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

O artigo está protegido por direitos de autor. A publicação do artigo completo ou de partes dele sem uma referência clara à fonte (um link para o site da Könner & Söhnen) não é permitida.

Estas instruções descrevem o uso do gerador de corrente contínua KS 48V-DC como fonte de energia de emergência para sistemas com armazenamento de baterias 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 baterias 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 é 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 uma 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 da tensão de saída do gerador DC é muito baixa, o que ainda pode causar ondulação na corrente de carga de uma 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 de corrente contínua para carregar as baterias é uma boa solução de todos os pontos de vista e, em alguns casos, não há melhor, se é que existe, alternativa.

Por exemplo, com inversores on-grid com função de backup de energia e com um armazenamento de bateria DC, não há maneira de usar um gerador AC em vez da rede elétrica pública, uma vez que tal gerador pode ser danificado pelo retorno 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 aos nossos clientes boas soluções. 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 carregamento, a corrente recomendada e a 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 situa-se na área de carga de manutenção e não pode danificar as baterias, mesmo que o gerador funcione durante várias horas.

Se a tensão na barra de bus 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 o sobrecarregamento.

A gama de tensão de 48-54V é compatível com a maioria das barras de bus de 48V. A queda de tensão nos cabos do gerador para as barras de bus de 48V também deve ser considerada, 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 EM MODO AUTOMÁTICO

O gerador em modo AUTO monitoriza 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 voltagem da bateria, mas será desligado dentro de 30 segundos após a 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 respetivo caso tecnicamente nunca for inferior a 20A (barramento de 48V), o modo de 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 funcionamento mais baixa e o carregamento de tal bateria 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, pois o nível de carga ideal de uma bateria de lítio é de 50-80%. Além disso, deve sempre haver 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 possui o modo de CONTROLO EXTERNO, que permite uma variedade de soluções de energia de emergência e possibilita a adaptação do gerador a diferentes condições de armazenamento e operação de baterias de 48V. 

OPERAÇÃO EM MODO DE CONTROLO EXTERNO

O gerador no modo de CONTROLO EXTERNO será iniciado ao fechar 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 baterias através do controlo externo de dispositivos com contactos "secos" isentos de potencial, o que expande significativamente a gama de aplicações 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 utilização é recomendada para poder iniciar e parar o gerador manualmente, independentemente da tensão da bateria.

Muitos dispositivos estão equipados com contactos "secos" isentos de potencial (inversores, UPSs, baterias com controladores BMS, monitores de bateria, relés temporizados, etc.) e isto permite implementar todos os possíveis algoritmos de utilização de geradores.

PROTEÇÃO CONTRA SOBRETENSÃO e SOBRECARGA

Se a tensão no barramento 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 demasiado 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. Isto 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 de baterias com base em baterias de 48V com 15 células LiFePo4 em série:

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

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

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

Tensão de carregamento, 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 de 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 do limite inferior para iniciar o gerador em aproximadamente 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, é possível definir os valores limite inferior e superior da tensão da bateria e o tempo de reação. Definir o tempo de reação seria importante para evitar o arranque desnecessário do gerador em caso de uma carga elevada de curta duração no armazenamento da bateria, o que pode levar a uma queda de tensão de curta duração 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 é atingido, o gerador continuará a funcionar até que o controlador BMS interrompa o processo de carregamento ao fechar os transístores correspondentes. Nesse momento, pode haver um breve aumento na tensão de saída devido a uma rápida redução na carga (se quase nenhuma energia for retirada do inversor), o que pode acionar a proteção contra sobretensão (a 57V) no gerador.

PROTEÇÃO CONTRA SOBRETENSÃO e SOBRECARGA

Se a tensão no barramento 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 demasiado 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. Isto apenas significa que a corrente de saída máxima do gerador foi atingida.

PROTEÇÃO EM CASO DE BAIXO COMBUSTÍVEL OU ÓLEO DO MOTOR

Se o combustível se esgotar, o motor para.

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

Se as condições iniciais 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 a sua própria bateria 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 o ligar. Isto elimina a necessidade de manutenção regular da bateria do gerador, como é habitual com geradores de corrente alternada, por exemplo, e aumenta a fiabilidade do fornecimento de energia de emergência quando o gerador é raramente utilizado.

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

É também importante prestar atenção ao prazo de validade do óleo do motor. Este deve ser mudado a cada 12-18 meses de acordo com as especificações do fabricante ou a cada 50 horas de funcionamento.

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

AVISO:

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