4. Расчет мощностей, потребляемых аппаратурой эпу

1.) Расчет активной мощности, потребляемой выпрямителями (ВУТ, любым выпрямительным устройством) от шин переменного тока в буферном режиме (от электрической сети или АДЭС):

=28.989 ( кВт),

где U_вуном=U_{вых АБ} - номинальное выходное напряжение ВУТ;

_вут - кпд выпрямительного устройства типа ВУТ (табл. П2);

I_{ву б} - расчетный ток нагрузки выпрямительного устройства в А.

2.) Расчёт активной мощности от электрической сети или АДЭС на послеаварийный заряд производится с учётом тока заряда:

=1.04( кВт),

где U_кз=2,3В - напряжение на одном аккумуляторе в конце послеаварийного заряда батареи.

3.) Расчет активной мощности, потребляемой на контрольный заряд аккумуляторных батарей:

( кВт).

4.) Мощность, потребляемая светильниками рабочего освещения

Росв=25 Ксп (Sст + Sэпу)/1000=5.6 ,( кВт)

где Ксп =0,8 - коэффициент спроса (отношение максимальной нагрузки к установленной мощности электроприемников) , Sст - площадь, занимаемая станцией (200-250 м²), Sэпу - площадь, занимаемая ЭПУ(80-100 м²).

5.) Суммарная активная расчётная мощность от электросети на технологию:

Р_тех.= Р_буф + Р_к.з.=41.7,( кВт)

6.) Суммарная расчётная мощность, потребляемая от АДЭС:

Р_ДЭС = Р_буф + Р_з =30.029, кВт.

По этой мощности выбирается дизельная электростанция.

7.) Реактивная мощность (индуктивного характера), потребляемая ЭПУ в буферном режиме:

=29.57_, (кВАР);

где tg_ВУТ определяется по его косинусу (табл. П2). Потребление ЭПУ реактивной мощности может снизить коэффициент мощности электроустановки до значения ниже допустимого (cosφ=0,95). Тогда применяют конденсаторные установки, что позволяет скомпенсировать потребляемую реактивную мощность и повысить cosφ.

8.) Реактивная мощность компенсирующих конденсаторов:

, (кВАР)

где tg  питающей сети определяется через cos≥ 0,95.

9.) Ёмкость компенсирующих конденсаторов определяется как:

( мкФ),

где частота питающей сети fc= 50 Гц; линейное напряжение сети Uл=380 В. Следует выбрать тип конденсатора из справочника.

10.) Полная мощность, потребляемая ЭПУ в буферном режиме, равная мощности силовой трансформаторной подстанции:

(кВА).

11.) Потребляемая электрическая энергия за год:

(кВт·час),

коэффициент К=1/24 для электронных АТС, потребляющих полную мощность практически круглосуточно.

• Расчет силовой части

импульсного стабилизатора напряжения

Исходные данные при питании схемы от шин постоянного тока ЭПУ:

1. Номинальное напряжение питающей сети известно из предыдущих расчетов U_с=U_ном – см. "Фактическое напряжение на шинах нагрузки", пункт "б"). Там же определены его максимальное (пункт "в") и минимальное (пункт "а") значения, если таковые не включены в параметры исходных данных Вашего варианта задания:

- минимальное U_сmin= U_мин, В;

- максимальное U_сmax= U_мак, В.

2.Выходное напряжение U н ,В,

3.Ток нагрузки МИП Iн, A;

4.Частота коммутации ключа k-го силового канала fк, Гц;

5.Коэффициент пульсаций выходного напряжения Кпул, %;

6.Индуктивность дросселя k-го силового канала Lk, Гн,.

7.Число силовых каналов N.

• Порядок расчета

1. Период процессов в дросселе

T=1/fк=50, мсек.

2. Ток и сопротивление нагрузки k-го СК

Iнk= Iн/N=7.5, A; Rнk=Uн/ Iнk=3.2, Ом.

3. Коэффициент нагрузки

g_k=(2L_кI_нк )/( U_нT)=0.625

4. Напряжение на входе дросселя

U_в = U_с - U_кэнас=59, В

U_вmax = U_сmax - U_кэнас =71, В

U_вmin = U_сmin - U_кэнас =53, В

где U_кэнас - напряжение насыщения ключевого транзистора, ориентировочно полагаем U_кэ =1В.

