Күн энергиясымен жұмыс істейтін су сорғысы үшін ЖИЖ қалай таңдау керек?

Көптеген орнатушылар стандартты өнеркәсіптік ЖИЖ-ті алып, оны күн энергиясын қолданатын жолаққа қосып, жұмысын аяқтаған сияқты есептейді. Бұл конденсатордың шығуына немесе су асты двигателінің жанып кетуіне әкелетін ең тез жол. Күн энергиясы торға ұқсамайды. Ол қозғалыста тұрады. Ол әрбір өтіп бара жатқан бұлтпен, температураның әрбір градус өзгерісімен және күннің көкжиекте әрбір минут сайын қозғалысымен тербеледі.

Егер сіз алыстағы шаруашылық немесе қоғамдық су құбыры жобасы үшін жүйе таңдасаңыз, сіз тек қана қозғалтқышты басқаратын құрылғы сатып алмайсыз. Сіз электр энергиясын басқару жүйесін сатып аласыз. Бұл көрсеткіште маркетингтік қосымша ақпаратсыз күн энергиясын пайдаланатын су сорғылау үшін дұрыс Айнымалы Жиілікті Іске Қосқыш (ЖИЖ) таңдаудың техникалық ерекшеліктері қарастырылады.

 Стандартты өнеркәсіптік ЖИЖ-тің күн энергиясында жұмыс істеуі неге сәтсіз аяқталады

Торға қосылған ЖИЖ-тер тұрақты айнымалы ток кірісі үшін жасалған. Олар 380 В немесе 460 В кернеуін, шамамен 10% ауытқумен күтеді. Ал күн энергиясын қолданатын жүйеде сіз тікелей тұрақты токты қозғалтқыштың тұрақты ток шинасына бересіз.

Мұнда бәрі бір-біріне араласып кетеді.

Стандартты өнеркәсіптік айнымалы жиілікті инвертор (VFD) әдетте 400 В класындағы инвертор үшін тұрақты ток бойынша 800 В тұрақты кернеуде ашылуға ұшырайды. Егер сіздің күн энергиясын пайдаланатын қондырғыңыздың ашық тізбектегі кернеуі (Voc) суық, ашық таңертеңгісінде осы мәнге жетсе, инвертор дереу істен шығады. Керісінше, егер бұлт өтсе, тұрақты ток шинасындағы кернеу төмендейді. Стандартты инвертор жүктеме астында кернеу 400 В тұрақты токқа дейін төмендеген кезде не істеу керектігін білмейді; ол шығыс жиілігін сақтауға тырысады, ток секірісі болады және инвертор төмен кернеу ақауына немесе артық ток ақауына ұшырайды.

Сізге тұрақты ток шинасындағы тербелістерге арналған инвертор қажет. Мысалы, [INTERNAL LINK: Goldbell G580MPV → /products/g580mpv-solar-pump-inverter] сияқты арнайы күн энергиясын пайдаланатын сорап инверторы осы қозғалыстағы мақсатты бақылауға арналған. Ол тұрақты ток шинасындағы кернеуді негізгі логикалық кіріс ретінде қолданады және қолжетімді қуатқа сәйкес қозғалтқыштың айналу жиілігін нақты уақытта реттейді.

Сарапшының ескертпесі: «Суық таңертеңгі» қауіпі

Орнатушылар көбінесе күн энергиясын тарату құрылғысының (инвертордың) жолағындағы кернеуді стандартты сынақ жағдайлары бойынша есептейді (25°C). Жерде таңертеңгі температура 5°C болуы мүмкін. Күн энергиясын тарату панельдерінің температура коэффициенті теріс — суықта кернеу көтеріледі. Егер сіз жолақты инвертордың максималды тұрақты ток кірісіне өте жақын етіп есептесеңіз, онда алғашқы шықтың келгенімен-ақ инвертордың кіріс сатысы зақымданады, ал күн тағы да көтерілмеген. Voc есептеулеріңізге әрқашан 15% қауіпсіздік шегін қалдырыңыз.

Сәйкестендіруге 3 маңызды сипаттама

Сіз техникалық сипаттама парағына қарағаннан бұрын, сізге алаңнан үш сан керек. Егер сіз оларды болжасаңыз, жүйе немесе төмен өнімділік көрсетеді, немесе алты ай ішінде істен шығады.

