- Расчет емкости и количества аккумуляторных батарей
- Расчет аккумуляторной батареи 24 В
- Расчет аккумуляторных батарей
- ликбез от дилетанта estimata
- четверг, 28 февраля 2019 г.
- Основные характеристики аккумуляторов
- Разрядные характеристики аккумуляторных батарей
- Ёмкость аккумулятора
- Напряжение аккумулятора
- Степень заряженности аккумулятора
- 1. Напряжение на аккумуляторе.
- 2. По плотности электролита.
- Срок службы аккумуляторов
- Максимальные токи заряда и разряда аккумуляторов
- Саморазряд аккумуляторов
Расчет емкости и количества аккумуляторных батарей
В аварийном режиме питание нагрузки и аварийных потребителей обеспечивается от аккумуляторной батареи, расчет которой заключается в определении номинальной расчетной емкости и выбору по ней типа аккумулятора и их количества.
При централизованной системе ЭП для ЭПУ каждого номинального напряжения рассчитывается суммарный ток нагрузки всех потребителей (см. рис. 1). И приводятся расчеты для трех ЭПУ на 24, 48, и 60 В.
При расчете комбинированной системы ЭП, например 24/48В, необходимо пересчитать токи нагрузки IН48 с учетом сохранения потребляемой мощности Р48= IН48·48В. Следовательно, ток от ЭПУ-24 для обеспечения этой мощности Р48 определяется по формуле IН24/48= Р48/24. Суммарный ток, потребляемый от ЭПУ-24 с учетом КПД конвертора, будет определен выражением IЭПУ-24 = I24 + (Р48/η48)/U24
3.1. Аварийный ток IАВскладывается из тока, необходимого для питания аппаратуры связи IН (тока нагрузки), и токов аварийных потребителей IАП (в среднем 3% от тока нагрузки)
Питание во время нарушения электроснабжения переменным током аварийных потребителей (аварийное освещение, пожарная и охранная сигнализация и др.) обеспечивается от аккумуляторной батареи одной из ЭПУ (чаще ЭПУ-24).
3.2. Номинальная расчетная емкость аккумуляторовопределяется по основной расчетной формуле для кислотных аккумуляторов или по разрядным таблицам.
Условия эксплуатации аккумуляторов обычно отличаются от условий, для которых задана номинальная емкость. Поэтому номинальная расчетная емкость, необходимая для выбора аккумуляторов, определяется с учетом действительного тока разряда и температуры:
А·ч
где IАВ – аварийный ток, А;
tР – время разряда аккумуляторной батареи, ч (2 ч);
P – коэффициент интенсивности разряда определяется по графику (рис. 6);
α – температурный коэффициент емкости, 1/град;
t – минимальная температура электролита, град. (+15);
T – температура, для которой задана номинальная емкость, град. (+20);
Для кислотных аккумуляторов: Р=0,61 (при tР=2ч), α=0,008.
Рис. 6. График определения коэффициента
интенсивности разряда
В приложении 2 (табл. 5, 6) приведены параметры аккумуляторов фирмы Sonnenschein типа А 400 и А 600.
На основании полученной номинальной расчетной емкости СНР по таблице технических данных аккумуляторов выбирают аккумуляторы с ближайшей большей номинальной емкостью (СН).
Как частный случай определения номинальной емкости аккумуляторов СН, пользуются разрядными таблицами, которые предоставляют некоторые изготовители аккумуляторов.
3.3. Количество аккумуляторов в батареев настоящее время не рассчитывают, а принимают в соответствии с градацией номинального напряжения и среднего напряжения разряда кислотных аккумуляторов: для UНОМ =24В количество элементов в группе батареиравно NЭЛ =12; для UНОМ=48В — NЭЛ =24,для UНОМ=60В — NЭЛ =30.
Задание к курсовому проектированию. Рассчитать номинальную расчетную емкость для ЭПУ на различные номинальные напряжения, выбрать тип аккумулятора и указать его номинальную емкость. Указать тип исполнения (элементный, блочный), количество аккумуляторов в группе.
