Для мощности потребления S=120 кВт выбираем по таблице 3.2 трансформатор мощностью SТр= 160 кВт. Полное сопротивление трансформатора мощностью 160 кВА (по таблице 3.1): ZТ= 0,162 Ом.
Ток короткого замыкания (между фазным проводником и нейтралью)
равен IКФ≈ UФ/ (ZП+ ZТ)= 220/ (0,028+ 0,162)= 1157 А. Значение IКФ= 1157>
320 А превышает более чем в три раза (смотри таблицу П7) номинальный ток срабатывания автоматического выключателя (320 А). Это подтверждает надежное срабатывание автомата защиты в случае короткого замыкания.
Таблица 2.10 Варианты задания при UФ=220 В.
Предпосл. цифра |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
зачет. книжки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S, кВА |
32 |
32 |
40 |
40 |
45 |
60 |
60 |
60 |
45 |
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Посл. цифра зачет. |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
книжки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lФ, м |
40 |
42 |
45 |
48 |
50 |
52 |
55 |
60 |
65 |
70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача №11 Расчет сечения кабеля токораспределительной сети
Исходные данные.
Мощность потребления группы компьютеров локальной вычислительной сети от общего источника бесперебойного питания Р=2 кВт при напряжении UЭС=220 В. Допустимое падение напряжения U=4 В в кабеле электропитания длиной l=50 м. Найти сечение кабеля по допустимой потере напряжения.
Решение.
В процентном отношении допустимое падение напряжения составляет
U%= 100· U/UЭС= 100·4/220= 1,82%
Сечение кабеля для однофазной сети с сосредоточенной нагрузкой в конце линии рассчитываем по формуле:
SР= Pl·105/[ (UЭC)2· U%]= 2·50·105/34,5·2202·1,82= 10·106/3,04·106= 3,29
мм2,
где: - удельная проводимость алюминия 34,5 м/(Ом·мм2).
Выбираем сечение двухжильного кабеля алюминиевого АВВГ по таблице П9 S=4 мм2 (должно быть S> SР).
17
Определим толщину проводника SЭ, из условия допустимой экономически оптимальной плотности тока δЭ=2,1 А/мм2. Для этого найдем значение расчетного тока:
IP= P/UЭС= 2000/220= 9 A.
SЭ=IP/ δЭ = 9/2,1= 4,5 мм2, где: δЭ= 2,1 А/мм2- экономическая плотность тока при использовании провода на расчетной нагрузке 3000 – 5000 часов в год. При этом условии принимаем толщину проводника равной SЭ1= 5 мм2.
При использовании провода в течение времени более 5000 часов в год рекомендуется принять IЭ1= 1,1 А/мм2. При этом условии принимаем толщину проводника равной SЭ1= 1 мм2.
Таблица 2.11 Варианты задания при UФ=220 В, l=50 м, δЭ= 2,1 А/мм2
Предпосл. цифра |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
зачет. книжки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мощность потребления |
3 |
4 |
5 |
2,5 |
4,5 |
3,5 |
1,5 |
2,8 |
3,2 |
2,2 |
от ИБП S, кВА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Посл. цифра зачет. |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
книжки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Допустимое падение |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4,5 |
5 |
2,25 |
напряжения U=4 В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача №12 Приближенный расчет мощности дизельной электрической станции
Исходные данные.
Устройства – потребители электроэнергии, вырабатываемой автономной дизельной электростанцией, имеют следующие характеристики. Выходная (номинальная) мощность ИБП РИБП= 10000 Вт, коэффициент мощности ψИБП= 0,91; коэффициент полезного действия ηИБП= 0,92. Номинальная мощность заряда аккумуляторных батарей ИБП РЗА= 2000 Вт, коэффициент мощности устройств заряда аккумуляторных батарей ψЗА= 0,91, коэффициент полезного действия устройств заряда аккумуляторных батарей ηЗА= 0,92. Мощность других потребителей РДП= 28000 Вт, коэффициент мощности ψДП= 0,7; коэффициент запаса по мощности m= 1,2, коэффициент режима работы (резервный) q= 100.
Расчет.
18
Приближенное значение мощности дизельной электростанции:
РДЭС= (100m/q)·(РИБП/ψИБПηИБП+ РЗА/ψИБПηЗА+ РДП/ψДП)= (100·1,2/100)· (10000/0,91·0,92+ 2000/0,91·0,92+ 28000/0,7)= 1,2·(11940+ 2390+ 40000)= 65,196 кВт.