1. Қозғалтқыштың номинал қуаты (және тогы)

Тек қана ат күшін (АҚ) немесе киловаттарды (кВт) ғана емес, толық жүктемедегі ток күшін (ТЖТК) қараңыз. Су астында жұмыс істейтін электрқозғалтқыштар, әсіресе ескі немесе жоғары тиімділікті моделдер, стандартты беттік электрқозғалтқыштарға қарағанда жоғары ток тартуы мүмкін. Сіздің айнымалы жиілікті қозғалтқыш (АЖҚ) қондырғысы кВт рейтингіне ғана емес, шығыс тогына негізделіп таңдалуы керек. Егер электрқозғалтқыш толық жүктемеде 18 А ток тартса, 17 А рейтинги бар қондырғыны сатып алмаңыз.

2. Жалпы динамикалық басы (ЖДБ)

АЖҚ тек қана сорғыны айналдыруға ғана емес, сонымен қатар ауырлық күші мен үйкелісті жеңуге де қабілетті болуы керек. Егер сорғыңыз 60 метр тереңдікте орналасса және сіздің ыдысыңыз тағы да 10 метр жоғары орналасса, онда бұл статикалық басы 70 метр болады. Трубалардағы үйкелісті қосқанда, сіздің ЖДБ-ңыз 80 метр болуы мүмкін. АЖҚ сорғыны су бетіне шығару үшін оның минималды жұмыс істеу жиілігіне (су астында жұмыс істейтін сорғылар үшін әдетте 30–35 Гц) жеткізу үшін жеткілікті «күш» болуы керек.

3. Күндік су көлемінің мақсаты

Күн энергиясы — орташа көрсеткіштердің ойыны. Сізге тәулігіне 24 сағат қуат берілмейді. Сізге қуаттың қалыпты қисық сызығы (белл қисығы) беріледі. Егер клиентке күндік 50 кубометр су керек болса, сіз насос пен айнымалы жиілікті жеткізгішті (ВЖЖ) осы көлемді 5–6 сағаттық «пик» күн сәулесі уақытында тасымалдауға өлшемдейсіз.

MPPT және MPPT-сіз: Нағыз пайдалылық айырмашылығы

Максималды қуат нүктесін бақылау (MPPT) — күн энергиясына негізделген айнымалы жиілікті жеткізгіштің (ВЖЖ) миы. Ол күн панельдерінің ең көп қуат шығаратын нүктесін IV қисығы бойынша үздіксіз есептейді.

Енді есептеу мысалына қараңыз.

5,5 кВт-тық су асты насосы 7,5 кВт-тық күн энергиясына негізделген массивте жұмыс істейді деп елестетіңіз.

MPPT-сіз: Жеткізгіш тұрақты қатынаста жұмыс істейді. Егер температураның әсерінен кернеу 20%-ға төмендесе, жеткізгіш панельдермен синхрондауды жоғалтады. Ол қолжетімді 6 кВт-тың ішінен тек 4 кВт ғана алуы мүмкін.

MPPT-пен: Жеткізгіш кернеудің төмендеуін анықтайды және жүктемені (қозғалтқыштың айналу жиілігін) тиімді нүктеде қалдыру үшін реттейді.

Есептеу:

Типтік 6 сағаттық күннің жоғарғы нүктесінде Goldbell G сериясы сияқты MPPT-қа ие қозғалтқыш негізгі тұрақты токтан айнымалы токқа түрлендіргішке қарағанда 30%-ға дейін көп су беруге қабілетті. 5 кВт қозғалтқыш үшін бұл күндік су шығысында 150 м³ пен 195 м³ арасындағы айырма болып табылады. Бір жыл ішінде бұл тек қана бағдарламалық алгоритм арқасында «тегін» алынатын 16 425 000 литр суға тең.

[ІШКІ СІЛТЕМЕ: Goldbell VFD G сериясының техникалық сипаттамаларын қарау → /products/vfd-g-series]

Өлшемдеу бойынша нұсқаулық: Кениядағы шаруашылық сценарийі

Енді іс жүзінде қарастырайық. Сізде Кенияның Накуру қаласындағы бір шаруа бар.

Сорғы: 7,5 кВт (10 а.к.) су астындағы.

Тереңдік: 60 метр.

Мақсат: күндік 60 000 литр.