Источник
Расчет аккумуляторной батареи 24 В
Расчет батареи заключается в определении ее емкости и выборе типа аккумуляторов СК по индексу.
При определении емкости аккумуляторов следует исходить из условий эксплуатации батареи в основном и дополнительном режимах резервирования.
Основной режим резервирования соответствует питанию в течение 2ч. от батареи всех гарантированных нагрузок ЭЦ в аварийных условиях при отключении источников переменного тока, в том числе и ДГА.
Потребителями гарантированного питания от батареи в этом случае являются:
1) релейная аппаратура ЭЦ (расход тока Iа в расчете на одну стрелку составляет 0,262 А);
2) приборы питающий установки — реле, блоки, сигнализаторы заземлений и др. (потребляемый приборами ток Iрт не зависит от числа стрелок и в целом на пост ЭЦ составляет 0,432 А);
3) контрольные лампочки на табло и панелях питания — контроля фидеров, работы преобразователя и т.п. (потребляемый лампочками ток Iлп в расчете на пост ЭЦ равен 0,175 А);
4) контрольные лампочки повторителей входных светофоров на табло (потребляемый ток Iлс в расчете на один подход может быть принят равным 0,090 А);
5) преобразователь ППВ-1 по гарантированному питанию цепей переменного тока Iп=8,793 А
Разрядный ток батареи в режиме основного резервирования, А,
(10)
где nс — число стрелок ЭЦ;
nвх — число подходов к станции.
Расчетное время tрo (2ч) основного резервирования выбрано с учётом времени устранения возможной неисправности ДГА.
Если в течение двух часов неисправность ДГА не устранена, батарея переводится с основного режима резервирования на дополнительный. Это достигается отключением от батареи релейных устройств ЭЦ (путем изъятия предохранителей на стативах).
Разрядный ток батареи в дополнительном режиме резервирования
(11)
При установленной продолжительности местного аккумуляторного резерва красных огней входного светофора в 12 ч продолжительность дополнительного режима tрд контрольной батареи 24 В принята равной 10 ч.
В условиях рассматриваемого режима эксплуатации аккумуляторной батареи фактическая ее разрядная емкость составит, А×ч,
(12)
Емкость аккумуляторов, гарантируемая заводом, характеризуется номинальным значением Qн. Однако с повышением интенсивности разряд и понижением температуры электролита емкость, отдаваемая аккумуляторами, уменьшается. Поэтому фактическая емкость Qф, требуемая от аккумуляторов, пересчитывается к номинальным условиям. Такой пересчёт А×ч, ведется по формуле:
(13)
где Qp — расчетная номинальная емкость батареи;
Кс – коэффициент снижения ёмкости аккумуляторов от старения (для устройств СЦБ принимаемый равным 0,85);
р — коэффициент интенсивности разряда (коэффициент отбора емкости);
Кt— температурный коэффициент емкости (для аккумуляторов СК составляющий 0,008);
t° — температура электролита во время разряда батареи (принимаемая равной температуре аккумуляторного помещения, которая на постах ЭЦ составляет +15°С).
Значение расчетного коэффициента интенсивности разряда р следует определять по режиму разряда батареи током Iбо как наиболее неблагоприятным (Iбо>Iбд) для батареи.
В таком случае расчетная (возможная) длительность разряда батареи tpp током основного режима Iбо составит
, (14)
По полученному значению tpp расчетного режима разряда определяем коэффициент интенсивности разряда аккумуляторов р по данным из альбома ЭЦ-10-88 том 3 с.17 р=0,835.
По номинальной расчетной емкости Qp определяем тип аккумуляторов СК — их индекс номер и паспортная номинальная емкость Qn,
Индекс аккумуляторов можно определить по следующему соотношению:
(15)
где Q1 — номинальная емкость аккумулятора типа СК с индексом 1 (составляющая 36 А×ч).
