27.8. Определение числа аккумуляторов в батарее и их емкости

Число аккумуляторов в батарее мож­но определить, исходя из напряжения в нормальном режиме подзаряда, которое должно превышать номинальное напря­жение приемников энергии 220 В прибли­зительно на 5 — 6% с учетом потерь напряжения в сети. Число аккумуляторов получится равным

Напряжение подзаряда принято рав­ным 2,2 В, т. е. относительно высоким, чтобы избежать частых уравнительных зарядов.

Емкость батареи определяется гра­фиком нагрузки и напряжениями у прием­ников энергии, которые не должны вы­ходить за пределы от 0,80 до 1,10 номи­нального напряжения, т. е. 220 ∙ 0,8 = = 176 В и 220 ∙ 1,10 = 242 В. Следователь­но, напряжение батареи в конце разряда не должно быть ниже 106 ∙ 1,75 = 185 В, что обеспечивается соответствующим выбором ее емкости (см. ниже), а напря­жение у приемников энергии с учетом потери напряжения в сети не должно быть ниже 185/1,05 = 176 В.

Заряд батареи после ликвидации аварии должен производиться при напряжении, не превышающем 106 ∙ 2,33 = = 247 В, чтобы не превысить верхнего предела напряжения, которое у прием­ников энергии составит 247/1,05 = 235 В.

Рассмотрим график нагрузки батареи

при нарушении нормальной работы стан­ции или отдельных агрегатов. Разли­чают следующие виды нагрузки:

а) продолжительную на­ грузку, включенную в течение всего перерыва. Сюда относятся аварийное освещение, постоянно работающие электродвигатели, инверторы, указатели положения коммутационных аппаратов, постоянно возбужденные электромаг­ ниты приборов управления;

б) непродолжительную на­ грузку, включенную в течение части перерыва. Она может быть отключена автоматически или дежурным персона­ лом. Сюда относятся электродвигатели аварийных насосов, электродвигатели спецвентиляции, противопожарное уст­ ройство и др.;

в) кратковременную на­ грузку, продолжительность которой не превышает 1 мин. Несмотря на то, что кратковременная нагрузка может про­ должаться только секунду, ее принимают равной минуте, так как снижение напря­ жения батареи в этих случаях одинаково. Кратковременную нагрузку составляют приводы выключателей и разъедините­ лей, электродвигатели задвижек, пуско-' вые токи электродвигателей, устройст­ ва гашения поля генераторов.

В качестве примера на рис. 27.8 приве­ден многоступенчатый график нагрузки, состоящий из шести периодов и шести секций. (Период — это время, в течение которого нагрузка остается неизменной, секция — это время от начала аварийной нагрузки до конца соответствующего периода.) Здесь I₁ = 40 А - продолжи­тельная нагрузка в течение 180 мин; I₂ = 280 А — кратковременная нагрузка; по существу это пусковой ток нагрузки I₃; I₃ = 60 А — непродолжительная на­грузка от 1-й до 120-й минуты; I₄ = = 100 А — непродолжительная нагрузка от 30-й до 120-й минуты; I₅ = 80 А -непродолжительная нагрузка от 30-й до 60-й минуты; I₆ = 80 А — кратковремен­ная нагрузка на последней минуте, напри­мер от приводов выключателей.

Для определения емкости батареи воспользуемся методом, рекомендован­ным стандартом США [27.1].

В стандарт США введено понятие коэффициента емкости акку­мулятора К_Т, представляющего со­бой отношение номинальной емкости аккумулятора, выраженной в ампер-часах (при стандартизованной продолжитель­ности разряда до конечного напряжения при температуре электролита 25 °С), к току, который может быть обеспечен этим аккумулятором в течение Т минут (при разряде до конечного напряжения при температуре электролита 25 °С). Коэффициент К_Т является функцией вре­мени. Зависимость K_T(t) дают заводы-изготовители. Она может быть получена опытным путем с использованием раз­рядных характеристик аккумуляторов с пластинами определенной конструкции и определенных размеров. При от­сутствии такой характеристики можно воспользоваться характеристикой, при­веденной на рис. 27.9, взятой из [27.1]. За номинальную емкость аккумуляторов принята емкость при 8-часовом разряде до конечного напряжения 1,75 В. Харак­теристика аккумуляторов типа СН (см. табл. 27.2) практически совпадает с этой характеристикой.

Емкость аккумуляторов должна быть достаточной, чтобы обеспечить комби-

нированную нагрузку, соответствующую заданному графику. Для этого следует определить емкости, необходимые для каждой секции.

Первая секция соответствует первому периоду. Необходимая емкость может быть определена умножением тока пер­вого периода на коэффициент К_Т, соот­ветствующий продолжительности пер­вого периода, что следует из приведен­ного выше определения понятия коэф­фициента емкости:

Индекс при К_гуказывает, что время Т следует считать от начала периода до конца секции.

Вторая секция состоит из двух перио­дов. При определении необходимой ем­кости следует предположить, что ток ai первого периода продолжается во втором периоде. Необходимая емкость должна быть определена из следующего выраже­ния:

Аналогично следует определить ем­кости для каждой последующей секции. Эта емкость может быть представлена в общем виде как

Если ток периода п больше тока пе­риода п — 1, то емкость секции и больше емкости секции п — 1. Следовательно, расчет для секции п — 1 может быть исключен. _N

Максимальная емкость секции (max Q_n) определяет расчетную емкость аккумуляторов для заданного графика нагрузки:

Необходимая емкость аккумулятора определяется умножением расчетной ем­кости на поправочный коэффициент на температуру электролита, определяемый ло табл. 27.3, а также на поправочный коэффициент на старение аккумулято-

ров, равный 1,25, и поправочный коэф­фициент на неточность расчетов, прини­маемый равным 1,15.

Расчеты, связанные с определением емкости аккумуляторов, удобно выпол­нять в табличной форме.