Глава 20 проектирование электропитающей установки (эпу)

Задание: рассчитайте электропитающую установку ЭПУ-60 В.

Порядок расчета:

• рассчитать и выбрать выпрямительные устройства, аккумуляторные батареи;

• выбрать электрооборудование ЭУ.

Расчёт и выбор электрооборудования ЭПУ

1. Рассчитайте ток аварийного разряда аккумуляторной батареи при отсутствии напряжения сети питания:

IАВ = I АП + I АВ ОСВ, (20.1)

где I АП – ток, потребляемый аппаратурой, (А)

I АВ ОСВ – ток аварийного освещения, (А)

I АВ ОСВ = РАВ ОСВ/ 60, (20.2)

где РАВ ОСВ – мощность аварийного освещения.

2. Определите тип аккумулятора в батарее.

Тип аккумулятора зависит от тока IАВ, времени разряда одной группы аккумуляторной батареи tр и конечного напряжения разряда одного аккумулятора батареи.

При выборе аккумулятора необходимо соблюдать условие Iразр.> I АВ.

Произвести выбор типа аккумулятора из таблицы № 20.1 или таблицы № 20.2

Таблица 20.1 – Ток разряда аккумулятора за время разряда

Тип элемента	Ток разряда Iразр, (А) при Uкр = 1,8 В/эл за время разряда tр, ч
	0,5	1,0	2,0	3,0	5,0	8,0	10,0
4OPZV200	153	108	71	54	37	25	22
5OPZV250	183	132	88	67	46	32	27
6OPZV300	210	154	104	80	56	39	33
5OPZV350	221	164	111	85	59	42	35
6OPZV420	250	189	131	101	71	50	42
7OPZV490	274	212	150	117	82	58	49
6OPZV600	320	255	185	147	105	73	62
8OPZV800	500	380	261	202	141	96	83
10OPZV1000	586	453	319	249	176	122	102
12OPZV1200	655	518	374	295	210	144	120
12OPZV1500	737	601	447	359	259	180	153
16OPZV2000	982	801	596	478	345	240	204
20OPZV2500	1228	1002	745	598	432	300	255
24OPZV5000	1473	1202	894	717	518	360	306

Таблица 20.2 – Ток разряда аккумулятора за время разряда

Тип элемента	Ток разряда Iразр, (А) при Uкр = 1,75 В/эл за время разряда tр, ч
	0,5	1,0	2,0	3,0	5,0	8,0	10,0
4OPZV200	171	116	74	55	38	27	22
5OPZV250	207	143	92	69	48	33	28
6OPZV300	239	169	109	83	57	39	33
5OPZV350	253	180	117	88	61	41	35
6OPZV420	288	211	139	105	73	50	42
7OPZV490	318	239	161	123	84	58	49
6OPZV600	373	289	202	155	106	75	63
8OPZV800	580	422	277	210	144	99	84
10OPZV1000	679	510	343	261	180	126	105
12OPZV1200	763	589	406	308	216	147	124
12OPZV1500	864	691	495	385	269	184	157
16OPZV2000	1152	921	660	513	358	245	209
20OPZV2500	1140	1152	825	640	448	306	262
24OPZV5000	1728	1382	990	768	537	367	314

В выбранном типе аккумулятора первое число кода соответствует количеству положительных пластин (n), буквенное обозначение кода расшифровывается как «стационарные необслуживаемые аккумуляторы» с трубчатыми положительными пластинами. Последнее число кода показывает номинальную ёмкость Qн при 10-часовом разряде номинальным током.

3. Определите тип пластины аккумулятора.

Q пласт. = Qн / n (20.3)

Выпускаются пластины следующих номиналов Qпласт = 50; 70; 100; 125 А•ч

3. Определите количество аккумуляторов в аккумуляторной батарее.

, (20.4)

где Uмин – наименьшее допустимое напряжение питания оборудования коммутации (58) В;

ΔUпр – допустимые потери напряжения в токораспределительной сети и в коммутационно-защитной аппаратуре (1,6 – 4,0) В;

Uкр – конечное разрядное напряжение одного аккумулятора (1,8 или 1,75) В.

1. Определите количество элементов основной группы.

, (20.5)

где Uмакс – наибольшее допустимое напряжение на зажимах питаемой аппаратуры (66) В;

Uнп – напряжение на один элемент аккумуляторной батареи, в режиме непрерывного подзаряда (2,2) В.

