Расчёт основного электрооборудования ЭПУ

К основному электрооборудованию ЭПУ относятся аккумуляторные батареи, устройства для поддержания напряжения на входе потребителей в допустимых пределах, коммутационные устройства в цепях переменного и постоянного тока.

В зависимости от принятого способа электропитания, напряжения и тока, а также от ряда других факторов некоторые из указанных элементов оборудования могут отсутствовать.

 

Расчёт аккумуляторных батарей

 

Расчёт аккумуляторных батарей заключается в определении их ёмкости, индексного номера аккумуляторов, а так же их количества в батареях.

. Аварийный ток нагрузки I_ав, на который должна быть рассчитана аккумуляторная батарея. Этот ток складывается из тока, необходимого для питания аппаратуры связи I_ап, и тока нужного для других аварийных потребителей, работа которых должна быть обеспечена при нарушении внешнего электроснабжения (аварийное освещение).

Для аварийного освещения используется, как правило, аккумуляторная батарея 24 В.

Ток I_ao, потребляемый лампами аварийного освещения:

 

I_ao = P_осв / U_н

 

где P_осв - мощность ламп аварийного освещения, Вт;

U_н - номинальное напряжение рассчитываемой цепи, В.

 

I_ао = 0,3*10³/24 = 12,5А

Ток I_ав в общем случае определяется по формуле:

 

I_ав = I_апс + I_ап + I_ao,

 

где I_апс ток, потребляемый аппаратурой связи, требующей стабилизации напряжения с точностью ±3%, А;

I_ап - ток, потребляемый аппаратурой связи, не требующей стабилизации напряжения с точностью ±3%, А.

а) по цепи 24 В:

 

I_ав =50,87+67,94+10,8+12,5=142,11 А

 

б) по цепи 60 В:

 

I_ав = 50,4 А

 

2. Продолжительность питания аварийной нагрузки от аккумуляторной батареи t_aв для железнодорожных узлов установлен 2 ч.

.Расчёт ёмкости аккумуляторных батарей:

 

Q_р = 100 I_ав t_aв / р(1+k_t(t° - 25°)),

 

где р - коэффициент интенсивности разряда в %;

k_t - температурный коэффициент ёмкости (для стационарных аккумуляторов принимается 0,008);

t° - фактическая температура электролита во время разряда аккумуляторов, °С (в расчётах принимается равной наименьшей допустимой температуре аккумуляторного помещения, которая составляет +15°С).

 

а) по цепи 24 В:

Q₂₄ =100*142,11/61,1*(1+0,008*(15-25))*2 = 213,98 А*ч

 

б) по цепи 60 В:

 

Q₆₀ =100*50,4*2/61,1*(1+0,008*(15-25)) = 151,78 А*ч

Расчётная ёмкость и тип аккумуляторов

Таблица 6

Напряжение аккумуляторной батареи, В	Число групп батареи	Ток одной группы батареи, А	Коэффициент интенсивности разряда, %	Расчётная ёмкость батареи, А*ч	Тип аккумуляторов	Паспортная номинальная ёмкость аккумуляторов, А*ч
24	2	71,05	61,1	213,98	СК-6	216
60	1	50,4	61,1	151,78	СК-5	180

 

Расчёт количества аккумуляторов в батарее:

 

N = U_min + ΔU_{токорасп} + ΔU_комм + ΔU_САРН / U_к

 

где U_min - минимальное допустимое напряжение на зажимах питаемой аппаратуры связи, В;

ΔU_{токорасп} - падение напряжения в токораспределительной сети (1,1 В в цепи 24 (21,2) В и 1,6 В в цепи 60 В);

ΔU_комм - падение напряжения в коммутационных устройствах (0,5 В в ЩБ2 по цепи 24 В и 0,4 В в КУ по цепи 60 В);

ΔU_САРН - падение напряжения на САРН (в цепях 24 (21,2) В составляет 1,1 В);

U_к - конечное разрядное напряжение одного аккумулятора в принятом режиме разряда, В (1,8 В).

а) по цепи 24 В:

 

n = 21,6 + 1,1 + 0,5 + 1,1 / 1,8 = 14акк.

 

б) по цепи 60 В:

 

n = 58 + 1,6 + 0,4 / 1,8 = 34акк.

Расчёт элементов схемы поддержания напряжения на входе питаемой аппаратуры в заданных пределах

 

Так как для поддержания напряжения в заданных пределах используется способ секционирования батареи на ОБ и ДБ, то количество аккумуляторов в ОБ и ДБ в цепи 60 В определяется по формулам:

 

n_об = U_cp / U_б;

n_дб = n - n_об

 

где U_cp - среднее напряжение питания рассчитываемой цепи, В (определяется как среднее арифметическое минимального U_min и максимального U_max значений напряжения, допускаемых на входе аппаратуры);

U_б - напряжение на аккумуляторе при буферном режиме, В (2,2 В);

n - количество аккумуляторов в батарее.

 

U_cp = U_min + U_max / 2,

 

По цепи 24 В: Ставлю 2 стойки САРН.

По цепи 60 В:

U_cp = 58+72/2 = 65В

n_об =65/2,2 = 29,5 ≈ 30акк.

n_дб = n - n_об = 34-30 = 4акк.

 

Проверка потребности в делении ДБ на несколько секций осуществляется по формуле:

 

k_ДБ = u_б^'*n_ДБ/U_max - U_min,

 

где u_б^'- номинальное напряжение одного аккумулятора ДБ во время разряда, В (2 В).

По цепи 60 В:

 

k_ДБ = 2*4/72-58 = 0,57 < 1

 

Так как k_ДБ = 0,57 нет необходимости делить дополнительную батарею на группы. В случае организации питания аппаратуры через стойки САРН расчёту подлежит количество требуемых полупроводниковых стабилизаторов типа СНП или стоек САРН.

Каждая стойка САРН-П2 укомплектована шестью стабилизаторами, которые могут быть использованы для стабилизации напряжения отдельно для цепей 21,2 и 24 В.

Максимальный ток нагрузки, допускаемый одним стабилизатором СНП, составляет 30 А, но в избежании перегрева САРН общая нагрузка стойки не должна превышать 130-140 А. Так как ток по цепи 24 В составляет 142,11 А будем использовать четыре стабилизатора СНП. Здесь же учитывается потребность в резерве не менее двух стабилизаторов (ещё два стабилизатора остаются неподключенными в резерве из соображений экономии).