مصادر وشبكات تيار العمل المباشر

في المحطات الفرعية لتشغيل دوائر العمل التيار المباشر عادة البطاريات الحمضية (الثابتة والمحمولة) وفي بعض الحالات تستخدم البطاريات القلوية. تتكون البطاريات الثابتة من بطاريات فردية ، وعادة ما تكون متصلة في سلسلة.

تسمى البطارية بمصدر تيار كيميائي ثانوي وظيفته تجميع الطاقة الكهربائية (الشحن) وإعادة هذه الطاقة إلى المستخدم (التفريغ).

الأجزاء الرئيسية للبطارية الحمضية (الشكل 1) عبارة عن صفائح موجبة 2 وسالب 1 من الرصاص ، تربط شرائط الرصاص 5 ، والكهارل ، والفواصل 3 ووعاء. تُستخدم ألواح الرصاص ذات عدد كبير من الحواف على أنها موجبة ، مما يزيد من سطح العمل للألواح ، مثل الألواح السالبة من النوع الصندوقي. بعد تكوين الصفائح الموجبة ، يتكون ثاني أكسيد الرصاص PbO2 ، وعلى الألواح السالبة ، يتم تشكيل الرصاص الإسفنج Pb.

أرز. 1. بطاريات من النوع SK -24 في حاوية خشبية: 1 - لوحة سلبية ، 2 - لوحة موجبة ، 3 - فاصل ، 4 - زجاج احتجاز ، 5 - شريط توصيل ، 6 - طرف الفرع

يتكون المنحل بالكهرباء من حمض الكبريتيك عالي النقاء والماء المقطر.كثافة المنحل بالكهرباء للبطارية المشحونة الثابتة عند 25 درجة مئوية هي 1.21 جم / سم 3.

بين الألواح الموجبة والسالبة للبطارية ، يتم تثبيت أقسام عازلة - فواصل تمنع الألواح من الانغلاق في حالة حدوث تشوه محتمل وسقوط الكتلة النشطة منها.

تتميز البطارية بسعة ، EMF ، تيارات الشحن والتفريغ. السعة الاسمية للبطارية (بالساعات أمبير) هي قدرتها عند تفريغ لمدة 10 ساعات ودرجة حرارة طبيعية (25 درجة مئوية) وكثافة (1.21 جم / سم 3) للإلكتروليت.

في المحطات الفرعية ، يتم استخدام بطاريات 220 فولت بشكل أساسي ، ويتم تجميعها من بطاريات C و SK و SN.

تم تصميم بطاريات C (الثابتة) لعمليات التفريغ من 3 إلى 10 ساعات أو أكثر. تسمح بطاريات CK (الثابتة لأنماط التفريغ قصيرة المدى) بالتفريغ لمدة 1-2 ساعات ، لذلك ، في بطاريات CK ، يتم استخدام شرائط توصيل معززة بين الألواح ، مصممة للتيار العالي.

تكون أوعية البطاريات C و CK مفتوحة للغرف C -16 و CK -16 وأصغر - زجاجية ، وللغرف الكبيرة - خشبية ومبطنة بالرصاص (أو السيراميك) بالداخل. تتميز المجمعات من نوع CH بحقيقة أنها توضع في حاويات مغلقة محكمة الغلق. تتميز هذه البطاريات بوزن وأبعاد صغيرة نسبيًا ، ويمكن تركيبها في غرفة واحدة باستخدام معدات كهربائية أخرى.

رقم البطارية (بعد تعيين الحرف) يميز سعتها. سعة الأمبير في الساعة تساوي عدد البطاريات مضروبًا في سعة وحدة البطارية الفردية برقم 1. بالنسبة للبطاريات من النوعين C-1 و SK-1 ، هذه السعة هي 36 أمبير ، وللنوع C- 10 و SK - 10 - 360 آه.

