EN
БЪРЗИ ВРЪЗКИ
Все повече фабрики преминават към 48V батерийни системи, защото те предлагат точно подходящата комбинация от ефективност, безопасност и съвместимост с друго оборудване. Когато системите работят на 48 волта, те използват по-малко ток за същия изходен мощност, което означава по-малко загуби на енергия поради съпротивление в кабелите (сещате ли се за формулата P = I²R от училище?). Освен това, този по-нисък ток позволява на компаниите да използват по-тънки кабели, които общо струват по-малко. Друго голямо предимство е свързано с безопасността. На 48 волта тези системи остават под границата от 60 волта за безопасно изключително ниско напрежение (SELV), установена от международни стандарти като IEC 61140. Това означава, че работниците не трябва да се притесняват от опасни електрически дъги при рутинни поддържащи дейности и могат най-вече да се откажат от скъпа защитна екипировка. И какво мислите? Това ниво на напрежение съществува отдавна в неща като телефонни мрежи, системи за автоматизация в заводи и командни панели навсякъде. Така обектите могат да включват тези системи към вече съществуващите инсталации, без да харчат огромни суми за ново окабеляване или модификации.
48V стандартът значително улеснява работата с основни енергийни компоненти навсякъде. Много от днешните системи за захранване без прекъсване (ИБП) и инвертори всъщност разполагат с вградена поддръжка за 48V DC вход още от самото производство. Това означава, че батериите могат да се свързват директно, без да минават през енергията губещите стъпки за преобразуване от AC към DC или от DC към DC, които поглъщат значително количество енергия. Особено интересно е, че това добре работи и в по-стари индустриални среди. Много фабрики все още захранват мрежите си от сензори, програмируеми логически контролери (PLC) и различни вериги за управление с 48V енергия. Поради тази съществуваща инфраструктура, преходът към литиеви 48V батерии се осъществява бързо, носи минимален риск за дейността и не изисква значителни капиталови инвестиции.
Точната оценка на индустриалните нужди от електроенергия е основата за надежден дизайн на резервно захранване с 48V батерии. Този процес идентифицира важните системи, които изискват защита, и квантифицира тяхното потребление на енергия, за да се предотврати прекъсване на работата.
Започнете със съставяне на пълен списък на всичко в обекта, след което измерете колко енергия всъщност използва всеки елемент. Токоизмервателните клещи са отлично средство за тази цел, макар че някои предпочитат системи за подсчет при по-големи инсталации. При преглеждането на списъка първо се съсредоточете върху оборудването, което трябва непременно да продължава да работи по време на целия период. Несъмнено първи трябва да бъдат контролерите на процесите, аварийните ключове, които спират машините при възникване на проблем, както и цялото мрежово оборудване, осигуряващо връзката между операциите. Останалото оборудване – като осветлението в офис зоната, допълнителни единици за отопление или охлаждане, които не са пряко свързани с производствените процеси – обикновено може да изчака или дори да бъде изключено временно, без да причинява сериозни проблеми. Уверете се, че записвате редовните показатели за употреба, но също така следете внимателно внезапните върхове в търсенето на енергия. Електродвигателите и големите компресори са известни с това, че при стартиране консумират три пъти повече от нормалния си ток, затова е полезно да знаете точно какво се случва по време на тези моменти на стартиране.
| Вид на оборудването | Мощностен диапазон | Критичност |
|---|---|---|
| Системи за контрол на процеси | 300–800 W | Висок |
| Сървъри и мрежово оборудване | 500–1500 W | Висок |
| Климатични компресори | 2000–5000 W | Среден |
| Осветление на сгради | 100–300 W | Ниско |
Съвременните предиктивни моделиращи инструменти намаляват грешките при оразмеряването с 39% в сравнение с ръчни изчисления, когато се комбинират с исторически данни за натоварване. Изчислете общото дневно потребление в kWh, като умножите средната мощност по часовете на работа и след това добавете 25% резерва за стареене на оборудването и бъдещо разширяване.
Повечето индустриални обекти днес спазват стандартни класификации за непрекъснатост на работа. Инсталациите от клас III изискват средно около 99,982% достъпност, докато обектите от клас II целят приблизително 99,741%. При разглеждането на циклите на натоварване на оборудването има голяма разлика между непрекъснатите натоварвания, като системите SCADA, и машините, които пускат и спират често по време на експлоатационния си период. За приложения с наистина критично значение много спецификации изискват т.нар. N+1 резервна конфигурация. Това по същество означава резервно енергийно капацитет, който надхвърля пиковите изисквания с цял един допълнителен модул. Има значение обаче и за околната среда. Производителността на литиевите батерии намалява значително, когато температурите паднат под нормалните работни условия. При точката на замръзване (0 градуса по Целзий) тези батерии обикновено осигуряват само около 15 до 20 процента от номиналния си капацитет в сравнение с това, което могат да осигурят при стандартната референтна температура от 25 градуса по Целзий.
