DOMAĆI ZADATAK BROJ 1

1. DOMAĆI ZADATAKBROJ 1 Grupa 3 Lepojević Nikola 03/391 Stamenković Dragan 03/126 Stojadinović Miloš 03/403

2. Proračun broja i tipa ćelija akumulatora za potrebe sistemabesprekidnog napajanja

3. Tekst zadatka Koristeći izvod iz kataloga proizvođača olovnih akumulatora, dat u tabeli (snaga opterećenja olovne ćelije, iskazana u vatima, u funkciji njenog trajanja, pri definisanom minimalnom naponu na ćeliji), usvojiti broj i tip ćelija akumulatora za potrebe sistema besprekidnog napajanja za napajanje potrošača snagom 30 kVA, pri cos  = 0.8 i za napon 3 x 380 V, koje u jednosmernom kolu ima potrošnju od 26.4 kW, i to u trajanju od 30 minuta. Regulacijom u izlaznom invertorskom stepenu sistema (invertor i izlazni transformator) besprekidnog napajanja, na izlazu se može održati potrebni napon pri minimalnom naponu u jednosmernom međukolu od 326.4 V. Maksimalni napon punjenja baterije je 2.4 V po ćeliji. Minimalni napon distributivne mreže (3 x 380 V / 220 V) iznosi 90 % nominalnog. Ispravljački regulisani most je direktno napajan sa mreže, bez međutransformatora. Specificirati elemente sistema besprekidnog napajanja ako se ono izvodi pomoću čopera u jednosmernom kolu. Odrediti opsege prenosnog odnosa oba čopera – onog koji podiže vrednost napona od izlaza diodnog ispravljača prema ulazu PWM invertora i onog koji služi kao punjač baterije akumulatora. Definisati i potrebnu akumulatorsku bateriju.

4. Tabela proizvođača olovnih akumulatorskih baterija

5. Rešenje

6. Broj ćelija Iz uslova da je napon na jednoj ćeliji u toku pražnjenja 2V (nominalni napon za Pb baterije) i da napon cele baterije treba da iznosi 380V dobijamo da je potreban broj ćelija: n1= = =190 ćelija Na ovaj broj dodajemo još 2 ćelije zbog padova napona u jednosmernom međukolu pa je ukupan broj ćelija u bateriji 192 .

7. Minimalni napon po ćeliji Iz uslova da je minimalan napon koji se može javiti u DC međukolu 326.4V dobijamo da je minimalan napon po jednoj ćeliji: U1min= = = 1.7V

8. Izbor ispravljača Za punjenje baterije moguće je izabrati jedan od sledeća dva tiristorska ispravljača : • Mostni poluupravljivi • Mostni punoupravljivi

9. Mostni poluupravljivi

10. Formula za srednju vrednost napona na izlazu ovog ispravljača uz zanemarenu komutaciju iznosi: Ud = (1) gde su: Ud - srednja vrednost napona na izlazu ispravljača E - efektivna vrednost faznog napona mreže - ugao paljenja tiristora

11. Ukoliko je mrežni napon minimalan i iznosi 0.9Un=198V ugao paljenja =0o napon na izlazu ispravljača će biti: Ud = =463.14V • Ako ovaj napon podelimo sa brojem ćelija dobijamo da je napon po ćeliji u tom slučaju: U1= = = 2.41V

12. Ukoliko uračunamo pad napona u vezama između ispravljača i baterije dobićemo da je prethodno izračunati napon po ćeliji prihvatljiv u odnosu na maksimalni napon celije pri punjenju koji iznosi 2.4V • Posto je ovaj kriterijum ispunjen, zaključujemo da je ovaj ispravljač moguće koristiti za punjenje Pb baterije sa uslovima iz zadatka

13. Ako pretpostavimo da je maksimalan napon mreže 1.1Un=242V,a zelimo da bateriju punimo konstantnim naponom čija je usvojena vrednost 463.14V iz formule (1) dobijamo da je tada potreban ugao paljenja: max = 50.48o • Imamo dakle,da je za promenu ulaznog napona za ±10% potrebno ugao paljenja menjati u opsegu [0 o,50.48 o] ako se želi punjenje baterije konstantnim naponom

14. Mostni punoupravljivi

15. Formula za srednju vrednost napona na izlazu ovog ispravljača uz zanemarenu komutaciju iznosi: Ud = (2) gde su: Ud - srednja vrednost napona na izlazu ispravljača E - efektivna vrednost faznog napona mreže - ugao paljenja tiristora

16. Dobija se da je za minimalan napon mreže i ugao paljenja 0o isti napon po ćeliji tj. 2.41V što smo ustanovili da je prihvatljiva vrednost • Iz ovoga se može zaključiti da je prihvatljiva upotreba i ovog ispravljača za punjenje Pb baterije

17. U slučaju maksimalnog napona mreže od 242V potreban ugao paljenja, da bi održali konstantan i maksimalan napon na bateriji pri punjenju, iznosi: max = 35.1o pa je potreban opseg promene ugla paljenja [0o, 35.1o].

18. Izbor baterije iz tabele • Pošto je usvojen jedan od dva ispravljača sa definisanim opsegom ugla paljenja može se konačno odrediti baterija iz tabele koja daje snagu specificiranu u zadatku (26.4kW) • Snaga po jednoj ćeliji iznosi: P1= =137.5W • Koristeći ovu vrednost, kao i podatak o minimalnom naponu ćelije od 1.7V i trajanju napajanja od 30min, iz tabele usvajamo bateriju sa prvom većom snagom po ćeliji (210W), a to je baterija SL100

19. Dobijamo da je ukupna snaga koju izabrana baterija može da pruži: P=192·210W=40.32kW Napomena:Pošto je u zadatku dozvoljena linearna interpolacija između vrednosti datih u tabeli mogla se odmah usvojiti baterija snage 137.5W po ćeliji,minimalnom naponu 1.7V i vremenu pražnjenja od 30min.

20. Rešenje sa čoperom u jednosmernom kolu • Kod ovog rešenja koristimo diodni most za ispravljanje mrežnog napona dok čoperima regulišemo napon punjenja baterije i ulazni napon invertora. Slika ovog rešenja je data na sledećem slajdu

22. Elementi sistema • Diodni ispravljač • Čoper podzač napona • PWM invertor za podešenje napona na prijemniku • Statički prekidač za prebacivanje na mrežu u slučaju kvara invertora i preusmeravanje preopterećenja • Mehanički prekidač za prebacivanje na mrežu

23. Određivanje opsega prenosnih odnosa čopera • Napon na izlazu diodnog ispravljača: • kada uzimamo napon iz mreže: • kada uzimamo napon iz baterije:

24. Za željeni napon od 380V na izlazu iz invertora, potrebno je obezbediti na njegovom ulazu:

25. Rad na mreži • Napon na izlazu podizača: • Kako je ovo nemoguće, usvajamo m=0, što daje na izlazu invertora napon: što je 5% više od zahtevanog napona, i ovo ne škodi potrošačima.

26. Za minimalan napon na izlazu iz ispravljača dobijamo tako dobijamo da se opseg modulacije menja u granicama:

27. Dok radimo na mreži, pored napajanja potrošača punimo i bateriju, pa radi i čoper spuštač, kome je to namena. • Bateriju punimo naponom: • Napon na izlazu spuštača iznosi:

28. Rad sa baterije (kad nema napona na mreži, napajanje obezbeđuje baterija i u tom slučaju čoper punjač nije u funkciji). • Opseg modulacije u tom slučaju iznosi:

29. Hvala na pažnji!