Курсовая работа: Проектирование электропитающей установки постов электрической централизации крупных станций

4. Расчет преобразователя ППВ-1

Целью расчета ППВ-1 является: определение номинальной мощности, на которую должен быть настроен преобразователь, и тока потребляемого аккумуляторной батареей в аварийном режиме.

В данном курсовом проекте будет использован один преобразователь ППВ-1, который будет настроен на номинальную мощность: Р_nom=0,6кВт,при cosц_м=0,9.

Из-за превышения номинальной мощности преобразователя ограничивают мощность питания цепи ПХГКС с 43 до10 Вт. В данной курсовой работе будут использован один выпрямитель, ППВ-1, который настроен на номинальную мощность равную P=0,6 кВт.

Коэффициент нагрузки равен:

Частные значения КПД: з_н, з_ц=0,79

КПД преобразователя:

Величина тока, потребляемая преобразователем от аккумуляторной батареи определяется из соотношения: - ток потребляемый преобразователем от аккумуляторной батареи.

Так как номинальная мощность P_nom больше требуемой максимальной мощности P_м, то загрузка преобразователя ППВ-1 находится в пределах нормы.

Табл. 4 - Расчет преобразователя ППВ-1.

5. Расчет аккумуляторной батареи

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

Разрядный ток батареи в режиме основного резервирования:

I_РО=I_рn_с+ I_пп+ I_лт+ I_п=0,262•40 + 0,61 + 10,21 + 21 =42,3 A

I_р - ток на стативах поста ЭЦ в среднем на стрелку составляет 0,262 А

n_с - число централизованных стрелок (n_с = 40)

I_пп - ток питания панелей и пульта управления в целом на пост ЭЦ составляет 0,61 А.

I_лт - ток питания ламп табло в аварийном режиме определяется на основании мощности нагрузки цепи С, панель ПР-ЭЦК и номинального напряжения аккумуляторной батареи( в данном случае

I_п -ток потребляемый преобразователем ППВ-1 в аварийном режиме (в данном случае 21 A)

Разрядный ток батареи в дополнительном режиме резервирования рассчитывается:

I_Рд=I_РО- I_рn_с=42,3-0,262•40=31,82 A

Для выбора типа аккумуляторов должна быть определена расчетная номинальная емкость с учетом реальных условий эксплуатации. Для этого пользуются следующим основным соотношением:

,

где I_р -ток разряда

t_р - время разряда

k_сm - коэффициент снижения емкости аккумуляторов от старения для устройств СЦБ принято k=0,85

P - коэффициент интенсивности разряда (коэффициент снижения емкости при увеличении интенсивности разряда, коэффициент отбора емкости).

- температурный коэффициент емкости (для аккумуляторов типа С =0,008)

t - температура электролита во время разряда аккумуляторов (принята равной минимальной температуре аккумуляторного помещения, для зданий с центральным отоплением t= +15C, с печным t= +10C)

T -температура, для которой задается номинальная емкость аккумулятора (для всех типов стационарных кислотных аккумуляторов принимается равной +20С)

На основании полученной номинальной расчетной емкости выбирается аккумулятор с ближайшей большей номинальной емкостью. В данном случае 24В 8 SPzV 480.

Таблица 5

Возможное время разряда t_рв выбранных аккумуляторов определяется по графику на основании вспомогательной величины (график представлен на стр. 24 методических указаний к курсовому проекту):

,

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

,

U-минимально допустимое напряжение на зажимах питаемой аппаратуры (для устройств СЦБ относительное изменение напряжения постоянного тока должно быть не более от номинального, т.е. )

ДU - падение напряжения в токораспределительной сети. Определяется расчетом. (При выполнении курсовой работы может быть принято равным 3% от номинального, т.е. 0,72 В).

6. Расчет выпрямительно-преобразовательной панели ПВП-ЭЦК

На основании расчета нагрузок панели ПВП-ЭЦК устанавливают режимы эксплуатации зарядного устройства ВП1 типа УЗАТ-24-30 и преобразователя- выпрямителя ПП типа ППВ-1, а также определяют необходимое число панелей ПВП-ЭЦК.

1) Нормальный режим.

Устройства ПВ1 и ПП работают в режиме выпрямления, обеспечивая питание нагрузок и подзаряд аккумуляторной батареи.

а) Ток нагрузок определяется:

I_н = I_p • n_c + I_пп = 0,262 • 40 + 0,61 = 11,09 А

I_р - ток реле на стативах поста ЭЦ в среднем на стрелку составляет 0,262A

I_пп - ток питания элементов панелей и пульта управления в целом на пост ЭЦ составляет 0,61А.

б) Ток подзаряда, компенсирующий саморазряд, рассчитывается:

I_пз = 0,0015 • C= 0,0015 • 480 = 0,72 А

в) Общий ток выпрямителей в нормальном режиме:

I_нп = I_н + I_пз = 11,09 + 0,72 = 11,81 А

Ток выпрямителей в режиме непрерывного подзаряда равен 25>11,81 А. Ток выпрямителей не превышает 25 А, используется только выпрямительное устройство ПВ1, но ток выпрямителей меньше 42 А и следовательно можно использовать одну панель ПВП-ЭЦК.