في المحطات الفرعية الصغيرة ، في حالة عدم وجود أحمال تدفق كبيرة وتقلبات حادة في شبكة تيار التشغيل (عند تشغيل المفاتيح ، وما إلى ذلك) ، يتم استخدام بطاريات بداية محمولة ذات سعة صغيرة بجهد 24 و 48 فولت. مثل هذه المحطات الفرعية ، تعمل البطارية عادةً لفترة طويلة في وضع التفريغ العادي وبعد فترة زمنية معينة - بعد فقدان سعتها الاسمية (التي يتم تحديدها من خلال قياسات التحكم في جهد البطارية) - يتم استبدالها ببطارية احتياطية. تستخدم البطاريات القلوية أحيانًا ، حيث يعمل محلول مائي من البوتاسيوم الكاوية بكثافة 1.19-1.21 جم / سم 3 كإلكتروليت.

في الألواح الموجبة للبطاريات القلوية ، المادة الفعالة هي هيدرات أكسيد النيكل ، وفي الصفائح السالبة - الكادميوم بمزيج من الحديد (بطاريات النيكل والكادميوم) أو الحديد فقط (بطاريات النيكل والحديد). في المحطات الفرعية ، غالبًا ما تستخدم بطاريات الحديد والنيكل لعناصر من أنواع NZh و TNZh.

تتمتع بطاريات الرصاص والقلوية بمزاياها وعيوبها: تتمتع بطاريات الرصاص الحمضية بجهد تفريغ أعلى (1.8-2 و 1.1-1.3 فولت) من البطاريات القلوية ، وقدرة أكبر وكفاءة في استخدام الطاقة. لذلك ، عند تكوين بطارية من نفس الجهد ، تتطلب بطاريات الرصاص الحمضية نصف هذا المقدار تقريبًا. خصائص البطاريات القلوية هي الاكتناز ، والكثافة ، والقوة الميكانيكية ، والتفريغ الذاتي المنخفض والقدرة على العمل في درجات حرارة منخفضة.

تعد البطاريات القابلة لإعادة الشحن مصدر الطاقة الأكثر موثوقية للأجهزة الثانوية ، حيث إنها توفر مصدر طاقة مستقل (مستقل) لدوائر التشغيل في حالة فشل جهد التيار المتردد.

في وضع الطوارئ ، تتولى البطاريات حمل جميع مستهلكي التيار المستمر ، مما يوفر حماية وأتمتة الترحيل ، فضلاً عن القدرة على التشغيل وإيقاف التشغيل مفاتيح... يُفترض أن المدة المحددة لوضع الطوارئ تساوي 0.5 ساعة لجميع أجهزة الاستقبال الكهربائية ودوائر العمل ذات التيار المباشر ، وللاتصالات والميكانيكا عن بُعد من ساعة إلى ساعتين ، 0 ساعة).

استخدام البطاريات القابلة لإعادة الشحن محدود بسبب تكلفتها العالية وتعقيد تشغيلها. لذلك ، يتم تثبيتها في أكبر المحطات الفرعية. في المحطات الفرعية 500 كيلو فولت وما فوق ، يتم تثبيت بطاريتين أو أكثر.

حاليًا ، تُستخدم مقومات ثابتة تسمى شواحن البطاريات لشحن البطاريات. في المحطات الفرعية القديمة ، لا يزال عدد كبير من مولدات المحركات قيد التشغيل.

أثناء التشغيل ، يتم استهلاك الطاقة الكهربائية المخزنة في البطارية بشكل مستمر. لتجديدها ، يتم استخدام الأجهزة القابلة لإعادة الشحن ، والتي يمكن استخدامها أيضًا كمولدات محركات ومعدلات ثابتة. عادة ما تكون قوة أجهزة الشحن 20-25٪ من قوة أجهزة الشحن. في بعض الحالات ، يمكن للجهاز نفسه أداء وظائف جهاز الشحن وإعادة الشحن.

