Float ve Boost Şarj Nedir? Endüstriyel Akü Sistemleri İçin Teknik Rehber

1. Şarj kademeleri nasıl çalışır?

Float · Tampon şarj

Normal işletmede redresör DC yükü besler. Akü, paralel bağlı bekleme düzenlerinde, kendi kayıplarını karşılayacak tampon gerilimde tutulur. Kararlı durumda akünün çektiği akım genellikle düşüktür. Gerilim düşük kalırsa şarj seviyesi zamanla düşebilir. Gerilim yüksek kalırsa kurşun-asit akülerde korozyon, gaz oluşumu, su kaybı veya VRLA akülerde kuruma ve ısınma hızlanabilir.

Boost · Yüksek kademede geri şarj

Kesintiden sonra aküye enerjiyi daha hızlı geri kazandırmak için uygun sistemlerde yüksek gerilim kademesi kullanılır. Akü gerilimi düşükken şarj cihazı akımı sınırlar. Ayar gerilimine ulaşıldığında gerilim sabit tutulur ve akü akımı azalır. Kademe geçişi akım eşiği, süre veya üreticinin tanımladığı başka bir koşulla yapılır. Boost ayar gerilimine ulaşılması, tek başına tam şarj göstergesi sayılmaz.

Bulk, absorpsiyon ve eşitleme

Bulk, şarjın akım sınırlı bölümünü ifade eder. Absorpsiyon, çoğu çok kademeli profilde gerilimin tutulduğu ve akımın azaldığı bölümdür. Boost adı cihazdan cihaza değişir ve yüksek gerilim ayarını ya da bu ayarın uygulandığı geri şarj programını ifade edebilir. Eşitleme ise yalnızca akü üreticisinin tanımladığı koşullarda uygulanan ayrı bir bakım işlemidir. Ayar menüsünde ortak bir etiket kullanılsa bile akü kılavuzunda hangi işlemin tarif edildiğini kontrol edin.

2. Akü teknolojilerine göre farklar

Kurşun-asit · Sulu, AGM ve jel

Bekleme ve çevrim uygulamalarının şarj ayarları farklı olabilir. GS Yuasa, NP/NPH örneğinde 25 °C için beklemede 2,275 V/hücre ve çevrim kullanımında 2,400 V/hücre verir. Çevrim değeri, her bekleme sisteminde kullanılabilecek bir boost ayarı anlamına gelmez. AGM ve jel akülerde izin verilen üst gerilimi, akım sınırını ve yüksek kademede kalma süresini model kılavuzundan alın. Sulu aküler için tarif edilen eşitleme profilini kapalı akülere doğrudan aktarmayın.

Nikel-kadmiyum · Ni-Cd

Nominal hücre gerilimi 1,2 V olan Ni-Cd dizilerde şarj ayarı hücre ailesine ve çalışma biçimine bağlıdır. Saft KPL/KPM/KPH teknik belgesi, iki kademeli paralel işletmede 1,40–1,42 V/hücre tampon aralığı verir. Boost aralıkları hücre tipine göre ayrı tanımlanır. Daha yüksek şarj gerilimi geri şarjı hızlandırabilir ve su tüketimini artırabilir. Tek kademeli şarj ayarlarını iki kademeli float değerleriyle karıştırmayın.

Lityum iyon · Özellikle LiFePO₄

Şarj cihazı profili batarya üreticisinin ve BMS’nin gerilim, akım ve sıcaklık sınırlarıyla eşleşmelidir. Bazı uyumlu cihazlar düşük gerilimli son kademeyi float adıyla gösterir. Örneğin Victron Lithium NG 12,8 V için 13,5 V değerini kendi ürün profiline özgü olarak verir. Kurşun-asit boost veya eşitleme profilini lityum akülere aktarmayın. BMS izinleri, hücre dengesi ve düşük sıcaklıkta şarj engeli devreye alma sırasında doğrulanmalıdır.

Victron blok verileri altı seri hücreye bölünmüştür. Tablodaki değerler belirtilen ürün ve uygulama koşullarına aittir. Çevrim absorpsiyonu ve bekleme sistemindeki boost programı ayrı değerlendirilir.

3. Dizi gerilimi ve sıcaklık hesabı

Seri hücre adedi ve DC bara üst sınırı

Dizi ayar gerilimi = seri hücre adedi × hücre başına şarj gerilimi. Paralel kol ilavesi bu gerilimi değiştirmez. Örneğin 24 seri hücre için 2,275 V/hücre ayarı 54,60 V, 2,400 V/hücre ayarı 57,60 V verir. Yükün üst sınırı varsayımsal olarak 56 V ise ikinci kademe, akü ile yük aynı baraya bağlıyken bu sınırı aşar. Son kararda sıcaklık, regülasyon toleransı, geçici yükselmeler ve yükün gerçek gerilim penceresi birlikte değerlendirilir.