Изборът на правилния размер за 48V батерийна инсталация започва с определянето на необходимия брой киловатчаса (kWh). Основното изчисление изглежда по следния начин: вземете критичната мощност в киловати и умножете я по желаното време за резервно захранване. След това разделете този резултат на две величини – първо, на процента дълбочина на разреждане и второ, на коефициента на ефективност на системата. Повечето литиеви батерии могат да поемат дълбочина на разреждане от около 80 до 90%, което е почти два пъти повече в сравнение с оловните батерии, които достигат около 50%. Да предположим, че някой има нужда от 10 kW мощност в продължение на четири часа при дълбочина на разреждане от 80% и система с ефективност от 95%. Прилагайки изчисленията, се получава приблизително 52,6 kWh нужна енергия. За да се преобразуват тези киловатчасове в амперчасове за 48V системата, просто умножете kWh по 1000 и след това разделете на 48 волта. Това дава приблизително 1096 амперчаса. Следването на този метод помага да се избегне закупуването на твърде малка батерия, като едновременно с това се запазят разумни разходи в дългосрочен план и се осигури добро представяне от самото начало.
Когато искаме да удължим резервното захранване за повече от един ден, по същество умножаваме нормалното дневно потребление по броя дни, за които се нуждаем. Нека разгледаме един пример: ако обект консумира около 120 киловатчаса на ден и иска три пълни дни независимост при запазване на 80% дълбочина на разряд, пресмятането изглежда така: 120 kWh по 3 дни дава 360, след което делим на 0,8 поради изискването за 80%, което ни дава приблизително 450 kWh необходим капацитет. Въпреки това, никой не работи при идеални условия. Само студеното време може да намали капацитета на батериите с около 20%, когато температурите паднат под точката на замръзване. Литиевите батерии също губят ефективност с течение на времето — приблизително по 3% всяка година. А при внезапни високи токови нужди системата преживява спадове на напрежението, които правят реално използваемия капацитет още по-нисък от очаквания. Поради тази причина повечето инженери добавят допълнително 25 до 30%, просто за да са сигурни. Това увеличава първоначалната ни оценка от 450 до около 562 kWh общ капацитет, осигурявайки правилното функциониране дори когато възникнат непредвидени проблеми по време на продължителни прекъсвания на тока.
Резервните системи в индустриални условия обикновено използват серийно-паралелни конфигурации, за да поддържат стабилен изход от 48 V, дори когато натоварванията се променят. Когато батериите са свързани в серия, те достигат необходимото ниво на напрежение. Паралелното им свързване увеличава общата капацитетност (измервана в Ah), така че системата да може да работи по-дълго при прекъсване на захранването. Голямото предимство тук е, че тази конфигурация предотвратява неравномерното протичане на ток, което често води до ранно излизане на батериите от строя. Например, често срещана конфигурация, наречена 4S4P, означава четири групи от по четири свързани батерии. Това осигурява желаните 48 волта, като едновременно умножава общия капацитет четири пъти. Най-важното е да се осигури равномерно протичане на тока през всички паралелни връзки. Повечето опитни техници знаят, че за да се запази разлика под около 5%, е необходимо внимателно планиране на шините и прецизно съгласуване на клетките. Термографски изследвания, извършени на реални индустриални обекти, последователно потвърждават тези заключения.
За тези, които управляват съоръжения от клас III или IV и целят онази привлекателна степен на достъпност от 99,995%, резервирането N+1 не е просто удобно, а напълно задължително. Когато един модул излезе от строя, операциите продължават без прекъсване. Модулният подход разполага с тези модерни комбинирани прекъсвачи, които могат да изключат неизправните части за половин секунда. Като говорим за разширяване, тези системи са проектирани да се мащабират лесно благодарение на стандартните касетни интерфейси. Съоръженията могат да увеличават капацитета стъпка по стъпка, като добавят увеличения от по 5 kWh според нуждите. Не е необходима и никаква неприятна прокабеляване. Компаниите съобщават за икономия от около 60% при модернизациите, когато преминат от старомодните монолитни системи. Нови проучвания от 2023 г. потвърждават това, показвайки колко пари се спестяват с времето с този вид гъвкава инфраструктура.