Расчёт и подбор оборудования для электропитающей установки узла связи.

Практическая работа № 5

Расчёт и подбор оборудования для электропитающей установки узла связи.

Цель работы

1.1 Рассчитать емкость, количество элементов в аккумуляторной батарее, электрические параметры ЭПУ. Выбрать типы аккумуляторов, выпрямительных устройств, коммутационно - распределительного оборудования ЭПУ.

Литература

2.1 Казаринов И.А. Проектирование электропитающих установок предприятий проводной связи.- Связь, 1974.

Подготовка к работе

3.1 Изучить теоретический материал.

Задание

4.1 Рассчитать ток аварийного разряда аккумуляторной батареи.

4.2 Расчет емкости АБ ЭПУ.

4.3 Определение типа и количества кислотных аккумуляторов в АБ.

4.4 Выбор выпрямительных устройств.

4.5 Расчет энергетических параметров ЭПУ.

4.6 Выбор коммутационно - распределительного оборудования ЭПУ переменного тока.

4.7 Выбор коммутационно - распределительного оборудования ЭПУ постоянного тока.

4.8 Выбор энергетических параметров ЭУ. Выбор силового трансформатора.

Порядок выполнения работы

5.1 Расчет тока аварийного разряда аккумуляторной батареи при отсутствии напряжения в сети переменного тока определяется по формуле:

Расчёт и подбор оборудования для электропитающей установки узла связи. - student2.ru

где Iав.осв. - ток аварийного освещения, А

Расчёт и подбор оборудования для электропитающей установки узла связи. - student2.ru

где Рав. осв. - мощность аварийного освещения; Вт.

Расчет емкости аккумуляторной батареи ЭПУ

5.2.1 Необходимая емкость одной группы аккумуляторной батареи того или иного напряжения, приведенная к номинальным условиям разряда, определяется по формуле:

Расчёт и подбор оборудования для электропитающей установки узла связи. - student2.ru

где Iав. - ток аварийного разряда аккумуляторной, А;

tp - расчетное время разряда одной группы аккумуляторной батареи (зависит от категории потребителя), ч;

эл - температура электролита аккумуляторов, принимается для расчетов + 15°С;

nq - коэффициент отбора емкости, зависящий от времени разряда tp:

при tp = 0,5 ч nq = 0,34

при tp = 5 ч nq = 0,83

Для кислотных аккумуляторов: Р=0,61 (при tР=2ч), α=0,008.

Расчёт и подбор оборудования для электропитающей установки узла связи. - student2.ru

Рис. 6. График определения коэффициента
интенсивности разряда

Расчет энергетических параметров выпрямительно-аккумуляторной установки

5.5.1 Активная мощность, потребляемая установкой от сети с учетом КПД выбранного типа выпрямительного устройства, рассчитывается по формуле, кВт,

Расчёт и подбор оборудования для электропитающей установки узла связи. - student2.ru

где Рн - мощность, потребляемая аппаратурой при наличии сети переменного тока, рассчитывается по формуле:

Расчёт и подбор оборудования для электропитающей установки узла связи. - student2.ru

n - КПД выбранного ВУТ

5.5.2 Полная мощность, потребляемая установкой от сети переменного тока, рассчитывается по формуле, кВА:

Расчёт и подбор оборудования для электропитающей установки узла связи. - student2.ru

Где Расчёт и подбор оборудования для электропитающей установки узла связи. - student2.ru - коэффициент мощности выбранного типа ВУТ

5.5.3 Реактивная мощность, потребляемая установкой рассчитывается по форму-ле, кВА:

Расчёт и подбор оборудования для электропитающей установки узла связи. - student2.ru

5.5.4 Ток потребляемый выпрямительно-аккумуляторной установкой от сети, рас- считывается по формуле, А:

Расчёт и подбор оборудования для электропитающей установки узла связи. - student2.ru

где Uл - линейное напряжение сети, В Для расчетов берут: Uл = Uс

По рассчитанному значению тока выбирают щит переменного тока, согласно таблицы 4.

Содержание отчета

6.1 Титульный лист

6.2 Цель работы.

6.3 Расчет.

6.4 Тип выбранного оборудования ЭПУ

6.5 Схема ЭПУ.

6.6 Вывод.

7 Контрольные вопросы

7.1 Какие типы аккумуляторов применяются для электропитания аппаратуры связи?

7.2 От чего зависит емкость аккумуляторной батареи?

7.3 Как рассчитать количество элементов в аккумуляторной батарее?

7.4 Пояснить выбор типа и количества выпрямительных устройств ЭПУ.

