Расчёт выпрямительных устройств

 

Задача расчёта заключается в определении типа и количества рабочих и резервных ВУ.

Рабочие ВУ должны иметь 100%-ный резерв.

ВУ электроустановок должны обеспечивать буферную работу аккумуляторных батарей в режиме непрерывного подзаряда при напряжении 2,2В ± 2% на аккумулятор, а также в послеаварийный заряд этих батарей. Кроме того, ими должна быть обеспечена возможность формовки всей аккумуляторной батареи или её основной группы до напряжения 2,7 В на аккумулятор.

В условиях круглосуточного обеспечения ЭПУ электроэнергией от внешних сетей переменного тока и наличия ДГА имеется возможность заряжать батарею сразу же после аварийного разряда. Поскольку такой заряд не является систематическим и носит эпизодический характер, то установка отдельных зарядных устройств экономически не выгодна. Для этих устройств используются резервные ВУ электропитающей установки.

ВУ разделяются на зарядно-буферные, буферные и безбатарейные (непосредственного питания аппаратуры связи без батарей).

Зарядно-буферные ВУ обладают напряжением, позволяющим заряжать батарею в расчете 2,7 В на аккумулятор, и могут использоваться в ЭПУ как при схеме с несекционированной батареей с применением гасящих элементов, так и при схеме с секционированной батареей. Однако если предприятие связи хорошо обеспечено внешним электроснабжением, то разряд батарей, а следовательно, и их заряд будут редкими и возможности зарядно-буферных ВУ будут недоиспользованы. На таких предприятиях связи для повышения КПД и cos φ установок, сокращения расхода меди и трансформаторной стали целесообразно применение буферных ВУ, напряжение которых значительно ниже, чем в зарядно-буферных, - оно может быть установлено равным или несколько большим максимально допустимого для питаемой аппаратуры. Вследствие этого буферные ВУ применяются только в схемах с делением батареи на секции, в частности в автоматизированных ЭПУ или в ЭПУ с регулированием напряжения через САРН.

При заряде аккумуляторных батарей вручную в неавтоматизированных ЭПУ выпрямленное напряжение ВУТ может быть повышено при номинальном напряжении 24 В до 36 В, а при 60 В - до 74 В,

ВУ типа ВСП делятся на зарядно-буферные и безбатарейные (непосредственного питания аппаратуры).

Зарядно-буферные ВСП рассчитаны на применение в неавтоматизированных ЭПУ и соответствуют условиям их работы.

Тип и количество выпрямителей определяется по необходимой мощности и требуемому току.

Ток Iб буферной работы комплекта рабочих ВУ соответствует току, потребляемому аппаратурой связи в ч.н.н., при этом ток подзаряда вследствие его малости может не учитываться. Не учитывается также ток, потребляемый тональным телеграфом, поскольку нормально телеграф получает питание от сети переменного тока.

а) по цепи 24 В:

 

I_б = 129,61 А;

 

б) по цепи 60 В:

 

I_б = 50,4 А.

 

Ток в А резервного ВУ, обеспечивающего заряд стационарных кислотных аккумуляторов, определяется по формуле:

 

I₃ = i₃*N*n_г

где i₃ - зарядный ток на один индексный номер аккумулятора, А (для автоматизированных ЭПУ - 2 А);- индексный номер аккумуляторов;

а) по цепи 24 В:

 

I₃ = 2*6*2 = 24 А;

 

б) по цепи 60 В:

 

I₃ = 2*5*1 =10 А.

 

При определении тока I₃ необходимо иметь в виду, что в автоматизированных ЭПУ послеаварийный заряд групп батарей производится одновременно, а в неавтоматизированных - поочередно.

По известным значениям токов I_б и I₃мощность выпрямительных устройств при буферной работе Р_б и при заряде аккумуляторов Р₃ определится в кВт как:

 

P_б = I_б U_б n_б / 1000

P_з = I_з U_з n_з / 1000,

 

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

U_з - напряжение на аккумуляторе в конце заряда, В (автоматизированных ЭПУ - 2,3В);

n_б n_з,- количество аккумуляторов в группе соответственно в буферном и зарядном режимах.

а) по цепи 24 В:

 

I_б = 129,61 А

б) по цепи 60В:

 

I_б = 50,4 А

 

а) по цепи 24 В:

 

P_б = 129,61*2,2*14/1000 = 3,99 кВт;

P_з = 24*2,3*14/1000 = 0,77 кВт;

 

б) по цепи 60В:

 

P_б = 50,4*2,2*30/1000 = 3,33 кВт;

P_з = 10*2,3*34/1000 = 0,78 кВт.