Выбираем тип аккумулятораCK8.Паспортная номинальная ёмкость аккумулятора СК8 составляет 
Источник
Расчет аккумуляторных батарей
В аварийном режиме питание нагрузки и аварийном потребителей обеспечивается от аккумуляторной батареи, расчет которой заключается в определении номинальной расчетной емкости и выборе типа аккумулятора и их количества.
Аварийный ток складывается из тока, необходимого для питания аппаратуры связи Iн (тока нагрузки), и токов аварийных потребителей Iап (в среднем 3% от тока нагрузки):
Номинальная расчетная емкость аккумуляторов определяется по основной расчетной формуле:
, Ач
,где Iав – аварийный ток, А;
tр – время разряда аккумуляторной батареи, ч (2 ч);
P – коэффициент интенсивности разряда;
α – температурный коэффициент емкости, 1/°С (для кислотных аккумуляторов α = 0,008);
t – минимальная температура электролита, °С (+15);
T – температура, для которой задана номинальная емкость, °С (+20);
Ач
Выбран аккумулятор типа А412/180 А
Ач
Выбран аккумулятор типа А412/120 А
Ач
Выбран аккумулятор типа А412/65 G6
В табл.8 занесены технические характеристики аккумуляторов
| Тип | Номин. емкость (С10), Ач | Ток разряда (I10), A | Габаритные размеры (ДхШхВ), мм | Вес, кг | Стоимость |
| А412/180 А | 518х274х216 | 69,5 | |||
| А412/65G6 | 6,5 | 353х175х190 | 24,6 | ||
| А412/65G6 | 6,5 | 353х175х190 | 24,6 |
Количество аккумуляторов принимают в соответствии с градацией номинального напряжения и среднего напряжения разряда кислотных аккумуляторов:
для ЭПУ-24 Nэл = 12;
для ЭПУ-48 Nэл = 24;
для ЭПУ-60 Nэл = 30;
Аккумуляторы выполнены в виде моноблоков на 12 В.
Источник
ликбез от дилетанта estimata
Новичку об основах в области экстремальных и чрезвычайных ситуаций, выживания, туризма. Также будет полезно рыбакам, охотникам и другим любителям природы и активного отдыха.
четверг, 28 февраля 2019 г.
Основные характеристики аккумуляторов
Разрядные характеристики аккумуляторных батарей
 |
| Разрядные характеристики аккумуляторных батарей |
При разряде током в 0,1 С время работы составляет 10 часов и батарея полностью выдаст в нагрузку аккумулированную энергию. При разряде током 2 С (в 20 раз большим) время работы будет около 15 минут (1/4 часа) и при этом батарея выдаст в нагрузку только половину аккумулированной энергии. При больших токах разряда это значение еще меньше. Зачастую в источниках бесперебойного питания аккумуляторные батареи работают в еще более тяжелых режимах, при которых токи разряда достигают 4 С. При этом время разряда сравнимо с 5 минутами и батарея выдает в нагрузку менее 40% энергии.
Ёмкость аккумулятора
Количество энергии, которое может быть сохранено в батарее, называется ее ёмкостью. В системе СИ ёмкость аккумуляторов измеряют в кулонах (Кл), на практике часто используется внесистемная единица — ампер-час (А⋅ч). 1 А⋅ч = 3600 Кл. Ёмкость аккумулятора указывается производителем.
В настоящее время всё чаще на аккумуляторах указывается энергетическая ёмкость — энергия, отдаваемая полностью заряженным аккумулятором при разряде до наименьшего допустимого напряжения. В системе СИ она измеряется в джоулях (Дж), на практике используется внесистемная единица — ватт-час (Вт⋅ч). 1 Вт⋅ч = 3600 Дж.
Одна АКБ емкостью 100 Ач может питать нагрузку током 1 А в течение 100 часов, или током 4 А в течение 25 часов, и т.д., хотя емкость батареи снижается при увеличении разрядного тока. На рынке продаются батареи емкостью от 1 до 2000 Ач.