7.5 Какие параметры ЭПУ относятся к энергетическим

8 Приложение

Таблица 1-исходные данные

Исходные данные Номер варианта
Ток потребляемый в чнн, Iапп, А
Номинальное напряжение ЭПУ, Uном, В 24/60 60/48 60/24 24/48 60/48 24/60 60/24 60/48 60/24 24/48
Мощность аварийного освещения, Росв, кВт 0,8 1,8 1,2 0,3 3,3 0,2 2,4 0,6
Мощность хозяйственных потребителей, Рхоз, кВт Таблица
Расчёт и подбор оборудования для электропитающей установки узла связи. - student2.ru 0,8 0,7 0,25 0,8 0,75 0,7 0,8 0,75 0,7 0,8
Напряжение сети переменного трехфазного тока, Uc, В
Категория надежности электроснабжения 1-я 1-я Особая группа 1 кат. 1-я Осо бая группа 1 кат. 1-я Особая группа 1 кат. 1-я Особая группа 1 кат. 1-я
Номинальное Минимально Максимально Потери напряжения
напряжение допустимое допустимое в токораспределительной
  напряжение напряжение проводке
Un, В Umin, В Umax, В △Unp, В
2,0
21,6 26,4 1,0

Таблица 2-нормы питающего напряжений

Таблица 3- Технические характеристики ВУТ

Тип ВУТ Ном. выходное напряж. Вых. напря жение Выход ной ток Условная вых. мощность Пределы изменения напряжения сети КПД Cos φ
ВУТ 10/300 2-10 30-300 85-112,5 0,65 -
ВУТ 31/60 22-31 6-60 85-112,5 0,79 0,65
ВУТ 31/125 22-31 12,5-125 85-112,5 0,8 0,66
ВУТ 31/250 22-31 25-250 85-112,5 0,8 0,67
ВУТ 31/500 22-31 50-500 85-112,5 0,8 0,67
ВУТ 56/500 40-56 20-400 85-110 0,85 0,68
ВУТ 90/25 56-90 1,25-25 85-112,5 0,84 0,68
ВУТ 67/60 56-70 3-60 85-112,5 0,85 0,69
ВУТ 67/125 56-70 6,25-125 85-112,5 0,85 0,70
ВУТ 67/250 56-70 12,5-250 85-112,5 0,87 0,70
ВУТ 70/400 56-70 20 -400 85-110 0,85 0,7
ВУТ 70/600 56-70 30-600 85-112,5 0,87 0,70
ВУТ 152/50 126-152 2,5-50 85-112,5 0,87 0,65
ВУТ 280/25 226-280 2,5-25 85,-112,5 0,87 0,65

Таблица 4- Технические данные щитов

Наименование Напряжение сети Ток
ЩПТА - 4/200 - 2 380/220
ЩПТА - 380/600 - 2 380/220
ЩПТА - 380/630 - 3 380/220
ЩПТА - 380/400 - 3 380/220
ЩПТА - 380/250 - 3 380/220

Таблица 5-Технические данные трехфазных трансформаторов с масляным охлаждением

Тип трансформатора Номинальная мощность, кВА Напряжение, кВ
высшее низшее
ТМ - 25/10 0.23/0.4
ТМ - 40/10 0.23/0.4
ТМ - 63/10 0.23/0.4
ТМ - 100/10 0.23/0.4
ТМ - 160/10 0.23/0.4

Аккумуляторы С, СК и СЗ

Аккумуляторы С, СК и СЗ стационарные свинцовые: С — для длительных (2—10 ч) режимов разряда; СК и СЗ — для коротких (0,25—1 ч) и длительных режимов разряда. Аккумуляторы С и СК используют в составе рабочих аккумуляторных батарей напряжением 220 В для электропитания электродвигателей стрелочных электроприводов и в составе контрольных аккумуляторных батарей напряжением 24 В для электропитания различных цепей устройств ЭЦ и ДЦ. Аккумуляторы СЗ в устройствах СЦБ не нашли широкого применения.
Аккумуляторы С, С К имеют открытое исполнение, СЗ — закрытое. Аккумуляторы СК и СЗ отличаются от аккумуляторов С тем, что имеют большую площадь поперечного сечения соединительных полос, соединяющих электроды (пластины) аккумуляторов между собой.

Стационарные аккумуляторы в зависимости от номинальной емкости различаются по номерам, проставляемым после их буквенного обозначения: СК-1, СЗ-1, СК-2, СЗ-2 и т. д. За основу принимают значения емкости, токов разряда аккумуляторов СК-1 и СЗ-1 с номером 1 при средней температуре электролита (20±5)°С и максимального тока заряда этих аккумуляторов, равного 9 А.

