Um sistema de baterias pode indicar o estado de carga com precisão e ainda assim apresentar uma saída de energia para a rede elétrica com uma margem de erro de vários quilowatts. O sistema de gerenciamento de baterias (BMS) geralmente está funcionando corretamente. O problema reside no lado da corrente alternada (CA), em um sensor de corrente na saída do inversor ou na conexão com a rede que foi dimensionada para uma faixa inadequada ou instalada incorretamente.
Esses sensores recebem muito menos atenção no projeto do que as células. E não deveriam. Os mecanismos de proteção e os limites de exportação são acionados a partir de suas leituras.
Por onde flui a corrente alternada em um sistema de armazenamento?
A corrente alternada aparece em três pontos:
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Entrada do carregador ou retificador. Um TC (transformador de corrente) aqui geralmente alimenta a medição de entrada e a proteção contra sobrecorrente. Os laços de controle rápido do conversor geralmente possuem seus próprios shunts ou sensores Hall.
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Saída PCS ou inversor, antes de qualquer transformador elevador. Os TCs externos servem para relés de medição e proteção; os circuitos de controle internos normalmente usam sensores Hall.
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O ponto de interconexão. Um único transformador de corrente (TC) alimenta o medidor do local ou o controlador de gerenciamento de energia e, se a leitura estiver incorreta, a limitação de exportação é acionada com base em dados incorretos.
Por que um CT não tem lugar no ônibus DC
Se os transformadores de corrente (TCs) são baratos, passivos e isolados, por que não colocar um na saída do pacote de capacitores? Porque um TC funciona por indução, e somente uma corrente variável induz algo no secundário. Pior ainda, um componente CC leva o núcleo à saturação e distorce qualquer corrente alternada (CA) presente.
Dentro da bateria, resistores de derivação e sensores de efeito Hall desempenham essa função. Um resistor de derivação, um resistor de precisão de baixo valor, é preciso e simples, mas fica no potencial da bateria e precisa de um amplificador isolado. Um sensor de efeito Hall lê o campo magnético ao redor do condutor e é isolado por projeto. Página BMS e PCM O site large-battery.com explica como o lado da bateria utiliza essas leituras.
No lado CA, esse mesmo isolamento é a grande vantagem do TC (transformador de corrente). Seu secundário não possui conexão elétrica com o condutor primário, portanto, o medidor ou relé opera com uma tensão isolada muito menor. O circuito secundário normalmente é aterrado em um ponto, de modo que não pode flutuar para uma tensão acoplada e possui um caminho de falha caso o isolamento falhe. Além disso, a classificação do isolamento deve ser adequada ao condutor: um componente de 600 V não deve ser conectado a uma saída de inversor de 690 V, por mais que a janela se encaixe perfeitamente.
Tomógrafo computadorizado, bobina de Rogowski ou sensor Hall: qual deles vai em qual lugar?
Uma bobina de Rogowski é um enrolamento com núcleo de ar, geralmente flexível, cuja saída acompanha a velocidade de variação da corrente; um integrador transforma isso em uma leitura de corrente. Um sensor Hall de malha fechada lida tanto com corrente alternada (CA) quanto com corrente contínua (CC), e isso também é importante no lado da CA. As normas de interconexão da rede limitam a quantidade de CC que um inversor pode injetar, e um transformador de corrente convencional não leva isso em consideração.
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Sensor |
Medidas |
Pontos fortes |
Tem cuidado com |
Uso típico |
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Transformador de corrente |
AC apenas |
Classes de precisão passivas, isoladas e bem definidas |
O deslocamento CC o satura; risco secundário aberto |
Medição e proteção na conexão à rede e na saída do PCS |
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bobina de Rogowski |
AC apenas |
Sem saturação; adapta-se a grandes barramentos. |
Necessita de um integrador; apresenta desempenho inferior em correntes baixas. |
Retrofits, barramentos de alta corrente, medição de harmônicos |
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Sensor Hall (circuito fechado) |
CA e CC |
Mede ambos, produção isolada |
Necessita de fonte de alimentação; desvio de offset e temperatura. |
Barramento CC, malhas de controle do conversor, verificações de injeção CC |
Na prática, muitos sistemas de armazenamento acabam usando os três, cada um no ponto em que seus pontos fracos são menos relevantes.
Quatro linhas em uma ficha técnica de tomógrafo computadorizado que valem a pena ler duas vezes.
Relação
Um TC 400/5 fornece 5 A no secundário com um primário de 400 A. Qual deve ser o diâmetro do primário? Mais próximo da corrente real de operação do que muitos rascunhos iniciais assumem. Um PCS de 250 kW em uma conexão trifásica de 480 V consome cerca de 300 A por fase em plena carga, então 400/5 é adequado. Um componente 600/5 escolhido "para margem de segurança" faz com que o mesmo sistema em marcha lenta a 30 kW, aproximadamente 36 A, represente 6% de sua potência nominal.