Для увеличения срока службы свинцово-кислотной АКБ желательно использовать только малую часть ее емкости до повторной зарядки. Каждый процесс разряда-заряда называется зарядным циклом, причем не обязательно полностью разряжать аккумулятор. Например, если вы разрядили аккумулятор на 5 или 10% и затем снова зарядили его — это тоже считается как 1 цикл. Конечно, количество возможных циклов будет сильно отличаться при различной глубине разряда (см. ниже). Если возможно использовать более 50% энергии, запасенной в АКБ до ее заряда, без заметного ухудшения ее параметров, такая батарея называется батареей «глубокого разряда».
 |
| Заряд-разрядные кривые. |
Можно повредить батареи, если перезарядить их. Максимальное напряжение кислотных АКБ должно быть 2,5 вольта на элемент, или 15 В для 12-ти вольтовой батареи. Многие фотоэлектрические батареи имеют мягкую нагрузочную характеристику, поэтому при увеличении напряжения ток заряда снижается значительно. Поэтому всегда необходимо использовать специальный контроллер заряда для солнечных батарей. В случае применения ветроэлектрических станций или микроГЭС, такие контроллеры также обязательны.
Напряжение аккумулятора
Напряжение на аккумуляторе зачастую является основным параметром, по которому можно судить о состоянии и степени заряженности аккумулятора. Особенно это относится к герметизированным аккумуляторам, у которых не возможно измерить плотность электролита.
Напряжение при заряде, разряде и отсутствие тока очень сильно отличаются. Для определения степени заряженности аккумулятора измеряют напряжение на его клеммах при отсутствии как зарядного, так и разрядного токов в течение как минимум 3-4 часов. За это время напряжение обычно успевает стабилизироваться. Значение напряжения при заряде или разряде ничего не скажет от состоянии или степени заряженности АКБ. Примерная зависимость степени заряженности аккумулятора от напряжения на его клеммах в режиме холостого хода, приведена в таблице ниже. Это типичные значения для стартерных аккумуляторов с жидким электролитом. Для герметизированных аккумуляторов (AGM и гелевых) обычно эти напряжения немного выше (нужно запрашивать производителя). Например, AGM батареи полностью заряжены, если напряжение составляет 13-13,2 В (сравните с напряжением стартерных батарей с жидким электролитом 12,5-12,7 В).
Степень заряженности аккумулятора
1. Напряжение на аккумуляторе.
2. По плотности электролита.
Этот метод подходит только для аккумуляторов с жидким электролитом. Также, нужно подождать 2 часа перед измерениями. Для измерения используется ареометр. Обязательно наденьте резиновые перчатки и защитные очки! Держите рядом пищевую соду и воду на случай, если вода попадет на кожу.
Срок службы аккумуляторов
Срок службы аккумуляторов определяется числом циклов заряд-разряд (но не в годах или месяцах!) и значительно зависит от условий ее эксплуатации. Чем глубже разряжается батарея, чем большее время она находится в разряженном состоянии, тем меньшее число возможных циклов работы.
 |
| Срок службы аккумуляторных батарей в циклах |
Само понятие «количество рабочих циклов «заряда-разряда» аккумулятора» относительное, так как сильно зависит от различных факторов. Кроме того, значение количества рабочих циклов, например для одного типа аккумулятора, не является универсальным понятием, так как зависит от технологии, различной у каждого из производителей.
Срок службы аккумуляторов определяется в циклах, поэтому время работы в годах — приблизительное и рассчитано для типичных условий работы. Поэтому, если, например, в рекламе указано, что срок службы аккумуляторов составляет 12 лет, это значит, что производитель посчитал срок службы для буферного режима с средним числом циклов заряд-разряд 8 в месяц.
Еще один важный момент — в процессе эксплуатации полезная емкость аккумулятора уменьшается. Все характеристики по количеству циклов обычно приводятся не до полной смерти аккумулятора, а до момента потери им 40% своей номинальной емкости. Т.е, если производителем приведено количество циклов 600 при 50% разряде, это значит, что через 600 идеальных циклов (т.е. при температуре 20 ° С и разряде током одной величины, обычно 0,1 С) полезная ёмкось аккумулятора будет 60% от начальной. При такой потере емкости уже рекомендуется замена аккумулятора.
