Расчет размеров батарей распределительных устройств вручную
Расчет размеров батарей для распределительных устройств и систем управления обычно выполняется с использованием программного обеспечения, разработанного специально для этой цели. Просто введите требуемый профиль нагрузки, и программа подберет оптимальную конфигурацию батареи. Хотя это довольно просто, инженер должен быть в состоянии выполнить простой расчет вручную — либо для подтверждения результатов решения, созданного программным обеспечением, либо для точного проектирования простой аккумуляторной системы.
Вы знаете, как выполнять эти вычисления вручную? Если нет, то читайте дальше. Эта статья поможет вам понять основную предпосылку определения размеров батарейных систем распределительных устройств и предоставит пример расчета для разъяснения концепции. Стандарт IEEE 485-1997 «Рекомендуемая практика определения размера свинцово-кислотных аккумуляторов для стационарных устройств» также содержит подробные рекомендации по выбору размера аккумулятора.
Количество ячеек
Блоки батарей для распределительных устройств и систем управления состоят из множества ячеек. Эти элементы обычно подключаются последовательно для достижения желаемого напряжения, а также могут быть подключены параллельно для достижения дополнительной емкости в амперах. Таким образом, определение размера этих банков батарей включает в себя выбор количества и типа используемых элементов.
Напряжение на клеммах на элемент зависит от химического состава батареи. Необходимое количество последовательно соединенных ячеек для достижения более распространенных управляющих напряжений постоянного тока для управления распределительными устройствами показано в таблице 1 . Выбор типа ячейки основан на требуемом пиковом выходном амперном выходе и общей выходной емкости в ампер-часах (Ач). по нагрузке и продолжительности.
Тип нагрузки
Стандарт IEEE 485-1997 классифицирует отдельные нагрузки постоянного тока как непрерывные, непостоянные и кратковременные.
Типичные непрерывные нагрузки включают в себя освещение, постоянно находящиеся под напряжением катушки и питание защитного реле и систем связи. Непостоянные нагрузки менее распространены и включают в себя двигатели критически важных систем вентиляции и приводы клапанов, время работы которых превышает 1 минуту. Кратковременные нагрузки по продолжительности не превышают 1 минуты и включают в себя пусковые токи и срабатывания выключателя.
Рабочий цикл аккумуляторных батарей распределительных устройств обычно состоит из кратковременной большой амперной нагрузки во время взведения соответствующих расцепляющих или замыкающих пружин в дополнение к небольшой длительной нагрузке питания защитных реле и осветительных приборов.
В то время как оба двигателя для взведения отключающих или замыкающих пружин могут быть постоянными, в более распространенной конструкции распределительного устройства используются двигатель включения переменного тока и двигатель отключения постоянного тока.
Такая конструкция снижает общую нагрузку по постоянному току, поскольку отключение имеет первостепенное значение, особенно при возникновении неисправности. Однако это позволяет только один полный рабочий цикл после сбоя питания, потому что нет переменного тока для взведения замыкающей пружины.
Рекомендации по выбору размера
Поскольку мгновенная нагрузка на группу батарей распределительного устройства намного выше, чем постоянная нагрузка, требуемый ток ампер в течение 1 минуты (пиковый) обычно определяет тип элемента батареи. Однако следует также проверить скорость ампер-часов . Следует выбирать тип элемента батареи, который соответствует наихудшему состоянию из двух.
Эти скорости указаны в стандартной документации производителя для нескольких конечных напряжений. Используйте показатели, опубликованные при конечном напряжении 1,75 вольта на элемент для свинцово-кислотных элементов или 1,14 вольта на элемент для никель-кадмиевых элементов. Например, данные в Таблица 2 на стр.
43 взята с веб-сайта производителя. (Обозначения моделей вымышлены.)
Чтобы рассчитать требуемый 1-минутный ток, предположим, что пиковый ток равен сумме нагрузок (т. е. пусковой ток для всех двигателей взвода выключателя, токи нагрузки для всех реле и другие нагрузки, и игнорируйте сигнальные лампы).
