Van chốt đơn ổn định không công suất: So sánh thị trường năng lượng mới

Tại sao việc nắm giữ quyền lực lại quan trọng trong các hệ thống năng lượng mới

Một cuộn dây điện từ 5 W để mở suốt một năm sẽ tiêu thụ khoảng 43,8 kWh (5 W × 8.760 h). Một van giữ trạng thái ở mức 0,05 W sẽ tiêu thụ khoảng 0,44 kWh trong cùng thời gian. Các số liệu chỉ mang tính minh họa nhưng khoảng cách là có thật và nó nhân lên với mọi van trong hệ thống.

Trong một nhà máy nối lưới, khoảng trống đó chính là chi phí vận hành. Trong các thiết bị chạy bằng năng lượng mặt trời và pin, nó gần với hạn chế về thiết kế hơn. Mỗi watt tiêu tốn để giữ một van mở sẽ làm giảm năng lượng sẵn có cho mọi thứ khác và phần cứng sản xuất và lưu trữ phải có kích thước phù hợp để mang nó.

Nhiệt là mối quan tâm thứ hai. Một cuộn dây được cấp điện liên tục sẽ làm nóng van, vỏ xung quanh nó và trong các tủ nhỏ gọn, các bộ phận gần đó. Trong hộp đựng pin và vỏ điện tử công suất, nguồn nhiệt rất eo hẹp và mỗi watt tiêu tán bởi cuộn dây van là một watt mà hệ thống làm mát phải loại bỏ.

Do đó, việc lựa chọn van trong các hệ thống này có ba biến số: van tiêu thụ bao nhiêu năng lượng khi giữ, phần cứng điều khiển cần bao nhiêu và nó sẽ làm gì khi mất điện. Phần còn lại của bài viết này so sánh kiến ​​trúc van với ba biến số đó.

So sánh kiến trúc ba van

Các kỹ sư thường lựa chọn giữa hai thiết kế đã được thiết lập. Van điện từ đơn ổn định thông thường chỉ được kích hoạt khi cuộn dây của nó được cấp điện và một lò xo sẽ ​​đưa nó về vị trí mặc định khi mất điện. Van xung ổn định sử dụng một chốt từ: một xung ngắn sẽ chuyển mạch nó và nó giữ vị trí không có nguồn điện cho đến khi có xung ngược lại xuất hiện.

Mỗi thiết kế giải quyết một vấn đề và để ngỏ một vấn đề khác. Van đơn ổn cách nối dây đơn giản nhưng rút dòng điện giữ liên tục. Van có thể điều chỉnh được giữ ở mức công suất bằng 0 nhưng cần bộ điều khiển xung và chúng vẫn ở vị trí cuối cùng nếu mất nguồn cung cấp. các Van chốt đơn ổn định không công suất được chế tạo để nằm giữa hai thiết bị: nó được nối dây và điều khiển giống như một van đơn ổn định, nhưng vẫn giữ trạng thái ở mức công suất rất thấp.

Van chốt đơn ổn định không công suất hoạt động như thế nào

Van được cấp điện để đóng hoặc mở, sau đó rơi vào trạng thái chốt nguồn cực thấp. Dữ liệu của nhà sản xuất đặt công suất duy trì dưới 0,05 W đối với kiểu DC và dưới 0,06 W đối với kiểu AC, không tăng nhiệt độ cuộn dây trong khi vận hành và tỷ lệ tiết kiệm điện trên 95% so với van đơn ổn định thông thường.

Hai lựa chọn thiết kế giải thích hành vi. Đầu tiên, kiến ​​trúc chốt tổng hợp tách giai đoạn chuyển mạch công suất cao khỏi giai đoạn duy trì công suất thấp. Thứ hai, mạch điều khiển được tích hợp vào van thay vì được cung cấp dưới dạng mô-đun bên ngoài. Bởi vì bộ điều khiển ở bên trong van nên hệ thống điều khiển sẽ nhìn thấy tải hai trạng thái thông thường: cấp điện áp và van kích hoạt, loại bỏ điện áp và đặt lại.

Điểm cuối cùng đó là điểm khác biệt giữa thiết kế này với van xung ổn định. Trạng thái giữ phụ thuộc vào nguồn cung cấp liên tục nhỏ, do đó, việc cắt điện hoàn toàn sẽ tự động đưa van về vị trí ban đầu. Giao dịch này là một khoản hòa nhỏ để đổi lấy hành vi có thể dự đoán được.

Các thiết bị điện tử tích hợp được bảo vệ bằng cách đóng gói BMC. Kết nối điện sử dụng giao diện DIN43650 tiêu chuẩn, do đó, đầu nối plug-in hiện có có thể được tái sử dụng và không cần trình điều khiển bên ngoài hoặc bộ điều khiển xung.

Đánh giá mức độ phù hợp giữa các ứng dụng năng lượng mới

Bảng bên dưới đánh giá mức độ phù hợp của Van chốt đơn ổn định không công suất và những gì vẫn cần được xác minh. Các đánh giá là những đánh giá kỹ thuật dựa trên hoạt động đã nêu của van, không phải các tuyên bố về hiệu suất được chứng nhận cho bất kỳ lắp đặt cụ thể nào.