Свинцово-кислотные АКБ, предназначенные для использования в системах автономного электроснабжения имеют, срок службы от 300 до 3000 циклов в зависимости от типа и глубины разряда. В системах на базе ВИЭ батарея может разрядиться гораздо сильнее, чем при буферном режиме. Для обеспечения длительного срока службы, в типичном цикле разряд не должен превышать 20-30 % емкости АКБ, а глубокий разряд — не более 80% емкости. Очень важно сразу же после разряда заряжать свинцово-кислотные аккумуляторы. Длительное нахождение (более 12 часов) в разряженном или не полностью заряженном состоянии приводит к необратимым последствиям в аккумуляторах и снижению их срока службы.
Как определить, что аккумулятор уже близок к окончанию своего срока службы? Очень просто — у аккумулятора повышается внутреннее сопротивление, это приводит к более быстрому росту напряжения при заряде (и, соответственно, снижению времени, требуемого для заряда), и более быстрому разряду аккумулятора. Если заряд производится током, близким к предельно допустимому, умирающий аккумулятор будет нагреваться при заряде сильнее, чем раньше.
Максимальные токи заряда и разряда аккумуляторов
Токи заряда и разряда любой аккумуляторной батареи измеряются относительно ее емкости. Обычно для аккумуляторов максимальный ток заряда не должен превышать 0,2-0,3 С. Превышение зарядного тока ведет к сокращению срока службы аккумуляторов. Мы рекомендуем устанавливать максимальный ток заряда не более 0,15-0,2 С. Смотрите характеристики на конкретные модели аккумуляторов для определения максимального зарядного и разрядного токов.
Саморазряд аккумуляторов
Явление саморазряда характерно в большей или меньшей степени для всех типов аккумуляторов и заключается в потере ими своей емкости после того, как они были полностью заряжены в отсутствие внешнего потребителя тока.
Для количественной оценки саморазряда удобно использовать величину потерянной ими за определенное время емкости, выраженную в процентах от значения, полученного сразу после заряда. За промежуток времени, как правило, принимается интервал времени, равный одним суткам и одному месяцу. Так, например, для исправных NiCD аккумуляторов считается допустимым саморазряд до 10 % в течение первых 24 часов после окончании заряда, для NiMH – немного больше, а для Li-ION пренебрежимо мал и оценивается за месяц. Саморазряд в герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторах значительно уменьшен и составляет 40% в год при 20 °С и 15% при 5 °С. При более высоких температурах хранения саморазряд увеличивается: при 40 °С батареи лишаются 40 % емкости за 4-5 месяцев.
Следует отметить, что саморазряд аккумуляторов максимален именно в первые 24 часа после заряда, а затем значительно уменьшается. Глубокий его разряд и последующий заряд увеличивают ток саморазряда.
Саморазряд аккумуляторов в основном обусловлен выделением кислорода на положительном электроде. Этот процесс еще больше усиливается при повышенной температуре. Так, при повышении окружающей температуры на 10 градусов по отношению с комнатной возможно увеличение саморазряда в два раза.
В некоторой степени саморазряд зависит от качества использованных материалов, технологического процесса изготовления, типа и конструкции аккумулятора. Потери емкости могут быть вызваны повреждением сепаратора, когда образования слипшихся кристаллов пробивают его. Сепаратором принято называть тонкую пластину, разделяющую положительный и отрицательный электроды. Это обычно происходит из–за неправильного обслуживания аккумулятора, его отсутствия или применения несоответствующих или некачественных зарядных устройств. У изношенного аккумулятора пластинки электродов разбухают, слипаясь друг с другом, что приводит к повышению тока саморазряда, при этом поврежденный сепаратор невозможно восстановить проведением циклов заряда/разряда.
Источник