2. Определяем количество дополнительных элементов аккумуляторной батареи.

n_доп = n_А – n_осн. (20.6)

Необходимо количество дополнительных элементов разделить на две группы (ДЭ 1 = ДЭ 2).

3. Выберите тип коммутационного устройства для коммутации дополнительных элементов аккумуляторной батареи.

Выбор осуществить по наибольшему току аккумулятора при разряде.

Существуют следующие виды коммутационных сборок: КС АКАБ 60/800, КС АКАБ 60/1500.

4. Выберите тип выпрямительного устройства.

Разрешается включать не более четырёх выпрямительных устройств на параллельную работу. Необходимо выбрать такой же тип выпрямительного устройства в качестве резервного. Из таблицы 20.3 выбираем тип выпрямительного устройства.

Необходимо рассчитать количество параллельно включаемых выпрямительных устройств.

Таблица 20.3 – Основные параметры выпрямительных устройств

Тип устройства	Выходная мощность, кВт		Диапазон регулировки выходного напряжения	Выходной ток (ток нагрузки) А	КПД	Коэффициент мощности (cosφ)
	Условная	Максимальная
ВУТ 90/25	2	2,25	56-90	1,25-25	0,84	0,68
ВУТ 67/60	4	4,20	56-70	3,0-60	0,85	0,69
ВУТ 67/125	9	8,75	56-70	6,25-125	0,85	0,70
ВУТ 67/250	16	17,5	56-70	12,5-250	0,87	0,70
ВУТ 67/600	40	42,0	56-70	30-600	0,87	0,70

, (20.7)

где I₀ – максимальный выпрямленный ток одного ВУТ.

Записываем количество выбранных ВУТ, проверяем условие выбора

Кву•I₀ > IАП. (20.8)

5. Рассчитаем энергетические параметры выпрямительно-аккумуляторной установки.

5.1 Определяем активную мощность, потребляемую из сети.

Рс = Рн / η, (20.9)

где Рн – мощность, потребляемая аппаратурой при наличии сети питания.

Рн = I АП•60 (кВт), (20.10)

где η – коэффициент полезного действия выпрямительного устройства ВУТ.

5.2 Определяем полную мощность, потребляемую электроустановкой из сети питания.

S = P / cosφ, (20.11)

где сosφ – коэффициент мощности выпрямительного устройства ВУТ.

Определяем ток, потребляемый из сети выпрямительно-аккумуляторной установкой.

, (20.12)

где Uл – линейное напряжение сети питания, В.

Выбираем тип щита переменного тока.

Существуют следующие типы щитов переменного тока: ЩПТА 4/200, ЩПТА 4/600.

6. Составляем и вычерчиваем электрическую схему электропитающей установки ЭПУ–60, с элементами оборудования, выбранными в результате расчёта.

7. Поясняем работу ЭПУ в трёх основных режимах работы (нормальный, аварийный, послеаварийный).

Контрольные вопросы

1. Как определить ток аварийного освещения?

2. Поясните, как производится выбор типа аккумуляторной батареи.

3. Как расшифровывается буквенно-цифровое обозначение аккумулятора?

4. Как определить количество элементов аккумуляторной батареи?

5. Поясните, как вы выбирали тип выпрямительного устройства для питания аппаратуры связи.

6. Как определить полную мощность, потребляемую электроустановкой из сети питания?

7. Поясните работу схемы электропитающей установки в нормальном режиме работы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Воробьёв А.В. Электроснабжение компьютерных и телекоммуникационных систем. – М.: Эко-Тренз, 2002.

2. Геворкян М.В. Современные компоненты компенсации реактивной мощности. – М.: Издательский дом «Додэка-ХХI», 2003.

3. Хрусталёв Д.А. Аккумуляторы. – М.: Изумруд, 2003.

4. Семенов Б.Ю. Силовая электроника: от простого к сложному. – М.: СОЛОН-Пресс, 2005.

5. Шихин А.Я. Электротехника. – М.: Высш. шк., Издательский центр «Академия», 2001.

6. Дьяконов В.П. Мобильные телефоны и коммутаторы. – М.: СОЛОН-Пресс, 2003.

7. Материалы сайта завода «Ферроприбор». – Режим доступа: http://www.rusgates.ru/index.php

8. Материалы сайта НПП «ГАММАМЕТ». – Режим доступа: http://www.gammamet.ru

Учебное издание

Щедрин Николай Николаевич