Dimensionarea staţiilor de energie în curent continuu

Acest articol este versiunea adăugită a unui articol publicat pe acest blog în urmă cu 2 ani.

 

De multe ori ne-am întâlnit în practică cu confuzii în ceea ce priveşte modul de dimensionare a unui sistem de electroalimentare în curent continuu. Mai jos prezentăm un exemplu de calcul simplificat recomandat de manualele editate de Alpha Technologies pentru rezolvarea acestui tip de probleme.

Temă

Se dorește dimensionarea redresoarelor și a acumulatorilor pentru o stație de energie care trebuie să asigure alimentarea permanentă și de rezervă a unor echipamente de telecomunicații.

Date de intrare
- Tensiunea nominală în curent continuu: Un = 48 Vcc
- Curentul permanent consumat de echipamente (curentul de sarcină): I1 = 100A
- Autonomie dorită la funcționarea pe baterie: t = 4 ore
- Timp de reîncarcare baterie: tR = 10 ore

Metoda de calcul
1. Se aproximează capacitatea bateriei de acumulatori pentru autonomia dorită
C = I1 x t = 100A x 4 ore = 400Ah

Dacă nu se dorește un calcul exact se poate sări direct la pasul 2.

 

Pentru acurateţe, după ce s-a ales acumulatorul prin metoda de mai sus trebuie verificat în tabelele de descărcare ale acumulatorului respectiv faptul că acesta chiar poate să furnizeze energia necesară în condițiile date. După cum se știe, doi acumulatori cu aceeași capacitate nu oferă neapărat capabili de aceleași performanțe, fapt evidențiat de constantele lor Peukert diferite. De aceea, această verificare se va face obligatoriu cu datele din fișa tehnică a acumulatorului care va fi folosit efectiv.

Din calculul de mai sus rezultă că este necesară o baterie de acumulatori de 48V/400Ah. Din multiplele configurații posibile s-a decis pentru alegerea unui șir de 24 de acumulatori de 2V/400Ah legați în serie. În tabelul de descărcare la curent constant al acumulatorului ales se caută curentul de descărcare în coloana corespunzătoare autonomiei dorite, respectiv 4 ore. Pe orizontală se alege rândul corespunzător tensiunii minime până la care se va lăsa bateria să se descarce, în cazul nostru 1.75V/celulă. La intersecția dintre coloana autonomiei și rândul tensiunii minime pe celulă se găsește valoarea curentului pe care îl poate genera bateria în cazul unei descărcări cu curent constant. În exemplul dat această valoare este 80A, evident insuficientă pentru o sarcină care consumă 100A.

 

 








Tabel descărcare la curent constant pentru un acumulator cu gel de 2V/400Ah

 

În concluzie va trebui ales un acumulator cu capacitatea mai mare sau eventual un acumulator mai performant. Alegem un acumulator de 2V/500Ah din aceeași gamă și verificăm în tabel dacă acesta corespunde. Curentul rezultat din tabel este în acest caz de 100A, acumulatorul fiind potrivit pentru aplicația din exemplu.



Tabel descărcare la curent constant pentru un acumulator cu gel de 2V/500Ah


După alegerea bateriei se poate trece la etapele următoare de calcul

2. Se calculează curentul de reîncarcare a bateriilor I2
I2 = (C + 10%) / tR = (500 Ah x 1.10) / 10h = 55A

3. Curentul total care va trebui suportat de către redresor la tensiunea nominală este
Itot = I1 + I2 = 100A + 55A = 155A

4. Puterea totală minimă a redresorului
Ptot = Un x Itot = 48V x 155A = 7440W

Soluţiile propuse de Alphapower:
- Fără redundanţă:
Subrack 4U echipat cu două module redresoare Cordex HP 48-4kW

- Cu redundanţă: Subrack 4U echipat cu trei module redresoare Cordex Cordex HP 48-4kW
În ambele situații controlerul este de tip CXC HP