Egalizator de baterii Victron: cum protejezi bancurile de 24 și 48 V

Răspunsul rapid

• Un egalizator de baterii Victron (Battery Balancer) ține la aceeași stare de încărcare două baterii de 12 V cu plumb legate în serie. Lucrează doar la încărcare: pornește peste 27,3 V pe pereche și trece în standby (repaus) sub 26,6 V, unde consumă 0,7 mA.

• Corecția e mică prin construcție. De la o abatere de 50 mV a punctului median (legătura din mijlocul șirului), aparatul trage curent din bateria cu tensiunea mai mare, cel mult 0,7 A. Ține pasul cu diferențele de autodescărcare, dar nu ține locul încărcării separate când bateriile sunt legate la stări de încărcare diferite.

• La 24 V pui un egalizator, la 48 V trei, fiecare pe două baterii vecine, niciodată peste tot bancul: intrarea suportă cel mult 18 V pe baterie și 36 V în total.

• Alarma contează cât echilibrarea. Peste 200 mV abatere se aprinde LED-ul roșu și se închide un releu de 60 V / 1 A.

• Pentru LiFePO4 nu e aparatul potrivit. Victron îl documentează doar pentru plumb, iar bateriile Victron Smart LiFePO4 cer un BMS extern (sistem de management al bateriei).

Egalizator, monitor sau BMS: ce aparat îți trebuie

Pentru un banc de 24 V sau 48 V din baterii de 12 V cu plumb, egalizatorul corectează dezechilibrul la încărcare, monitorul cu punct median doar îl arată, iar BMS-ul e răspunsul pentru litiu.

Regula de decizie: plumb în serie înseamnă egalizator, LiFePO4 înseamnă BMS, iar monitorul îl adaugi când vrei să vezi dezechilibrul și la descărcare, când egalizatorul stă oprit. Un BMV-712 Smart sau un SmartShunt urmărește un singur punct median, pe intrarea auxiliară. Montajul lor e în ghidul despre monitorul de baterie cu șunt, iar egalizatorul și monitoarele stau în categoria de protecții și izolatoare de baterii.

De ce se dezechilibrează bateriile de 12 V legate în serie

Bateriile dintr-un șir se dezechilibrează pentru că prin toate trece același curent, iar încărcătorul vede doar tensiunea totală. O baterie care se autodescarcă puțin mai repede rămâne în urmă, iar vecina ei primește la fiecare încărcare mai mult decât îi trebuie.

Victron explică fenomenul prin curentul de scurgere intern, adică prin autodescărcare: bateria cu scurgerea ceva mai mare ajunge subîncărcată, iar cele legate în serie cu ea se supraîncarcă. La acumulatorii Victron AGM și GEL, autodescărcarea e sub 2% pe lună la 20 °C și se dublează la fiecare 10 grade în plus, deci o baterie mai caldă decât vecina ei se descarcă mai repede.

Diferențele mici se netezesc la absorbție, etapa finală a încărcării, ținută la tensiune constantă. Cele mari strică ambele baterii. Cea supraîncărcată gazează, iar la bateriile VRLA (sigilate, cu supape: AGM și GEL) gazul ieșit nu se mai recuperează, deci electrolitul se usucă. Cea subîncărcată se sulfatează și pierde din capacitate.

Manualul monitoarelor Victron calculează abaterea ca diferența dintre tensiunea jumătății de sus și a celei de jos, raportată la tensiunea bancului. La un banc de 24 V încărcat la 28,8 V, o abatere de 2% înseamnă circa 14,7 V pe o baterie și 14,1 V pe cealaltă. Bateriile VRLA cu plăci plane încep să piardă apă când o baterie de 12 V se încarcă spre 15 V.

Egalizatorul nu face încărcare de egalizare. Aceea ridică tensiunea pe tot șirul ca să echilibreze celulele din fiecare baterie, iar Victron o rezervă bateriilor cu electrolit lichid și elementelor OPzS (staționare, tot cu electrolit lichid). Egalizatorul lucrează între baterii, la tensiunea obișnuită de încărcare, deci și pe AGM sau GEL. Gama cu plumb (Super Cycle, AGM Deep Cycle sau GEL) se alege din ghidul despre bateriile Victron cu plumb, iar tensiunea bancului din cel de dimensionare off-grid. Pentru egalizator contează ca acumulatorii din șir, de exemplu AGM deep cycle, să fie, ideal, de același model, aceeași capacitate și aceeași vârstă.

