(Секреты производителей)
Если Вы хорошо разбираетесь в устройстве систем электропитания постоянного тока, то продолжайте читать эту статью дальше, если Вы не уверены в полноте своих знаний, то ознакомьтесь со статьёй «Устройство систем электропитания постоянного тока» на нашем сайте.
Для правильного расчета системы электропитания постоянного тока Вам необходимы следующие исходные данные:
• диапазон входного напряжения U вх. (АС);
• диапазон выходного напряжения U вых. (DC);
• мощность (ток), потребляемая нагрузкой P нагр. (I нагр.);
• номиналы автоматических автоматов, устанавливаемых на распределение нагрузки;
• необходимость использования режима N+1;
• необходимость установки контактора отключения при глубоком разряде аккумуляторной батареи (LVD);
• необходимость установки контактора отключения неприоритетной нагрузки (PLD);
• необходимое время работы нагрузки от аккумуляторной батареи (АКБ) при пропадании входного напряжения (backup);
• пожелания по месту расположения системы и АКБ (например: 19 или 23 дюймовое исполнение системы, в отдельном шкафу или существующей стойке, АКБ располагаются в том же шкафу или на стеллажах, расстояние от системы до АКБ по длине кабеля и т.д. и т.п.);
• необходимость установки варисторной защиты по входу;
• необходимость дистанционного контроля и управления системой электропитания постоянного тока;
• возможность измерения симметрии АКБ и проведения автоматического и ручного тестирования АКБ;
• наличие функции термокомпенсации заряда АКБ;
• возможность ограничения тока заряда АКБ.
Помните, что наличие дополнительных опций, как правило, удорожает систему, однако в последние годы многие функции входят в стандартную комплектацию. Например, термокомпенсации заряда АКБ, измерение симметрии АКБ, проведение автоматического и ручного тестирования АКБ, ограничение тока заряда АКБ и др.
Но лучше всё-таки поинтересоваться у поставщика, что в Вашей системе электропитания включено изначально, а за что Вам придётся платить дополнительно. Возможно, Вы сможете сэкономить на отдельных элементах, которые в Вашем конкретном случае не нужны.
Однако иногда при проектировании систем для развивающихся узлов связи действует обратный принцип. Лучше перезаложиться, особенно с максимально возможной мощностью системы. Ведь бывает трудно, а порой и невозможно спрогнозировать увеличение нагрузки на несколько лет вперёд.
Secret:
Например, при строительстве систем от 50 кВт и выше, я всегда рекомендую заказчику установить в ЭПУ 1-2 пустые полки для установки выпрямительных модулей (rectifier). Это слабо влияет на стоимость оборудования (2-3%), но при необходимости увеличения мощности нагрузки Вы приобретаете только необходимое количество выпрямительных модулей и устанавливаете их в существующую систему, а не приобретаете ещё одну. Т.е. Ваша экономия составит до 90% от стоимости оборудования! А ещё Вам не придётся проводить проектировочные и монтажные работы, искать дополнительные места для размещения стоек!
Итак, у нас есть необходимые данные. Попробуем рассчитать систему электропитания постоянного тока!
Мощность (ток) системы складывается из тока нагрузки и мощности (тока) для заряда АКБ.
Мощность (ток) нагрузки нам известна, Давайте, вычислим мощность (ток) заряда АКБ. Если необходимое Вам время backup принять за «T», а ток нагрузки за «I нагр.», то необходимая ёмкость АКБ – «С» можно рассчитать по следующей формуле:
С = T х I нагр.
Далее по таблице разряда АКБ (см. документацию на АКБ) подбираем конкретный тип аккумуляторной батареи.
Обычно производители АКБ рекомендуют ток заряда батареи в 10-50% от ёмкости батареи. Теперь в зависимости от рекомендаций производителя АКБ вычисляем ток заряда батареи (рекомендуемый процент от ёмкости лучше уточнить в документации на АКБ или у производителя АКБ).
Secret:
Необходимо помнить, что при увеличении мощности нагрузки в систему не достаточно добавить только выпрямительные модули, надо увеличивать и ёмкость АКБ для сохранения заданного времени backup. На практике, обычно добавляют ещё одну группу батарей. Здесь кроется ещё один секрет проектирования систем электропитания. Я всегда рекомендую заказчику установить в систему на один батарейный автомат больше, чем нужно по расчетам. Практика показывает, что через год эксплуатации в 60% случаев происходит увеличение мощности нагрузки, а как следствие умощнение системы и добавление ещё одной группы АКБ.
Итак, у нас есть мощность (ток) нагрузки и мощность (ток) заряда АКБ. Сложив, их мы получаем необходимую нам мощность системы электропитания. Теперь мы сможем определиться с тем, какую линейку систем электропитания нам выбирать.