تتكون المولدات الحركية من محرك تحريضي ومولد يعمل بالتيار المستمر مع الإثارة المتوازية. يتم تثبيت كلا الجهازين على نفس الإطار ، ويتم توصيل مهاويهما بواسطة أداة توصيل مرنة. عند شحن البطارية ، يجب أن يتغير جهد مولد الشاحن ، لذلك يتم اختيار مولد التيار المستمر مع تنظيم جهد واسع النطاق عن طريق تغيير الإثارة باستخدام محول متغير متغير.تستخدم مقومات السيليكون على نطاق واسع كأجهزة شحن وإعادة شحن ثابتة.

على عكس المولد المحرك ، فإن المقومات الثابتة أرخص ، ولا تحتوي على أجزاء متحركة ، وهي أكثر ملاءمة للصيانة ، وتتمتع بعمر خدمة طويل وقدرة تحميل زائدة كبيرة ، وبالتالي فهي الأكثر شيوعًا.

يتم توزيع التيار المباشر ، وربط أجهزة الشحن وإعادة الشحن ببطارية التخزين من خلال لوحات دوائر التيار المباشر (DCB) ، التي توجد عليها معدات وأدوات التحويل. من أجل راحة تصرفات الأفراد المناوبين ، يتم تطبيق دوائر الذاكرة DC DC على DCS.

يتم توصيل البطاريات وإمدادات الطاقة المستمرة وأجهزة الشحن وإعادة الشحن ومستقبلات التيار المستمر الكهربائية ببعضها البعض عن طريق خطوط الكابلات وفي بعض الحالات عن طريق قضبان التوصيل ، وتشكل معًا دائرة كهربائية لشبكة التيار المستمر.

هناك ثلاث طرق رئيسية لتشغيل البطاريات القابلة لإعادة الشحن: الشحن النفاث ، وتفريغ الشحن ، وتفريغ الشحن - الراحة.

في المحطات الفرعية ، عادةً ما يتم تشغيل البطاريات في وضع الشحن الهش ... في هذه الحالة ، يقوم جهاز إعادة الشحن المجهز بجهاز تثبيت الجهد (بدقة ± 2٪) دائمًا بتزويد المستقبِلات الكهربائية التي يتم تشغيلها باستمرار للشبكة لتشغيل التيار (مصابيح الإشارة ، ملفات المرحلات ، الموصلات) ، كما تقوم بإعادة شحن البطارية ، لتعويض تفريغها الذاتي.

نتيجة لذلك ، تكون البطارية مشحونة بالكامل في جميع الأوقات. تمتص البطارية صدمات الحمل قصيرة المدى بشكل أساسي.

في التين. يوضح الشكل 2 مخططًا لتركيب البطارية في محطة فرعية بجهد 500 كيلو فولت.تحتوي المحطة الفرعية على بطاريتين للتخزين وثلاثة أجهزة لإعادة الشحن والشحن ، إحداها احتياطية. يتم تجميع بطاريات المركب من بطاريات الرصاص الحمضية من النوع SK المستخدمة كأجهزة شحن وإعادة شحن مقومات أشباه الموصلات VAZP-380 / 260-40 / 80 ... يتم تجميع لوحة DC من لوحات DC كاملة من سلسلة PSN-1200-71.

أرز. 2. رسم تخطيطي لتركيب البطارية بدون عناصر إضافية: AB1 ، AB2 - بطاريات التخزين ، VU1 ، VU2 ، VUZ - أجهزة المعدل ، UMC - جهاز الضوء الوامض ، UKN - جهاز التحكم في مستوى الجهد ، UKI - عزل جهاز التحكم ، SH - التحكم حافلة ، SH - حافلات الإشارة ، (+) - حافلات وامضة ، I ، II ، III ، IV - أرقام الأقسام ، SH - حافلات الطاقة للمغناطيسات الكهربائية لتشغيل المفاتيح

تنقسم إطارات الدرع إلى قسمين رئيسيين (الأول والثاني) وقسمين إضافيين (الثالث والرابع). يتم تشغيل أجهزة الاستقبال الكهربائية من خلال القسمين الأول أو الثاني ، وتستخدم الأقسام المساعدة للتقصير المتبادل لمصادر الطاقة: بطاريات التخزين ومعدلات الشحن وإعادة الشحن.