Таблица 6-Типы кислотных аккумуляторов

Тип аккуму- Габаритные размеры
лятора длина ширина высота
С1
С2
С3    
С-4
С-5      
С-6, СК-6 С-8, СК-8 485 ±5
С-10, СК-10 С-12, СК-12 485 ±5
С-14, СК-14 485 ±5
С-16, СК-16
С-18, СК-18
С-20, СК-20
С-24, СК-24    
С-28, СК-28
С-32, СК-32    
С-36, СК-36    
С-40, СК-40
С-44, СК-44    
С-48, СК-48    
С-52, СК-52    
С-56, СК-56    
С-60, СК-60    
С-64,СК-64    
С-68, СК-68    
С-72, СК-72    
С-76, СК-76    
С-80, СК-80    
С-84, СК-84    
С-88, СК-88    
С-92, СК-92    
С-96, СК-96    
С-100, СК-100    
С-104, СК-104    
С-108, СК-108    
С-112, СК-112    
С-116, СК-116    
С-120, СК-120    
С0124, СК-124    
С-128, СК-128  
С-132,СК-132    
С-136, СК-136    
С-140, СК-140    
С-144, СК-144    
С-148, СК-148    
 
Емкости, токи разряда и заряда аккумуляторов других номеров находятся перемножением соответствующих значений для аккумуляторов СК-1 и СЗ-1 на номер аккумулятора. Например, электрические параметры аккумулятора СК-4 при 10-часовом режиме разряда следующие: емкость 36-4=144 А-ч, ток разряда 3,6-4 = 14,4 А; максимальный ток заряда аккумулятора СК-4 равен 36 А (9-4). Емкость аккумуляторов для 10 ч режима разряда принимают номинальной. Номинальное напряжение аккумуляторов 2,0 В. Значения емкостей аккумуляторов приведены ниже:
Режим разряда, ч 0,5 0,25
Ток разряда, А 3,6 18,5
Емкость, А-ч 18,5 12,5

приведенные значения емкостей аккумуляторов л СЗ-1 гарантируются: при плотности электролита в начале разряда (1,205±0,005) г/см3 при температуре +20 °С; конечном напряжении при разряде не ниже 1,75 В при 0,25—1 ч режимах разряда и 1,8 В при -2—10 ч режимах разряда; не позднее четвертого цикла (на первом цикле емкость аккумуляторов должна быть не менее 70% указанных выше).
Емкости аккумуляторов при режимах разряда 7,5; 5 и 2 ч составляют соответственно 91,7; 83,3 и 61,1% емкости аккумуляторов при 10 ч режиме разряда. Внутреннее сопротивление аккумуляторов СК-1, СЗ-1 в заряженном состоянии равно 0,0046 Ом, в разряженном — 0,06 Ом.

Аккумулятор Размеры бака, мм Масса без электролита, кг Объем, л, электролита плотностью1,18 г/см*
СК-1, СЗ-1 215X80X270
СК-2, СЗ-2 215X130X270 5,5
СК-3, СЗ-З 215X180X270
СК-4 215X260X270 11,6
СК-5, СЗ-5 215x260X270
СК-6 220X205X485 15,5
СК-8 220X205 X 485 14,5
С-10, СК-10 220X270X485
С-12, СК-12 220X270X485
С-14, СК-14 220X315X485

Внутреннее сопротивление аккумуляторов с большими номерами находят как результат деления приведенных значений на номер аккумулятора.
Саморазряд аккумуляторов, отключенных от сети, за 14 сут не должен превышать 14%, за 28 сут — 23%.
Стационарные аккумуляторы, применяемые для электропитания устройств железнодорожной автоматики и телемеханики, размеры их стеклянных баков, масса и ориентировочный объем электролита приведены в табл. 1.
Аккумуляторы поставляют без электролита с незаряженными электродами, причем открытого исполнения — в разобранном виде, а закрытого — в собранном.
Стеклянные баки аккумуляторов СЗ плотно закрыты эбонитовой крышкой, через которую выведены контактные болты. Для заливки электролита в центре крышки предусмотрено отверстие, закрывающееся эбонитовой пробкой.

В комплект поставки аккумуляторов входят электроды, баки, сепараторы, держатели, подпорные стекла и желобки, соединительные полосы (в том числе и с кабельными наконечниками), пружины, изоляторы для установки аккумуляторов на стеллажи, подкладки для выравнивания баков при монтаже, свинцово-сурьмянистый сплав для пайки аккумуляторов.
Устанавливают стационарные аккумуляторы в специально приспособленных для этой цели производственных помещениях на постах. Стены и потолок помещения, двери, оконные переплеты, металлические конструкции, стеллажи и другие части, предназначенные для размещения аккумуляторов, должны быть окрашены кислотоупорной краской. Вентиляционные короба должны быть окрашены с наружной и внутренней стороны.
Гарантийный срок хранения аккумуляторов в сухом виде 1 год с момента изготовления. Ориентировочные сроки службы в умеренном климате в эксплуатации при буферном режиме 10 лет, в режиме постоянного подзаряда — 20 лет.
Аккумуляторы АБН переносные закрытые автоблокировочные свинцовые; изготовляются двух типов: АБН-72 и АБН-80; применяются в составе аккумуляторных батарей напряжением 12—28 В для обеспечения резервного питания устройств СЦБ на участках, оборудованных автоблокировкой, автоматической переездной сигнализацией, в составе контрольных батарей напряжением 24 В в устройствах ЭЦ малых станций и др.
Расшифровка условных обозначений этих аккумуляторов такова: АБ — автоблокировочные, Н — с намазными электродами, 72 и 80 — номинальная емкость аккумуляторов при 25-часовом режиме разряда в ампер-часах. Номинальное напряжение аккумуляторов 2,0 В.
Таблица 2. Электрические параметры аккумуляторов