2) Послеаварийный режим.

При восстановлении напряжения источников переменного тока выпрямительные устройства ВП1 и ПП включаются в режиме стабилизации (ограничения) тока, обеспечивая питание нагрузок и форсированный заряд аккумуляторной батареи.

Включение выпрямителей в режиме стабилизации тока обуславливается необходимостью исключения большого скачка тока при подключении разряженной во время аварийного режима аккумуляторной батареи и срабатывании устройств защиты от перегрузки.

а) Ток форсированного заряда батареи определяется емкостью аккумуляторов и длительностью заряда:

, где

t_з - время заряда, необходимого для восстановления емкости аккумуляторов (принимается равным 72ч)

з_а - КПД кислотных аккумуляторов (принимается равным 0,8)

б) Общий ток выпрямителей в режиме форсированного заряда равен:

,

Общий ток выпрямителей в режиме форсированного заряда не превышает 50 А.

Наибольшая нагрузка на вводную панель ПВ-ЭЦК от панели ПВП-ЭЦК создается во время форсированного заряда, когда заряжается батарея и одновременно получают питание нагрузки.

в) Активная составляющая мощности этой нагрузки рассчитывается по формуле:

, где:

- напряжение батареи в конце форсированного заряда (составляет 31 В),

- КПД выпрямителей (равен 0,6)

г) Реактивная составляющая мощности нагрузки Q_пвп ориентировочно может быть принята равной 1180 ВАр на станциях с числом стрелок до 100.

.

7. Расчет стрелочной панели ПСП-ЭЦК

Расчет панели ПСП-ЭЦК заключается в проверке соответствия тока потребляемого электроприводами при переводе, с допустимым током панели.

В случае, когда станция находится в зоне среднего и сурового климата проектируется электрообогрев автопереключателей стрелочных электроприводов. В этом случае дополнительным расчетом проверяется также мощность цепей обогрева. В данном курсовом проекте зона климата теплая.

Максимальный пусковой ток I_спmax , потребляемый от выпрямителей панели ПСПН-ЭЦК, зависит от типа рельсов, марок крестовин стрелочных переводов, числа одновременно переводимых стрелок и может быть определен по формуле:

, где:

I_эп - ток, потребляемый одним электроприводом стрелочного перевода СП-6 на стрелочных переводах при типе рельс Р65 составляет 3,2 (А).

n- количество одновременно переводимых стрелок данного типа (с числом стрелок до 60 = 4).

Нагрузка на вводную панель ПВ-ЭЦК от ПСП-ЭЦК определяется суммарной мощностью, потребляемой рабочими цепями стрелок при их переводе и мощностью, необходимой для электрообогрева контактов стрелочных приводов:

, где:

S -мощность цепей перевода стрелок с учетом потерь может быть принята в целом на пост ЭЦ на станциях до 60 стрелок - P_с = 2,1 кВт, Q_с = 0,9 к(В•А)р

Так как суммарный пусковой 13,8 А и не превышает 30 А, и нам не требуется электрообогрев, то целесообразно использовать одну панель ПСПН-ЭЦК1.

8. Расчет преобразовательных панелей ПП25-ЭЦК

Целью расчета панелей ПП25-ЭЦК является определение необходимого числа преобразователей частоты и числа панелей, а также определение нагрузки, создаваемой на вводную панель ПВ-ЭЦК.

1) Число преобразователей частоты и панелей.

Учитывая особенности фазочуствительных рельсовых цепей, связанных с двумя цепями питания, в панелях устанавливают местные и путевые преобразователи частоты (ПЧ).

Таблица 6

Мощность местных элементов S и путевых трансформаторов рельсовых цепей S определяют по формулам:

,

, где:

S_мэ, S_пт - полные мощности, соответственно, местных и путевых трансформаторов в расчете на одну стрелку.

n-количество стрелок на станции.

2) На основании полученной мощности, необходимой для питания РЦ рассчитывают требуемое число местных и путевых преобразователей:

;

, где:

S, S- расчетные мощности путевого и местного преобразователей (S=300 В•А, S=290 В•А).

Если результаты расчета числа преобразователей оказались дробными, их округляют в большую сторону до целого числа.

3) Средняя мощность загрузки каждого из местных и путевых преобразователей частоты:

,

,

4) Нагрузка на вводную панель при электротяге переменного тока.

Местные и путевые преобразователи частоты в этом случае должны быть включены противофазно. Путевые - синфазно друг к другу.

Предварительно определяют фактическую мощность загрузки S_ф для пары противофазно включенных преобразователей, местного и путевого:

,

Составляющие нагрузки, создаваемой парой преобразователей частоты на вводную панель, P_2пч, Q_2пч определяют по графикам рис. 1 для двух преобразователей -(2ПЧ), исходя из фактической загрузки пары (S_ф).

Р_2пч = 620 Вт

Q_2пч = 360 (В•А)р

Общая нагрузка на вводную панель от всех противофазно включенных пар пропорциональна числу этих пар:

;

,

Нагрузка от каждого путевого преобразователя частоты определяется по графикам для одиночного преобразователя частоты - 1ПЧ (рис. 1), исходя из его фактической загрузки - S_фпп.