Резервирование питания ТСО.. Дежурный режим ТСО.. Режим тревоги ТСО.. Аккумуляторная батарея (АБ).. Номинальная емкость АБ.. Минимальное напряжение АБ.. Разрядные характеристики АБ.. Источники бесперебойного питания.. РИП-12.. Расчет времени работы ИБП..
В качестве резервных источников питания в ТСО широко используются блоки бесперебойного питания со встроенными или внешними аккумуляторными батареями (АБ). К их основным техническим характеристикам относятся выходное напряжение источника при питании от сети и от АБ, номинальный и максимальный токи нагрузки, величину пульсаций и др. Необходимо также учитывать допустимый диапазон напряжения сети, диапазон рабочих температур и т.д.
Однако самой важной технической характеристикой, несомненно, является время резервирования питания при отключении сети. Нередко в документации оно вообще не указывается. А так как чаще всего резервный источник питания поставляется без АБ, то за обеспечение времени резерва никто не отвечает, и его расчет производится простейшим образом, только исходя из номинальной емкости АБ, которая указывается, как произведение тока разряда в амперах и времени разряда в часах. Иногда учитывается снижение емкости в процессе эксплуатации за счет старения АБ, например на 25%.
Такой подход к оценке времени работы ИБП неприемлем. Почему? Давайте разбираться.
Зависимость емкости АБ от тока разряда
В блоках бесперебойного питания используются герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы по ГОСТ Р МЭК 61056-1-99 «Портативные свинцово-кислотные аккумуляторы и батареи (закрытого типа). Часть 1. Общие требования, функциональные характеристики. Методы испытаний». Они не требуют обслуживания в процессе эксплуатации, работоспособность обеспечивается в любом положении, выделяющийся газ рекомбинируется на 99%, а для исключения повышения давления во всех элементах имеются предохранительные клапаны. Производители АБ отмечают, что для нормальной эксплуатации достаточно наличия естественной вентиляции.
ГОСТ Р МЭК 61056-1-99 представляет собой полный аналог международного стандарта МЭК 61056-1 (1991), что позволяет однозначно трактовать характеристики АБ отечественных и зарубежных производителей. В маркировке АБ указывается производитель, тип батареи, ее номинальное напряжение, равное удвоенному числу элементов АБ (n*2, В), а также гарантированная емкость (С20) и дата выпуска. Например, АБ, состоящая из 6 элементов, имеет номинальное напряжение 12 В, а указанная емкость 7 А*ч гарантирует, что свежеизготовленная АБ при температуре +25 °С обеспечивает ток разряда 0,35 А в течении 20 часов при снижении напряжения не более, чем до 10,5 В.
При проектировании резервных источников питания необходимо учитывать, что емкость АБ значительно снижается при повышении тока разряда.
На рис. 1 приведены зависимости выходного напряжения АБ емкостью 7 А*ч при различных токах разряда (разрядные характеристики). На разрядных характеристиках наблюдаются три зоны. В течение примерно 1 минуты после подключения к АБ нагрузки происходит линейное снижение напряжения до уровня, величина которого зависит от тока разряда.
Далее в течение некоторого времени напряжение остается достаточно стабильным, а затем происходит его резкое снижение до защитного отключения.
При повышении тока разряда АБ емкостью 7 А*ч до 1,08 А, время разряда сокращается до 5 часов, что соответствует емкости 5,4 А*ч, а при токе 4,4 А разряд происходит за 1 час (при снижении напряжения до критических 9,5 В), что соответствует емкости 4,4 А*ч...
Таким образом, при увеличении тока разряда емкость АБ нелинейно уменьшается, а время резерва при этом оказывается существенно меньше, чем можно было предположить, исходя из номинальной емкости батареи. Очевидно, что нужно учитывать эту особенность АБ при проектировании источников резервного питания.
Оптимальным вариантом является расчет времени работы ИБП (при отключении основного питания) по разрядным характеристикам аккумуляторной батареи.
Пример расчета времени работы ТСО
Определение времени работы ИБП при отключении основного и резервного питания рассмотрим на примере расчета системы электропитания технических средств охраны (ТСО) газораспределительной станции (ГРС).
Исходные данные:
● Электропитание ГРС осуществляется по II категории электроснабжения;
● В качестве резервного питания используется микротурбинная газовая установка «Capston C30»;
● В качестве бесперебойного питания ТСО используется РИП-12 с возможностью подключения двух аккумуляторных батарей 17А*ч.
Подключение РИП-12 к сети переменного тока 220 В выполняется кабелем ВВГ 3х1,5. Все аппаратные средства ТСО подключаются к контуру заземления. Сопротивление заземления не должно превышать 4 Ом. Для заземления (зануления) используется свободная жила кабеля ВВГ 3х1,5. Автоматические выключатели для подключения оборудования охранной сигнализации к сети ~220 входят в комплект поставки блок-боксов. Заземление бронекабелей на входе в здание выполняется проводом ПВ1 1х1,5 – 660В, подключенным к шине заземления. Все работы по монтажу кабелей, проводов и настройке оборудования охранной сигнализации выполняются в соответствии с ПУЭ, РД 78.145-93, РД78.36.003-2002, техническими описаниями и инструкциями по эксплуатации приборов.