Обычно линейки систем электропитания постоянного тока одного производителя разделяются по типу охлаждения выпрямительных модулей по мощности. Подробнее о принципах построения систем электропитания читайте в статье «Устройство систем электропитания постоянного тока» на нашем сайте.
Top secret:
Например, у компании «Power-One» линейки систем электропитания перекрываются по мощности следующим образом:
|
Мощность системы |
Наименование системы |
|
04 – 1,6 кВт 0,4 – 1,6 кВт 0,4 – 3,2 кВт 1,2 – 4,8 кВт 2,0 – 20,3 кВт 2,0 – 26,1 кВт 2,0 – 69.6 кВт |
Aspiro 1RU- 1600W Aspiro 2RU- 2400W Aspiro 2RU- 3200W Aspiro Front Access Guardian Access (19’’) Guardiar Access (23’’) Guardian Central (на 1 шкаф) |
Выбирая систему электропитания необходимо учитывать, что все современные системы ЭПУ имеют модульный принцип построения, и суммарная мощность системы образуется как суммарная мощность всех модулей, установленных в системе. Т.е. при расчете системы Вам придётся привязываться к шагу по мощности одного модуля.
Поясню на примере: если Вы рассчитали мощность (ток) нагрузки + мощность (ток) заряда батареи = 8,5 кВт, то Вам можете использовать систему Guardian Access (19’’) (максимальная мощность 20,3 кВт) или систему с принудительной вентиляцией Guardiar Access (23’’) (максимальная мощность 26,1 кВт).
Пример расчета:
Исходные данные:
Мощность (ток) нагрузки - 18 А
Время backup 24 часа
С = T х I нагр. = 18А х 24 часа = 432 Ач
Для питания нагрузки током 18А в течение 24 часов потребуется аккумуляторная батарея ёмкостью не менее 432 Ач. Более точные данные берем из разрядных характеристик, которые можно посмотреть в документации на батарею.
Для электропитания в телекоммуникациях обычно используют фронттерминальные 12 В аккумуляторные батареи. Они специально разрабатывались для использования в 19 и 23 дюймовых телекоммуникационных шкафах. С точки зрения эксплуатации лучше устанавливать не менее 2 групп АКБ, для возможности замены и проведения регламентных работ. В данном примере можно использовать 4 группы фронттерминальных АКБ по 170 Ач каждая.
Secret:
Стоит обратить внимание, что фронттерминальные батареи удобно устанавливать по 4 блока на одну полку. Батареи емкостью до 150 Ач включительно, как правило, шириной 110 мм, отлично встают в 19 дюймовый конструктив. Батареи большей емкости обычно шириной 125 мм и более, поэтому для них потребуется 23 дюймовый конструктив шкафа (стойки). Также можно использовать и 19 дюймовое решение, но с большей глубиной (например, с глубиной 800 мм). В этом случае АКБ можно разместить за 19 дюймовой направляющей. Это, конечно, не совсем удобно, но если в одном шкафу с системой электропитания и АКБ будет располагаться еще другое 19 дюймовое оборудование, то такое решение может стать единственно возможным.
3 группы х 150 Ач = 450 Ач
Допустим, что рекомендуемый производителем АКБ ток заряда составляет 10% от ёмкости батареи. Т.е. на заряд батареи нам потребуется ток 45А.
Общая мощность (ток) системы составит:
I = I нагр. + I заряда батареи = 18А + 45А = 63А (3402 Вт при 54В)
Выбираем соответствующую данной мощности систему электропитания
Aspiro Front Access с тремя выпрямительными модулями XPGe12.48 (1200 Вт). Т.е. мощность системы составит 3,6 кВт. Если использовать режим N+1, то необходимо установить 4 модуля. Общая мощность системы составит 4,8 кВт.
Хочется отметить, что 3 группы фронттерминальных АКБ можно разместить в шкафу 1800х600х600 мм (23 дюйма) вместе с самой системой электропитания. Т.е. система ЭПУ с АКБ займёт одно стойка-место 600х600 мм, если позволяет высота помещения и нагрузка на пол.
Для размещения АКБ в шкафу необходимо установить 2 полки (одна группа АКБ устанавливается на дно шкафа, а три группы на полки) и стандартные кабели симметрии и АКБ для шкафа высотой 1,8 метра.
Добавляем необходимые функции (PLD, LVD, варисторную защиту, автоматы нагрузки) и спецификация системы электропитания готова!
Бесперебойного Вам электропитания, соблюдения техники безопасности и да прибудет с Вами сила тока!