lite text version |
СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
| * СИЛОВАЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ
ТЕХНИКА * |
Заявление: Приведённые сведения носят информационный
характер. Деятельность
по применению оборудования требует квалификации и специфической подготовки. |
|
Расчёт
мощности выпрямительной системы. |
Выпрямительные системы
применяются в тех сферах, где в качестве напряжения электропитания
применяется постоянное напряжение (voltage of direct current / Vdc)
для исключения генерирования электромагнитного поля какого-либо диапазона
частот, создающего помехи в аналоговых информационных и измерительных цепях. В качестве
номиналов промышленных напряжений, как правило, используют или =12В, или
=24В, или =48В, или =60В, или =110В, или =220В. Исключения редки и
свойственны лишь для специализированных применений. Тем не менее, расчёт
выпрямительных систем обычно ведётся одним и тем же методом. Дополнительно скажем, что
выпрямительные системы могут комплектоваться буферными аккумуляторными
батареями (АКБ), используемых в качестве резервного или аварийного
источника электропитания потребителей. В качестве
примера расчёта подобной комплексной выпрямительной системы приведём расчёт
типовой системы питания для телекоммуникационного оборудования с выходным
напряжением 48Vdc. Исходные
данные: входное
напряжение основной сети: 230 Vac; выходное
напряжение на нагрузку: 48 Vdc; мощность
нагрузки: 3 кВт; время
автономии: 2 часа. Расчёт: I-этапом, проводят
расчёт и подбор необходимого аккумуляторного массива, который обеспечит
поддержку требуемой мощности нагрузки в течение необходимого времени
автономии. Первым
шагом, прежде всего, оценивают возможный
диапазон напряжения питания потребителя. Для номинала =48В, подобный диапазон
составляет 40..60 Vdc. В пересчёте на 2-х вольтовый аккумуляторный элемент этот диапазон напряжений
значит, что аккумуляторный элемент может находиться в диапазоне напряжений
1,67..2,50 В/эл. Современные аккумуляторные
батареи допускают разряд до 1,60 В/эл., и
длительное зарядное напряжение до 2,30 В/эл. в
буферном режиме, и до 2,45 В/эл. в циклическом
режиме. Вторым
шагом, проверяют диапазон напряжения, который
может длительно поддерживать интересующая нас выпрямительная система.
Допустим для примера, что в нашем случае этот диапазон составляет 43..58 Vdc.
Т.е. в нашем примере мы можем проводить разряд АКБ в диапазоне 2,00..1,80 В/эл. Как правило, все
современные потребители являются "активными" потребителями и
потребляют именно мощность (а не ток) вне зависимости от уровня напряжения.
Поэтому в разрядном диапазоне аккумуляторного массива 48..43 Vdc (2,00..1,80
В/эл.) составляющие массив 24 шт. 2-вольтовых
элемента одной цепочки должны обеспечить разрядную мощность 3 кВт (мощность
питаемой нагрузки) в течение 2 часов. Определяем, что каждый 2-х вольтовый аккумуляторный элемент в 48-вольтовой цепочке
должен обеспечить мощность: 3
кВт / 24 эл. = 125 Вт/эл.
без учёта старения в течение 2 часов разряда. Учёт старения АКБ, т.е.
естественной убыли ёмкости в конце срока службы при правильной эксплуатации,
обычно выполняется усреднённым коэффициентом 0,80 (точнее нужно смотреть в документации производителя), т.к.
современные АКБ практически все теряют к концу срока службы 20% от
номинальной ёмкости. Таким образом, итоговая разрядная мощность
каждого элемента должна составлять: 3
кВт / (24 эл. * 0,80) = 156,25 Вт/эл. Для выбора АКБ, обращаемся
к разрядным характеристикам Вт/час аккумуляторов,
которые мы хотим применить. Определяем, что подобную разрядную мощность могут
обеспечить или 1 цепочка 250Ач 12-вольтовых моноблоков или 2 параллельные
цепочки 125Ач 12-вольтовых моноблоков. Что применять,
определяется из доступного монтажного пространства и возможных компоновочных
решений. С точки зрения электротехники это разницы не имеет. Как правило, в
телекоммуникации для обеспечения подобной ёмкости аккумуляторного массива
используют фронт-терминальные
12-вольтовые моноблоки. Третьим
шагом, определяем необходимый зарядный ток всего
аккумуляторного массива в пост-аварийном
режиме. Если АКБ нормируется как С10 (заряд
должен выполняться в течение 10 часов), то его зарядный ток составляет
10% от номинальной ёмкости. В нашем примере это 250 Ач * 10 % = 25
А. Если же АКБ нормируется как С20 (заряд должен выполняться в течение 20
часов), то зарядный ток составляет 5% от номинальной ёмкости, т.е. 250 Ач * 5 % = 12,5 А. Примем в нашем примере
режим С10 и необходимый зарядный ток как 25 А. II-этапом,
рассчитаем ток нагрузки в конце разряда АКБ на нижней границе рабочего
диапазона выходного напряжения выпрямительной системы: 3
кВт / 43 В ≈ 70 А. Этот ток
выпрямительная система должна подать в нагрузку в начале пост-аварийного режима. III-этапом,
определим итоговый ток, который должна поддерживать выпрямительная система в пост-аварийном режиме: I нагр. + I зар. акб = 70 А
+ 25 А = 95 А. В целом, на этом расчёт
выпрямительной системы по мощности можно считать оконченным.
Единственное, что хотелось бы здесь дополнить, это замечание о том, что если
выпрямительная система является модульным устройством, т.е. её силовой канал
состоит из нескольких выпрямительных модулей, работающих в параллель на общий
выход, то расчёт можно расширить подсчётом необходимого количества модульных
выпрямителей. Например, одним из самых
"ходовых" номиналов выпрямителей является 2 кВт / 41,7 А / 48 Vdc.
В этом случае требуемое количество выпрямителей
составляет 95
А / 41,7 А = 2,28 (округляем в большую сторону) ≈ 3 шт. , а
для создания резервирования (избыточности) по типу N+1 => 4 шт. Делаем
вывод о том, что для создания бесперебойного питания
от основной сети ~230В потребителей =48В общей мощностью 3 кВт в течение 2
часов после пропадания сети необходимо применить модульную выпрямительную
систему с 4-мя выпрямителями по 2 кВт каждый, укомплектованную аккумуляторным
массивом из 8 шт. моноблоков по 125Ач / 12В каждый, соединённых в 2-е
параллельные цепочки на напряжение 48Vdc. Обращайтесь за более детальными
консультациями или подбором оборудования. |
|
© POWERSUITE
2000 – 2016
| СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ | на главную | к списку статей email: office@power-suite.ru | тел.:
+7 (499) 754-84-15 | резервные электростанции |
источники бесперебойного питания
| электропитающие
установки | модульные источники питания |
трансформаторы | аккумуляторные
батареи | системы мониторинга
аккумуляторов | устройства управления
двигателями | средства автоматизации |
распределительные щиты и панели
| устройства защиты от
импульсных перенапряжений |
коммутационная аппаратура | шкафы и
стойки | контейнеры
| |