Таблица 2.12 Варианты задания при РДП= 28000 Вт, ψДП= 0,7 , m= 1,2, q= 100
Предпосл. цифра |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
зачет. книжки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мощность ИБП РИБП, |
8 |
8,5 |
9 |
9,5 |
10,5 |
11 |
11,5 |
12 |
12,5 |
13 |
кВт, ψИБП= 0,9, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ηИБП= 0,94 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Посл. цифра зачет. |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
книжки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мощность заряда ак- |
1,5 |
1.7 |
1,8 |
2,1 |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
2,5 |
2,9 |
кумуляторных батарей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РЗА, кВт, ψЗА= 0,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ηЗА= 0,94 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19
3 Методические указания к расчету и выбору оборудования электропитающей установки
3.1 Расчет системы бесперебойного питания переменного тока
Мощность системы бесперебойного питания переменного тока определяется суммой нагрузок, то есть мощностью устройств потребителей бесперебойного питания ~220 В 50 Гц. Выходная полная мощность ИБП находится по формуле:
SВыхИБП= k ·kИ·РН/ Н, ВА, |
(3.1) |
где: РН= UН IНА – максимальная активная мощность потребления нагрузки, Вт, UН= 220 В – действующее значение выходного напряжения ИБП; IНА
– активная составляющая тока нагрузки, указанная в задании, А; Н= 0,85 (по условию задания) - коэффициент мощности нагрузки; k = 1,2 - коэффициент увеличения пускового тока нагрузки; kЗ - коэффициент загрузки среднестатистический, с помощью которого учитывается среднее количество одновременно включенных нагрузок (компьютеров).
Тип источника бесперебойного питания выбирается по таблице П6 с учетом того, что один модуль является резервным. Количество модулей можно найти с помощью соотношения:
NМ= [(|SВыхИБП|·kПМ)/РМ]+1, |
(3.2) |
где: NМ – количество модулей; kПМ≈ 0,75-0,95 - коэффициент учета параллельного включения; РМ – мощность одного модуля.
Если мощность SБП 3 кВА, то рекомендуется выбрать трехфазный источник бесперебойного питания [9]. В зависимости от мощности в соответствии с рекомендациями [10] таблицы П2 принимается напряжение аккумуляторных батарей.
Далее можно оценить входную мощность ИБП:
SВхИБП= (PИБП+РЗАБ)/( ИБП ИБП),
где: ИБП - коэффициент мощности ИБП; ИБП – коэффициент полезного действия ИБП; PВыхИБП ≈ |SВыхИБП| - для ИБП во многих случаях максимальная выходная активная мошность принимается равной Полной мощности, РЗАБ≈ 0,1РИБПmax – максимальная мощность заряда аккумуляторных батарей.
Активную PВхИБП и реактивную QВхИБП составляющие мощности потребления ИБП можно подсчитать следующим образом:
20
PВхИБП=(PИБП+ РЗАБ)/ ИБП, QВхИБП=[(SВхИБП)2– (PИБП)2]0,5.
Выходной ток аккумуляторных батарей (то есть ток аварийного разряда) источника бесперебойного питания с учетом напряжения батарей можно найти с помощью выражения:
IРАБ= IВыхИБП (UИБП /UАБ)/ Инв= (SВыхИБП/UАБ)/ Инв,
где: IРАБ – ток разряда аккумуляторных батарей, А; IВыхИБП – выходной ток ИБП во время аварии, определяемый током часа наибольшей нагрузки IЧНН;Инв – коэффициент полезного действия инвертора ИБП ( Инв≈ 0,95 – 0,98).
Определив значение тока разряда аккумуляторных батарей IРАБ, можно найти емкость батарей системы бесперебойного питания переменного тока.
3.2 Расчет аккумуляторных батарей
Расчет ведется в определенном порядке [1, 3].
1) Число элементов в аккумуляторной батарее находится по формуле: nА= (UАБ+ UТРС)/UА, (3.3)
где: UАБ- напряжение аккумуляторной батареи; номинальное напряжение на свинцово – кислотном аккумуляторном элементе принимается равным UА= 2 В, а потери в ТРС равны UТРС≈ 0,04UАБ (для предприятий связи
UТРС< 4 В). Число nА округляется до целого числа в бóльшую сторону.
2) Проверяется минимально допустимый уровень напряжения UABmin при разряде аккумуляторной батареи с учетом минимального уровня напряжения UАКр на одном элементе, которое определяется по графикам или паспортным характеристикам выбранной марки аккумулятора:
UАБmin= UАКр nА UАБ– UАБ, В,
где: ∆UАБ – установившееся отклонение выходного напряжения. Если условие не соблюдается необходимо добавить один элемент в ряду.
Если расчет ведется для схемы выпрямителя с вольтодобавочным конвертором, то напряжение конвертора определяется выражением:
UК= UАБ– UАБmin, В.
Из таблицы П6 приложения выбирается типовой вольтодобавочный конвертор (с учетом тока нагрузки IН). Во многих случаях можно применять стабилизированные преобразователи напряжения, модули которых можно соединять параллельно.
3) Находим необходимую емкость аккумуляторов, приведенную к условному 10-часовому режиму разряда и температуре среды 20ºС [3, 5]:
21