Gerador de corrente contínua KS 48V-DC e baterias de 48V da Pylontech

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Estas instruções descrevem o uso do gerador de corrente contínua KS 48V-DC como fonte de energia de emergência para sistemas com armazenamento de bateria baseados em baterias de 48V muito comuns da Pylontech com 15 células LiFePo4 em série, mas também é aplicável a outros sistemas de armazenamento de bateria de 48V, como 13 células LiIon a serem usadas em série, etc.

GERADORES DC como fonte de energia para armazenamento de baterias têm muitas vantagens em comparação com a combinação de um alternador e carregador. Uma descrição mais detalhada pode ser encontrada no nosso material informativo “Soluções de energia de emergência com o gerador de corrente contínua KS 48V-DC”.

O KS 48V-DC está ligado diretamente à bateria ou ao barramento de 48V e desempenha a mesma função que outras fontes de corrente contínua, como um campo solar ou turbina eólica com um controlador de carga.

Carregar a bateria através do controlador de carga solar é complicado, dependendo do consumo de energia do inversor:

Na imagem à esquerda, não há energia a ser retirada do inversor para alimentar a casa e na imagem à direita, a energia está a ser retirada em pulsos para criar uma onda senoidal.

O gerador DC possui múltiplos enrolamentos e controlo eletrónico, o que torna a corrente de saída muito mais suave. É assim que a corrente de carga (em verde) de uma bateria LiFePo4 (um caso extremo) a 40A e 70A de corrente (valor eficaz) se apresenta:

A ondulação de tensão de saída do gerador DC é muito baixa, o que ainda pode causar ondulação de corrente de carga numa bateria LiFePo4. À medida que a corrente de carga aumenta, a diferença entre a própria tensão da bateria e a tensão do gerador aumenta, o que pode levar a uma redução na ondulação da corrente de carga.

Um gerador DC para carregar as baterias é uma boa solução de todos os pontos de vista e, em alguns casos, não há melhor alternativa, se é que existe alguma.

Por exemplo, com inversores on-grid com função de backup de energia e com armazenamento de bateria DC, não há como usar um gerador AC em vez da rede elétrica pública, pois tal gerador pode ser danificado por feedback de energia. O armazenamento de bateria de corrente contínua só pode ser recarregado a partir de uma fonte de corrente contínua.

A Könner & Söhnen está sempre a trabalhar para poder oferecer boas soluções aos nossos clientes. Um fornecimento de energia fiável é extremamente importante e os geradores DC da Könner & Söhnen devem desempenhar um papel importante nisso.

O gerador de corrente contínua KS 48V-DC foi especialmente desenvolvido para armazenamento de baterias de 48V, cujo intervalo de tensão de funcionamento coincide com o intervalo de 48-54V.

Aqui estão os parâmetros das baterias mais comuns em comparação:

É imperativo prestar atenção a parâmetros como a tensão máxima de carga, corrente recomendada e capacidade utilizável:

A tensão de saída máxima do KS 48V-DC é selecionada de forma a que não ocorra sobrecarga, mesmo com baterias AGM e de chumbo-ácido. Isto está na área de carga de manutenção e não pode danificar as baterias, mesmo que o gerador funcione durante várias horas.

Se a tensão no barramento de 48V subir para 57V (por exemplo, devido a outras fontes de energia DC), o gerador para imediatamente, independentemente do modo.

As baterias de lítio estão equipadas com controladores BMS, que também evitam sobrecargas.

A faixa de tensão de 48-54V adapta-se à maioria dos barramentos de 48V. A queda de tensão nos cabos do gerador para os barramentos de 48V também deve ser levada em consideração, podendo ser de 0,5-1,0V dependendo da intensidade da corrente.

O KS 48V-DC funciona como um carregador ou um módulo de carregamento com uma característica IU:

OPERAÇÃO NO MODO AUTO

O gerador no modo AUTO monitora a tensão da bateria a ser fornecida e inicia automaticamente quando o valor de tensão inferior de 47,5-48V é atingido. Tempo de reação cerca de 5 segundos.