Cum lucrează Victron Battery Balancer: pragurile din fișă

Victron Battery Balancer se leagă cu trei fire la un șir de două baterii și lucrează doar cât bancul se încarcă. Peste 27,3 V compară cele două baterii și trage cel mult 0,7 A din cea cu tensiunea mai mare.

Firele merg la minusul și la plusul șirului și la punctul median, adică la legătura dintre minusul bateriei de sus și plusul celei de jos. Curentul tras iese din bateria cu tensiunea mai mare, care primește astfel la încărcare mai puțin decât vecina ei, iar diferența de curent de încărcare le aliniază în timp. Efectul se simte spre finalul încărcării, în absorbție și în menținere (float), când curentul de încărcare scade la câțiva amperi.

Între 26,6 și 27,3 V aparatul își păstrează starea. Pe un încărcător Victron Blue Smart de 24 V cu presetarea Normal (28,8 V absorbție, 27,6 V menținere, 26,4 V stocare), egalizatorul lucrează în absorbție și în menținere. Stocarea, la 26,4 V, e sub pragul nominal de oprire, deci aparatul trece de regulă în standby (pragul are o toleranță de ±1%). Ora de absorbție pe care încărcătorul o reia o dată la 7 zile îl repornește. Presetările pentru AGM și GEL sunt în ghidul despre Blue Smart și modul Recondition.

Cât corectează pe zi: calculul care arată limita

Egalizatorul trage cel mult 0,7 Ah pe oră din bateria mai încărcată: destul pentru derivele lente, mult prea puțin pentru două baterii legate la stări de încărcare diferite.

Amperi-oră trași pe zi = 0,7 A x orele pe zi peste pragul de pornire

E un plafon, fiindcă curentul întreg vine doar peste 100 mV de abatere. Ipoteză: bancul solar stă 4 ore pe zi în absorbție și în menținere, deci 0,7 x 4 = 2,8 Ah pe zi.

• Autodescărcarea. La două baterii de 220 Ah, chiar dacă una ar pierde cu 2% pe lună mai mult decât cealaltă, diferența ar fi 220 x 0,02 = 4,4 Ah pe lună. Atât trage aparatul în mai puțin de două zile.

• Baterii legate la stări diferite. Una plină și una la 80%: 220 x 0,2 = 44 Ah. Ca să tragă 44 Ah din bateria plină, aparatul are nevoie de 44 / 2,8 = circa 16 zile la curent maxim, timp în care ea se supraîncarcă la fiecare absorbție.

• Consumul propriu. 0,7 mA x 720 de ore = circa 0,5 Ah pe lună, sub 0,3% dintr-o baterie de 220 Ah.

De aceea Victron cere ca bateriile noi dintr-un șir să pornească de la aceeași stare de încărcare: încarci fiecare baterie separat până la plin și abia apoi le legi.

Cum legi egalizatorul la 24 V și la 48 V

La 24 V un egalizator acoperă cele două baterii, iar la 48 V îți trebuie trei, fiecare pe două baterii vecine, ca fiecare legătură dintre baterii să fie punctul median al unui aparat.

Bornele sunt etichetate 24V, COMMON și 0V. La 24 V, 0V merge la minusul bancului, COMMON la punctul median și 24V la plusul bancului, cu conductoare de cel puțin 0,75 mm², legate în ordinea minus, plus, punct median. Alarma și butonul de resetare, dacă le folosești, se cablează înaintea firelor spre baterii.

La 48 V numerotezi bateriile de la plus: B1 are plusul bancului, B4 minusul lui. Etichetele bornelor sunt aceleași pe toate cele trei aparate.

Fiecare aparat vede doar perechea lui, deci pornește la 27,3 V pe pereche, în jur de 54,6 V pe tot bancul dacă bateriile sunt egale. Varianta cu al treilea egalizator legat de la plusul bancului, prin mijlocul de 24 V, la minus e greșită. I-ar pune circa 24 V pe fiecare intrare și 48 V în total, peste limitele de 18 V și 36 V.

Contactele de alarmă ale celor trei aparate se leagă în paralel, deci oricare închide circuitul. Butonul de resetare e unul singur: bornele de resetare din dreapta ale tuturor merg la o parte a lui, iar cealaltă parte la borna din stânga a egalizatorului 3, cel mai apropiat de minus. La egalizatoarele 1 și 2, borna de resetare din stânga rămâne neconectată, cum cere nota de pe schema Victron.