Хотя мгновенные нагрузки обычно существуют гораздо меньше минуты — возможно, только доли секунды — общепринятой практикой является использование полного значения ампер в течение всей минуты. Назначьте требуемую 1-минутную скорость, равную этой пиковой скорости, разделенной на коэффициент снижения номинальных характеристик от температуры окружающей среды, коэффициент старения батареи и расчетный запас, как указано в 9.0011 Таблица 3 на стр. 43.
Чтобы рассчитать требуемый ток в ампер-часах, рассчитайте среднюю непрерывную нагрузку и разделите ее на коэффициент ухудшения характеристик при температуре окружающей среды и коэффициент старения батареи, как указано в Таблице 3.
Используйте данные производителя для выберите тип элемента батареи, который соответствует требованиям как по амперам, так и по ампер-часам.
Пример расчета
Чтобы использовать гипотетический пример из реальной жизни, рассчитайте размер батареи для нагрузок подстанции 69 кВ, перечисленных в таблице 4 . Аккумулятор должен быть свинцово-кислотным, работать с указанными нагрузками в течение 8 часов при напряжении 125 В постоянного тока и размещаться в здании с климат-контролем.
Шаг 1 : Рассчитайте требуемую скорость разряда за 1 минуту.
Как видно из таблицы 4, пиковая скорость разряда составляет 96,2 А. Разделите это число на коэффициент температуры окружающей среды, равный единице, для помещения с температурой 77°F, на коэффициент старения батареи 0,8 и на расчетный запас на 0,85.
Требуемая скорость разряда за 1 минуту = 96,2 А ÷ 0,8 ÷ 0,85 = 141,5 А
Шаг 2 : Рассчитайте требуемый показатель в ампер-часах (Ач).
Как видно из Таблицы 5 , общий ток в ампер-часах составляет 27,1 Ач. Разделите на коэффициент температуры окружающей среды, равный единице, для помещения с температурой 77 °F, и на коэффициент старения батареи, равный 0,8.
Требуемая общая мощность Ач = 27,1 Ач ÷ 0,8 = 33,9 Ач
Шаг 3 : Выберите соответствующую ячейку из документации производителя.
Возвращаясь к Таблице 2, батарея модели A имеет скорость разряда в течение 1 минуты, равную 177 А, и скорость разряда в течение 8 часов, равную 180 Ач, при напряжении до 1,75 В. Таким образом, этого типа батареи более чем достаточно для этой конкретной нагрузки. Аккумуляторная батарея 125 В постоянного тока, 180 Ач будет состоять из 60 элементов модели А.
Назад к основам
Итак, являетесь ли вы одним из тех людей, которые отказываются доверять компьютеру дальше, чем вы можете его бросить, или вы просто чувствуете себя более комфортно, дважды проверяя расчеты вручную, обладая знаниями для определения размеров блоков батарей для распределительного устройства.
старомодный способ — хороший навык, которым должен овладеть любой инженер. Вы не только произведете впечатление на своих коллег, но и почувствуете себя более уверенно, рекомендуя надежное распределительное устройство.
Холл — инженер-электрик, работающий в Лас-Вегасском офисе Ch3M HILL, Inc.
