Reservkraftlösningar med DC-generator KS 48V-DC

Det moderna samhället rör sig mot flexibilitet och förnybar energi.

Lösningar för kraftöar och strömförsörjningssystem med batterier har blivit en trend och blir allt vanligare. Vi upplever för närvarande snabba förändringar i tillverkningen av batterier och ackumulatorer, vilket i allt högre grad påverkar vår vardag.

Elektriska lagringsenheter blir alltmer en del av olika strömförsörjningssystem. Solsystem, vindkraftverk, elbilar, hushållsapparater med uppladdningsbara batterier, datorsystem med UPS, telekommunikation, övervakningssystem, etc. är utrustade med långlivade batterier.

Batterierna laddas antingen från en AC- eller DC-strömkälla. Dock måste AC-spänningen först likriktas, vilket i sig är ett tekniskt problem vid högre effektnivåer.

De flesta AC/DC-laddare och även laddningsmoduler i växelriktarna har en pulserande strömförbrukning och de flesta av dem laddar batterilagringsenheten på ett pulserande sätt:

Aktuell förbrukning (grön) av laddaren

Laddningsström (grön) för batteriet

Huvudspänningen visas i gult. För laddare eller laddningsmoduler utan effektfaktorkorrigering förbrukas endast sinusvågens maxima.

Pulsströmförbrukning har en effektfaktor på 0,5-0,6, vilket orsakar hög reaktiv effekt. När man använder det offentliga elnätet uppstår färre problem eftersom flera elförbrukare körs parallellt och balanserar varandra.

När man använder en AC-generator uppstår dock olika tekniska problem, vilket innebär att man inte kan använda mer än hälften av generatorns nominella effekt och åtgärder måste vidtas för att stabilisera kretsen mot de harmoniska störningar som orsakas av pulsliknande strömförbrukning.

I praktiken leder det ofta till instabil drift av laddaren och till och med skador på generatorn, såsom överhettade lindningar, trasig spänningsregulator eller invertermodul.

En konventionell generator bör inte användas som en reservkraftkälla för en UPS eller en inverter, eftersom laddningsmodulen kan förvränga dess spänning, vilket i sin tur påverkar de elförbrukare som ska försörjas. Generatorer med inverterteknik är bättre lämpade för detta, men man måste räkna med begränsningar i prestanda.

DC-GENERATORER som energikälla för batterilagring löser problemet på ett annat sätt och har många fördelar i det avseendet.

KS 48V-DC är ansluten direkt till batteriet eller 48V-samlingsskenan och utför samma funktion som andra likströmskällor såsom ett solfält eller en vindturbin med en laddningsregulator.

Att ladda batteriet via solcellsladdningsregulatorn är komplicerat, beroende på växelriktarens strömförbrukning:

På bilden till vänster dras ingen ström från växelriktaren för att driva hemmet, och på bilden till höger dras strömmen i pulser för att skapa en sinusvåg.

DC-generatorn har flera lindningar och elektronisk styrning, vilket gör utgångsströmmen mycket jämnare. Så här ser laddningsströmmen (i grönt) för ett LiFePO₄-batteri (ett extremt fall) ut vid 40A och 70A ström (rms-värde):

Utspänningen från likströmsgeneratorn har mycket låg rippel, vilket ändå kan orsaka rippel i laddningsströmmen i ett LiFePO₄-batteri. När laddningsströmmen ökar, ökar skillnaden mellan batteriets egen spänning och generatorns spänning, vilket kan leda till en minskning av rippeln i laddningsströmmen.

En likströmsgenerator för att ladda batterierna är en bra lösning ur alla synvinklar och i vissa fall finns det inget bättre, om ens något, alternativ.

Till exempel, med nätanslutna växelriktare med reservkraftfunktion och med ett likströmsbatterilager, finns det inget sätt att använda en växelströmsgenerator istället för det offentliga elnätet, eftersom en sådan generator kan skadas av återkoppling av ström. Likströmsbatterilagret kan endast laddas från en likströmskälla.

Könner & Söhnen arbetar alltid för att kunna erbjuda våra kunder bra lösningar. En pålitlig strömförsörjning är ytterst viktig och likströmsgeneratorerna från Könner & Söhnen bör spela en viktig roll i detta.

KS 48V-DC likströmsgeneratorn har utvecklats speciellt för 48V batterilagring vars arbetsområdespänning överlappar med 48-54V intervallet.