Quản lý nhiệt lưu trữ đáng được quan tâm đặc biệt. Vòng làm mát trong tủ pin phụ thuộc vào các van hoạt động có thể dự đoán được và van quay trở lại vị trí xác định khi mất điện là một đặc tính đáng được chỉ định rõ ràng. Điều này không có nghĩa là bất kỳ loại van nào cũng có thể tự giải quyết được rủi ro về nhiệt. Điều đó có nghĩa là hành vi đặt lại nằm trong bảng thông số kỹ thuật cùng với mức áp suất và khả năng tương thích chất làm mát.

Logic tương tự cũng áp dụng cho việc trang bị thêm. Do van sử dụng hệ thống dây điện tiêu chuẩn và đầu nối DIN43650 nên nó có thể thay thế van điện từ thông thường mà không cần thay đổi mạch điều khiển, giúp giảm nỗ lực vận hành ở các nhà máy hiện có.

Trường hợp loại van khác là sự lựa chọn tốt hơn

Van chốt đơn ổn định không công suất không phải là lựa chọn có công suất thấp nhất trong mọi trường hợp. Bởi vì nó cần một nguồn cung cấp nhỏ liên tục để duy trì trạng thái của nó, nên nó tiêu thụ năng lượng mà van điều khiển bằng xung không có. Ở mức 0,05 W, tức là khoảng 1,2 Wh mỗi ngày. Pin 12 V, 7 Ah lưu trữ khoảng 84 Wh, do đó, chỉ sử dụng sẽ sử dụng dung lượng đó trong khoảng 70 ngày.

Đối với nút cảm biến ngủ trong nhiều tuần giữa các lần kích hoạt và chạy bằng pin nhỏ, van xung ổn định được ghép nối với bộ điều khiển công suất thấp thường sẽ tồn tại lâu hơn. Điều tương tự cũng áp dụng khi hệ thống đã có trình điều khiển xung và không cần thiết lập lại tự động.

Ba điểm nữa cần được quan tâm:

• Dòng điện cực đại kích hoạt: van cần nhiều năng lượng hơn trong quá trình chuyển đổi so với khi giữ, do đó nguồn cung cấp phải có kích thước cho mức cực đại, được liệt kê trên biểu dữ liệu.
• Khu vực nguy hiểm: thiết bị điện tử tích hợp không tạo ra van phù hợp với môi trường dễ cháy nổ. Xác nhận chứng nhận cần thiết cho mẫu máy cụ thể.
• Số liệu của nhà sản xuất: công suất nắm giữ và tỷ lệ tiết kiệm là các giá trị đã nêu. Đo chúng ở điện áp hoạt động và nhiệt độ môi trường xung quanh trước khi triển khai quy mô lớn.

Danh sách kiểm tra lựa chọn dành cho kỹ sư và người mua

Các bước kiểm tra sau đây sẽ phân biệt ứng dụng phù hợp với ứng dụng không phù hợp. Làm việc thông qua chúng theo thứ tự thường giải quyết sự lựa chọn giữa ba kiến ​​trúc.

1. Giao diện điều khiển: bộ điều khiển hiện có tạo ra điện áp liên tục hay nó đã tạo ra xung?
2. Loại nguồn cung cấp: hệ thống là DC hay AC, và điện áp có sẵn ở van là bao nhiêu?
3. Hành vi mất điện: van phải trở về vị trí xác định khi mất nguồn?
4. Chu kỳ hoạt động: van ở một trạng thái trong bao lâu và tần suất chuyển đổi như thế nào?
5. Ngân sách năng lượng: nguồn cung cấp có thể mang tải nhỏ liên tục cộng với mức tác động cao nhất không?
6. Môi trường và áp suất: vật liệu thân máy, vòng đệm, xếp hạng nhiệt độ và áp suất có tương thích với chất lỏng không?
7. Chứng nhận: địa điểm có yêu cầu khu vực nguy hiểm hoặc các phê duyệt khác không?
8. Môi trường: phạm vi nhiệt độ môi trường xung quanh và mức độ rung động là bao nhiêu?

Tóm tắt so sánh

Van đơn ổn định thông thường vẫn hợp lý cho các ứng dụng ngắn hạn, chi phí thấp, nơi điện và nhiệt không quan trọng. Van xung có thể ổn định là sự lựa chọn mạnh mẽ nhất cho các hệ thống chỉ dùng pin đã có bộ điều khiển xung và không yêu cầu đặt lại tự động.

Van chốt đơn ổn định không công suất chiếm khoảng trống giữa chúng. Nó phù hợp với các hệ thống năng lượng mới chạy trên điều khiển điện áp liên tục tiêu chuẩn, giữ các van ở một vị trí trong thời gian dài và cần cả nhiệt độ thấp và vị trí quay trở lại xác định khi mất điện. Các giới hạn của nó là lực kéo đứng trong quá trình giữ, mức tác động cao nhất và các câu hỏi chứng nhận áp dụng cho bất kỳ van chạy bằng điện nào. Việc kết hợp các giới hạn đó với danh sách kiểm tra ở trên là cách đáng tin cậy nhất để quyết định xem nó có thuộc một thiết kế nhất định hay không.