EN
קישורים מהירים
יותר ויותר מפעלים עוברים על מערכות סוללות של 48V כי הן מציעות את התערובת הנכונה של יעילות, תכונות אمان ותאימות עם ציוד אחר. כשמערכות פועלות ב-48 וולט, הן צורכות פחות זרם עבור אותה כמות של תפוקת כוח, מה שאומר פחות איבודי אנרגיה דרך התנגדות בחוטים (זכרו את הנוסחה P שווה I בריבוע כפול R מהלימודים). בנוסף, הזרם הנמוך יותר מאפשר לחברות להשתמש בכבלים דקים יותר שבעלותם נמוכה יותר בסך הכול. יתרון גדול נוסף הוא בתחום הבטיחות. ב-48 וולט, המערכות נשארות מתחת לגבול של 60 וולט של מתח נמוך מאוד בטוח (SELV) כפי שמוגדר על ידי תקנים בינלאומיים כמו IEC 61140. כלומר, עובדים לא צריכים לדאוג מפני קשתות חשמליות מסוכנות בעת ביצוע משימות תחזוקה רגילות, ויכולים להימנע מרכישת ציוד מגן יקר ברוב המקרים. ובנוסף, רמת מתח זו קיימת כבר זמן רב במערכות כמו רשתות טלפון, התקנות אוטומציה במפעלים ולוחות בקרה בכל מקום. לכן, מתקנים יכולים לחבר את המערכות האלה למה שכבר קיים, מבלי להוציא סכומים גדולים על כבלים חדשים או שיפוצים.
התקן 48V הופך את העבודה עם רכיבי כוח בסיסיים לפשוטה בהרבה. חלק ניכר ממערכות אספקת החשמל המ uninterruptible (UPS) והממירים של ימינו מגיעים עם תמיכה מובנית ב-48V DC ישירות מהקופסה. זה אומר שהסוללות יכולות להתחבר ישירות, מבלי לעבור תהליכי המרה של אנרגיה מיותרת כמו AC ל-DC או DC ל-DC שצורכים כמות גדולה של חשמל. מה שבאמת מעניין הוא איך זה עובד גם בסביבות תעשייתיות ישנות. הרבה מפעלים עדיין מפעילים את רשתות החיישנים, ה-PLCs, ואת מעגלי הבקרה השונים שלהם על מתח 48V. בגלל התשתית הקיימת הזו, המעבר לסוללות ליתיום 48V מתרחש במהירות, מהווה סיכון מינימלי לפעולaciones, ולא מחייב השקעות הון ענק.
הערכה מדויקת של צרכי הכוח התעשייתי מהווית את הבסיס לעיצוב אמינות של סוללת גיבוי של 48V. תהליך זה מזהה את המערכות החיוניות הדורשות הגנה ומכמת את צריכהן לאנרגיה כדי למנוע השבתות.
התחלו על ידי הרכבת רשימה מלאה של כל הפריטים במתקן, ואז מדדו כמה חשמל כל פריט באמת צורך. מדדי קלמפים מתאימים отлично למשימה זו, אם כי חלק מהאנשים מעדיפים מערכות מדידה משנית כשמדובר בהתקנות גדולות יותר. בעת סריקת הרשימה, התמקדו קודם כל בפריטים שעליהם חייבים לשמור בתפעול רציף. דברים כמו בקרים תהליכים, מפסקים אוטומטיים למניעת תאונות, וכל ציוד הרשת שמונע את הפעילות הקשורה להפעלה – כל אלו חייבים להיות בעדיפות ראשונה. שאר הפריטים? תאורת האזורים המשרדיים, יחידות חימום או קירור נוספות שאינן קשורות ישירות לתהליכי ייצור – ניתן לדחות או אפילו לכבות זמנית ללא סיכון ניכר להפרעות משמעותיות. חשוב להקליט נתונים על צריכה רגילה, אך גם להישמר ממקרי שיא פתאומיים בדרישת אנרגיה. מנועים וקומפרסורים גדולים ידועים בכך שהם צורכים פי שלושה מהזרם הרגיל שלהם ברגע ההפעלה, ולכן שווה לדעת במדויק מה קורה ברגעי ההפעלה האלה.