В качестве источника бесперебойного питания выбран источник питания РИП-12 исполнения 01, который предусматривает возможность подключения двух внешних аккумуляторных батарей 17 А*ч.
Исходные данные для расчета тока потребления оборудованием ТСО, работающем в дежурном режиме и в режиме тревоги, приведены в таблице 1.
Для определения времени работы устройств ТСО в дежурном режиме и режиме тревоги при отключении основного и резервного питания рассчитаем необходимую емкость аккумуляторов ИБП исходя из того, что система электропитания в соответствии с Техническими требованиями должна обеспечивать работу оборудования ТСО в дежурном режиме в течении не менее 24 часов.
С=I потр.х 24ч = 1,105А х 24ч = 26,52 А*ч
Используем РИП-12 исп.01 с двумя аккумуляторными батареями.
Суммарная емкость двух аккумуляторных батарей составляет 34 А*ч/12В.
Номинальная емкость аккумулятора, это емкость, которую отдает аккумулятор при 20-часовом разряде до напряжения 10,5 В (для 12-вольтового аккумулятора). При токах разряда, отличающихся от 20-часового разрядного тока, реальная емкость аккумулятора будет отличаться от номинальной.
Для определения времени работы устройств ТСО в дежурном режиме и режиме тревоги воспользуемся разрядными характеристиками используемой аккумуляторной батареи, представленными на рис.2.
Из номограммы следует, что 20-часовой разрядный ток для номинальной емкости источника, составленного из двух АБ- 17А*ч равен 0,05С или 0,05х34=1,7А.
Построив графики токов нагрузки оборудования охранной сигнализации в дежурном режиме и в режиме тревоги (0,033С и 0,036С), определяем время работы ТСО в соответствующих режимах работы, как проекции на ось времени точек пересечения токов нагрузки с горизонтальной линией напряжения U=10,5В.
Время работы устройств ТСО составит:
– в режиме тревоги – 27,5 ч;
– в дежурном режиме – 30 ч.
Если статья Вам понравилась и Вы цените вложенные в этот проект усилия – у Вас теперь есть возможность внести посильный вклад в развитие сайта на странице «Поддержка проекта».
Похожие статьи: Системы безопасности. Особенности проектирования
Внимание!
Всех интересующихся практической электротехникой приглашаю на страницы своего нового сайта «Электрика для дома». Он посвящен основам электротехники и электричества с акцентом на домашние электрические установки и процессы, в них происходящие.
Однако самой важной технической характеристикой, несомненно, является время резервирования питания при отключении сети. Нередко в документации оно вообще не указывается. А так как чаще всего резервный источник питания поставляется без АБ, то за обеспечение времени резерва никто не отвечает, и его расчет производится простейшим образом, только исходя из номинальной емкости АБ, которая указывается, как произведение тока разряда в амперах и времени разряда в часах. Иногда учитывается снижение емкости в процессе эксплуатации за счет старения АБ, например на 25%.
Такой подход к оценке времени работы ИБП неприемлем. Почему? Давайте разбираться.
Зависимость емкости АБ от тока разряда
В блоках бесперебойного питания используются герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы по ГОСТ Р МЭК 61056-1-99 «Портативные свинцово-кислотные аккумуляторы и батареи (закрытого типа). Часть 1. Общие требования, функциональные характеристики. Методы испытаний». Они не требуют обслуживания в процессе эксплуатации, работоспособность обеспечивается в любом положении, выделяющийся газ рекомбинируется на 99%, а для исключения повышения давления во всех элементах имеются предохранительные клапаны. Производители АБ отмечают, что для нормальной эксплуатации достаточно наличия естественной вентиляции.
ГОСТ Р МЭК 61056-1-99 представляет собой полный аналог международного стандарта МЭК 61056-1 (1991), что позволяет однозначно трактовать характеристики АБ отечественных и зарубежных производителей. В маркировке АБ указывается производитель, тип батареи, ее номинальное напряжение, равное удвоенному числу элементов АБ (n*2, В), а также гарантированная емкость (С20) и дата выпуска. Например, АБ, состоящая из 6 элементов, имеет номинальное напряжение 12 В, а указанная емкость 7 А*ч гарантирует, что свежеизготовленная АБ при температуре +25 °С обеспечивает ток разряда 0,35 А в течении 20 часов при снижении напряжения не более, чем до 10,5 В.
При проектировании резервных источников питания необходимо учитывать, что емкость АБ значительно снижается при повышении тока разряда.
Далее в течение некоторого времени напряжение остается достаточно стабильным, а затем происходит его резкое снижение до защитного отключения.
При повышении тока разряда АБ емкостью 7 А*ч до 1,08 А, время разряда сокращается до 5 часов, что соответствует емкости 5,4 А*ч, а при токе 4,4 А разряд происходит за 1 час (при снижении напряжения до критических 9,5 В), что соответствует емкости 4,4 А*ч...
