1.2. Расчёт и выбор ёмкости аккумуляторной батареи.

1.2.1. Определяем мощность, отдаваемую одним элементом (аккумулятором) Р_эл при разряде:

Р_эл = Р_АБ /n. (2.1)

Для учета потерь мощности в ТРС значение Р_АБ следует брать на (2…3)% больше мощности, потребляемой аппаратурой Р_Н.

По табл.П1.1…П1.2 (см. Приложение 1) разряда аккумуляторов постоянной мощностью до U_к.р. определяем требуемую номинальную ёмкость аккумулятора С_ном, обеспечивающую расчёт­ное значение Р_эл при заданном конечном напряжении разряда U_к.р. и заданной дли­тельности разряда t_ав=t_раз . В этих таблицах также приведены значения разрядной мощности для моноблоков, состоящих из двух, трех или 6-ти элементов. При комплектации аккумуляторной батареи моноблоками выбор типа аккумулятора следует производить исходя из требуемой разрядной мощности моноблока Р_М:

Р_М = Р_АБ /m,

где m – число моноблоков в каждой группе АБ.

(2.2)

где k принимает значения 2, 3 или 6.

Причем при определении m округление следует делать до ближайшего большего целого числа. Следует убедиться в возможности проведения уравнительного заряда АБ без ее отключения от ЭПУ, т.е.

. (2.3)

По результатам выбора в контрольной работе записывается тип аккумуля­тора и его номинальная ёмкость С_ном .

1.2.2. Задаёмся величиной зарядного тока аккумуляторной батареи (для герметизированных кислотных аккумуляторов следует задаваться величиной зарядного тока не превышающей 0.2*С_ном) и определяем требуемое значение I_{АБ зар} для двух групп АБ:

I_{АБ зар} =2*(0.10…0.2)*С_ном . (2.4)

3. Расчёт и выбор выпрямительных устройств.

Современная инфокоммуникационная аппаратура, как правило, содержит в своем составе собственные импульсные стативные преобразователи (DC/DC) выходного напряжения ЭПУ в напряжения постоянного тока, которые необходимы для её функционирования ( +1,3…3,3 В; +/- 5 В; +/- 12 В и т.д.). Поэтому она представляет для ЭПУ нелинейную нагрузку с практически неизменной мощностью потребления не зависимо от значения выходного напряжения ЭПУ. Аппаратура может также иметь собственные блоки питания и требовать для своей работы электрической энергии переменного тока, которую она получает от инверторных устройств, подключаемых к выходу ЭПУ. Сами инверторные устройства для ЭПУ также представляют нелинейную нагрузку с практически неизменной мощностью потребления не зависимо от значения выходного напряжения ЭПУ. Вследствие этого обстоятельства максимальное значение общего выходного тока выпрямителей I_{вып макс} будет иметь место в самом начале заряда АБ после аварийного режима работы ЭПУ, когда напряжение U_{нач зар} на частично разряженной АБ будет иметь минимальное значение. Величиной U_{нач зар} следует задаться в пределах (2,0…2,05)*n (n- число аккумуляторов в каждой группе АБ).

1.3.1. Определяем максимальное значение выходного тока I_{вып макс} выпрямительных устройств.

I_{вып макс} = (Р_Н / U_{нач зар} ) + I_{АБ зар} (3.1)

1.3.2. Определяем требуемое число n_{в раб} рабочих выпрямительных устройств без их резервирования. В качестве выпрямителей следует выбирать современные цифровые выпрямительные устройства с бестрансформаторным входом (типа ВБВ) на соответствующее заданию выходное напряжение. Предпочтение следует отдать выпрямителям, имеющим максимально возможные значения КПД и коэффициента мощности. При этом, также следует иметь в виду, что установка двух выпрямителей на заданный выходной ток вместо одного приводит к удорожанию ЭПУ. Номенклатура и технические характеристики однофазных выпрямителей типа ВБВ-3К (цифровые с корректором коэффициента мощности) приведены в таблице П.1.3(см. Приложение 1).

n_{в раб} I_{вып макс} /I_ном , (3.2)

где I_ном , А – номинальный (максимальный) ток одного выпрямительного устройства, значение которого приведены в табл. П.1.3.