Classe de precisão
É nesse limite inferior que as classes de precisão divergem. A classe 0.5 limita o erro de relação a ±0.5% na corrente nominal, mas permite cerca de ±1.5% próximo a 5% da corrente nominal; a classe 0.5S mantém aproximadamente ±0.75% nessa faixa. Em uma instalação que fica ociosa todas as noites, a diferença acaba se refletindo nas contas de energia.
A classe de proteção 5P10 significa que o erro composto permanece dentro de 5% até dez vezes a corrente nominal. Um TC de medição deve saturar durante uma falha, protegendo o medidor, enquanto um TC de proteção deve manter a linearidade para o relé.
Fardo
Um décimo de ohm de fio em um secundário de 5 A consome 2.5 VA por si só. Em um TC de 5 VA, isso representa metade da potência nominal consumida. Fácil de passar despercebido.
Esse fio faz parte da carga, a carga total do circuito secundário em VA, e a precisão só se mantém dentro do valor nominal. Em um secundário de 1 A, o mesmo fio consome 0.1 VA, uma das razões pelas quais os TCs de 1 A são comuns em longas distâncias.
Fator de forma
Os transformadores de corrente de núcleo dividido são fixados em torno de um cabo existente, o que facilita bastante as adaptações, embora em muitos projetos comprometam um pouco a precisão. A janela é dimensionada para o condutor isolado, não para o cobre nu.
A regra do ensino secundário aberto
Nunca deixe o secundário de um TC convencional aberto enquanto o primário estiver energizado. Sem um caminho para a corrente, o núcleo satura e os terminais do secundário podem desenvolver uma tensão perigosamente alta, suficiente para ferir um técnico ou danificar o isolamento. Blocos de terminais de curto-circuito permitem a troca segura de um medidor.
O TC que foi instalado ao contrário
Durante o comissionamento, o medidor do local indica exportação, enquanto as baterias estão claramente carregando da rede. Nada está quebrado. O TC foi instalado com P1 e P2 invertidos, então o medidor lê importação como exportação. A limitação de exportação, portanto, prejudica o funcionamento do local.
A correção leva minutos. Encontrá-la pode levar um dia, especialmente quando um dos três TC (transformadores de corrente) está invertido e os totais parecem estranhos em vez de errados. Verificar cada fase antes de energizar, com P1 em direção à fonte e S1 e S2 nos terminais correspondentes do medidor, é o teste mais barato no local.
Que amostras lhe dizem que uma folha de dados não lhe dirá?
Muitos fabricantes de equipamentos originais (OEMs) compram de um Fabricante de transformadores de corrente na ChinaE as fichas técnicas raramente diferenciam os fornecedores. As diferenças aparecem nas peças e na documentação:
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Amostras testadas na configuração fornecida pelo comprador. Verifique a relação e o erro de fase em vários pontos, incluindo a extremidade inferior onde o sistema fica ocioso, com o medidor e os comprimentos dos cabos reais conectados. Uma peça que atende aos requisitos da sua classe no laboratório do fornecedor pode não atender com uma carga diferente.
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Relatórios de teste para o modelo exato. Registros de testes de rotina por lote, além de testes de tipo realizados por um laboratório independente. Um relatório para um modelo similar não abrange automaticamente a peça entregue.
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Reconhecimento da UL para projetos na América do Norte, verificado no banco de dados público da UL, e não obtido a partir de um logotipo em um PDF.
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Prazos de entrega. As proporções padrão geralmente são enviadas em estoque; janelas ou proporções personalizadas podem adicionar semanas ao prazo de entrega. Solicite o prazo de produção, não o prazo de entrega da amostra.
Trabalhar com um fabricante de transformadores de corrente na China é rotina para muitos OEMs e integradores, e fornecedores competentes esperam essas perguntas. Uma resposta vaga é um sinal para suspender o pedido.
Valeu a pena a tarde
Ninguém agenda uma revisão de projeto em função de um TC (Transformador de Corrente). No entanto, o TC na conexão com a rede elétrica decide se o controlador do local considera que está importando ou exportando energia, e o TC na entrada do carregador decide quando a proteção é acionada. Uma tarde dedicada à análise de relação de transmissão, carga e testes de bancada com amostras custa muito menos do que resolver um desligamento indevido em um local a três horas de distância.
Perguntas frequentes
Um TC (transformador de corrente) consegue medir a corrente dentro da bateria? Não. Um TC responde apenas a variações de corrente, portanto não consegue ler a corrente contínua da bateria. Sensores shunt e sensores Hall cuidam dessa parte.
É melhor ter uma nota 1A ou uma nota 5A no ensino secundário? Nenhuma das duas por padrão. Um secundário de 1 A tolera muito melhor longas distâncias de partida; um secundário de 5 A é adequado para distâncias curtas e muitos medidores existentes.
A tomografia computadorizada com núcleo dividido compromete a precisão? Em muitos projetos, a precisão é ligeiramente maior. Para sistemas de medição de adaptação, essa variação geralmente é aceitável, desde que a classe de precisão declarada ainda seja adequada à aplicação.