Bancuri serie-paralel: un egalizator pentru mai multe șiruri

La șiruri legate în paralel, punctele mediane se leagă între ele, iar același set de egalizatoare (unul la 24 V, trei la 48 V) lucrează pentru toate. Un set acoperă în medie cel mult trei șiruri de 200 Ah; peste atât se pun mai multe aparate în paralel.

Legăturile dintre punctele mediane trebuie să ducă curentul care apare dacă o baterie se întrerupe: la două șiruri, jumătate din secțiunea legăturilor în serie, la trei șiruri o treime. Schemele Victron arată un egalizator pe șase baterii la 24 V și trei pe douăsprezece la 48 V. Manualul monitoarelor pune două condiții. Prima: punctele mediane se leagă doar dacă cineva reacționează la alarmă, altfel o baterie slabă le poate strica pe celelalte fără să observe nimeni. A doua: plusul și minusul șirurilor merg la bare colectoare, ca în schemele egalizatorului, iar cablurile spre ele au toate aceeași lungime.

LED-urile și alarma: ce îți spune fiecare

Cele patru LED-uri arată starea egalizatorului: verde pornit, unul dintre portocalii indică bateria cu tensiunea mai mare, roșu alarmă, iar toate stinse înseamnă standby, nu defect.

Releul e normal deschis (se închide doar la alarmă), de 60 V / 1 A, și, fiind un contact fără tensiune proprie, poate comanda o sonerie sau o lampă alimentate prin el. La 48 V nu le alimenta direct din banc: la încărcare, bancul se apropie de 60 V, iar la încărcarea de egalizare îi trece. Contactul poate merge și la o intrare digitală a unui Cerbo GX, setată ca alarmă; pe aceste intrări, manualul Cerbo recomandă un contact fără potențial, cum e cel al unui releu. Pe același contact nu mai legi și o sonerie alimentată: intrarea Cerbo suportă cel mult 5 V. Drumul alarmelor spre telefon, prin VRM, e în ghidul despre Cerbo GX și portalul VRM. Butonul de resetare deschide releul cât durează alarma, ca să oprești soneria, dar nu rezolvă cauza.

Ce faci când se aprinde LED-ul roșu

Pe un banc nou, alarma vine de obicei din stările de încărcare inițiale diferite; pe unul vechi, care a mers bine, poate veni din subîncărcarea sistematică sau dintr-un element defect.

1. Măsori fiecare baterie la încărcare. Peste 0,9 V între cea mai mică și cea mai mare tensiune, oprești încărcarea și încarci fiecare baterie separat, sau reduci mult curentul și le lași timp să se alinieze.

2. Dacă alarma revine după câteva cicluri, la serie-paralel desfaci, cu încărcarea oprită, legăturile dintre punctele mediane, apoi măsori fiecare punct median în absorbție; la un singur șir, încarci și testezi bateriile separat. La multe șiruri, adaugi încă un egalizator în paralel (la 48 V, încă un set de trei).

3. La un banc vechi, subîncărcarea cere încărcări complete mai dese la AGM și GEL; încărcarea de egalizare rămâne doar pentru electrolit lichid și OPzS.

4. La un element defect, Victron recomandă înlocuirea tuturor bateriilor, nu doar a celei defecte.

Pentru încărcarea separată îți trebuie un încărcător de 12 V cu un curent de 10-20% din capacitatea bateriei, de exemplu un Blue Smart IP22 12/30 pentru acumulatori de 150-300 Ah.

LiFePO4: de ce egalizatorul nu e aparatul potrivit

Pentru un banc LiFePO4, Battery Balancer nu e soluția: fișa lui vorbește doar de baterii cu plumb (gazare, sulfatare, VRLA, OPzS) și nu pomenește litiul. Fișa monitorului BMV-712 Smart îl recomandă tot pentru baterii cu plumb legate în serie.

La LiFePO4, riscul e ca o singură celulă din cele patru ale unei baterii de 12,8 V să urce peste limită, ceea ce un aparat legat la bornele bateriilor nu vede. Bateriile Victron Smart LiFePO4 își echilibrează celulele intern, cer un BMS extern care oprește încărcătoarele și consumatorii, iar manualul lor cere ca fiecare baterie să fie încărcată complet înainte de legarea în serie. Detaliile sunt în ghidul despre BMS-ul pentru Victron Lithium Smart și în comparația LiFePO4, GEL și AGM.