1.3.3. Определяем общее число выпрямительных устройств n_в в ЭПУ с учетом их резервирования.

n_в = (n_{в раб} + 1) (3.3)

1.3.4. По табл. П.1.4 выбираем тип устройства, в котором будут размещаться выпрямители, контроллер и другие элементы системы бесперебойного питания постоянного тока.

1.3.5. Определяем максимальное установившееся значение тока фазы I_{ф макс} , потребляемого ЭПУ от сети переменного тока в начале заряда АБ. Следует иметь в виду, что для обеспечения равномерной загрузки фаз трехфазной питающей сети, несмотря на то, что в задаче предполагается применение однофазных выпрямительных устройств, к устройству, в котором размещаются эти выпрямители, подводятся три фазы (L1, L2. L3), нейтраль (N) и проводник защитного заземления (РЕ).

В случае применения в ЭПУ однофазных выпрямительных устройств, работающих от одной фазы сети переменного тока с номинальным значением напряжения U_{с ном} =220 В

I_{ф макс} = (Р_Н + I_{АБ зар} *U_{нач зар})/(_в *_В *U_{с мин}), (3.4)

где _в – КПД выбранного выпрямительного устройства;

_В – коэффициент мощности выпрямительного устройства;

U_{с мин}=0,85 *U_{с ном} – минимальное значение фазного напряжения сети.

В случае подключения однофазных выпрямительных устройств к разным фазам трехфазной сети максимальное значение тока I_{ф1 макс}, потребляемого от одной фазы трехфазной сети

I_{ф1 макс}= (3.5)

г де К - максимальное число выпрямителей, подключенных к одной фазе.

1.4. Структурная схема ЭПУ.

Рис.1. Упрощенная структурная схема ЭПУ (системы бесперебойного электропитания СБП).

На рис.1 представлена структурная схема цифровой СБП типа УЭПС-3 48/180-0604, выпускаемой Юрьев-Польским заводом. В состав данной СБП может входить до 6-ти однофазных цифровых выпрямительных устройств типа ВБВ-48/30-3К. Реально установленное количество выпрямителей в СБП, показанной на рис.1 равно 4, что отражено в четырех последних цифрах условного обозначения системы (0604). Подключение выпрямителей к трехфазной сети осуществляется через индивидуальные однополюсные автоматические выключатели QF1-***. Для защиты оборудования СБП от импульсных перенапряжений на входе установлено устройство защиты –УЗИП (называемое в литературе также устройством грозозащиты), реализованное на варисторах. Каждая группа аккумуляторной батареи состоит из четырех 12-ти вольтовых моноблоков герметизированных кислотных аккумуляторов типа Р12V2130, т.е. в данном случае m=4, а k=6. Номинальная емкость каждой группы АБ – 105 А*ч. Для защиты АБ от КЗ и возможности отключения в случае необходимости в минусовом полюсе каждой группы установлен автоматический выключатель QF2-***. Защита и коммутация нагрузок, а также отключение низко приоритетных нагрузок с целью увеличения длительности аккумуляторного резерва осуществляется с помощью автоматических выключателей QF3-***. Защита АБ от недопустимо глубоких ее разрядов осуществляется ее отключением от ЭПУ с помощью контактора глубокого разряда – КГР (LVD или LVBD в английской транскрипции ). Для возможности считывания контроллером тока АБ и тока нагрузки установлены соответственно токовые шунты RS1и RS2. Мониторинг выходных параметров ЭПУ, управление выпрямительными устройствами и передача данных о состоянии СБП на дисплей контроллера или на монитор ПК, подключенного к контроллеру или с помощью модема, подключенного к контроллеру удаленному оператору осуществляется в режиме реального времени. Кроме того, контроллер выполняет следующие основные функции:

• контроль напряжения сети;

• контроль состояния автоматических выключателей (предохранителей) защиты;

• коррекцию выходного напряжения выпрямителей с целью температурной компенсации напряжения содержания АБ;

• проведение батарейного теста для определения действительной емкости АБ;

• отключение АБ от нагрузки при их разряде до заданного оператором (сетевым администратором) значения напряжения;

• ограничение значение тока заряда АБ на уровне, заданном оператором при любом значении тока нагрузки.

Все оборудование СБП размещается в одном шкафу (стативе).

Более подробно с характеристиками СБП можно познакомиться на сайтах фирм- производителей или диллеров СБП (например на сайте www.promsd.ru для УЭПС-3 48/180-0604).