| סוג ציוד | טווח כוח | קריטיות |
|---|---|---|
| מערכות בקרת תהליכים | 300–800 וואט | גבוה |
| שרתי רשת וציוד רשת | 500–1500 וואט | גבוה |
| קומפרסורים ל מיזוג אויר חשמלי | 2000–5000 וואט | בינוני |
| תאורה של מתקנים | 100–300 וואט | נמוך |
כלים מודרניים לדגם תחזית מצמצמים שגיאות בקטלוג ב-39% בהשוואה לחישוב ידני, כאשר משולבים נתונים היסטוריים על עומס. חשבו את סך הצריכה היומית בקילוואט-שעה על ידי הכפלת צריכת החשמל הממוצעת בשעות פעילות, והוסיפו שוליים של 25% לשיקום ציוד ותרחיב עתידי.
רוב המתקנים התעשייתיים נוקבים כיום בדרגות זמינות סטנדרטיות. התקנות רמה III דורשות זמינות ממוצעת של כ-99.982%, בעוד מתקנים ברמה II שואפים לערך של כ-99.741%. כשנוגע לדורות הפעלה של ציוד, קיים הבדל משמעותי בין עומסים מתמשכים כמו מערכות SCADA לבין מכונות שמתחילות ועצרות בתדירות גבוהה במהלך תקופות הפעילות שלהן. ליישומים קריטיים באמת, דרושה לעתים קרובות עקביות מהסוג הידוע כ-N+1. זה אומר בעיקר שיש להחזיק בכמות עיבוד גיבוי העולה על הצרכים המקסימליים במודול נוסף שלם. גם גורמים סביבתיים חשובים. הביצועים של סוללות ליתיום יורד בצורה משמעותית כאשר הטמפרטורות יורדות מתחת לתנאי הפעלה נורמליים. בטמפרטורת הקיפאון (0 מעלות צלזיוס), מספקות סוללות אלו בדרך כלל רק כ-15 עד 20 אחוז מהקיבולת הנomינלית שלהן, בהשוואה למה שהן יכולות לספק בטמפרטורה הסטנדרטית של 25 מעלות צלזיוס.
בחירת הגודל המתאים למסוף סוללות של 48V מתחילה בקביעת מספר קילוואט-שעה (kWh) שאנחנו צריכים. החישוב הבסיסי נראה בערך כך: קחו את העומס הקריטי בקילוואטים ותרבו אותו במשך הזמן שבו אנחנו רוצים שתהיה חשמל גיבוי. לאחר מכן חלקו את המספר הזה בשני דברים - ראשית, באחוז עומק פריקה, ושנית, בגורם יעילות המערכת. לרוב סוללות הליתיום יכולות לעמוד בעומק פריקה של כ-80 עד 90%, שהוא כמעט פי שניים מהיכולת של סוללות עופרת, שמתמודדות עם כ-50%. נניח שמישהו צריך 10 קילוואט של חשמל למשך ארבע שעות, עם עומק פריקה של 80% ויעילות מערכת של 95%. ביצוע החישוב נותן לנו כ-52.6 קילוואט-שעה שנדרשים. כדי להמיר את זה לאמפר-שעה עבור המערכת של 48V, פשוט הכפילו את ה-kWh ב-1000 ואז חלקו ב-48 וולט. התוצאה היא כ-1,096 אמפר-שעה. עוקבים אחר השיטה הזו עוזר להימנע מרכישת סוללה קטנה מדי, תוך שמירה על עלות סבירה לאורך זמן ומבטיח ביצועים טובים מהיום הראשון.
