Содержание
1. Введение
2. Первоистоки
3. Решение
1. Введение
Здравствуйте, дорогие читатели.
Данная статья посвящена для инженерно-технической аудитории, которым в силу специфики своей работы приходиться работать с внутренними слаботочными сетями и систем автоматизации . Инженерам-проектировщикам, пусконаладчикам и действующему персоналу эксплуатирующих организаций нередко приходиться сталкиваться с простейшей задачей - грамотного подбора источника бесперебойного питания (далее ИБП) с подсчётом ёмкости аккумуляторных батарей.
На первый взгляд простейшая задача, которая решается из знания законов физики. Но практика показывает, что даже тут есть нюансы. В частности, для проектировщиков проблема №1 – это грамотное оформление расчёта для проверки экспертизой (ведь люди там со своей закалкой и своими требованиями).
2. Первоистоки
Обратимся к изначальным первоистокам, которые требуют предусматривать решение этой задачи.
общее требование для всех зданий и сооружений - ТКП 45-4.03-267-2012 "Газораспределение и Газопотребление" - п.7.10.12 "электроснабжение систем контроля загазованности ... не ниже I категории".
требование для жилых и общественных зданий - ТКП 339-2022 п.8.5.2 " электроприёмники ... сигнализации загазованности ... от двух независимых источников"
СН 4.03.01-2019 Газораспределение и газопотребление.
п.10.11 Электроснабжение систем контроля загазованности и контроля концентрации окиси углерода должно быть не ниже I категории надёжности, а для жилых домов - не ниже II категории надёжности, при этом целесообразно руководствоваться [5].
Как вывод отсюда вытекает следующее:
Электроснабжение систем контроля загазованности и контроля концентрации СО должно быть не ниже I категории надёжности. При наличии одного источника электропитания допускается использовать в качестве резервного источника питания электроприёмников систем контроля загазованности устройства электроснабжения, обеспечивающие бесперебойное питание указанных электроприёмников в дежурном режиме в течение 24 ч и в режиме «ТРЕВОГА» — не менее 1 ч. При применении в качестве резервного источника электропитания устройств электроснабжения аккумуляторных батарей, их ёмкость определяется расчётом.
В данной статье не будем более детально углубляться в государственные стандарты, нормы и правила. Думаю, у читателя для этого хватает возможностей. Но поверхностно затронем теорию по физическим процессам.
Обратимся к популярному источнику информации нашей современности, чтобы поверхностно понимать объект исследований:
Аккумулятор, аккумуляторная батарея или вторичная батарея (формально тип аккумулятора энергии) — это тип электрической батареи, которую можно заряжать, разряжать в нагрузку и перезаряжать много раз, в отличие от одноразовой или основной батареи, которая поставляется полностью заряженной и выбрасывается после использования.
3. Решение
Для расчёта ИБП для обеспечения I категории надёжности электроснабжения лучше воспользоваться формулой из ТКП 45-2.02-190-2010 Пожарная автоматика зданий и сооружений п.17.4.
В случае прохождения экспертизы будет возможность на него сослаться и аргументировать свое решение
Необходимую минимальную ёмкость Смин, А·ч, определяют по формуле:
Смин = (Ад*tд + Ат*tт),
где Ад — потребляемый ток системой пожарной автоматики в дежурном режиме (при отключении основного источника питания), А;
tд, tт — время потребления тока в дежурном и тревожном режимах соответственно, ч;
Ат — потребление тока в тревожном режиме.
Начальную ёмкость аккумуляторных батарей следует принимать на 25 % больше расчётной (для учёта снижения ёмкости в процессе эксплуатации за счёт старения). Это объясняется следующими причинами:
Аккумуляторы постоянно работают в циклическом режиме. В ходе эксплуатации батарею изначально разряжают, потом заряжают . И этот процесс не длится вечно, т.к. ограничен ресурсом самой батареи.
Электрохимические реакции постоянно изменяются, характеристики прибора ухудшаются, материалы неуклонно деградируют — идёт процесс старения (и этот процесс необратимый), который измеряется в циклах. Более подробно о них можно прочитать по этой ссылке. В результате батарея медленно теряет свои свойства и выбрасывается. Именно по этой причине предусматривается так называемый запас работы аккумуляторной батареи.
Более подробную и красочную информацию можно изучить из другого источника по следующей ссылке.
С учётом запаса формула примет следующий вид:
Смин = (Адtд + Атtт)*1,25
Давайте также уделим немного внимание скучной теории, которая немного прояснит ситуацию и возможно ответит на возникшие вопросы.
Все вычисления будет лучше проводить в Ампер в час.
Eдиница энергии аккумулятора Ампер-час (А·ч) - производная единица для измерения электрической энергии. Один ампер-час соответствует работе тока в один ампер за один час. Формула: А·ч = I · t, где
I - сила тока в амперах,
t - время в часах.
Ампер-часы используются для указания ёмкости аккумуляторов, батарей, гальванических элементов. Следовательно, чем выше ампер-часы, тем больше заряда может накопить батарея.
Но более полную информацию вы можете узнать в любых других источниках. Например, тут.
Непосредственно наш объект исследований - Аккумуляторная батарея.
Батарея — это устройство, в котором электрическая энергия накапливается химическим путём и высвобождается по мере необходимости. Когда батарея подключается к цепи, между электродами и электролитом происходит химическая реакция, порождающая поток электронов через цепь.
Аккумулятор предназначен для накопления, хранения электроэнергии и передачи её электропотребителям. Одним из важнейших параметров, кроме пускового тока, типоразмера и полярности, является ёмкость батареи, которая измеряется в ампер-часах. Другими словами, ёмкость – это количество электроэнергии, которую может передать полностью заряженный аккумулятор за единицу времени подключённым к нему устройствам.
А теперь от теории к практике.
В качестве примера подберём источник бесперебойного питания с аккумуляторными батареями для стационарного газоанализатора ФСТ-03М (24В) с первичными датчиками по загазованности. Данный комплект приборов широко используются в мини-котельных и подвальных автомобильных паркингах жилых комплексов. В нашем случае примем, что согласно установленным нормам есть необходимость обеспечить I категорию электроснабжения системы газоанализа. Если при коллективном проектировании эту категорию не может обеспечить специалист электротехнического отдела, то приходится «дело брать в свои руки».
Наши исходные данные в качестве устанавливаемых средств автоматизации в табличной форме:
Расчёт электропитания системы контроля загазованности
Смин = (Адtд + Атtт)*1,25,
Смин=(0,2 А*24ч+0,378 А*1ч)*1,25=6,47 А*ч
Округлим наш ответ в большую сторону, в результате мы принимаем две АКБ 7 А*ч, 12В. Две батареи мы используем для последовательного соединения, чтобы на выходе получалось 24 В – напряжение питания нашего стационарного газоанализатора.
Из табличных данных видно, что первичные датчики контроля загазованности потребляют одинаковое количество электроэнергии при нормальном и тревожном режимах в отличии от самого газоанализатора ФСТ-03м, которому при аварийном режиме придётся аварийную сигнализацию, что увеличит его потребление в текущий момент.
Надеюсь, данный материал окажется полезным для любых направлений инженерно-технической деятельности в области автоматизации. Подписывайтесь на канал, чтобы не пропустить новые публикации!
