Какое зарядное устройство выбрать: тиристорное или модульное?
До последнего времени на объектах энергетики для заряда аккумуляторных батарей использовались тиристорные зарядные устройства. Но технологии не стоят на месте, и благодаря совершенствованию полупроводниковой техники и появлению IGBT-транзисторов для заряда аккумуляторных батарей были разработаны зарядные устройства (ЗУ), работающие по импульсной схеме преобразования электрической энергии, называемые еще модульными за их малые габариты и возможность установки в один шкаф нескольких параллельно подключенных зарядных устройств (модулей).
Сегодня модульные зарядные устройства получают все большее распространение. Рассмотрим их основные преимущества по сравнению с тиристорными зарядными устройствами.
1. Значительное повышение надежности ЗУ за счет установки в одном ЗУ нескольких модулей. При этом становится возможным при выходе из строя одного из модулей продолжать пользоваться ЗУ на время ремонта модуля с уменьшенной допустимой нагрузкой. Многие компании вместо двух тиристорных ЗУ устанавливают одно зарядное устройство модульной структуры с резервированием N+1. Это означает, что в зарядном устройстве установлен один дополнительный модуль, который подключается на место основного модуля на время ремонта в случае выхода со строя основного модуля.
2. Модульные зарядные устройства генерируют значительно меньшее количество помех в сеть переменного тока за счет использования высокочастотного преобразования электрической энергии, помехи от которого существенно лучше фильтруются и значительно быстрее гасятся сетью.
3. Модульные ЗУ обеспечивают коэффициент мощности 0,99 при нагрузках 50 – 100% от номинальной, что недостижимо в тиристорных ЗУ.
4. Коэффициент полезного действия модульных ЗУ составляет не менее 0,93 во всех режимах работы, в то время как тиристорные ЗУ такого значения КПД достигают только при нагрузка, близких к 100% от номинальной, из-за использования в них громоздких трансформаторов. А поскольку зарядное устройство большую часть времени работает в режиме поддерживающего заряда с незначительными токами, использование модульных ЗУ позволяет сэкономить значительные объемы электрической энергии.
5. Модульные ЗУ обеспечивают существенно меньшие пульсации напряжения в сети постоянного тока.
По стандарту ОАО «ФСК ЄЕС» СТО 56947007-29.120.40.041-2010 при работе ЗУ на полную нагрузку комплекта СОПТ, при отключенной АКБ, пульсации напряжения не должны превышать 5%, а по стандарту ОАО «РусГидро» 02.02.115-2013 уровень пульсаций на активной нагрузке без АКБ должен быть не более 0,5% во всем диапазоне допустимых нагрузок.
Максимально допустимые пульсации напряжения на аккумуляторах зависят от их внутреннего сопротивления. Чем меньше внутреннее сопротивление аккумулятора, тем меньше должны быть пульсации напряжения. Удельное внутреннее сопротивление аккумуляторов, в зависимости от типа и технологии их изготовления, находится в диапазоне от 40 до 600 мОм . А . ч. Соответственно, для аккумуляторов закрытых типов, например технологии AGM, пульсаци напряжения ЗУ не должны превышать 0,1%, а для аккумуляторов GroE – 0,25%.
Превышение допустимых значений пульсации тока в режиме поддерживающего заряда приводит к снижению срока службы АБ.
Модульные ЗУ способны обеспечить снижение пульсаций напряжения до уровня 0,2% при отключенной АКБ. Тиристорные же ЗУ могут работать с минимальным уровнем пульсаций около 5% при отключенной АКБ, что является неприемлемым для современных АКБ.
К недостаткам модульных зарядных устройств относят наличие вентиляторов и малый срок службы конденсаторов. Но в современных модульных устройствах, благодаря установке вентиляторов на магнитной подвеске и замене электролитических конденсаторов на другие типы, данные проблемы разрешены. В то же время в современных тиристорных ЗУ так же используются вентиляторы, а в фильтрах для снижения пульсаций напряжения используются электролитические конденсаторы, что нивелирует все их преимущества.
Из вышеизложенного следует, что применение модульных зарядных устройств позволяет повысить надежность работы системы оперативного тока, сэкономить значительные объемы электроэнергии собственных нужд и продлить срок службы аккумуляторных батарей.