Här är parametrarna för de vanligaste batterierna i jämförelse:

Det är av yttersta vikt att uppmärksamma parametrar som maximal laddningsspänning, rekommenderad ström och användbar kapacitet:

Den maximala utgångsspänningen för KS 48V-DC är vald på ett sådant sätt att ingen överladdning sker, även med AGM- och blybatterier. Detta ligger inom området för underhållsladdning och kan inte skada batterierna även om generatorn körs i flera timmar.

Om spänningen på 48V-skenan stiger till 57V (t.ex. på grund av andra likströmskällor), stannar generatorn omedelbart, oavsett läge.

Litiumbatterierna är utrustade med BMS-kontroller, som också förhindrar överladdning.

Spänningsintervallet 48-54V passar de flesta 48V samlingsskenor. Spänningsfallet i kablarna från generatorn till 48V samlingsskenor måste också beaktas, vilket kan vara 0,5-1,0V beroende på strömstyrkan.

KS 48V-DC fungerar som en laddare eller en laddningsmodul med en IU-karakteristik:

Den utför samma funktion som vilken annan DC-källa som helst ansluten till 48V-bussen, och förser systemet med ström vid behov.

Olika funktionsalgoritmer kan implementeras med hjälp av det befintliga AUTO- eller EXTERNAL CONTROL-läget. Vid val mellan AUTO- och EXTERNAL CONTROL-läge måste systemets speciella egenskaper beaktas. När generatorn är igång och är den enda källan till likström på 48V-bussen, tar den över praktiskt taget hela strömförsörjningen, eftersom dess utgångsspänning då förblir något över batterispänningen.

Om det genomsnittliga energibehovet är mer än 50 % av generatorns nominella effekt (t.ex. telekommunikationssystem), rekommenderar vi att använda flera KS 48V-DC för att öka effekten:

Den totala märkningseffekten för de likströmsgeneratorer som är anslutna parallellt bör vara minst dubbelt så hög som den genomsnittliga effektförbrukningen hos de anslutna strömförbrukarna, så att oavbruten drift kan garanteras på lång sikt. Till exempel kan hälften av likströmsgeneratorerna vara i drift medan den andra hälften kan kylas ner, underhållas eller tankas.

I AUTO-läge skulle ett sådant system också vara självreglerande. Även en liten avvikelse i startspänningen för generatorn innebär att den första generatorn startar först och de andra kommer igång när batterispänningen fortsätter att sjunka om effekten från den första generatorn ensam inte är tillräcklig. Om utgångsströmmen från en av de aktiva generatorerna faller under 20A, stängs den av inom 30 sekunder medan de andra generatorerna fortsätter att köra.

Om andra likströmskällor ska bli aktiva på 48V-samlingsskenan (laddarmodul för växelriktaren eller UPS, AC/DC-omvandlare, laddningsregulator för PV-modulerna eller vindturbinen, etc.) och delvis eller helt ta över strömförsörjningen, minskar strömförbrukningen på KS 48V-DC och när den är i AUTO-läge stänger kontrollenheten av generatorn. Om flera KS 48V-DC ska köras parallellt, stängs de av en efter en och endast de fortsätter att köra där strömförbrukningen överstiger 20A.

Detta sparar bränsle eftersom motorn inte körs vid låga belastningar utan i det ekonomiska hastighetsområdet.

I EXTERNAL CONTROL-läge slås KS 48V-DC endast på och av via externa potentialfria "torra" kontakter, med undantag för överspänningsskyddet, som stänger av generatorn vid 57V.

DRIFT  I AUTOMATLÄGE

Generatorn i AUTO-läge övervakar spänningen på batteriet som ska levereras och startar automatiskt när det lägre spänningsvärdet på 47,5-48V uppnås. Reaktionstid cirka 5 sekunder.

Generatorn laddar batteriet med en spänning på upp till 53,5-54V och en ström på upp till 70-75A och stängs av så snart spänningen når 53,5-54V och laddningsströmmen faller under 20A. Reaktionstid cirka 30 sekunder.

Generatorn kan startas genom att trycka på START-knappen när som helst oavsett batterispänning, men kommer att stängas av inom 30 sekunder efter att strömförbrukningen sjunker under 20A.

Den gröna signallampan (driftsindikator) lyser kontinuerligt när strömförbrukningen överstiger 20A och blinkar när strömförbrukningen understiger 20A.

