Электропитание инфокоммуникационного оборудования. Учебное пособие

где n= nмин

2.5. По таблицам П1.1 …П1.3 разряда аккумуляторов постоянной мощностью до Uкр определяем требуемую ѐмкость аккумулятора, обеспечивающую расчетное значение Рэл , при заданном конечном напряжении разряда Uкр и длительности разряда tраз = tав . По результатам выбора записывается тип аккумулятора и его номинальная ѐмкость Сном . В этих таблицах также приведены значения разрядной мощности для моноблоков, состоящих из двух, трех или шести элементов. При комплектации АБ моноблоками выбор типа аккумулятора следует производить исходя из требуемой разрядной мощности моноблока РМ:

РМ= РАБ/m,

где m- число моноблоков в каждой группе АБ. При этом m kn , где к

принимает значение 2, 3 или 6 (значение к определяется как результат деления номинального напряжения моноблока на 2).

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

2.4 k m UН МАКС.

2.6. Определяем ориентировочное время разряда Тр0АБ обеих групп АБ при отключении сети переменного тока:

где UНР=2.05 В/эл –напряжение на зажимах 1-ого элемента в начале разряда АБ;

UКР=1.765 В/эл - напряжение на зажимах 1-ого элемента в конце разряда АБ;

n=m*k –число последовательно соединенных элементов в каждой группе АБ.

2.7. Определяем величину зарядного тока АБ IАБ зар в послеаварийном режиме работы ЭПУ. Для АБ, составленной из аккумуляторов закрытого типа, следует задаться величиной зарядного тока в пределах (0,2…0,25)*Сном для каждой группы АБ. Следовательно, в этом случае

31

Для АБ, составленной из герметизированных кислотных аккумуляторов, следует задаться величиной зарядного тока в пределах (0,08…0,1)* Сном для каждой группы АБ. Следовательно, в этом случае

3. Расчет и выбор выпрямительных устройств.

Современная аппаратура телекоммуникаций содержит в своем составе собственные (стативные) импульсные преобразователи выходного напряжения ЭПУ (выпрямительно - аккумуляторной установки) в те напряжения постоянного тока, которые необходимы для еѐ функционирования (+1,0…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. ИС также представляет собой для ЭПУ нелинейную нагрузку. Вследствие этого обстоятельства максимальное значение общего выходного тока выпрямителей Iвып макс будет иметь место в самом начале заряда АБ в после аварийном режиме работы ЭПУ, когда напряжение Uнач зар на частично разряженной АБ будет иметь минимальное значение. Величиной Uнач зар следует задаться в пределах (2,0…2,05)*n (n- число аккумуляторов в каждой группе АБ).

3.1. Определяем максимальное значение выходного тока Iвып макс выпрямительных устройств.

3.2. Определяем требуемое число mв 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

32

характеристики однофазных выпрямителей типа ВБВ-3К (цифровые с корректором коэффициента мощности) приведены в таблице П.1.4 приложения.

mв раб Iвып макс /Iвып ном , (13)

где Iвып ном , А – номинальный ток одного выпрямительного устройства, значение которого приведены в табл. П.1.4.

3.3. Определяем общее число выпрямительных устройств в ЭПУ. mВ = (mВ раб + 1)

3.4.По табл. П.1.5 выбираем тип устройства, в котором будут размещаться выпрямители, контроллер и другие элементы СБП постоянного тока.

3.5.Определяем минимальное число выпрямительных устройств

mВ МИН, способных обеспечить питание аппаратуры и содержание АБ при температуре окружающей среды (температуре корпусов элементов АБ, равной 20 С).

где UСОД – напряжение содержания одного элемента АБ при температуре 20 С. UСОД =2.23В/эл – для классических аккумуляторов, UСОД =2.27В/элдля герметизированных аккумуляторов;

IСОД=2*0.6*10-3*СНОМ – ток содержания обеих групп АБ.

При температуре корпусов отличной от 20 С в выражение (13) вместо UСОД следует подставлять величину U /СОД, которую можно определить как U /СОД= UСОД(1+0.003*(20-tK)), где tK- температура корпусов, принимаемая равной окружающей температуре, указанной в табл.2.

3.6. Определяем величину разрядного тока АБ I /Р АБ при условии, что исправными остались (mВ МИН -1) выпрямителей:

где IВ ОГР =1.05* Iвып ном - ток ограничения оставшегося исправным выпрямителя (оставшихся исправными выпрямителей).