Таким образом, при увеличении тока разряда емкость АБ нелинейно уменьшается, а время резерва при этом оказывается существенно меньше, чем можно было предположить, исходя из номинальной емкости батареи. Очевидно, что нужно учитывать эту особенность АБ при проектировании источников резервного питания.
Оптимальным вариантом является расчет времени работы ИБП (при отключении основного питания) по разрядным характеристикам аккумуляторной батареи.
Пример расчета времени работы ТСО
Определение времени работы ИБП при отключении основного и резервного питания рассмотрим на примере расчета системы электропитания технических средств охраны (ТСО) газораспределительной станции (ГРС).
Исходные данные:
● Электропитание ГРС осуществляется по II категории электроснабжения;
● В качестве резервного питания используется микротурбинная газовая установка «Capston C30»;
● В качестве бесперебойного питания ТСО используется РИП-12 с возможностью подключения двух аккумуляторных батарей 17А*ч.
Подключение РИП-12 к сети переменного тока 220 В выполняется кабелем ВВГ 3х1,5. Все аппаратные средства ТСО подключаются к контуру заземления. Сопротивление заземления не должно превышать 4 Ом. Для заземления (зануления) используется свободная жила кабеля ВВГ 3х1,5. Автоматические выключатели для подключения оборудования охранной сигнализации к сети ~220 входят в комплект поставки блок-боксов. Заземление бронекабелей на входе в здание выполняется проводом ПВ1 1х1,5 – 660В, подключенным к шине заземления. Все работы по монтажу кабелей, проводов и настройке оборудования охранной сигнализации выполняются в соответствии с ПУЭ, РД 78.145-93, РД78.36.003-2002, техническими описаниями и инструкциями по эксплуатации приборов.
В качестве источника бесперебойного питания выбран источник питания РИП-12 исполнения 01, который предусматривает возможность подключения двух внешних аккумуляторных батарей 17 А*ч.
Исходные данные для расчета тока потребления оборудованием ТСО, работающем в дежурном режиме и в режиме тревоги, приведены в таблице 1.
№ п/п
|
Наименование
оборудования
|
Ток потребления, мА
|
Кол-во, шт.
|
Дежурный режим
|
Режим тревоги
|
|
Дежурный режим
|
Режим тревоги
|
Ток (I),
мА
|
||||
1
|
«АХ-250»
|
45
|
45
|
4
|
180
|
180
|
|
2
|
БИЯ-С
|
25
|
91
|
2
|
50
|
182
|
|
3
|
Сигнал-20П
|
400
|
400
|
1
|
400
|
400
|
|
4
|
С2000
М
|
50
|
50
|
1
|
50
|
50
|
|
5
|
РПУ-А
|
50
|
50
|
1
|
50
|
50
|
|
6
|
БОИ-6
|
50
|
50
|
1
|
50
|
50
|
|
7
|
ИД2-50Ш
|
25
|
25
|
13
|
325
|
325
|
|
Итого
|
1105
|
1237
| ||||
Для определения времени работы устройств ТСО в дежурном режиме и режиме тревоги при отключении основного и резервного питания рассчитаем необходимую емкость аккумуляторов ИБП исходя из того, что система электропитания в соответствии с Техническими требованиями должна обеспечивать работу оборудования ТСО в дежурном режиме в течении не менее 24 часов.
С=I потр.х 24ч = 1,105А х 24ч = 26,52 А*ч
Используем РИП-12 исп.01 с двумя аккумуляторными батареями.
Суммарная емкость двух аккумуляторных батарей составляет 34 А*ч/12В.
Номинальная емкость аккумулятора, это емкость, которую отдает аккумулятор при 20-часовом разряде до напряжения 10,5 В (для 12-вольтового аккумулятора). При токах разряда, отличающихся от 20-часового разрядного тока, реальная емкость аккумулятора будет отличаться от номинальной.
Для определения времени работы устройств ТСО в дежурном режиме и режиме тревоги воспользуемся разрядными характеристиками используемой аккумуляторной батареи, представленными на рис.2.
Из номограммы следует, что 20-часовой разрядный ток для номинальной емкости источника, составленного из двух АБ- 17А*ч равен 0,05С или 0,05х34=1,7А.
Построив графики токов нагрузки оборудования охранной сигнализации в дежурном режиме и в режиме тревоги (0,033С и 0,036С), определяем время работы ТСО в соответствующих режимах работы, как проекции на ось времени точек пересечения токов нагрузки с горизонтальной линией напряжения U=10,5В.
Время работы устройств ТСО составит:
– в режиме тревоги – 27,5 ч;
– в дежурном режиме – 30 ч.
Если статья Вам понравилась и Вы цените вложенные в этот проект усилия – у Вас теперь есть возможность внести посильный вклад в развитие сайта на странице «Поддержка проекта».
Похожие статьи: Системы безопасности. Особенности проектирования
Внимание!
Всех интересующихся практической электротехникой приглашаю на страницы своего нового сайта «Электрика для дома». Он посвящен основам электротехники и электричества с акцентом на домашние электрические установки и процессы, в них происходящие.
Комментариев нет:
Отправить комментарий