2 Методические указания по выполнению

РАБОТЫ

5. 2.1 Структурная схема системы электропитания

В современных системах бесперебойного электроснабжения наибольшее распространение получила буферная система, так как используются возможности АБ для повышения фильтрации выходного напряжения и устойчивости работы электропитающей установки (ЭПУ).

Обобщённая структурная схема системы бесперебойного электропитания представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Структурная схема системы электропитания

На этой схеме N – число параллельно работающих ВУ, РУ – распределительный узел цепи постоянного тока, ТРС – токораспределительная сеть.

2.2 Расчёт и выбор аккумуляторных батарей

а) Находим число элементов в аккумуляторной батарее по формуле:

,

где номинальное напряжение на элементе принимается равным U_эл.ном=2В.

Потери напряжения на участке от выводов ЭПУ до стоек аппаратуры связи, включая потери в устройствах защиты и коммутации не должны превышать 4% от номинального значения выходного напряжения . Поэтому, потери в электрической сети равны . Число N_ЭЛ округляется до целого числа в большую сторону.

б) Проверяем минимально допустимый уровень напряжения при разряде АБ с учётом минимального уровня напряжения на одном элементе, которое определяется по графикам рисунка 2.2.

где - установившееся отклонение выходного напряжения.

Установившееся отклонение напряжения на выходных выводах ЭПУ постоянного тока цепей питания аппаратуры связи с номинальным о напряжением 24 В должно быть не более +4/-3,6 В, с номинальным напряжением 48 В - не более +9/-7,5 В. При расчётах учитывается нижняя граница отклонения напряжения . Если условие не выполняется, то необходимо добавить один элемент в ряду.

Рисунок 2.2 - Конечное напряжение в зависимости от температуры

в) Находим необходимую ёмкость аккумуляторов в ампер-часах, приведенную к условному 10 - часовому режиму разряда и температуре среды 20^оС:

, (A·ч)

где ток разряда равен сумме тока основной нагрузки (I₂) и тока аварийной сигнализации (I₃): I_р = I₂ + I₃ .

г) По таблице П 1 выбираем соответствующий 10-часовому режиму разряда аккумулятор по ближайшему большему значению номинальной емкости и номинальному напряжению ( ). Последовательно можно включать элементы (U_ЭЛ=2 В) и блоки (U_ЭЛ=6 В или U_ЭЛ=12 В) только одинакового типа и ёмкости.

2.3 Выбор типового выпрямительного устройства

а) Находим суммарный максимальный ток, потребляемый от ВУ:

,

где I_ЗАР= 0,25С₁₀ - ток заряда АБ в послеаварийном режиме.

б) Из таблицы П2 по току I_ и номинальному выходному напряжению выбираем типовой ВУ, состоящий из выпрямительных модулей (n) , работающих параллельно. Количество модулей может меняться по требованию заказчика. В каждом типовом выпрямителе должен быть ещё и один резервный модуль (n+1). Если один типовой ВУ не обеспечивает ток I_ , то можно включать параллельно несколько ВУ (N - штук). Методом перебора выбирается оптимальное решение по заполнению ВУ модулями и количество ВУ. Номинальный ток одного ВУ определяется из неравенства

, а ток одного модуля - ,

где N - число параллельно работающих ВУ,

n – число модулей в ВУ.

Не обязательно в каждом ВУ должно быть одинаковое количество модулей - в одном их может быть меньше или больше, а их загрузка по току около 80%.

При выборе выпрямителей необходимо учесть номинальный уровень и нестабильность выходного напряжения. Кроме того, необходимо проверить диапазон регулировки выходного напряжения для заряда АБ в режиме “плавающего заряда”. По графику рис. 2.3 определяем напряжение “плавающего заряда” в зависимости от рабочей температуры t_ср.

Рисунок 2.3 - Зависимость напряжения “плавающего заряда” от температуры

Далее рассчитываем напряжение содержания , которое не должно выходить за пределы регулировки напряжения выбранного типа ВУ (таблица П 2).

Выписываем из таблицы тип (модель) и параметры выпрямителя.

в) Находим максимальное значение активной мощности, потребляемой выпрямительными устройствами в условиях нормального электроснабжения с шин ШВР :

,

где η - КПД выпрямителя, определяемый из таблицы П 2;

I_ПЗ = 0,0007С₁₀ – ток окончания заряда АБ.

г) Суммарная активная мощность всех потребителей переменного тока ЭПУ, определяемая из соотношения:

где P_ХН – активная мощность хозяйственных нужд.

д) Находим суммарную реактивную мощность всех потребителей переменного тока ЭПУ:

,

где  - угол сдвига фаз выбранного ВУ из таблицы П 2, определяемый через его коэффициент мощности.

е) Находим полную мощность S_ПОТ , потребляемую ЭПУ от сети переменного тока:

.

При использовании трёхфазного трансформатора на каждую фазу приходится мощность, равная: .

ж) Находим максимальное значение тока, потребляемого от источника переменного тока (для звезды): .

з) По расчётному значению из таблиц П 3 или П 4 выбираем силовой кабель или типовой фазный шинопровод с допустимым значением номинального тока больше линейного выписываем его ток и удельное сопротивление.

Находим сопротивление фазного провода R_Ф с учётом его протяженности и общие потери мощности , которые не должны превышать 5…10% от общей мощности.