5. Расчет аккумуляторной батареи
Расчет батареи заключается в определении ее нагрузок, расчете емкости, выборе типа, а также определении количества аккумуляторов.
Нагрузками аккумуляторной батареи в аварийном режиме при отключении источников переменного тока являются следующие устройства:
Реле, расположенные на стативах поста ЭЦ (см. прил. 1, рис. П1.2, цепь П-М);
Элементы панелей питания ЭЦК (цепь ЩП-ЩМ) – реле, блоки силового кодирования (БСК), регулятор напряжения табло (РНТ), сигнализаторы заземления (СЗ);
Пульт управления (цепь ТП);
Гарантированное питание части ламп табло в аварийном режиме (цепь П-М панель ПР-ЭЦК – цепь С);
Преобразователь ППВ-1 – в режиме преобразования постоянного тока в переменный (цепь 1П-1М).
Резервное питание устройств ЭЦ от аккумуляторной батареи может осуществляться в основном режиме и дополнительном.
Основной режим устанавливается при отключении всех источников переменного тока, включая ДГА. Он характеризуется питанием всех гарантированных нагрузок от аккумуляторной батареи.
Расчетное время основного режима резервирования tpo = 2 ч установлено с учетом времени устранения возможных неисправностей ДГА.
Если в течение двух часов неисправность ДГА устранена не будет, то ЭПУ переводится в дополнительный режим резервирования. Это достигается отключением от батареи основных потребителей тока, релейных устройств ЭЦ (путем изъятия на панели ПВП - ЭЦК предохранителя с номинальным током 60 А в цепи П-М или разрыва цепи на релейных стативах поста ЭЦ).
При установленной продолжительности местного аккумуляторного резерва красных огней входных светофоров в течении 12 ч [4] продолжительность дополнительного режима tрд контрольной батареи на посту ЭЦ принята равной 10 ч.
Разрядный ток батареи в режиме основного резервирования:
Iро = Iрnс + Iпп + Iлт + Iп,
где Iр – ток реле на стативах поста ЭЦ (П-М) в среднем на стрелку составляет 0,262 А ;
nс – число централизованных стрелок;
Iпп – ток питания элементов панелей и пульта управления (цепи ЩП-ЩМ и ТП) в целом на пост ЭЦ составляет 0,61 А;
Iлт – ток питания части ламп табло в аварийном режиме, определяется на основании мощности нагрузки цепи С, панель ПР-ЭЦК (см. разд. 3), с номинальным напряжением аккумуляторной батареи;
Iп – ток, потребляемый преобразователем ППВ-1 в аварийном режиме, определяется расчетом (см. разд. 4).
Разрядный ток батареи в дополнительном режиме резервирования:
Iрд = Iро - Iрnс .
Емкость аккумуляторов, гарантируемая заводом изготовителем, характеризуется номинальным значением Cн и может быть получена только при определенных условиях эксплуатации.
Реальные условия эксплуатации часто отличаются от номинальных.
При повышении интенсивности тока разряда и понижении температуры емкость, отдаваемая аккумулятером уменьшается.
Для выбора типа аккумуляторов должна быть определена номинальная расчетная емкость с учетом реальных условий эксплуатации. Для простого (одноступенчатого) разряда пользуются следующим основным соотношением:
Cн р=Iр ∙ tр ∕ (kст ∙ P [1+α (t-T)]) ,
где Ip – ток разряда;
tр – время разряда;
kст – коэффициент снижения емкости аккумулятеров от старения, для устройств СЦБ принято kст = 0,85;
P – коэффициент интенсивности разряда, зависящий от времени разряда.
Для кислотно-свинцовых аккумуляторов за нормальный принят режим 10 – часового разряда (tр=10ч) током – Iр= 0.1 ∙ Cн. При этом P10= 1.
Значение P = ƒ(tр) для других режимов разряда приведены на графике рис.3;
α – температурный коэффициент емкости аккумуляторов (α=0,008);
t – средняя температура электролита во время разряда аккумуляторов (принята равной минимальной температуре аккумуляторного помещения, для зданий с центральным отоплением t = +150С, с печным – t = +100C);
T – температура, для которой задается номинальная емкость аккумулятора (для всех типов стационарных кислотных аккумуляторов принимается равной +200C, ГОСТ 26881-86.).
Номинальная расчетная емкость аккумуляторов для сложного (основного и дополнительного) режима, учитывая, что Pд ≈ P10 = 1, может быть определена на основании следующего соотношения:
Iро · t ро Iрд · t рд
Cнр = Cно + Cнд = + =
kст · Pо · [ 1 + (t - T)] kст · Pд · [ 1 + (t - T)]
Iро · t ро + Iрд · t рд · Pо
=
kст · Pо · [ 1 + (t - T)]
На основании полученной номинальной расчетной емкости Cнр по табл. П8.1 или [1] выбирают аккумулятор с ближайшей большей номинальной расчетной емкостью Cн и приводят его технические данные.
Номинальная емкость выбранных аккумуляторов (Cн), как правило, превышает расчетную (Cнр). Поэтому батарея аккумуляторов может разряжаться в течение большего времени, чем задано.
Возможное время разряда tрв выбранных аккумуляторов определяется по графику рис. 3 на основании вспомогательной величины:
γ = 2Cн/ (Iро+ Iрд )
Рис. 3
Далее по графикам рис. 4 для расчетного времени разряда аккумуляторов по кривым действительного режима определяют конечное напряжение на аккумуляторе Например: при γ = 13,6 по рис. 3 возможное время разряда tрв = 14 ч. По рис. 4 для расчетного времени разряда tор = 12 ч по кривой tрв = 14 ч (проведенной ориентировачно) Uр = Uкр = 1,875 В.
Общее число аккумуляторов в батарее определяется, исходя из условий обеспечения минимально допустимой величины напряжения на зажимах питаемой аппаратуры к концу аварийного режима:
Nак = (Umin +∆U) ∕ Uкр,
где Umin – минимально допустимое напряжение на зажимах питаемой аппаратуры согласно техничским данным на ЭПУ;
∆U – падение напряжения в токораспределительной сети. Определяется расчетом (при выполнении курсового проекта может быть принято равным 3% от номинального напряжения батареи).
Полученное количество аккумуляторов округляется в большую сторону.
Рис. 4
В данном разделе необходимо выполнить следующее. 1. Охарактеризовать нагрузки аккумуляторной батареи в аварийном режиме. 2. Охарактеризовать основной и дополнительный режимы резервирования.3. Определить разрядные токи в основном и дополнительном режимах резервированния.4. Определить номинальную, расчетную и паспортную емкости, а также индекс аккумуляторов.5. Определить число аккумуляторов в батарее.