Conversione da AC a DC per l'illuminazione stradale: guida ingegneristica

Che cosa comporta effettivamente la conversione

Un circuito di illuminazione stradale AC ha tre parti: l'alimentazione della griglia, la marcia di controllo (driver o zavorra), e l'apparecchio di illuminazione. Un lampione solare DC sostituisce tutti e tre. Il pannello genera DC direttamente; un regolatore di carica regola il flusso in una batteria LiFePO4-fosfato di ferro di litio, la chimica che usiamo perché tollera il ciclo a stato parziale e mantiene la capacità molto più a lungo del piombo acido allo stesso dovere; e l'apparecchio di illuminazione a LED attinge dalla batteria. Niente in quella catena ha bisogno di un raddrizzatore.

La spiegazione del raddrizzatore e del filtro della pagina originale descrive un alimentatore AC/DC alimentato dalla rete. Quell 'hardware mantiene esattamente un ruolo nell' illuminazione: alimentare carichi DC come telecamere CCTV, display informativi o moduli di comunicazione da un circuito CA senza una batteria in mezzo. Se questo è il tuo caso d'uso, vuoi un raddrizzatore-non un sistema solare.

I quattro problemi che guidano questi retrofit

La maggior parte delle richieste di retrofit che riceviamo partono da uno dei quattro problemi con il circuito AC esistente. Non sono ugualmente gravi, e aiuta a classificarli prima di spendere soldi:

• Invecchiamento e uscita fioca. I vecchi apparecchi al sodio ad alta pressione o a LED di prima generazione vanno alla deriva al di sotto degli attuali standard di illuminazione. Un apparecchio a LED DC ripristina l'uscita, ma il primo passo onesto è un calcolo dell 'illuminazione rispetto alla classe stradale (EN 13201 in Europa, guida IES in Nord America) prima di ordinare qualsiasi hardware.
• Circuiti complessi e non documentati. Quando le zone sono state cablate in decenni diversi da diversi appaltatori, la ricerca dei guasti spesso costa più dell 'energia che protegge. Le unità solari autonome rimuovono completamente il circuito di serie: il guasto di un polo non si verifica a cascata lungo la linea.
• Sostituzione della testina della lampada. Modelli misti e driver incompatibili trasformano uno scambio di 20 minuti in un esercizio di approvvigionamento. Standardizzare su una famiglia di dispositivi DC con driver corrispondenti termina questo. Questa è una soluzione di approvvigionamento, non una soluzione tecnologica.
• Timer o controllo manuale. Photocell e controllo basato sul tempo sono standard su ogni apparecchio DC che costruiamo. È il più piccolo dei quattro problemi e non dovrebbe portare il business case da solo.

Dove la conversione si adatta-e dove non lo fa

La prima cosa che chiediamo su una richiesta di retrofit è un sondaggio palo con foto ombreggianti e la tariffa di utilità. Con questi due ingressi restituiamo un calcolo di illuminazione e un calcolo di autonomia. La tabella decisionale che applichiamo:

Un sito con un alimentatore CA esistente , pali del suono e tariffe basse può ancora valere la pena di essere aggiornato - con un apparecchio migliore sull ' alimentazione esistente , non con solare . Dire così ci costa l'ordine su quel sito e risparmia al cliente un decennio di sostituzioni della batteria .

Parametri di sistema tipici per l'illuminazione DC autonoma

Le gamme di seguito sono gli involucri tipici della nostra pratica del prodotto , non un preventivo . Il dimensionamento finale deriva dai calcoli di illuminazione e autonomia :

La regola della caduta di tensione che la pagina originale omette

L'originale afferma che la trasmissione DC ha una perdita di energia inferiore rispetto a AC . A livello di polo questo è vero - un loop DC non porta trasformatore o perdite reattive - ma l'affermazione viene fornita con una condizione che l'originale non afferma mai : a 12 V , la corrente è elevata , e le scale di perdita di rame con il quadrato della corrente . Un carico di 60 W a 12 V attira 5 A . Invia che 5 A giù una corsa di 30 m di cavo sottodimensionato e l'apparecchio si attenua visibilmente .