O gerador carrega a bateria com uma tensão de até 53,5-54V e uma corrente de até 70-75A e desliga-se assim que a tensão atinge 53,5-54V e a corrente de carga cai abaixo de 20A. Tempo de reação cerca de 30 segundos.

O gerador pode ser iniciado pressionando o botão START a qualquer momento, independentemente da tensão da bateria, mas será parado dentro de 30 segundos após o consumo de corrente cair abaixo de 20A.

A lâmpada de sinal verde (indicador de funcionamento) acende continuamente quando o consumo de corrente excede 20A e pisca quando o consumo de corrente cai abaixo de 20A.

Se o consumo de energia no caso respectivo tecnicamente nunca cair abaixo de 20A (barramento de 48V), o modo CONTROLO EXTERNO deve ser utilizado para que o gerador não funcione continuamente.

Baterias com 15 células LiFePo4, como Pylontech US2000, US3000 e US5000, têm uma tensão de trabalho mais baixa e carregar uma bateria dessas no modo AUTO teria de ser feito com corrente constante (corrente máxima de 70A, LED vermelho aceso permanentemente) até que a bateria esteja totalmente carregada e o controlador BMS feche.

Isto não é desejável na maioria dos casos, porque o nível de carga ideal de uma bateria de lítio é de 50-80%. Além disso, deve haver sempre algum “espaço para o sol”. O gerador só precisa fornecer uma certa quantidade de energia à bateria para que o fornecimento de energia permaneça ininterrupto, mesmo quando não há sol, vento, etc. suficientes.

O gerador KS 48V-DC DC tem o modo de CONTROLO EXTERNO, que permite uma variedade de soluções de energia de emergência e permite que o gerador seja adaptado a diferentes condições de armazenamento e operação de baterias de 48V. 

OPERAÇÃO NO MODO DE CONTROLO EXTERNO

O gerador no modo CONTROLO EXTERNO será iniciado fechando os contactos do TERMINAL DE CONTROLO e parado ao abri-los. Este modo permite que o gerador seja adaptado de forma otimizada a diferentes sistemas de armazenamento de bateria por controlo externo de dispositivos com contactos secos "potencialmente livres", o que expande significativamente a gama de aplicação do gerador. Com o jumper entre os contactos do TERMINAL DE CONTROLO, o gerador inicia imediatamente assim que o interruptor rotativo é colocado na posição ON e para quando está na posição OFF. Tal uso é recomendado para poder iniciar e parar o gerador manualmente, independentemente da tensão da bateria.

Muitos dispositivos estão equipados com contactos secos "potencialmente livres" (inversores, UPSs, baterias com controladores BMS, monitores de bateria, relés temporizadores, etc.) e isso permite implementar todos os possíveis algoritmos de uso do gerador.

PROTEÇÃO CONTRA SOBRETENSÃO E SOBRECARGA

Se a tensão na barra de 48V ou na bateria a ser fornecida subir para 57V ou mais por qualquer motivo, o gerador desliga-se imediatamente. 

A tensão de saída do gerador é reduzida quando a corrente máxima é excedida e pode ser inferior a 48V, mas se ficar muito baixa, é reconhecida como um curto-circuito e o gerador é desligado imediatamente.

É normal que o LED vermelho acenda durante o carregamento na corrente máxima. Isso apenas significa que a corrente de saída máxima do gerador foi atingida.

Diagrama de ligação recomendado para o KS 48V-DC para carregamento automático do armazenamento da bateria com base em baterias de 48V com 15 células LiFePo4 em série:

O gerador é iniciado fechando os contactos secos programáveis do inversor e parado ao abri-los.

A unidade de controlo da bateria serve como proteção adicional contra sobrecarga no caso de ocorrerem problemas com o inversor ou o controlador BMS da bateria falhar. Recomendamos definir o valor limite superior (contactos são abertos) no monitor da bateria para 51-52V.

Dados técnicos para carregamento das baterias Pylontech US2000/US3000/US5000:

Tensão de carga, DC: 52,5-53,5V (corresponde à tensão de saída do KS 48V-DC menos a queda de tensão nos cabos)

Corrente de carga recomendada: até 25A (US2000), 37A (US3000), 80A (US5000)

A capacidade mínima do armazenamento da bateria adequada para o KS 48V-DC é de 1 x US5000, ou 2 x US3000, ou 3 x US2000.

