità consente di adattare in modo ottimale il generatore a diversi sistemi di accumulo di batterie tramite il controllo esterno di dispositivi con contatti "a secco" senza potenziale, ampliando significativamente la gamma di applicazioni del generatore. Con il ponticello tra i contatti del TERMINALE DI CONTROLLO, il generatore si avvia immediatamente non appena l'interruttore rotativo viene posizionato su ON e si ferma quando è su OFF. Tale utilizzo è consigliato per poter avviare e fermare manualmente il generatore indipendentemente dalla tensione della batteria.

Molti dispositivi sono dotati di contatti "a secco" senza potenziale (inverter, UPS, batterie con controller BMS, monitor di batterie, relè temporizzati, ecc.) e questo consente di implementare tutti i possibili algoritmi di utilizzo del generatore.

PROTEZIONE DA SOVRATENSIONE E SOVRACCARICO

Se la tensione sulla sbarra collettrice a 48V o sulla batteria da alimentare dovesse salire a 57V o più per qualsiasi motivo, il generatore si spegne immediatamente. 

La tensione di uscita del generatore si riduce quando la corrente massima viene superata e può essere inferiore a 48V, ma se diventa troppo bassa, viene riconosciuta come un cortocircuito e il generatore si spegne immediatamente.

È normale che il LED rosso si accenda durante la ricarica alla corrente massima. Ciò significa semplicemente che è stato raggiunto il massimo corrente di uscita del generatore.

Schema di connessione consigliato per il KS 48V-DC per la ricarica automatica dell'accumulo di batterie basato su batterie da 48V con 15 celle LiFePo4 in serie:

Il generatore viene avviato chiudendo i contatti a secco programmabili dell'inverter e arrestato aprendoli.

L'unità di controllo della batteria funge da protezione aggiuntiva contro il sovraccarico nel caso in cui si verifichino problemi con l'inverter o il controller BMS della batteria fallisca. Si consiglia di impostare il valore soglia superiore (contatti aperti) sul monitor della batteria a 51-52V.

Dati tecnici per la ricarica delle batterie Pylontech US2000/US3000/US5000:

Tensione di carica, DC: 52,5-53,5V (corrisponde alla tensione di uscita del KS 48V-DC meno la caduta di tensione nei cavi)

Corrente di carica consigliata: fino a 25A (US2000), 37A (US3000), 80A (US5000)

La capacità minima di stoccaggio della batteria adatta per il KS 48V-DC è di 1 x US5000, oppure 2 x US3000, oppure 3 x US2000.

Tensione con il 10% di carica residua: circa 45V

Tensione con il 20% di carica residua: circa 48,4V

Poiché almeno il 10% della carica dovrebbe rimanere nell'accumulatore, consigliamo di impostare il valore soglia inferiore per l'avvio del generatore a circa il 15% o 47V.

Se l'inverter non deve avere contatti a secco programmabili, si dovrebbe utilizzare il seguente schema di collegamento:

Esempio di unità di controllo della tensione della batteria a 48V:

Con l'unità di controllo della tensione della batteria, è possibile impostare i valori soglia inferiori e superiori della tensione della batteria e il tempo di reazione. Impostare il tempo di reazione è importante per evitare l'avvio non necessario del generatore in caso di un carico elevato a breve termine sullo stoccaggio della batteria, che può portare a un calo di tensione temporaneo non attribuibile a un basso stato di carica dello stoccaggio della batteria.

Se il monitor della batteria non funziona correttamente e non spegne il generatore in tempo aprendo i contatti quando viene raggiunta la soglia superiore, il generatore continuerà a funzionare fino a quando il controller BMS non interromperà il processo di carica chiudendo i transistor corrispondenti. In quel momento, potrebbe verificarsi un breve aumento della tensione di uscita a causa di una rapida riduzione del carico (se non viene prelevata quasi nessuna potenza dall'inverter), il che può attivare la protezione da sovratensione (a 57V) sul generatore.

PROTEZIONE DA SOVRATENSIONE E SOVRACCARICO

Se la tensione sulla sbarra collettrice a 48V o sulla batteria da alimentare dovesse salire a 57V o più per qualsiasi motivo, il generatore si spegne immediatamente.

La tensione di uscita del generatore si riduce quando la corrente massima viene superata e può essere inferiore a 48V, ma se diventa troppo bassa, viene riconosciuta come un cortocircuito e il generatore si spegne immediatamente.

È normale che il LED rosso si accenda durante la ricarica alla corrente massima. Ciò significa semplicemente che è stato raggiunto il massimo corrente di uscita del generatore.

PROTEZIONE IN CASO DI BASSO LIVELLO DI CARBURANTE O OLIO MOTORE

Se il carburante si esaurisce, il motore si ferma.

Se il livello dell'olio è troppo basso (si accende il LED giallo), il motore si arresta immediatamente.

Se le condizioni di avviamento sono soddisfatte (la tensione della batteria è inferiore a 47,5-48V in modalità AUTO o i contatti di CONTROLLO ESTERNO sono cortocircuitati in modalità CONTROLLO ESTERNO), il motore tenta di avviarsi 5 volte e, se non funziona, appare un messaggio di errore (il LED rosso lampeggia).

SERVIZIO FACILE

Il generatore non dispone di una propria batteria e viene avviato dalla batteria da fornire. La batteria da fornire di solito ha una capacità di diversi kWh e, anche con una carica bassa, c'è ancora energia più che sufficiente per avviare il generatore, anche dopo diversi tentativi di avvio. Ciò elimina la necessità di una manutenzione regolare della batteria del generatore, come è consuetudine con i generatori AC, ad esempio, e aumenta l'affidabilità dell'alimentazione di emergenza quando il generatore viene utilizzato raramente.

Tuttavia, con il generatore, è necessario prestare attenzione affinché la durata di conservazione del carburante non venga superata. Consigliamo di utilizzare solo benzina a lunga durata con un numero di ottani compreso tra 90 e 95 come carburante, prestando attenzione a eventuali depositi nel carburatore e drenandoli tempestivamente in base alla durata di conservazione della benzina.

È inoltre importante prestare attenzione alla durata di conservazione dell'olio motore. Questo deve essere cambiato ogni 12-18 mesi secondo le specifiche del produttore o ogni 50 ore di funzionamento.

Il filtro dell'aria deve essere sostituito in base al suo livello di sporcizia.

AVVISO:

Queste istruzioni possono essere considerate solo come una raccomandazione, sono illustrative e devono essere adattate alle circostanze e condizioni locali esatte durante l'installazione. L'installazione stessa deve essere eseguita in conformità con tutte le norme e regolamenti. Non ci assumiamo alcuna responsabilità per installazioni errate e le loro conseguenze.