5. Коэффициент паузы

К _п =1-  g_kU_в / (U_в-U_н)=-0.026 => К_п =0

Если ток дросселя, а следовательно, ток нагрузки и ток коллектора ключевого транзистора непрерывны, то время паузы и коэффициент паузы равны нулю. В этом случае можем получить при расчете К_п <0. Следует положить К_п = 0 и убедиться, что заданная индуктивность дросселя больше критической

L_kкр = U_н(U_в-U_н)T/(2U_вI_нк)=47*10^-6, Гн

Если же К_п >0, то заданная индуктивность L_k недостаточна для поддержания тока непрерывным на интервале возврата энергии, накопленной дросселем, в нагрузку. Убедимся, что L_k< L_kкр., произведя расчет по приведенной выше формуле.

6. Коэффициент накопления

К_н = U_н(1-K_п)/U_в,=0.407

К_нmin = U_н(1-K_п)/U_вmax,=0.34

К_нmax = U_н(1-K_п)/U_вmin,=0.45

7. Определяем размах пульсации тока дросселя:

Imk=∆I_L=U_н(U_вmax-U_н)T(1-К_п)/U_вmaxL_к,=15.88 А.

8 Oпределяем параметры регулирующего транзистора VT1:

Максимальный ток коллектора Iкmax=Iн+ΔI_L/2=15.44 , А.

Максимальное напряжение на коллекторе Uкэmax=Ucmax=72, В.

9. Из таблицы П 10 приложения выбираем тип транзистора, например, транзистор типа 2Т818Б с параметрами: Uкэmax=80 В; Iкmax=1.5 А; Рк мак=100 Вт при температуре корпуса 85° С; Ртпк=2,0° С/Вт; h_21эмин=8; Uкэнас=1 В; tвкл=0,2 мкс; tвыкл=0,2 мкс; Uбэнас==1.5 В, –минимальный статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером; Uкэнас, Uбэнас - напряжения коллектор-эмиттер и база-эмиттер транзистора в режиме насыщения; tвкл, tвыкл - время включения и выключения транзистора (можно принять tвкл=tвыкл=(0.001-0.002)/f_к), Pкмак - максимальная рассеиваемая мощность; Rтпк - тепловое сопротивление переход-корпус; Rткс - тепловое сопротивление корпус-окружающая среда .

10. Определяем мощность, рассеиваемую на транзисторе VТ1, принимаем kнас=1,3:

Расчетное значение Рк должно быть не более, чем приведенное в справочных данных. В противном случае следует выбрать транзистор с большим значением Рк.

10. Определяем параметры диода VD1:

=15.44, А

, В

Выбираем тип диода (таблица П14 Приложения), например, тип 2Д2999Б, имеющий параметры fmax=100 - 10³ Гц; Uпр=1 В; Uобрмак=100 В; Iпрмак=10 А.

10. Мощность, рассеиваемая на диоде p_vd (без учета динамических потерь)

, Вт.

Номиналы выбранных элементов следует нанести на схему ИСН.

13.Коэффициент возврата

K_в=(U_в-U_н)(1-К_п)/U_в=0.35

K_вmax=(U_вmax-U_н)(1-К_п)/U_вmax=0.392

K_вmin=(U_вmin-U_н)(1-К_п)/U_вmin=0.32

14.Минимальный ток дросселя

I_mink = [I_нк/(1-K_п)]-[U_н(U_вmin-U_н)(1-K_п)T]/[2U_вminL_к]=0.9, А

15.Средний ток потребления

I_псрk = U_н I_нк/ U_в, =3.05 А

№	Оператор ввода	Обозначение при расчете	Ед. изм.
	Введите напряжение на нагрузке МИП Un=24	Uн	В
	Введите ток нагрузки МИП Ink=7.5	Iнk	А
	Введите частоту коммутации f=20000	f=1/T	Гц
	Введите индуктивности дросселя СК МИП L=0.00005	Lk	Гн
	Введите коэффициент заполнения Kz=0.407	Кн	-
	Вид расчета: 2 - временные диаграммы	2
	Многофазный импульсный преобразователь - 1	1
	Введите тип СК 1-ИСН1	свой вариант	у
	Введите коэффициент трансформации Ктр=1	Ктр	-
	Введите напряжение насыщенного ключа Uk=1	Uкэнас	В
	Введите напряжение открытого диода Ud=1	Uпр	В
	Введите max кол-вол силовых каналов Nk=4	N	-
	Укажите тип расчета 1-входное напряжение 2-выходное напряжение	1 2	-

Полученные диаграммы изобразить в пояснительной записке.