2.1.2 Расчет аккумуляторной батареи 24 в

Расчет аккумуляторной батареи 24 В заключается в определении ее емкости и выборе типа аккумуляторов СН (СК) по рассчитанному индексному номеру.

При определении емкости аккумуляторов следует исходить из условий эксплуатации батареи в основном и дополнительном режимах резервирования.

Основной режим резервирования соответствует питанию в течение двух часов от батареи всех гарантированных нагрузок ЭЦ в аварийных условиях при отключении всех источников переменного тока, включая ДГА. Разрядный ток батареи в режиме основного резервирования, I_бо, А:

где I_а – ток, потребляемый релейной аппаратурой ЭЦ (расход тока в расчете на

одну стрелку составляет I_а = 0,262 А);

I_лс – ток, потребляемый контрольными лампочками повторителей входных

светофоров на табло (потребляемый лампочками ток в расчете на один

подход равен I_лс = 0,175 А);

I_пр – ток, потребляемый приборами ЭПУ (реле, блоки, сигнализаторы

заземлений и др.) (потребляемый приборами ток не зависит от числа

стрелок и в целом на пост ЭЦ составляет I_пр = 0,432 А);

I_лп – ток, потребляемый контрольными лампочками (контроля фидеров,

работы преобразователей) на табло и панелях питания (потребляемый

лампочками ток в расчете на пост ЭЦ равен I_лп = 0,175 А);

I_п – ток, потребляемый преобразователем ППВ-1 по гарантированному

питанию цепей переменного тока;

n_с – число стрелок на станции;

n_вх – количество входных светофоров равное числу подходов к станции.

Расчетное время основного резервирования t_ро = 2 часа выбрано с учетом времени устранения возможной неисправности ДГА. Если в течение двух часов неисправность ДГА не устранена, батарея переводится с основного режима резервирования на дополнительный. Это достигается отключением от батареи релейных устройств ЭЦ (путем изъятия предохранителей на стативах).

Разрядный ток батареи в дополнительном режиме резервирования:

При установленной продолжительности местного аккумуляторного резерва красных огней входных светофоров в 12 часов продолжительность дополнительного режима контрольной батареи 24 В принята равной t_рд = 10 час.

В условиях рассматриваемого режима эксплуатации аккумуляторной батареи фактическая ее разрядная емкость Q_ф, А·ч, составит:

Емкость аккумуляторов, гарантируемая заводом-изготовителем, характеризуется номинальным значением Q_ном. Однако с повышением интенсивности разряда и понижением температуры электролита емкость, отдаваемая аккумуляторами, уменьшается. Поэтому фактическая емкость Q_ф, требуемая от аккумуляторов, пересчитывается (приводится) к номинальным условиям по формуле:

где Q_р – расчетная номинальная емкость батареи, А·ч;

К_с – коэффициент снижения емкости аккумуляторов от старения, К_с = 0,85;

 – коэффициент интенсивности разряда (коэффициент отбора емкости);

К_t – температурный коэффициент емкости, для аккумуляторов типа СК и

СН К_t = 0,008;

t° – температура электролита во время разряда батареи (принимаем равной

температуре воздуха в аккумуляторном помещении +15 °С).

Значение расчетного коэффициента интенсивности разряда  определяем по режиму разряда батареи током I_бо как наиболее неблагоприятному для батареи (I_бо > I_бд).

В таком случае расчетная (возможная) длительность разряда батареи током основного режима I_бо составит:

По полученному значению t_рр определяем, что коэффициент интенсивности разряда аккумуляторов  = 0,825.

По номинальной расчетной емкости Q_р определяется тип аккумуляторов СН (СК) – их индексный номер и паспортная номинальная емкость Q_ном. Индекс аккумуляторов можно определить по следующему соотношению:

где Q₁ – номинальная емкость аккумулятора типа СК (СН) с индексом 1,

Q_1ск = 36 А∙ч, Q_1сн = 40 А∙ч.

Величина номинальной емкости аккумуляторной батареи будет определена по формуле:

Количество аккумуляторов в контрольной батарее определяется исходя из следующего соотношения:

где U_к – напряжение контрольной батареи в конце разряда источника;

U_б – номинальное напряжение контрольной аккумуляторной батареи,

U_б = 24 В.

В результате расчета был выбран аккумулятор типа СН с индексом 8 номинальной мощностью 320 А·ч с учетом того, что аккумуляторы типа СН по сравнению с аккумуляторами С и СК имеют следующие преимущества:

1. СН собирают на заводе-изготовителе, а не на месте установки;

2. их отличает больший срок службы;

3. меньшая масса (это объясняется тем, что для их работы требуется на 40 % меньше свинца);

4. СН обладают лучшей разрядной характеристикой;

5. при одноминутном разряде СН обеспечивают большие токи чем С и СК;

6. в процессе эксплуатации требуют меньшего ухода.

2.1.3 Расчет и распределение нагрузок панели ПР-ЭЦК

При расчете мощности нагрузок панели ПР-ЭЦК необходимо учитывать следующие ограничения: а) мощность каждой обмотки трансформаторов ТС1 и ТС2 не должна превышать 1,5 кВА; б) вторичные обмотки трансформаторов ТС1 и ТС2 (кроме обмотки «а» ТС1) должны быть загружены как можно более равномерно; в) если общая мощность S_пр превысит 9 кВА, то требуется установить вторую панель ПР-ЭЦК.

Суммарная мощность панели ПР-ЭЦК зависит от следующих видов нагрузки:

1. Лампочки табло и питающих панелей. Этой нагрузкой определяется мощность вторичной обмотки «а» ТС1.

