Расчет преобразователя ППВ-1

В случае отключения всех источников переменного тока (фидеров 1, 2 и ДГА) на панелях питания срабатывают аварийные реле (СА). Преобразователь ППВ-1 на панели ПВП-ЭЦК переходит из режима выпрямления в режим преобразования, обеспечивая в аварийном режиме преобразование постоянного тока в переменный частотой 50Гц.

Одновременно к преобразователю подключается ряд нагрузок гарантированного питания.

Целью расчета ППВ-1 является: определение номинальной мощности, на которую должен быть настроен преобразователь, и тока, потребляемого от аккумуляторной батареи в аварийном режиме.

Согласно исходным данным проектирования (разд. 1) и техническим данным панелей питания (прил. 1) намечают типы нагрузок, которые должны быть подключены на вход ППВ-1 в аварийном режиме.

Возможны следующие нагрузки гарантированного питания переменным током от преобразователя ППВ-1:

- лампы светофоров с импульсным питанием мигающих огней (получают ток по цепи ПВП-ЭЦК); ППВ-1 (выход 220В); цепь ПХГКА; ПР-ЭЦК; БСК1; цепь ПХСМ;

- лампы табло с импульсным питанием 60 имп/мин;

- дешифраторные ячейки;

- внепостовые цепи;

- устройства гарантированного питания.

Для всех намеченных нагрузок ППВ-1 следует проследить цепь питания (как указано выше для ламп светофоров) по рис. П1.2 и П1.3 прил. 1 и зарегистрировать их в пояснительной записке.

Данные этих нагрузок, полученные при расчете панели ПР-ЭЦК (разд.3), заносят в табл. 3, по ним рассчитывают общую максимальную мощность нагрузки преобразователя ППВ-1.

Максимальная активная мощность нагрузки P_м не должна превашать допустимую мощность преобразователя (прил. 1). В противном случае по согласованию с заказчиком уменьшают число или мощность нагрузок преобразователя или увеличивают число панелей ПВП-ЭЦК.

Известно, что КПД преобразователя ППВ-1 зависит от степени его загрузки [2].

В целях повышения КПД предусмотрена возможность настройки преобразователя на различные номинальные мощности (P_nom =0,3; 0,6 или 1,0 кВт).

По величине рассчитанной активной составляющей мощности P_м (табл.3) намечают номинальную мощность, на которую должен быть настроен преобразователь.

Следует иметь в виду, что нагрузочная способность преобразователя существенно зависит от коэффициента мощности, который определяется для заданной нагрузки из соотношения:

cos φ_м=P_м ∕S_м.

Преобразователь рассчитан для работы на нагрузку с коэффициентом
мощности 0,9.

Если коэффициент мощности будет меньше 0,9, то следует определить допустимую мощность нагрузки преобразователя по формуле:

(1,76 ∙ P_nom)

P_доп = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ ³ P_м

1,57 ∙ Ö(1- cos² j_м)

1 + ¾¾¾¾¾¾¾¾¾

cos j_м

При малых коэффициентах мощности (cos φ_м) допустимая мощность (P_доп) может оказаться меньше требуемой (P_м).

В этом случае следует увеличить мощность P_nom, на которую нужно настраивать преобразователь и повторить расчет ППВ-1 или, по согласованию с заказчиком, уменьшить загрузку преобразователя ППВ-1, переключив часть нагрузок в цепи негарантированного питания (в этом случае следует перераспределить нагрузки на ПР-ЭЦК).

Если преобразователь ППВ-1 намечено настроить на P_nom = 1 кВт, а допустимая мощность (P_доп) оказывается меньше требуемой (P_м), то следует увеличить число панелей ПРП-ЭЦК или, по согласованию с заказчиком, уменьшить число нагрузок гарантированного питания.

Если коэффициент мощности заданной нагрузки cos φ_м будет больше 0,9, то допустимая мощность преобразователя может быть даже несколько больше номинальной.

Эту мощность рассчитывают по формуле:

P_доп = (P_nom ∙ cos φ_м) ∕ 0.9 ≥ P_м.Для определения тока потребляемого преобразователем от батареи рассчитывают среднюю мощность нагрузки преобразователя с учетом коэффициентов включения отдельных нагрузок.

Таблица 3

Наименование нагрузки

Цепь напряжение, В

Измеритель

Мощность на измеритель

Количество единиц измерения

Мощность максимальная

Коэфициент включения k

Мощность средняя

От ПВ-ЭЦК

К нагрузке

Р, Вт

Q, вар

S, ВА

Рм, Вт

Qм, вар

Sм, ВА

Рн, Вт

Qн, вар

Sн, ВА

1. Светофоры с импульсным питанием

ПХГС

ПХСМ 220

Стрелка

2………………..

Итого

Коэффициент включения нагрузки (k) характеризует долю времени существования тока при импульсном питании или переодическом включении нагрузки.

Для светофоров с импульсным питанием частотой 40 имп/мин и длительностью импульса 1 с k =0,66 [2].

Для ламп табло с импульсным питанием частотой 60 имп/мин k = 0,5 [2].

Нагрузки непрерывного включения имеют k =1.

Общая средняя мощность нагрузки преобразователя S_н и ее составляющие P_н и Q_н определяются по формулам:

P_н = k ∑_i ∙ P_мi;

Q_н= k ∑_i ∙ P_мi;

S_н = k ∑_i ∙ P_мi.

Средний коэффициент мощности нагрузки преобразователя:

cos φ_н = P_н ∕ S_н;

Коэффициент нагрузки преобразователя определяется из соотношения:

k _н= P_н ∕ P_nom.

Коэффициент мощности оказывает влияние не только на использование установленной номинальной мощности преобразователя, но и на его КПД. Поэтому КПД преобразователя должен определяться с учетом cosφ_н и k _н.

Для этого по графикам (Рис.2) сначала определяют частные значения КПД η_φ и η_н в зависимости от cosφ_н и k _н, затем рассчитывают общий КПД преобразователя по формуле:

η_п = (η_φ ∙ η_н ) ∕ 0,82.

Величина тока, потребляемая преобразователем от аккумуляторной батареи определяется из соотношения:

I_п = P_н ∕ (η_п ∙ U_б),

где U_б - номинальное напряжение аккумуляторной батареи.

Рис. 2

В данном разделе необходимо выполнить следующее. 1.Наметить типы нагрузок преобразователя. 2. Для намеченных нагрузок проследить и зарегистрировать цепи питания. 3. Провести расчет максимальной мощности нагрузки преобразователя. 4. Определить значение номинальной мощности, на которую должен быть настроен преобразователь. 5. Определить среднюю мощность нагрузки и КПД преобразователя. 6. Определить ток, потребляемый преобразователем от аккумуляторной батареи. 7. Наметить число преобразователей и панелей ПВП-ЭЦК.