Montajul: loc ventilat, fire subțiri, siguranțe lângă baterii

Egalizatorul se montează vertical, într-un loc ventilat, lângă baterii dar nu deasupra lor, cu fire de cel puțin 0,75 mm² și câte o siguranță de curent continuu pe fiecare fir, lângă baterii.

• Locul: nu deasupra bateriilor, care pot degaja gaze corozive. Carcasa are IP22, deci stă la interior, ferită de apă.

• Firele: cel puțin 0,75 mm²; regleta primește conductoare de până la 6 mm².

• Siguranțele: Victron cere 10 A, pentru curent continuu, lângă baterii, pe fiecare fir, acolo unde instalația trebuie să respecte cerințele UL (certificarea nord-americană), și dă ca exemplu o siguranță lamelară auto într-un suport pe fir. Merită puse oricum: firele subțiri pleacă din bornele unui banc care, la scurtcircuit, dă un curent foarte mare.

• Tensiunea siguranței trebuie să treacă de maximul bancului la încărcare, deci pe 48 V o lamelară de 32 V nu e potrivită. Nici pe 24 V nu merge dacă bancul primește încărcare de egalizare sau Recondition: la presetările Victron, acestea ajung la 32,4 V și peste. Regulile sunt în ghidul despre siguranțele fuzibile DC.

Legăturile de forță, siguranța principală și tabloul de curent continuu se fac după schema instalației. Dacă n-ai mai lucrat la un banc de baterii, cablarea, inclusiv firele egalizatorului, o face un electrician; la 48 V sau într-o instalație fixă o verifică oricum unul. Lucrezi cu scule izolate și cu bornele acoperite: un banc de baterii nu se oprește dintr-un întrerupător.

Checklist înainte de comandă

Verifici șase lucruri, pe fișa bateriilor, pe a încărcătorului și pe schema bancului.

1. Tipul bancului: baterii de 12 V cu plumb în serie; la LiFePO4, BMS.

2. Numărul de aparate: unul la 24 V, trei la 48 V; la serie-paralel, același set acoperă în medie cel mult trei șiruri de 200 Ah.

3. Bateriile: identice ca model, capacitate și vârstă, încărcate fiecare separat înainte de legare.

4. Încărcarea: un profil pentru plumb care trece perechea de 27,3 V; absorbția la AGM și GEL, de 14,1-14,6 V pe baterie, o face.

5. Montajul: perete vertical ventilat, nu deasupra bateriilor; fire de minimum 0,75 mm² și siguranțe DC potrivite tensiunii bancului.

6. Alarma: unde ajunge releul și, la 48 V, un singur buton de resetare, legat ca în schema Victron.

Greșeli frecvente

Cinci greșeli strică fie egalizatorul, fie bateriile pe care trebuia să le protejeze.

• Al treilea egalizator legat peste tot bancul de 48 V, peste limita de 18 V pe baterie și 36 V în total.

• Baterii legate la stări de încărcare diferite, în speranța că le aliniază egalizatorul: cu cel mult 0,7 A, alinierea durează zile sau săptămâni, timp în care bateria plină se supraîncarcă.

• Puncte mediane legate între șiruri, cu alarma neconectată: o baterie slabă le poate strica pe celelalte neobservat.

• Încărcare de egalizare pe AGM sau GEL ca să le „echilibrezi”: la VRLA, gazul ieșit e apă pierdută.

• Egalizatorul pus pe LiFePO4 în locul unui BMS, sau pe baterii de 24 V legate în serie, care depășesc intrarea de 18 V.

Pe scurt

• Battery Balancer ține la aceeași stare de încărcare bateriile de 12 V cu plumb legate în serie; lucrează doar la încărcare, peste 27,3 V, și stă în standby sub 26,6 V.

• Trage cel mult 0,7 A din bateria mai încărcată: destul pentru diferențele de autodescărcare, prea puțin pentru baterii legate la stări de încărcare diferite, care se încarcă întâi separat.

• La 24 V pui un aparat, la 48 V trei, pe B1-B2, B2-B3 și B3-B4, niciodată peste tot bancul.

• Alarma (200 mV, LED roșu, releu de 60 V / 1 A) se leagă la ceva ce vede cineva; peste 0,9 V diferență, bateriile se încarcă separat.

• Montaj vertical, ventilat, cu fire de cel puțin 0,75 mm² și siguranțe DC lângă baterii; cablarea bancului o face sau o verifică un electrician.

• La LiFePO4 nu e soluția: acolo decide BMS-ul.