| Напряжение управления | Тип батареи | |
|---|---|---|
| Ni-Cad | Свинцово-кислотная | |
| 48 В постоянного тока | 37 ячеек | 24 ячейки |
| 125 В постоянного тока | 92 ячейки | 60 ячеек |
| 250 В постоянного тока | 184 ячейки | 120 элементов |
| Конечное напряжение | Модели | Номинальные значения при 77 °F (25°C) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ампер-часы (Ач) | Амперы (A) | ||||||||
| 8-часовой | 4-часовой | 3-часовой | 1,5-часовой | 1 час | 30 мин | 15 мин | 1 мин | ||
| 1,75 В | А | 180 | 142 | 132 | 65 | 81 | 109 | 134 | 177 |
| Б | 250 | 210 | 195 | 98 | 1 26 | 172 | 219 | 303 | |
| С | 330 | 280 | 260 | 130 | 168 | 230 | 292 | 9010 2 404||
| D | 410 | 350 | 326 | 163 | 204 | 285 | 362 | 500 | |
Ампер-часы и ампер-часы для четырех различных моделей аккумуляторов, предлагаемых одним производителем.| Функция снижения номинальных характеристик | Тип батареи | |
|---|---|---|
| Ni-Cad | Свинцово-кальциевая | |
| Температура окружающей среды | 902 85||
| 77°F | 1,0* | 1,0* |
| 32 °F | 0,7 | 0,67 |
| 0°F | 0,5 | 0,8 |
| Старение батареи коэффициент | 0,8* | 0,8* |
| Расчетное поле | 0,85* | 0,85* |
| * В соответствии со стандартом IEEE. 485 рекомендуемая практика | ||
Расчетные коэффициенты, используемые при расчете ампер-часов для никель-кадмиевых и свинцово-кальциевых батарей.| 125 В постоянного тока Описание нагрузки | Количество | Ток (А) | Итого (А) |
|---|---|---|---|
| Выключатели 69 кВ | 2 | 15,0 | 30,0 |
| Реле подстанции 69 кВ | 8 | 0,2 | 1,6 | 900 92
| Вакуумные выключатели 5 кВ | 9 | 7,0 | 63,0 |
| Реле КРУ 5 кВ | 8 | 9 0102Не учитывать 29 Всего | 96.2A |
| 125 В постоянного тока Описание нагрузки | Количество | Ток (А) | Часы (ч) | 9009 4 Итого (Ач)|
|---|---|---|---|---|
| Выключатели 69 кВ | 2 | 15,0 | 0,016* | 0,5 |
| Реле подстанции 69 кВ | 8 | 0,2 | 8,0 | 12,8 |
| Вакуумные выключатели 5 кВ | 9 0102 97,0 | 0,016* | 1,0 | |
| Реле КРУ 5кВ | 8 | 0,2 | 8,0 | 12,8 |
| Световые индикаторы распределительного устройства 5 кВ | Не учитывать | 0,0 | 8,0 | 90 102 0,0|
| Всего | 27,1 Ач | |||
| * 0,016 часа = 1 минута | ||||
Аккумуляторы: Делаем ваше светодиодное освещение портативным с 1800 года
Содержание:
- Давайте немного посчитаем
- Калькулятор срока службы батареи I HitLights
- Это наука!
Использование батареи для наших светодиодных фонарей действительно делает все намного проще и удобнее.
Аккумуляторные блоки относительно просты, вы заряжаете их и подключаете, и ваш свет включается! Однако немного сложнее выяснить, какая батарея вам нужна и как долго она будет питать ваши фонари.
Давайте займемся математикой.
Это тоже относительно просто. Формула электрической мощности гласит, что Ватты = Ампер x Вольт. Наши светильники работают от 12 вольт. Итак, если мы подставим это в формулу, мы поймем, что один ампер эквивалентен 12 Вт мощности. Таким образом, наши три батареи фактически содержат 42 ватт-часа (12 x 3,5), 78 ватт-часов (12 x 6,5) и 240 ватт-часов (12 x 20) соответственно.
Отсюда довольно легко рассчитать общую емкость батареи во времени.
Начните с общей мощности вашей ленты — скажем, ленты Standard Density Luma 5 на 21,31 Вт, и разделите эту емкость батареи на это число. Из них мы находим, что батарея емкостью 3800 мАч может питать эту полосу в течение 1,97 часов (42/21,31), батарея 6000 мАч может питать эту полосу в течение 3,66 часов (78/21,31), а батарея 20000 мАч может питать эту полосу в течение 11,26 часов. часов (240/21.31).
Калькулятор срока службы батареи I HitLights
Наш калькулятор представляет собой простой и удобный в использовании инструмент, который вычисляет примерное количество часов, дней и недель, на которые хватит вашей батареи, если вы используете ее для освещения 12 В. . Все, что вам нужно сделать, это ввести емкость вашей батареи в мАч и мощность света, который вы будете использовать, а наш калькулятор сделает все остальное.
Это наука!
Этого времени достаточно для большинства приложений, но если вы посчитаете и вам нужно больше времени работы, то единственным ответом будет увеличение емкости.