 

На основании выполненных расчетов по каталогу (прил. 4, 5) подбираются типы ВУ и ими комплектуются ЭПУ, при этом обращается внимание на взаимозаменяемость рабочих и резервного ВУ.

По полученным данным я выбрал следующие типы выпрямительных устройств:

Для ЭПУ - 24 В выбираем один рабочий ВУТ-31/125 и один резервный ВУТ-31/125. Для ЭПУ - 60 В выбираем один рабочий ВСП-60/20 и один резервный ВСП-60/20.

 

Технические данные выпрямительных устройств. Таблица 7

Тип ВУТ		Выходная мощность, кВт				Выпрямленное напряжение, В				Выпрямлен-ный ток, А	кпд		COS φ
	условная		максимальная	минимальное	Номинальное		максимальное	номинальное	минимальное
ВУТ-31/125	4		3,88	22	24		31	125	12,5			0,8		0,66
ВСП-60/20	1,2		1,28	59	60		66	20	2			0,7		0,6

 

Расчёт нагрузки электроустановки на внешние сети и выбор

ДГА

 

Мощность резервной электростанции должна быть достаточной для обеспечения электроэнергией аппаратуры связи, питаемой в буферном режиме или непосредственно от сети переменного тока, после аварийного заряда батарей, гарантированного освещения, а также двигателей вентиляции аккумуляторной и помещения ДГА, насосов топлива для ДГА.

Здание дома связи типа III является большим и, как правило, производится деление нагрузки освещения и силового оборудования на гарантированное и негарантированное.

При расчете нагрузок, создаваемой электроустановкой дома связи на сеть переменного тока, учитываются все виды нагрузок, в том числе мощность потребителей хознужд и общего освещения.

Формулы для расчёта мощностей:

 

 Q_б= ; Q_з= ;

 

к - коэффициент одновременности включения

 

Р₀=к₀∙S∙cosφ; Q=S∙sinφ

 

В этом случае активная и реактивная составляющие мощности ЭПУ в кВт, потребляемые от ДГА, составят:

 

где Р_б - активная мощность, потребляемая ВУ в буферном режиме с аккумуляторными батареями, Вт;

Р_з - активная мощность резервно-зарядного ВУ, Вт;

η - КПД выпрямительного устройства;

cos φ- коэффициент мощности выпрямительного устройства;

Р_о, Q_о - соответственно активная и реактивная мощности гарантированного освещения;

k_о - коэффициент одновременности включения приборов и силового оборудования;

P_ДВ,Q_ДВ - соответственно активная и реактивная мощности двигателей вентиляции.

 

Р = (3990/0,8 + 3330/0,7) + (770/0,8 + 780/0,7) + 0,6*10400 + 0,7*8300 = 23871Вт.

Q = (3990/0,8*0,751/0,66 + 3330/0,7*0,8/0,6) + (770/0,8*0,751/0,66 + 780/0,7*0,8/0,6)+2580+2279 = 19460 Вар.

 

Полная мощность ДГА в Вт*А:

 

,

 В•А.

По значению полной мощности выбираю тип ДГА: 3×ДГА-48М.

Расчетные данные мощности ДГА и ЭПУ

Таблица 8

Наименование нагрузок	Мощности потребителей			Примечание
	Активная, кВт	Реактивная, вар	Полная, кВ•А
1. Выпрямительные устройства в буферном режиме:
ВУТ-31/125	3990	2992	4987
ВУТ-60/20	3330	2497	4162
2. Выпрямительные устройства в режиме заряда батарей:
ВУТ-31/125	770	785	1100
ВУТ-66/20	780	796	1114
3. Двигатели вентиляторов	10400	7800	13000
4. Гарантированное освещение	8300	3536	9022
Итого:	27570	18407	33386
5. Потребители хозяйственных нужд	47600	35700	59500
6. Негарантированное освещение (общее)	21800	9286	23695
Всего:	96970	63394	116582	3×ДГА-48М
Коэффициент мощности по ЭПУ	0,83

 

По результатам расчета полной мощности электроустановки можно увидеть, что коэффициент мощности электроустановки высокий, поэтому необязательно принимать меры для его повышения.