Расчет аккумуляторной батареи

Расчет батареи заключается в определении ее нагрузок, расчете емкости, выборе типа, а также определении количества аккумуляторов.

Нагрузками аккумуляторной батареи в аварийном режиме при отключении источников переменного тока являются следующие устройства:

1. Реле, расположенные на стативах поста ЭЦ (см. прил. 1, рис. П1.2, цепь П-М);

2. Элементы панелей питания ЭЦК (цепь ЩП-ЩМ) – реле, блоки силового кодирования (БСК), регулятор напряжения табло (РНТ), сигнализаторы заземления (СЗ);

3. Пульт управления (цепь ТП);

4. Гарантированное питание части ламп табло в аварийном режиме (цепь П-М панель ПР-ЭЦК – цепь С);

5. Преобразователь ППВ-1 – в режиме преобразования постоянного тока в переменный (цепь 1П-1М).

Резервное питание устройств ЭЦ от аккумуляторной батареи может осуществляться в основном режиме и дополнительном.

Основной режим устанавливается при отключении всех источников переменного тока, включая ДГА. Он характеризуется питанием всех гарантированных нагрузок от аккумуляторной батареи.

Расчетное время основного режима резервирования t_po = 2 ч установлено с учетом времени устранения возможных неисправностей ДГА.

Если в течение двух часов неисправность ДГА устранена не будет, то ЭПУ переводится в дополнительный режим резервирования. Это достигается отключением от батареи основных потребителей тока, релейных устройств ЭЦ (путем изъятия на панели ПВП - ЭЦК предохранителя с номинальным током 60 А в цепи П-М или разрыва цепи на релейных стативах поста ЭЦ).

При установленной продолжительности местного аккумуляторного резерва красных огней входных светофоров в течении 12 ч [4] продолжительность дополнительного режима t_рд контрольной батареи на посту ЭЦ принята равной 10 ч.

Разрядный ток батареи в режиме основного резервирования:

I_ро = I_рn_с + I_пп + I_лт + I_п,

где I_р – ток реле на стативах поста ЭЦ (П-М) в среднем на стрелку составляет 0,262 А;

n_с – число централизованных стрелок;

I_пп – ток питания элементов панелей и пульта управления (цепи ЩП-ЩМ и ТП) в целом на пост ЭЦ составляет 0,61 А;

I_лт – ток питания части ламп табло в аварийном режиме, определяется на основании мощности нагрузки цепи С, панель ПР-ЭЦК (см. разд. 3), с номинальным напряжением аккумуляторной батареи;

I_п – ток, потребляемый преобразователем ППВ-1 в аварийном режиме, определяется расчетом (см. разд. 4).

Разрядный ток батареи в дополнительном режиме резервирования:

I_рд = I_ро - I_рn_с .

Емкость аккумуляторов, гарантируемая заводом изготовителем, характеризуется номинальным значением C_н и может быть получена только при определенных условиях эксплуатации.

Реальные условия эксплуатации часто отличаются от номинальных.

При повышении интенсивности тока разряда и понижении температуры емкость, отдаваемая аккумулятером уменьшается.

Для выбора типа аккумуляторов должна быть определена номинальная расчетная емкость с учетом реальных условий эксплуатации. Для простого (одноступенчатого) разряда пользуются следующим основным соотношением:

C_{н р}=I_р ∙ t_р ∕ (k_ст ∙ P [1+α (t-T)]),

где I_p – ток разряда;

t_р – время разряда;

k_ст – коэффициент снижения емкости аккумулятеров от старения, для устройств СЦБ принято k_ст = 0,85;

P – коэффициент интенсивности разряда, зависящий от времени разряда.

Для кислотно-свинцовых аккумуляторов за нормальный принят режим 10 – часового разряда (t_р=10ч) током – I_р= 0.1 ∙ C_н. При этом P₁₀= 1.

Значение P = ƒ(t_р) для других режимов разряда приведены на графике рис.3;

α – температурный коэффициент емкости аккумуляторов (α=0,008);

t – средняя температура электролита во время разряда аккумуляторов (принята равной минимальной температуре аккумуляторного помещения, для зданий с центральным отоплением t = +15⁰С, с печным – t = +10⁰C);

T – температура, для которой задается номинальная емкость аккумулятора (для всех типов стационарных кислотных аккумуляторов принимается равной +20⁰C, ГОСТ 26881-86.).

Номинальная расчетная емкость аккумуляторов для сложного (основного и дополнительного) режима, учитывая, что P_д ≈ P₁₀ = 1, может быть определена на основании следующего соотношения:

I_ро· t_ро I_рд· t_рд

C_нр = C_но + C_нд = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ + ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾=

k_ст · P_о · [ 1 + a(t- T)] k_ст · P_д · [ 1 + a(t- T)]

I_ро· t_ро+ I_рд· t_рд · P_о

= ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

k_ст · P_о · [ 1 + a(t- T)]

На основании полученной номинальной расчетной емкости C_нр по табл. П8.1 или [1] выбирают аккумулятор с ближайшей большей номинальной расчетной емкостью C_н и приводят его технические данные.

Номинальная емкость выбранных аккумуляторов (C_н), как правило, превышает расчетную (C_нр). Поэтому батарея аккумуляторов может разряжаться в течение большего времени, чем задано.

Возможное время разряда t_рв выбранных аккумуляторов определяется по графику рис. 3 на основании вспомогательной величины:

γ = 2C_н/ (I_ро+ I_рд )

Рис. 3

Далее по графикам рис. 4 для расчетного времени разряда аккумуляторов по кривым действительного режима определяют конечное напряжение на аккумуляторе Например: при γ = 13,6 по рис. 3 возможное время разряда t_рв = 14 ч. По рис. 4 для расчетного времени разряда t_ор = 12 ч по кривой t_рв = 14 ч (проведенной ориентировачно) U_р = U_кр = 1,875 В.

Общее число аккумуляторов в батарее определяется, исходя из условий обеспечения минимально допустимой величины напряжения на зажимах питаемой аппаратуры к концу аварийного режима:

N_ак = (U_min +∆U) ∕ U_кр,

где U_min – минимально допустимое напряжение на зажимах питаемой аппаратуры согласно техничским данным на ЭПУ;

∆U – падение напряжения в токораспределительной сети. Определяется расчетом (при выполнении курсового проекта может быть принято равным 3% от номинального напряжения батареи).

Полученное количество аккумуляторов округляется в большую сторону.

Рис. 4

В данном разделе необходимо выполнить следующее. 1. Охарактеризовать нагрузки аккумуляторной батареи в аварийном режиме. 2. Охарактеризовать основной и дополнительный режимы резервирования.3. Определить разрядные токи в основном и дополнительном режимах резервированния.4. Определить номинальную, расчетную и паспортную емкости, а также индекс аккумуляторов.5. Определить число аккумуляторов в батарее.