Набор ЭПУС CибГУТИ / Задачи по ЭПУСС с решениями / Расчет СЭП (Гл.1)

Пример 1.1 Исходные данные: Структурная схема выпрямительного устройства

приведена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Структурная схема выпрямительного устройства

Напряжение питания основного оборудования U₀ = 48В, ток потребления от выпрямительного устройства I₀ = 150 А, КПД выпрямительного устройства _В = 0,97 и коэффициент мощности cos _В = 0,92; полная мощность тех. потерь S_Х =820 ВА; КПД трансформатора _Т = 0,94 при коэффициенте мощности cos _Т = 0,75.

Определите полную мощность трансформатора ; потребляемый ток от сети (линии) ток ; мощность компенсирующих устройств для обеспечения коэффициента мощности, равного 0,95 и найдите коэффициент снижения потерь в линии за счёт применения компенсирующих устройств.

Решение: Полная мощность на входе выпрямительного устройства определяется через активные мощности на выходе и входе :

,

,

.

Полная мощность трансформатора равна:

.

Ток, потребляемый от сети, определяется через полную мощность –

Мощность компенсирующих устройств для обеспечения коэффициента мощности рассчитывается по треугольнику мощностей (рисунок 1.2):

Рисунок 1.2 – Треугольник мощностей с учётом компенсации реактивной составляющей мощности

где .

,

.

Таким образом, мощность компенсатора составляет 3,925 кВАр.

Линия передачи имеет омическое сопротивление R. Потери в линии определяются квадратом действующего тока . Следовательно, коэффициент снижения потерь в линии за счёт применения компенсирующих устройств определяется выражением: ,

где

Тогда

Пример 1.2 Исходные данные: Аккумуляторная батарея системы электропитания из 28 кислотных элементов в аварийном режиме отдала в нагрузку полную ёмкость.

Определите величину изменения напряжения на аккумуляторной батарее после аварии.

Решение: Полностью заряженный кислотный элемент аккумуляторной батареи имеет номинальное напряжение Uном=2 В. Элемент, отдавший полную ёмкость – Uкр=1,8В.

Тогда, разница между номинальным напряжением батареи и напряжением в конце разряда будет составлять: .

Пример 1.3 Исходные данные: В аварийном режиме работы системы электропитания аккумуляторная батарея с напряжением 48 В должна обеспечить ток нагрузки 100 А в течение 5 часов. Температура батареи + 22 ⁰С.

Определите номинальную ёмкость батареи и выберите АБ для системы.

Решение: номинальная ёмкость стационарной аккумуляторной батареи (С₁₀) определяется по времени её разряда током десятичасового режима до конечного напряжения 1,8 В/эл. при средней температуре электролита 20 °С. Если средняя температура отличается от 20 °С, то номинальное значение приводят к температуре 20 °С и фактическую ёмкость (С_ф) находят по формуле:

,

где – температурный коэффициент ёмкости, равный 0,006 [1/°С]– для режимов разряда более часа и 0,01 [1/°С] – для режимов разряда продолжительностью менее одного часа; Т – фактическое значение средней температуры электролита при разряде, °С.

Номинальная ёмкость батареи равна:. Тогда фактическая ёмкость –. Для примера, в таблице 1.1 приведены параметры некоторых типов аккумуляторов, используемых на предприятиях связи.

Таблица 1.1 – Параметры некоторых кислотных аккумуляторов

при 10 часовом режиме разряда

Изготовитель, марка	ТИП	Технология	Напряжение, В	Емкость, С10, А× ч
HAWKER, POWER Safer	2V915	С рекомбинацией газа и предохранительным клапаном	2	917
	2V1575		2	1573
	2V1770		2	1769
	2VE170		2	152
	6VE180		6	165
	2VE310		2	275
	2VE450		2	400
	2VE540		2	500
	6MLTC100		12	100
HAWKER, ESPACE RG	6RG140	С микропористым сепаратором, рекомбинацией газа и предохранительным клапаном	6	140
	2RG200		2	200
	2RG250		2	250
	2RG310		2	310
	2RG450		2	450
	2RG550		2	550
	6HI130		6	132
	2HI200		2	200
	2HI275		2	275
	2HI500		2	500
COSLIGHT GFM (Z)	6GFM50С	Герметизированные, с рекомбинацией газа и предохранительным клапаном	12	50
	6GFM80С		12	80
	6GFM120С		12	120
	6GFM200		12	200
	GFM300Z		2	300
	GFM500Z		2	500
	GFM800Z		2	800
	GFM1300Z		2	1300

По таблице 1.1 выбираем 24 аккумулятора типа 2VE540.

Пример 1.4 Исходные данные: Базовая станция сотовой связи типа RBS 2206 ERICSSON на двенадцать приёмопередатчиков потребляет мощность P₀=2400Вт. Температура окружающей среды 18 ⁰С.

Определите ток и потребляемую мощность.

Решение: при нормальной работе буферной системы электропитания герметичные аккумуляторы находятся в режиме “плавающего” заряда с напряжением на одном элементе U_{эл буф} = 2,23 В. Базовая станция питается напряжением постоянного тока 48 В. Напряжение на выходе выпрямителя равно U_буф=N∙U_{эл буф} = 24∙2,23 =53,52 (В), где N – число элементов в АБ (24 элемента с напряжением 2В). Тогда, потребляемый ток в буферном режиме I_буф= P₀ / U_буф = 2400/53,52 = 44,84 (А). В аварийном режиме работы на одном элементе в конце разряда АБ U_эл.кр = 1,8 В и U_кр = N∙U_эл.кр = 24∙1,8 = 43,2 В. Следовательно, потребляемый ток в аварийном режиме – I_раз=P₀/ U_кр =2400/43,2В=55,4 А.

Время работы оборудования базовой станции от аккумуляторных батарей, согласно [2, 3] t_раз =4 ч.

Таблица 1.2 – Время работы от аккумуляторной батареи объектов связи

Тип объекта	Категория электроснабжения объекта
	I, II	III
Базовая станция сотовой связи	tраз =2 ч	tраз =4 ч
Радиорелейная станция	tраз =1 ч (при наличии обсл. персонала)	tраз =5 ч
Транспортная сеть базовых станций	tраз =10 ч	tраз =10 ч

Требуемая ёмкость батареи равна:. Тогда фактическая ёмкость –. По таблице 1.1 выбираем 24 аккумулятора типа 2RG250. Ток послеаварийного заряда батареи . Суммарное потребление от выпрямителей в режиме послеаварийного заряда (U_ЭЛ=2,23В): .

Мощность потребления от сети (или ДГУ) в буферном режиме (при КПД=0,9) равна .

Мощность, потребляемая батареей при заряде– .

Суммарная мощность, потребляемая системой питания в послеаварийном режиме: .

Пример 1.5 Исходные данные: Напряжение питания оборудования U₀ = 48В, мощность потребления от сети P₁ = 2000 Вт.

Определите мощность потребления от ДГУ.

Решение: Мощность потребления от ДГУ определяется выражением [32]:

,

где q – допустимый мгновенный “наброс” нагрузки принимаем равным q = 1,0;  = 0,9 – коэффициент полезного действия источника бесперебойного питания; P_зар – мощность, затрачиваемая на заряд АБ ; m – коэффициент запаса, равный 1,1…1,4. Отсюда получаем:

, .