Un esempio calcolato , utilizzando la resistività standard del rame : 5 A su una corsa di 30 m (60 m di loop) su un cavo di 4 mm ² dà circa 1,3 V di caduta - circa l'11% di un sistema a 12 V , e abbastanza per spingere un driver verso il suo taglio .

1. Mantenere i 12 V a meno di 15 m , o portare il sistema a 24 V.
2. Calcolare il calo dal programma reale via cavo prima di ordinare il cavo , non dopo .
3. Usa MPPT dove le corse sono lunghe : consente al pannello di funzionare a una tensione più elevata e converte vicino alla batteria , tagliando la corrente nel cavo . Il nostro calcolatore di dimensionamento del controller fa questa aritmetica per un dato pannello , batteria e durata di funzionamento .

Quando è effettivamente necessario l'inverter (DC → AC)

Alcuni retrofit hanno bisogno di AC al polo : una fotocamera , un display , un sensore con un adattatore CA . Quindi si aggiunge un inverter tra la batteria e il carico , che regola la frequenza di uscita e la tensione come le note della pagina originale . Tre regole dalle nostre build :

• Onda sinusoidale pura per l'elettronica . Inverter quadrati modificati disturbano alcuni driver e alimentazioni in modalità switching .
• Dimensioni al carico continuo , non al picco . Un inverter valutato per un aumento che non vede mai è denaro speso per perdite al minimo .
• Conta l'aspirazione al minimo . Un inverter da 200 W che brucia 5 - 10 W a vuoto può scaricare una piccola batteria durante la notte . Su un sistema autonomo di dimensioni ridotte che l'aspirazione al minimo è la differenza tra un ' autonomia di 3 e 4 notti .

Il vero vantaggio di AC è la trasmissione a lunga distanza ad alta tensione , che è irrilevante a un singolo polo . Dove esiste già un ' alimentazione di rete stabile , l'alimentazione delle apparecchiature AC batte direttamente l'aggiunta di perdite dell ' inverter in aggiunta alle perdite di andata e ritorno della batteria .

L'economia della verità

Tre linee portano il caso , e ognuna ha un ' ipotesi allegata :

• Nessuna bolletta elettrica mensile per l'illuminazione . Vero per un ' unità DC standalone . La linea di compensazione è una riserva di sostituzione della batteria : i pacchi LiFePO4 in servizio all ' aperto in genere necessitano di sostituzione nell ' anno 5 - 8 a seconda del clima e della profondità di scarica . Budget come spesa operativa , non come sorpresa .
• Il risparmio rispetto a rimanere in AC dipende dalla tariffa e dalla trincea . Dove l'alimentazione della rete raggiunge il palo e non è necessario scavare , il recupero della conversione si estende oltre un decennio . Dove l'alternativa è scavare 300 m di strada asfaltata , l'unità solare vince rapidamente . Quota né senza la tariffa né il percorso del cavo .
• **I sistemi a LED DC superano gli apparecchi al sodio AC principalmente perché le sorgenti LED si degradano lentamente , ma le parti che limitano la vita sono il driver e la batteria - entrambi elementi di linea sostituibili , non dispositivi sigillati .

Cosa non tratta questa pagina

Questa pagina copre l'architettura DC per retrofit di illuminazione stradale e del parco . Non copre gli inverter fotovoltaici legati alla rete , i lampioni ibridi con alimentazione di backup CA , gli impianti di raddrizzatore a 48 V per telecomunicazioni o gli UPS industriali . Per dimensionare un retrofit specifico , iniziare con il calcolatore di dimensionamento del controller ; per vedere l'hardware , sfogliare il all-in - one solare lampione linea . Se il vero problema presso il vostro sito è ombra piuttosto che l'alimentazione CA , il nostro approccio installazione pannello separato è di solito la soluzione più economica , e lo sfondo del controller è in MPPT vs PWM : come scegliere .