3.7. Определяем ориентировочное время разряда Тр1АБ обеих групп АБ при оставшихся исправными (mВ МИН -1) выпрямителей:

33

3.8. Определяем максимальное установившееся значение тока фазы Iф макс , потребляемого ЭПУ от сети переменного тока в начале заряда АБ.

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

Iф макс = (Р+ IАБ зар *Uнач зар)/( в * В *Uс мин), (17)

где в – КПД выбранного выпрямительного устройства; В – коэффициент мощности выбранного выпрямительного устройст-

ва;

Uс мин=0,85 *Uс ном – минимальной значение фазного напряжения сети. В случае подключения однофазных выпрямительных устройств к разным фазам трехфазной сети максимальное значение тока Iф1 макс, потребляе-

Таблица 6 3.4. По табл. П.1.5 выбираем тип устройства в котором будут разме-

щаться выпрямители, контроллер и другие элементы СБП постоянного тока.

3.4. Определяем максимальное установившееся значение тока фазы Iф макс , потребляемого ЭПУ от сети переменного тока в начале заряда АБ.

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

где в – КПД выбранного выпрямительного устройства; В – коэффициент мощности выпрямительного устройства;

Uс мин=0,85 *Uс ном – минимальной значение фазного напряжения сети.

34

В случае подключения однофазных выпрямительных устройств к разным фазам трехфазной сети максимальное значение тока Iф1 макс, потребляемого от одной фазы трехфазной сети

Iф1 макс= К Iфмакс , m

где К - максимальное число выпрямителей, подключенных к одной фа-

зе.

В случае применения в ЭПУ трехфазных выпрямительных устройств,

Iф макс = (Р+ IАБ зар *Uнач зар)/( в * В*3* Uс мин), (15)

4. Требования к оформлению работы.

Пояснительная записка к должна содержать:

-исходные данные к расчетной части;

-структурную схему ЭПУ с описанием еѐ работы и назначением основных устройств;

-расчетную часть;

-ориентированный граф состояний и переходов СБП переменного тока (для оборудования компьютерной сети) и ориентированный граф состояний и переходов СБП постоянного тока (для телекоммуникационного оборудования);

-по методике, изложенной в главе 10 [3] произвести расчет надежности СЭП переменного тока;

-спецификацию основных устройств, входящих в состав ЭПУ.

Тесты для проверки усвоения материала

ТЗ №1-1 (л)

Щелочные никель-кадмиевые аккумуляторы в отличие от кислотных:

1.Характеризуются меньшим перепадом напряжения между конечным зарядным и конечным разрядным значениями напряжения.

2.Характеризуются большим перепадом напряжения между конечным зарядным и конечным разрядным значениями напряжения.

3.Характеризуются большим сроком службы.

4.Имеют меньшее внутреннее сопротивление по постоянному току.

5.Имеют большее внутреннее сопротивление по постоянному току.

ТЗ №1-2 (л)

ЭДС кислотного аккумулятора зависит, прежде всего, от:

35

3.номинальной выходной мощности выпрямителя к реактивной мощности, потребляемой им от источника энергии.

4.активной выходной мощности выпрямителя к активной мощности, потребляемой им от источника энергии.

5.мощности, потребляемой аппаратурой от СБП к мощности, потребляемой отдельным выпрямителем от источника энергии.

ТЗ №1-7 (л)

Под коэффициентом полезного действия выпрямительного устройства понимают отношение ….

1. номинальной выходной мощности выпрямителя к мощности, потребляемой им от источника энергии.

2.активной мощности на выходе ЭПУ к полной мощности, потребляемой от источника энергии.

3.активной мощности на выходе ЭПУ к активной мощности, потребляемой от источника энергии.

4.активной выходной мощности выпрямителя к реактивной мощности, потребляемой им от источника энергии.

5.активной мощности, потребляемой от источника энергии к полной мощности, потребляемой от источника энергии.

ТЗ №1-8 (л)

Надежность работы выпрямительного устройства в конкретной СБП зависит….

1.от интенсивности отказов самого выпрямительного устройства.

2.от числа выпрямительных устройств, входящих в состав СБП.

3.от степени загрузки выпрямительного устройства.

4.от температуры окружающей среды.

5.от количества групп аккумуляторной батареи в СБП.

ТЗ №1-9 (л)

Контактор глубокого разряда в СБП постоянного тока необходим для….