Параметр АБН-72 АБН-80
Режим разряда, ч
Ток разряда, А 2,9 3,2 5,5
Емкость, А-ч, не менее

Основные электрические параметры аккумуляторов при средней температуре электролита 25 °С приведены в табл. 2.
Приведенные в табл. 2 значения емкостей аккумуляторов гарантируются при плотности электролита в начале разряда (1,24±0,005) г/см3; конечном напряжении при разряде не ниже 1,75 В в 5-часовом режиме разряда, 1,8 В — в 12- и 25-часовом режимах разряда; не позднее шестого цикла (на первом цикле емкость аккумуляторов должна быть не менее 70% указанной в табл. 2).
При температуре электролита —10°С емкость аккумуляторов АБН должна быть не менее 40% емкости,, приведенной в табл. 10.2.
В течение 5—10 с аккумуляторы АБН-72 допускают нагрузки током до 20 А, аккумуляторы АБН-80 — до 30 А. Саморазряд аккумуляторов, отключенных от сети,, при температуре воздуха (25±10)°С за 14 сут не должен превышать 20%, за 28 сут — 28%. Максимальный ток заряда аккумуляторов АБН равен 9 А.
Размеры и масса аккумуляторов АБН приведены в табл. 10.3.
Аккумуляторы поставляют в сухом незаряженном состоянии в собранном виде в баках из прессованного стекла (АБН-72) и полиэтилена (АБН-80). В комплект поставки аккумуляторов входят также перемычки со свинцовыми наконечниками, служащие для соединения выводов аккумуляторов между собой.

    Масса, кг Объем, л, электролита плотностью 1,18 г/см3
Аккумулятор размеры, мм без электролита с электролитом
АБН-72 128X207X318 8,05 10,47 2,42
АБН-80 86X165X283 4,8 7,2 2,4

Основными элементами аккумулятора (рис. 1) являются плоские положительные 1 и отрицательные 2 электроды с токоотводами 4, погружаемые в электролит. Электроды представляют собой свинцовые пластины или решетки, называемые поверхностными или намазными.
Расчёт и подбор оборудования для электропитающей установки узла связи. - student2.ru
Рис. 11 Свинцовый аккумулятор: а — электроды; б — банка АБН-72

Решетку заполняют активным материалом — двуоксидом свинца у положительных электродов и губчатым свинцом у отрицательных. Активный материал у поверхностных электродов формируют предварительной электрохимической обработкой. Во избежание короткого замыкания между электродами соседние пластины электродов разделены сепараторами 3, представляющими собой тонкие пористые пластинки из кислотостойкого материала. Каждая банка 8 закрыта крышкой 5, на которой укреплены выводы 6 и имеется отверстие 7 для заливки электролита. Отверстие закрывается пробкой, имеющей резьбу со специальными каналами для газообмена при эксплуатации аккумуляторов. Между крышкой и электродами размещена защитная сетка из кислотостойкой пластмассы.
Аккумуляторы АБН предназначены для работы при температуре окружающей среды от —50 до +55 °С при температуре электролита не ниже —10 °С. Гарантийный срок хранения аккумуляторов в сухом виде 1 год с момента изготовления; срок службы аккумуляторов при эксплуатации в буферном режиме 3 года, при наработке 200 циклов для АБН-72 и 275 циклов для АБН-80 — 2 года.
Размещают аккумуляторы АБН в батарейных шкафах и ящиках, внутренние поверхности которых и деревянные полки пропитаны и окрашены кислотостойкой краской, а также в специально приспособленных для этой цели производственных помещениях на постах ЭЦ.

Практическая работа № 5

Расчёт и подбор оборудования для электропитающей установки узла связи.

Цель работы

1.1 Рассчитать емкость, количество элементов в аккумуляторной батарее, электрические параметры ЭПУ. Выбрать типы аккумуляторов, выпрямительных устройств, коммутационно - распределительного оборудования ЭПУ.

Литература

2.1 Казаринов И.А. Проектирование электропитающих установок предприятий проводной связи.- Связь, 1974.

Подготовка к работе

3.1 Изучить теоретический материал.

Наши рекомендации