POWERSUITE - создавая лучшее

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.

email: office@power-suite.ru | тел.: +7 (499) 754-84-15