Sıcaklık telafisi

Üretici doğrusal bir katsayı veriyorsa, V_hücre(T) = V_ref + k × (T − T_ref)/1000 bağıntısı kullanılabilir. Burada k, mV/°C/hücre cinsindendir. Örneğin GS Yuasa NP/NPH bekleme değerinde −3 mV/°C/hücre ile 25 °C’den 35 °C’ye çıkıldığında hücre ayarı 2,245 V olur. 24 hücrede karşılığı 53,88 V’tur. Katsayıyı, referans sıcaklığı ve sınırları aynı ürün belgesinden alın. Akü sıcaklığını temsil eden sensör konumu da önemlidir.

4. Akım sınırı ve geri şarj süresi

Yük akımı ile akü akımını ayrı ölçün

Redresör aynı anda DC yükü besliyor ve aküyü şarj ediyorsa toplam çıkış akımı yaklaşık olarak bu iki akımın toplamıdır. Örneğin 100 A kullanılabilir çıkış kapasitesi ve 75 A eşzamanlı yük, aküye en fazla 25 A bırakır. Üreticinin grup için izin verdiği sınır 20 A ise şarj akımı 20 A ile sınırlandırılır. Paralel kollarda akım dağılımını ve modül arızasında kalan çıkış kapasitesini de kontrol edin.

Ah/saat hesabı ile süre tahmini

80 Ah geri doldurulacak bir akü için 20 A sabit akım varsayımı ideal olarak 4 saat verir. Akımın son kademede azalması, şarj kayıpları, sıcaklık ve DC yükteki değişim gerçek süreyi etkiler. Tekrar kesintiye hazır olma ölçütünü, örneğin gereken kapasitenin geri kazanılmasını, akü üreticisinin eğrileri ve saha ölçümleriyle doğrulayın.

5. Kademe geçişleri ve saha kontrolleri

Boost başlatma ve float’a dönüş

Başlatma koşulunu şebekenin geri gelmesi, ölçülen deşarj veya üreticinin tanımladığı eşiklerle ilişkilendirin. Float’a dönüşte üretici tarafından belirtilen akım ve süre şartlarını kullanın. Akıma bağlı dönüş için DC yükü de içeren toplam redresör akımı yerine, mümkünse akü kolu akımını ölçün. İzin verilen süre, aşırı sıcaklık veya BMS engeli gibi sınırları denetleyin.

Devreye almada kaydedilecekler

• Akü modeli, kimya, seri hücre sayısı ve paralel kol sayısı.
• Float ve boost ayarları, sıcaklık katsayısı ve referans noktası.
• Akü uçlarında ve yük barasında ölçülen gerilim, akü şarj akımı ve sıcaklık.
• Akım sınırları, boost süresi, float’a dönüş koşulu, alarm kayıtları ve şarj engelleri.
• Üreticinin belirttiği havalandırma, sıcaklık ve bakım koşulları.

İlgili araçlar ve rehberler: VRLA dizi ve şarj gerilimi, redresör ön boyutlandırma, DC sistem tasarımı.

Redresör ayarları

Otomatik geçiş sırası

1. Normal işletme: Redresör Float modunda çalışır, DC yükleri besler ve aküyü hazır tutar.
2. Elektrik kesintisi: Akü kritik DC yükleri besler ve deşarj olur.
3. Şebekenin geri gelmesi: Redresör yeniden besleme sağlar. Üretici izin veriyorsa şarj ihtiyacına göre Boost devreye girebilir.
4. Kontrollü şarj: Gerilim, akım, sıcaklık ve süre sınırları izlenir.
5. Float'a dönüş: Tanımlanan şarj sonu koşulu veya süre sınırı sağlandığında redresör Float moduna geçer.

110 V ve 220 V DC uygulamalarında akü şarj akımı, bara toleransı, sıcaklık ve otomatik boost koşulları birlikte projelendirilir. VRLA için otomatik boost yalnızca model kılavuzunun izin verdiği koşullarda etkinleştirilir. Canlı sistem ayarları yetkili personel tarafından doğrulanır.

Üretici kaynakları

• GS Yuasa NP/NPH — sabit gerilimle şarj verileri
• Saft KPL/KPM/KPH — şarj karakteristikleri
• Victron Lithium NG 12,8 V — işletme ve şarj profili
• Victron AGM ve Gel Deep Cycle şarj gerilimleri
• HOPPECKE sulu sabit aküler işletme kılavuzu, bölüm 2.2–2.3