כשאנו רוצים להאריך את אספקת החשמל הגיבוי מעבר ליום אחד בלבד, כל מה שאנו עושים הוא להכפיל את הצריכה היומית הרגילה במספר הימים בהם אנו צריכים שהחשמל יימשך. בואו נבחן דוגמה: אם מתקן צורך כ-120 קילוואט שעה ביום ורוצה שלושה ימים מלאים של אוטונומיה תוך שמירה על עומק פריקה של 80%, החישוב ייראה כך: 120 קוט"ש כפול שלושה ימים שווה 360, ולאחר מכן מחלקים ב-0.8 בגלל דרישת ה-80%, מה שנותן בערך 450 קוט"ש שנדרשים. עם זאת, אף אחד לא פועל בתנאים מושלמים. alone weather alone יכול לצמצם את קיבולת הסוללה בכ-20% כאשר הטמפרטורות יורדות מתחת לנקודת הקיפאון. לסוללות ליתיום גם מאבדות יעילות עם הזמן, בערך 3% מדי שנה. וכשיש דרישות גבוהות פתאומיות של זרם, המערכת חווה ירידות במתח שמפחיתות את הקיבולת השימושית האמיתית אפילו מתחת לצפויה. מסיבה זו, רוב המהנדסים מוסיפים עוד 25 עד 30% רק כדי להיות בטוחים. זה מעלה את ההערכה המקורית שלנו מ-450 לכדי כ-562 קוט"ש סה"כ, ומבטיח שהדברים ימשיכו לפעול כראוי גם כשSURVEN בעיות בלתי צפויות במהלך הפסקות חשמל ארוכות.
מערכות גיבוי בסביבות תעשיתיות משתמשות בדרך כלל בקונפיגורציות סדרה-מקביל כדי לשמור על מתח יציב של 48V גם כאשר העומס משתנה. כאשר מחברים סוללות בטור, מגיעים לרמת המתח הנדרשת. הוספת סוללות במקביל מגדילה את הקיבולת הכוללת (נמדדת ב-Ah), כך שהמערכת יכולה לפעול למשך זמן ארוך יותר במהלך הפסקות חשמל. היתרון הגדול הוא שמערך זה מונע זרימה לא אחידה של זרם, שغالבה מביאה לכישלון מוקדם של הסוללות. לדוגמה, קיימת קונפיגורציה נפוצה הנקראת 4S4P, כלומר ארבע קבוצות של ארבע סוללות מחוברות יחד. זה מספק את המתח הרצוי של 48 וולט, תוך הכפלה של הקיבולת הכוללת פי ארבע. מה שחשוב באמת הוא להבטיח שזרם יזרום באופן אחיד דרך כל החיבורים המקבילים. טכנאים רבים יודעים ששמירה על הבדלים מתחת ל-5% דורשת תכנון זהיר של הדקי האוטובוס (busbars) ותאום צמוד של התאים.
עבור מתקנים מסוג Tier III או IV שמבקשים להגיע ליעד המבוקש של 99.995% זמינות, חוסן כפול מסוג N+1 אינו רק רצוי אלא הכרחי לחלוטין. כשמודול אחד נכבה, הפעילות ממשיכה ללא הפרעה. הגישה המודולרית כוללת מפסקים מופעלים מובחרים שיכולים לנתק חלקים פגומים תוך חצי שנייה בלבד. בהקשר של צמיחה, מערכות אלו תוכננו להתרחב בקלות הודות לממשקים סטנדרטיים לדלפקים. המתקנים יכולים להגדיל את הקיבולת בהדרגה, על ידי הוספת קטעי 5 kWh לפי הצורך. אין צורך גם בשינוע מחדש מסורבל. דיווחים של חברות מראים חיסכון של כ-60% בעדכונים בהשוואה למערכות מונוליטיות ישנות. מחקרים אחרונים משנת 2023 תומכים בכך, ומציגים עד כמה כסף ניתן לחסוך לאורך זמן עם תשתיות גמישות מסוג זה.