يتم توصيل أجهزة الاستقبال الكهربائية وإمدادات الطاقة باستخدام مفاتيح التبديل التلقائية من سلسلة A3700 و AK-63. تؤدي هذه المفاتيح وظائف تبديل الأجهزة وتحمي اتصالات DCB من الدوائر القصيرة. تم تجهيز اللوحة بأجهزة لوميض الضوء UMC ، والتحكم في العزل UCI ومستوى الجهد UCN.

في التركيبات التي تتطلب جهدًا متزايدًا لتشغيل مغناطيس كهربائي قوي لمفاتيح الزيت ، يتم تثبيت عناصر إضافية. تتكون البطاريات ذات الخلايا الإضافية من 120 و 128 و 140 خلية بدلاً من 108.في مثل هذه الحالات ، تتغير الدائرة إلى حد ما.

لمنع كبريتات ألواح الخلايا الإضافية ، يتم توصيل المقاوم القابل للتعديل بين القطب السالب وفروع الخلية 108 ، والتي يتم من خلالها إنشاء تيار تفريغ يساوي تيار التفريغ للخلايا الرئيسية. يضمن ذلك نفس ظروف التشغيل للخلايا الرئيسية والإضافية ويستبعد إمكانية الشحن والتفريغ العميق ، مما يمنع الكبريتات ويزيد من عمر خدمة البطاريات. في وضع الشحن الهزيل ، تكون البطارية دائمًا في حالة شحن وجاهزة لتزويد المستخدمين بالتيار المباشر.

في الوضع العادي ، يجب أن يكون الجهد الكهربي لكل خلية بطارية قيد التشغيل 2.2 فولت مع تفاوت ± 2٪. في الحالات التي يكون فيها التيار المباشر للجهود المختلفة مطلوبًا لتشغيل الأجهزة الثانوية ، يتم استخدام البطاريات المحمولة والفروع من خلايا البطارية الوسيطة.

على سبيل المثال ، بالنسبة لمعظم أجهزة حماية التتابع مطلوب جهد 220 فولت ، للأجهزة الميكانيكية عن بعد 24 أو 48 أو 60 فولت ولتشغيل محركات كهرومغناطيسية قوية لمفاتيح الزيت - جهد يصل إلى 250 فولت وأكثر للتعويض عن انخفاض الجهد في الكابل من البطارية إلى مجموعة المفاتيح الكهربائية ، حيث يتم تثبيت المفاتيح عند تيارات تدفق عالية.

في بعض التركيبات ، تعمل بطاريات التخزين في وضع الشحن والتفريغ. في هذه الحالة ، لا يظل الجهد عند أطراف البطارية ثابتًا ، ولكنه يختلف في نطاق واسع نسبيًا (بالنسبة لبطاريات الرصاص الحمضية ، أثناء التفريغ ، يتغير الجهد من 2 إلى 1.8-1.75 فولت ، وعند الشحن من 2 ، 1 إلى 2،6-2 ، 7 ب).

للحفاظ على مستوى جهد بطارية ثابت في جميع أوضاع حافلات التيار المستمر للوحة DC في دوائر البطارية التي تعمل بطريقة الشحن والتفريغ ، يتم توفير مفتاح عنصر ، والذي يعمل على تغيير عدد البطاريات المتصلة بحافلات التثبيت أو الشاحن.

لا يتم اعتبار تشغيل تركيبات البطارية في وضع الشحن-الراحة-التفريغ هنا ، حيث لا يتم استخدام هذا الوضع في المحطات الفرعية.

تتكون البطاريات ذات الجهد الكهربائي 24 أو 36 أو 48 فولت عادةً من عدة بطاريات محمولة متصلة في سلسلة. في معظم الحالات ، يتم تثبيت مجموعتين من هذه البطاريات ، إحداهما احتياطية.