Om strömförbrukningen i det aktuella fallet tekniskt sett aldrig ska understiga 20A (48V samlingsskena), bör EXTERNAL CONTROL-läget användas så att generatorn inte körs kontinuerligt.

DRIFT I EXTERNT KONTROLLÄGE

Generatorn i EXTERNAL CONTROL-läge startas genom att stänga CONTROL TERMINAL-kontakterna och stoppas genom att öppna dem. Detta läge möjliggör att generatorn kan anpassas optimalt till olika batterilagringssystem genom extern styrning av enheter med potentialfria "torra" kontakter, vilket avsevärt utökar generatorns användningsområde. Med bygeln mellan CONTROL TERMINAL-kontakterna startar generatorn omedelbart så snart vridomkopplaren vrids till ON-läget och stannar när den är i OFF-läget. Sådan användning rekommenderas för att kunna starta och stoppa generatorn manuellt oavsett batterispänningen.

Många enheter är utrustade med potentialfria "torra" kontakter (växelriktare, UPS:er, batterier med BMS-kontroller, batteriövervakare, tidsreläer, etc.) och detta möjliggör implementering av alla möjliga algoritmer för användning av generatorer.

ÖVERSPÄNNINGS- och ÖVERBELASTNINGSSKYDD

Om spänningen på 48V-samlingsskenan eller batteriet som ska försörjas skulle stiga till 57V eller högre av någon anledning, stängs generatorn av omedelbart.

Utspänningen från generatorn minskas när den maximala strömmen överskrids och kan vara lägre än 48V, men om den blir för låg, erkänns det som en kortslutning och generatorn stängs av omedelbart.

Det är normalt att den röda LED-lampan tänds när den laddar med maximal ström. Detta betyder endast att generatorns maximala utström har uppnåtts.

SKYDD VID LÅG BRÄNSLE- ELLER MOTOROLJENIVÅ

Om bränslet tar slut, stannar motorn.

Om oljenivån är för låg (gul LED lyser), stannar motorn omedelbart.

Om startvillkoren är uppfyllda (batterispänningen är under 47,5-48V i AUTO-läge eller EXTERNAL CONTROL-kontakterna är kortslutna i EXTERNAL CONTROL-läge), försöker motorn starta 5 gånger och om det inte fungerar visas ett felmeddelande (röd LED blinkar).

ENKEL SERVICE 

Generatorn har inte ett eget batteri och startas av det batteri som ska tillhandahållas. Det batteri som ska tillhandahållas har vanligtvis en kapacitet på flera kWh och även med låg laddning finns det fortfarande mer än tillräckligt med energi för att starta generatorn, även efter flera försök att starta den. Detta eliminerar behovet av regelbundet underhåll av generatorns batteri, vilket är vanligt med växelströmsgeneratorer, till exempel, och ökar tillförlitligheten hos reservkraftförsörjningen när generatorn sällan används.

Med generatorn måste man dock vara noga med att säkerställa att bränslets hållbarhetstid inte överskrids. Vi rekommenderar att endast använda långvarig bensin med ett oktantal på 90-95 som bränsle, och att uppmärksamma eventuella avlagringar i förgasaren och tömma dem i god tid beroende på bensinens hållbarhetstid.

Det är också viktigt att uppmärksamma motoroljans hållbarhet. Denna måste bytas antingen var 12-18 månad enligt tillverkarens specifikationer eller var 50:e drifttimme.

Luftfiltret bör bytas ut beroende på hur smutsigt det är.

VIKTIGT MEDDELANDE: 

Likströmsgeneratorn KS 48V-DC får endast användas med 48V-batterier, vilka är listade i tabellen ovan. Det är av yttersta vikt att uppmärksamma parametrarna för hela strömförsörjningssystemet. I system där 48V-samlingsskenan uteslutande försörjs av växelriktaren, måste det säkerställas att andra likströmskällor kan anslutas till 48V-samlingsskenan och att det inte uppstår några fel i styrenheten (särskilt med energihantering baserad på energiflöden) av anläggningen.

ANSVARSFRISKRIVNING:

Dessa instruktioner kan endast betraktas som en rekommendation, är illustrativa och måste anpassas till de exakta lokala omständigheterna och förhållandena under installationen. Själva installationen bör utföras i enlighet med alla standarder och föreskrifter. Vi tar inget ansvar för felaktiga installationer och deras konsekvenser.