1-қадам: Инвертордың өлшемін анықтау

7,5 кВт қозғалтқыш үшін сізге су бағанының қатты қосылу моментін ұстай алатын жиілік реттегіш (VFD) керек. Егер ауа температурасы жоғары болса, инверторды бір деңгейге «артық өлшемдеу» ұсынылады. Кенияның ыстық ауасында 11 кВт-тық VFD таңдаңыз. Бұл сізге жылулық қорын кеңейтеді.

2-қадам: Күн энергиясын қабылдағыштарының өлшемін анықтау

Сіз 7,5 кВт соларлық жиынтығында 7,5 кВт қозғалтқышты іске қоса алмайсыз. Қозғалтқыштағы (85 %) және айнымалы жиіліктің қозғалтқышындағы (97 %) пайдалы әсер коэффициентінің төмендеуі, сонымен қатар панельдердегі тозаң мен сымдардың кедергісі сізге көбірек «отын» қажет етеді.

Шамамен ереже: Жиынтық қуаты = Қозғалтқыш қуаты × 1,4.

7,5 кВт × 1,4 = 10,5 кВт көлеміндегі күн энергиясын пайдаланатын панельдер.

3-қадам: Тізбектің конфигурациясы

Егер сіз әрқайсысының максималды қуат кезіндегі кернеуі (Vmp) 42 В болатын 550 Вт панельдерін қолдансаңыз, оларды қанша данасын тізбектей қосу керек?

380 В айнымалы ток қозғалтқышы үшін айнымалы жиіліктің қозғалтқышы (АЖҚ) тиімді жұмыс істеу үшін шамамен 540–600 В кернеулі тұрақты ток шинасын қажет етеді.

14 панель тізбектей қосылғанда: 14 × 42 В = 588 В.

Бұл идеалды нәтиже.

Маңызды қорғаныс функциялары

Алыстағы объектілерде техник жоқ. Егер АЖҚ ақылды болмаса, ол тек кірпішке ұқсайды.

1. Құрғақ жұмыс қорғауы: Бұл шарттың орындалуы міндетті. Егер скважина құрғақ қалса, сорап бірнеше минут ішінде подшипниктерін жояды. Жақсы күн энергиясымен жұмыс істейтін айнымалы жиілікті инвертор (VFD) шығыс тогын бақылайды. Егер жиілік жоғары болса да, ток төмендесе, инвертор сораптың «ауада айналатынын» анықтайды және жұмысын тоқтатады.

2. Күн энергиясының төмен деңгейінде қайта іске қосу: Сіз бұлт өткен сайын VFD-ны қайта орнату үшін фермаға шығып кеткіңіз келмейді. Инвертор төмен қуат кезінде ұйықтау режіміне кіруі керек және тұрақты ток шинасы (DC bus) «іске қосу» порогына жеткен кезде автоматты түрде оянуы керек.

3. Ашық кернеу/күнделікті электр разрядынан қорғау: Күн энергиясын пайдаланатын модульдер — бұл күнделікті электр разряды үшін үлкен антенналар. Сіздің VFD-ңызда ішкі кернеу шамасынан асуға қарсы қорғау құрылғысы болуы керек, сонымен қатар сыртқы тұрақты ток үшін кернеу шамасынан асуға қарсы қорғау құрылғысын (SPD) қолдануыңыз керек.

Кеңестер: «Скважинаның жаңартылуы» таймері

Құрғақ іске қосу ақауы пайда болған кезде, жиілікті реттейтін құрылғыны (VFD) дереу қайта іске қосуға орнатпаңыз. Көптеген бұрғылау құдықтары толықтыруға уақыт талап етеді. VFD параметрлерінде 30 минуттық «құдықтың жаңаруы» кешігуін орнатыңыз. Бұл сорғының «циклдануын» — әрбір 30 секунд сайын қосылып-өшіп тұруын — болдырмауға көмектеседі; бұл электр қозғалтқышының орамының зақымдануына әкелетін негізгі себеп.

Жиі кездесетін сымдау қателері

Тұрақты токтың ажыратқышы: Мен көптеген адамдардың күн энергиясынан алынатын тұрақты токтың шығыс желілері үшін айнымалы токтың сақтандырғыштарын қолданатынын көремін. Айнымалы токтың сақтандырғыштары тұрақты токтың доғасын өшіруге арналмаған. Егер сіз 600 В тұрақты ток жүктемесінде айнымалы токтың сақтандырғышын қоссаңыз, ол өзін-өзі тұйықтап немесе жарылып кетуі мүмкін. Ресми рұқсат берілген тұрақты токтың изоляторын қолданыңыз.