1.отключения выпрямительных устройств от аккумуляторных батарей при их недопустимо глубоких разрядах.

2.отключение аккумуляторных батарей от СБП при их недопустимо глубоких разрядах

3.проведения уравнительного заряда аккумуляторных батарей.

4.трансляции сигнала контроллеру СБП при недопустимо глубоких разрядах АБ.

5.для возможности термокомпенсации напряжения содержания АБ.

ТЗ №1-10 (л)

Термокомпенсация напряжения содержания АБ заключается в…

37

1.увеличении напряжения на зажимах АБ с ростом температуры их корпусов.

2.увеличении напряжения на отдельных элементах (моноблоках) при повышении температуры их корпусов.

3.уменьшении напряжения на зажимах АБ с ростом температуры их корпусов.

4.уменьшении напряжения на отдельных элементах (моноблоках) при повышении температуры их корпусов.

5.ограничении выходного тока выпрямителей с ростом температуры корпусов АБ.

ТЗ №1-11 (л)

Надежность подачи электроэнергии постоянного тока к аппаратуре повышается при…

1.увеличении надежности источников электроснабжения.

2.увеличении числа резервирующих выпрямительных в СБП.

3.увеличении номинальной емкости аккумуляторных батарей, входящих в состав СБП.

4.уменьшении интенсивности восстановления выпрямительных устройств.

5.увеличении длительности послеаварийного заряда АБ.

ТЗ №1-12 (л)

Столь широкий диапазон допустимого изменения выходного напряжения СБП постоянного тока, заданный в табл. 2 объясняется тем, что…

1.аппаратура цифровых систем коммутации, подключаемая к выходу СБП, имеет собственные стабилизирующие преобразователи напряжения.

2.аппаратура электромеханических систем коммутации, подключаемая к выходу СБП, не имеет собственных стабилизирующих преобразователей напряжения.

3.стойка (стойки) СБП размещаются в непосредственной близости к стойкам аппаратуры.

4.оборудование СБП, как правило, размещается в генераторной, т.е. при достаточно большой удаленности от аппаратуры.

5.с целью снижения стоимости СБП в них устанавливаются АБ ограниченной емкости.

ТЗ №1-13 (л)

38

Электронное переключающее устройство инверторной системы обеспечивает…

1.стабилизацию действующего значения выходного напряжения инверторов.

2.работоспособность инверторной системы при низких значениях коэффициента мощности блоков питания аппаратуры.

3.повышение КПД инверторной системы.

4.возможность перехода инверторной системы из режима «on-line» в режим «off-line» и наоборот.

5.подключение к инверторной системе аккумуляторной батареи.

ТЗ №1-14 (л)

Синхронизация выходных напряжений инверторов, входящих в состав инверторной системы, позволяет…

1.обеспечить возможность их параллельной работы на общую нагрузку.

2.повысить КПД инверторной системы.

3.повысить надежность инверторной системы.

4.обеспечить холодное резервирование инверторов в инверторной системе.

5.уменьшить мощность, потребляемую инверторной системой от источ-

ника энергии.

ТЗ №1-15 (л)

Спомощью байпаса обслуживания обеспечивается ….

1.отключение аккумуляторной батареи при ее не допустимо глубоком разряде.

2.перевод питания аппаратуры на сеть общего пользования при выходе из строя электронного переключающего устройства инверторной системы.

3.перевод питания аппаратуры непосредственно на инверторы при выхо-

де из строя электронного переключающего устройства инверторной системы.

4.отключение от инверторной системы, вышедших из строя выпрямителей

39

5.подключения ко входу выпрямительно-аккумуляторной установки резервного источника электроэнергии переменного тока.

ТЗ №1-15 (л) Длительность после аварийного заряда АБ зависит от….

1.числа выпрямительных устройств, входящих в состав СБП.

2.числа инверторов, входящих в состав ИС.

3.от величины ток ограничения выпрямительных устройств.

4.от степени разряженности АБ.

5.от величины зарядного тока АБ.

5.Литература.

1.www.apc.com Информационная статья №10.

2.ИнформКурьерСвязь №8, 2004

3.В.М. Бушуев и др. «Электропитание устройств и систем телекоммуни-

каций» М. Горячая линия-Телеком, 2009г.

4. А.Ю. Воробьев « Электроснабжение компьютерных и телекоммуникационных систем» М. ЭКОТРЕНДЗ, 2003г.

40