Это не всегда может быть свинцовым. Буферные модули на основе конденсатора

До сих пор в ИБП постоянного тока для промышленных установок используются почти исключительно свинцово-кислотные батареи. Тем не менее, пользователям приходится сталкиваться с такими недостатками как ограниченный срок службы, ограниченный температурный диапазон и большой вес этих батарей.

Недавняя тенденция снижения цен электрохимических двухслойных конденсаторов (EDLC) может сделать их привлекательной альтернативой для многих приложений. Электрохимические двухслойные конденсаторы, также известные как Ultracaps, Supercaps или Greencaps, доступны на рынке более 15 лет и имеют репутацию надежных компонентов. Первоначально дорогие, эти компоненты были непригодны как устройства хранения энергии для ИБП приложений, но были задействованы для других приложений, таких как хранение энергии для рекуперативного торможения систем или обеспечения короткого пика токов. Однако стандартная цена на эти конденсаторы за последние почти пять лет сократилась вдвое, что позволяет теперь использовать их в качестве устройств хранения энергии в ИБП.

Сравнение времени буферизации систем на базе конденсаторов и аккумуляторных батарей не преследует достичь какой-либо значимой цели. Батареи всегда выигрывают, когда сравниваются плотности энергии. Гораздо важнее взять во внимание актуально требуемое время буферизации. Если это между 15 и 150 секундами, то конденсаторы EDLC могут конкурировать по цене и в то же время демонстрируют еще много других преимуществ.

Некоторые из преимуществ – это малый вес, абсолютная свобода от обслуживания, отсутствие последующих расходов, короткое время зарядки, отсутствие утилизации батарей, регулируемое выходное напряжение в буферном режиме и многое другое.

Время жизни - ложное чувство безопасности?

У свинцово-кислотных батарей очень ограничена продолжительность жизни. «Длительный» период жизни, часто заявленный в соответствии с Eurobat, вводит в заблуждение. Это относится только к идеальным условиям, температуре окружающей среды 20 ° C, а также не учитывает старение батареи, возникающее во время хранения. Температура имеет наибольшее влияние на сокращение продолжительности жизни. Повышение температуры на 10 ° C ополовинивает заявленный срок жизни. Если вы также не учитывает старение при хранении, то батарея через 6-9 лет согласно Eurobat быстро становится тем, что требует замену через 1,5 года, если учитываются все эти эффекты.

Не приходится иметь дело с такими проблемами при использовании электрохимических двухслойных конденсаторов. Конденсаторы постоянно установлены в устройстве и их не надо заменять, а время жизни ожидаемо такое же, как и у самого блока питания, когда буферное устройство правильно разработано. На практике, это более 10 лет в типичном приложении. Время хранения электрохимического двойного конденсатора практически не ограничено. Их не нужно заряжать регулярно и они не вызывают никаких проблем, если установка должна быть введена в эксплуатацию после продолжительного периода времени.

Полная мощность от -40 ° C до + 60 ° C

Электрохимические двухслойные конденсаторы не подвержены холоду и могут терпеть температуры до -40 ° C. Это делает эти компоненты идеально подходящими для приложений на открытом воздухе, в мобильных приложениях и в проектах по солнечной или ветровой энергии. При использовании свинцово-кислотных аккумуляторов водород замораживается при зарядке при температурах ниже -10 ° C и повреждает аккумулятор. Только дорогие чистые свинцовые батареи подходит для таких применений. электрохимические двухслойные конденсаторы обеспечивают их полную мощность даже до + 60 ° C, что позволяет использовать их внутри закрытого невентилируемого распределительного шкафа. С свинцово-кислотными батареями, водород обычно испаряется при температурах больше + 45 ° C, что создает разрушительный процесс или может вызвать взрыв. Установку свинцово-кислотных батарей в распределительных шкафах снаружи не рекомендуется использовать. В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, электрохимические двухслойные конденсаторы не выделяют водород и вентиляция в распределительных шкафах в соответствии с требованиями EN 50272-2 не обязательна, как для свинцово-кислотных батарей.

Новый блок - кВт или кДж

Напряжение конденсатора непрерывно уменьшается при разрядке. Поэтому, заявленная энергия в Ah (ампер часах), как это практикуется для батарей, не имеет смысла и, поэтому энергия выражается в Wh (Ватт часах) или в kWs (киловатт-секундах). Это также часто указывается как kJ (килоджоуль). 1 kJ соответствует точно 1 kWs. 1 kWs означает, что устройство может поставлять 1 кВт в течение одной секунды или 100 Вт в течение 10 секунд. Вычисляется энергия в конденсаторе по следующей формуле:

Energy (Ws) = ½ CU2

Это полностью описывает энергию разряда до нуля. Однако в практике, конвертеры не могут работать вплоть до нуля вольт, так что они не могут использовать полную энергию. Поэтому, здесь требуется предостережение: буферные модули классифицируются в соответствии с их номинальной энергией, а не в соответствии с используемой энергией. При определении времени буферизации всегда используйте данные техпаспорта или диаграмм, а не простое уравнение, указанное выше.

PULS предлагает два буферных модуля с различными емкостями хранения: UC10.241

с емкостью хранения 6 кВт и UC10.242 с 12 кВт. Эти устройства предназначены для систем 24 В постоянного тока и могут использоваться в нормальном режиме и в буферном режиме до 15А. В обоих устройствах блок хранения конденсаторов устанавливается вместе с электронным контроллером в компактном корпусе для монтажа на DIN-рейке. Последовательное соединение одиночных конденсаторов оснащено активной цепью балансировки, которая обеспечивает длительный срок службы конденсаторов. Устройство оснащено сигнальными контактами и элементами отображения для мониторинга и диагностики. Если режим буферизации не требуется, он может быть отключен с помощью запрещающего входа.