Batarya Boyutlandırmada 3 Önemli Faktör

Enerji depolamada ana donanım olan bataryaların performansı, sistemlerin sürdürülebilirliği için büyük öneme sahiptir. Bu yazımızda bataryalarda dikkat edilmesi gereken 3 unsuru inceledik.

A- A+

24.08.2019 tarihli yazı 5708 kez okunmuştur.

Gerekli yükü istenen süre boyunca besleyebilmek amacıyla, bataryaların boyutlandırılması ve optimizasyonu için bazı faktörlere karar verilmesi gerekir. Bu faktörler, bataryayı oluşturan hücrelerin kimyasal ve fiziksel yapısına göre farklılık göstermektedir. Batarya performansını etkileyen 3 ana faktör aşağıdaki gibidir:

► Maksimum ve minimum gerilim
► Düzeltme faktörü
► Görev döngüsü

►İlginizi Çekebilir: Batarya ve Piller 1. Bölüm

1) Sistem Gerilimi (Maksimum ve minimum)

Kullanılan hücre tipine göre, bataryalarda belirli bir sınır gerilimi aralığı vardır. Kurşun asit bataryalarda, tam olarak şarj edilmiş bir hücreninnominal gerilimi 2V’tur. Öte yandan bir batarya hücresinin bir yüke güvenle sağlayabileceği gerilim 1.7 V (1,75 V olabilir) seviyelerindedir. Bataryayı şarj etmek için ise her bir hücreye 2 V’tan büyük (2,2 – 2,25 V) seviyelerinde enerjilendirme yeterli olmaktadır.

Yukarıdaki bilgilere dayanarak, 125 V için ABD bataryası, 105 - 140 V DC batarya gerilim aralığına sahip 60 hücre kullanır. Bu aralık aşağıdaki gibi hesaplanır:

► Dengeleme gerilimi: Hücre başına 2,33 V
► Eşit yük altında maksimumum batarya gerilimi: 2.33*60 = 140 V
► Minimum batarya gerilimi: 1,75*60 = 105 V

Kurşun asit bataryalarda uluslararası kullanımı sağlamak için genellikle 55 hücre tercih edilir. Kurşun asit bataryalarda yapılan bu hesaplama, hücre gerilim seviyesine bağlı olarak nikel kadmiyum ve diğer batarya tiplerinde de aynıdır. Örneğin, nikel kadmiyum bataryalarda hücre başına minimum ve maksimum gerilimler 1,47 V ve 1,6 V seviyelerindedir. Ayrıca uluslararası düzeyde uyum için 92-94 adet hücre kullanılır.

►İlginizi Çekebilir: Batarya Dinamik Güç Yönetimi

2) Düzeltme Faktörü

Tüm bataryaların kapasitesi sıcaklıkla değişmektedir. Özellikle kurşun asit bataryalarda, düşük sıcaklıklarda önemli değişimler yaşanmaktadır. Bu nedenle bataryaların en kötü koşullarda bile gerekli bekleme süresini sağlayacak şekilde boyutlandırılması gerekir. Her belirli hücre tipinin kendine özgü özellikleri olduğundan, tasarım eğrileri hesaplanırken gerilim oranı azalması göz önünde bulundurulmalıdır.

Bataryaların zamanla yaşlandığı göz önüne alındığında yüzde 25’lik marj eklenebilir. Ayrıca yükler artabileceğinden, tesis tasarımı sırasında bile yaklaşık yüzde 10-15'lik bir tasarım marjı uygun olabilir. Yeni kurulumlarda başlangıç kapasitesi genellikle yüzde 100’den az olmakla birlikte, birkaç şarjdan sonra tam kapasiteye ulaşılabilir.

3) Çevrim Döngüsü

Tasarım deşarj süresi için gerekli güç miktarını ayrıntılandırmak gerekir. Tipik olarak, dikkate alınan çeşitli yük sınıfları aşağıdaki gibidir:

► Sürekli yük (gösterge lambaları, röleler, vb.): 8 saat
► İletişim (UPS, vb.): 3 saat
► Acil ışık: 1⁄2– 3 saat
► Aralıklı veya anlık (CB kapatma ve açma): 1 dakika

Genel amaçlı akü sistemleri tipik olarak yukarıda belirtildiği gibi 1 ve 4 yük tiplerini içerir. Elektrik santralleri ve şalt sahalarında kullanılacak bataryaların boyutlarını tasarlamak için IEEE 485 [S1] ve 1115 [S2] standartları geçerlidir.

Kaynak:

►Electrical Engineering Portal