Жерге қосу (топырақтау): Су астындағы электр қозғалтқыштары су ішінде орналасқан. Егер сіздің жиілікті реттейтін құрылғыңыз (VFD) электр қозғалтқышының корпусы мен күн энергиясынан алынатын қондырғының тірек құрылымына дұрыс жерге қосылмаса, сіз өте үлкен қауіп-қатер туғызасыз. Көптеген автономды (торға қосылмаған) объектілерде «топырақ» шынында да құрғақ құм болуы мүмкін. Тізбектің кедергісін жеткілікті деңгейде төмендету үшін химиялық жерге қосу стержені қажет етуі мүмкін.

Кабельдің ұзындығы: Жиілікті реттегіш (VFD) пен құдық арасындағы аралық 100 метр болуы мүмкін. Бұл жоғары жиілікті кернеу шыңдарын (dv/dt) тудырады, олар электр қозғалтқыштың изоляциясын тесіп өтеді. Егер сіздің кабеліңіз 50 метрден ұзын болса, VFD мен электр қозғалтқыш арасына шығыс реакторын орнатыңыз.

Goldbell G580MPV артықшылығы

Біз [ІШКІ СІЛТЕМЕ: G580MPV Күн энергиясынан жұмыс істейтін инвертор → /products/g580mpv-solar-pump-inverter] өнімін жасаған кезде, біз нақты тірі қалпында қолданыста істейтін элементтерге назар аудардық. Ол кең тұрақты ток кіріс ауқымын қабылдайды, бұлтты ауа райында «іздеу» әрекетін жасамайтын арнайы MPPT алгоритміне ие, сонымен қатар кішірек фотоэлектрлық модульдер жинағы үшін ішкі күшейткіш схемасы опциясын қосады.

Қызықты экран болуы емес, маңыздысы — қоршаған ортаның температурасы 45°C-қа жеткенде және кіріс кернеуі әртүрлі ауытқуларға ұшырағанда қозғалтқыш реттегішінің жұмыс істеуін сақтау.

ЖИІКІРІЛГЕН СҰРАҚТАР: Өндірістегі нақты сұрақтар

С: Мен күн энергиясынан жұмыс істейтін сораптың жиілікті реттегішін түнде генератордан қоса аламын ба?

A: G580MPV сияқты көптеген арнайы күн энергиясы инверторлары екі режимді кірістерге ие. Күн энергиясын тұрақты ток (DC) терминалдарына, ал генераторды/торапты айнымалы ток (AC) терминалдарына қосуға болады. Кейбіреулері автоматты ауысу функциясын да қолдайды — күн батқан кезде генератор іске қосылады.

С: Менге аккумуляторлар керек пе?

Ж: Жоқ. Су шаруашылығының 95% жағдайында сулы ыдысқа су қорын сақтау аккумуляторларға электр энергиясын сақтауға қарағанда арзанырақ. Су құйып тұрған кезде VFD-ны қолданыңыз.

С: Неге менің сорғым тек қана тербеледі, бірақ су қозғалмайды?

Ж: Скорость «бастапқы қозғалыс» жиілігіне жетпей отырсыз. Күн энергиясы моторды баяу айналдыру үшін жеткілікті болуы мүмкін, бірақ су бағанын көтеруге жеткіліксіз. Сорғының су қозғалысын қамтамасыз ету үшін MPPT бастау жиілігін реттеуіңіз керек.

С: Мен күн энергиясы VFD-сымен бір фазалы моторды қолдана аламын ба?

А: Мүмкін, бірақ тиімсіз. Бір фазалық қозғалтқыштар көп фазалық инвертордың (VFD) өзгертілген синусоидалдық шығысымен жақсы ыңғайласпайтын конденсаторларды қолданады. Егер сіз жаңа жүйе құрып жатсаңыз, әрқашан үш фазалық қозғалтқышты таңдаңыз.

С: Бұл инверторлар қанша уақыт жұмыс істейді?

Ж: Дұрыс таңдалған және тікелей күн сәулесінен қорғалған жағдайда, сапалы VFD 7–10 жылға дейін жұмыс істейді. Әдетте алдымен конденсаторлар шығып қалады. Инверторды салқындатып отыру — оның қызмет ету мерзімін ұзартудың ең тиімді тәсілі.