Нагрузка, создаваемая лампочками табло и питающих панелей, в среднем на одну стрелку составляет: Р_лтс = 6 Вт, Q_лтс = 0,9 вар. В этом случае общая нагрузка от всей светосхемы станции S_лт на трансформатор ТС1 определяется:

где n_с – количество стрелок на станции.

2. Светофоры. Для равномерного распределения нагрузки светофоров на питающие устройства в панели ПР-ЭЦК предусмотрена возможность разделения светофоров на 4 группы, которые подключаются к обмоткам «а», «b» и «с» ТС2, а также к обмотке «с» ТС1.

Общая мощность нагрузки от всех светофоров станции определяется:

где S_свп – полная мощность светофора (Р_св = 25 Вт, Q_св = 19 вар);

n_св – количество светофоров на станции:

Следовательно, в эксплуатации находятся 88 светофоров. Разделим их на группы. Пусть, к обмотке «с» ТС1 подключаются 29 стрелок, к обмотке «а» ТС2 – 11, к обмотке «b» ТС2 – 19 и к обмотке «с» ТС2 – 29 стрелок. Тогда, полные мощности отдельных групп светофоров соответственно составят:

3. Маршрутные указатели. Для питания маршрутных указателей используются обмотки «b» трансформаторов ТС1 и ТС2.

Так как число стрелок меньше 140 (их 67 на станции) и присутствуют оба вида маршрутных указателей, принимаем мощность маршрутных указателей Р_му = 700 Вт. В виду наличия только активной составляющей мощности маршрутных указателей их полная мощность составит Р_муп = 700 ВА.

4. Контрольные цепи стрелок. Для питания контрольных цепей стрелок используется напряжение 220 В, получаемое от обмотки «b» ТС1.

Полная мощность цепей контроля стрелок, ВА:

где S_ксс – мощность цепей контроля в расчете на одну стрелку (P_ксс = 7,7 Вт;

Q_ксс = 5,3 вар).

5. Стрелки местного управления. Цепи передачи стрелок на местное управление питаются от обмотки «b» ТС1.

Полная мощность устройств передачи стрелок на местное управление S_мс, ВА:

где S_мсс – мощность устройств передачи на местное управление одной стрелки,

S_мсс = 10 ВА;

n_мс – число стрелок, передаваемых на местное управление.

6. Дешифрирующие устройства АБ. Мощность дешифраторов АБ, питаемых от обмотки «а» ТС2, S_да, ВА, определяется:

где S_дап – мощность дешифрирующих устройств в расчете на один подход,

(Р_дап = 16,6 Вт, Q_дап = 16,8 вар);

n_вх – количество входных светофоров равное количеству подходов к

станции.

7. Лампочки пультов ограждения составов. Питание ламп пультов ограждения составов осуществляется от обмотки «а» ТС2. Мощность ламп пультов ограждения S_оп (непрерывного и импульсного питания) в целом на пост ЭЦ находится с учетом того, что Р_оп = 90 Вт, Q_оп = 20 вар.

8. Трансмиттерные реле и трансмиттеры. Нагрузка S_тр, создаваемая трансмиттерными реле и кодовыми трансмиттерами на обмотку «b» ТС2, принимаем на пост ЭЦ равной 110 ВА.

9. Внепостовые цепи. Мощность внепостовых цепей (ДСН, контроля перегона, смены направления и др.) по переменному току 220 В, питаемых от обмотки «а» ТС2 через панель ПВП-ЭЦК, определяется по данным расчета нагрузок ППВ-1. Следовательно, S_вн.сх = 80,5 ВА.

10. ЭПК пневмоочистки стрелок. Питание ЭПК пневмоочистки стрелок от снега производится напряжением 220 В от обмотки «а» ТС2 через панель ПВП-ЭЦК. Нагрузка от очистки, учитывая одновременную очистку двух стрелок в разных районах станции, принимаем в целом на пост ЭЦ равной Р_эпк = 26 Вт, Q_эпк = 94 вар.

11. Кодирующие трансформаторы 50 Гц. Питание кодирующих трансформаторов 50 Гц производится от обмоток «а» и «b» ТС2.

Их полная мощность S_крц, ВА, определяется по формуле:

где S_крц – мощность одной рельсовой цепи при кодировании ее токами 50 Гц,

(Р_крц = 11 Вт, Q_крц = 38 вар);

n_рц – число кодируемых рельсовых цепей (по две рельсовые цепи на один

подход к станции).

Распределим нагрузку. Подключим к обмоткам «а» и «b» ТС2 по 5 рельсовых цепей. Тогда,

Результаты выполненных расчетов представлены в виде табл. 2.1.2.

Общая мощность нагрузок панели ПР-ЭЦК определяется в соответствие с табл.2.1.2:

где S_ТС1, S_ТС2 – соответственно полные мощности трансформаторов ТС1 и ТС2;

η_тр – КПД трансформаторов ТС1 и ТС2, η_тр = 0,96.

В итоге, мощность каждой обмотки трансформаторов ТС1 и ТС2 не превысила 1,5 кВА, а вторичные обмотки трансформаторов ТС1 и ТС2 (кроме обмотки «а» ТС1) загружены вполне равномерно. Делаем вывод, что задача распределения нагрузок успешно выполнена. Кроме того, как видно из расчета, нет необходимости в установке дополнительной панели ПР-ЭЦК, так как общая мощность нагрузок меньше 9 кВА.