Tensão com 10% de carga restante: aprox. 45V

Tensão com 20% de carga restante: aprox. 48,4V

Como pelo menos 10% da carga deve permanecer no armazenamento da bateria, recomendamos definir o valor limite inferior para iniciar o gerador em aprox. 15% ou 47V.

Se o inversor não tiver contactos secos programáveis, o seguinte diagrama de ligação deve ser utilizado:

Exemplo de uma unidade de controlo de tensão de bateria de 48V:

Com a unidade de controlo de tensão da bateria, os valores limite inferior e superior da tensão da bateria e o tempo de reação podem ser definidos. Definir o tempo de reação é importante para evitar o arranque desnecessário do gerador em caso de uma carga elevada de curto prazo no armazenamento da bateria, o que pode levar a uma queda de tensão de curto prazo que não pode ser atribuída a um baixo estado de carga no armazenamento da bateria.

Se o monitor de bateria não funcionar corretamente e não desligar o gerador a tempo ao abrir os contactos quando o limite superior for atingido, o gerador continuará a funcionar até que o controlador BMS interrompa o processo de carregamento fechando os transístores correspondentes. Nesse momento, pode haver um breve aumento na tensão de saída devido a uma rápida redução na carga (se quase nenhuma potência for retirada do inversor), o que pode acionar a proteção contra sobretensão (a 57V) no gerador.

PROTEÇÃO CONTRA SOBRETENSÃO E SOBRECARGA

Se a tensão na barra de 48V ou na bateria a ser fornecida subir para 57V ou mais por qualquer motivo, o gerador desliga-se imediatamente.

A tensão de saída do gerador é reduzida quando a corrente máxima é excedida e pode ser inferior a 48V, mas se ficar muito baixa, é reconhecida como um curto-circuito e o gerador é desligado imediatamente.

É normal que o LED vermelho acenda durante o carregamento na corrente máxima. Isso apenas significa que a corrente de saída máxima do gerador foi atingida.

PROTEÇÃO EM CASO DE COMBUSTÍVEL OU ÓLEO DO MOTOR BAIXO

Se o combustível acabar, o motor para.

Se o nível de óleo estiver muito baixo (LED amarelo acende), o motor para imediatamente.

Se as condições de arranque forem cumpridas (a tensão da bateria estiver abaixo de 47,5-48V no modo AUTO ou os contactos de CONTROLO EXTERNO estiverem em curto-circuito no modo CONTROLO EXTERNO), o motor tenta arrancar 5 vezes e, se não funcionar, uma mensagem de erro aparece (LED vermelho pisca).

SERVIÇO FÁCIL

O gerador não possui bateria própria e é iniciado pela bateria a ser fornecida. A bateria a ser fornecida geralmente tem uma capacidade de vários kWh e, mesmo com uma carga baixa, ainda há energia mais do que suficiente para iniciar o gerador, mesmo após várias tentativas de arranque. Isso elimina a necessidade de manutenção regular da bateria do gerador, como é habitual com geradores de CA, por exemplo, e aumenta a fiabilidade do fornecimento de energia de emergência quando o gerador é raramente utilizado.

Com o gerador, no entanto, deve-se ter cuidado para garantir que a validade do combustível não seja excedida. Recomendamos usar apenas gasolina de longa duração com um número de octanas de 90-95 como combustível, prestando atenção a possíveis depósitos no carburador e drenando-os a tempo, dependendo da validade da gasolina.

Também é importante prestar atenção à validade do óleo do motor. Este deve ser trocado a cada 12-18 meses de acordo com as especificações do fabricante ou a cada 50 horas de operação.

O filtro de ar deve ser substituído dependendo do seu nível de sujidade.

AVISO LEGAL:

Estas instruções podem ser consideradas apenas como uma recomendação, são ilustrativas e devem ser adaptadas às circunstâncias e condições locais exatas durante a instalação. A instalação em si deve ser realizada em conformidade com todas as normas e regulamentos. Não assumimos responsabilidade por instalações incorretas e suas consequências.