מקורות ורשתות של זרם עבודה ישיר

בתחנות משנה להנעת מעגלי עבודה זרם ישר בדרך כלל נעשה שימוש בסוללות חומצה (נייחות וניידות) ובמקרים מסוימים בסוללות אלקליין. סוללות נייחות מורכבות מסוללות בודדות, המחוברות בדרך כלל בסדרה.

סוללה נקראת מקור זרם כימי משני שתפקידו לצבור אנרגיה חשמלית (טעינה) ולהחזיר אנרגיה זו למשתמש (פריקה).

החלקים העיקריים של סוללת החומצה (איור 1) הם לוחות עופרת חיובי 2 ושלילי 1, חיבור רצועות עופרת 5, אלקטרוליט, מפרידים 3 וכלי. צלחות עופרת עם מספר רב של קצוות משמשות כחיוביות, מה שמגדיל את משטח העבודה של הלוחות, כמו צלחות שליליות מסוג קופסה. לאחר היווצרות הלוחות החיוביים נוצרת עופרת דו-חמצנית PbO2, ועל הלוחות השליליים נוצרת עופרת ספוג Pb.

אורז. 1. מצברים מסוג SK -24 במיכל עץ: 1 - לוח שלילי, 2 - לוח חיובי, 3 - מפריד, 4 - זכוכית תומכת, 5 - פס חיבור, 6 - קצה הענף

האלקטרוליט מורכב מחומצה גופרתית בטוהר גבוה ומים מזוקקים.צפיפות האלקטרוליט של סוללה טעונה נייחת ב-25 מעלות צלזיוס היא 1.21 גרם/סמ"ק.

בין הלוחות החיוביים והשליליים של הסוללה מותקנות מחיצות מבודדות - מפרידות המונעות את סגירת הלוחות במקרה של עיוות אפשרי והמסה הפעילה נושרת מהן.

הסוללה מאופיינת בקיבולת, EMF, זרמי טעינה ופריקה. הקיבולת הנומינלית של הסוללה (באמפר-שעות) היא הקיבולת שלה בפריקה של 10 שעות ובטמפרטורה רגילה (25 מעלות צלזיוס) וצפיפות (1.21 גרם / cm3) של האלקטרוליט.

בתחנות משנה משתמשים בעיקר בסוללות 220V המורכבות מסוללות C, SK, SN.

סוללות C (נייחות) מיועדות לפריקות של 3 עד 10 שעות או יותר. סוללות CK (נייחות למצבי פריקה קצרי טווח) מאפשרות פריקה למשך 1-2 שעות, לכן, בסוללות CK משתמשים ברצועות חיבור מחוזקות בין הלוחות המיועדות לזרם גבוה.

כלי סוללה C ו-CK פתוחים, עבור חדרים C -16, CK -16 ומטה - זכוכית, ולחדרים גדולים - עץ, מרופדים בעופרת (או קרמיקה) בפנים. מצברים מסוג CH מאופיינים בכך שהם ממוקמים במיכלים סגורים אטומים. לסוללות אלו משקל וממדים קטנים יחסית, ניתן להתקין אותן בחדר אחד עם ציוד חשמלי אחר.

מספר הסוללה (אחרי האותיות) מאפיין את הקיבולת שלה. קיבולת האמפר-שעה שווה למספר הסוללות כפול בקיבולת היחידה של סוללה בודדת עם המספר 1. לסוללות מסוג C-1 ו-SK-1 קיבולת זו היא 36 Ah, ולסוגים C- 10 ו-SK - 10 - 360 אה.

בתחנות משנה קטנות, בהיעדר עומסי פריצה משמעותיים ותנודות חדות ברשת זרם ההפעלה (כאשר המתגים מופעלים וכו'), משתמשים בסוללות מתנע ניידות בעלות קיבולת קטנה במתח של 24 ו-48 וולט. תחנות משנה כאלה, הסוללה היא בדרך כלל עובדת במשך זמן רב במצב פריקה רגיל ולאחר זמן מסוים - לאחר איבוד הקיבולת הנומינלית שלה (אשר נקבעת על ידי מדידות בקרה של מתח הסוללה) - היא מוחלפת בחלופה. לפעמים משתמשים בסוללות אלקליות, שבהן תמיסה מימית של אשלגן קאוסטי בצפיפות של 1.19-1.21 גרם/סמ"ק משמשת כאלקטרוליט.

בפלטות החיוביות של סוללות אלקליין, החומר הפעיל הוא ניקל אוקסיד הידרט, ובצלחות השליליות - קדמיום בתערובת של ברזל (סוללות ניקל-קדמיום) או רק ברזל (סוללות ניקל-ברזל). בתחנות משנה, סוללות ברזל ניקל של אלמנטים מסוג NZh ו- TNZh משמשים לרוב.

לסוללות עופרת ולסוללות אלקליין יש את היתרונות והחסרונות שלהן: לסוללות עופרת-חומצה יש מתחי פריקה גבוהים יותר (1.8-2 ו-1.1-1.3 V) מאשר לסוללות אלקליין, קיבולת ויעילות אנרגטית גבוהים יותר. לכן, כשמרכיבים סוללה באותו מתח, סוללות עופרת דורשות כמעט חצי מזה. המאפיינים של סוללות אלקליין הם קומפקטיות, צפיפות, חוזק מכני, פריקה עצמית נמוכה ויכולת עבודה בטמפרטורות נמוכות.

סוללות נטענות הן מקור הכוח האמין ביותר למכשירים משניים, מכיוון שהן מספקות אספקת חשמל עצמאית (אוטונומית) למעגלים הפועלים במקרה של כשל במתח AC.

במצב חירום, הסוללות משתלטות על העומס של כל צרכני ה-DC, מספקות הגנת ממסר ואוטומציה, כמו גם יכולת הפעלה וכיבוי מתגים... משך הזמן המגביל של מצב החירום הוא השווה ל-0.5 שעות עבור כל המקלטים החשמליים ומעגלי העבודה עם זרם ישר, ולתקשורת וטלמכניקה 1-2 שעות., 0 שעות).

השימוש בסוללות נטענות מוגבל בשל עלותן הגבוהה ומורכבות הפעולה. לכן, הם מותקנים בתחנות המשנה הגדולות ביותר. בתחנות משנה של 500 קילו וולט ומעלה מותקנות שתי סוללות או יותר.

נכון להיום, מיישרים סטטיים הנקראים מטענים לסוללות משמשים לטעינת סוללות. בתחנות המשנה הוותיקות עדיין פועלים מספר לא מבוטל של גנרטורים למנועים.

במהלך הפעולה, האנרגיה החשמלית המאוחסנת בסוללה נצרכת ברציפות. כדי לחדש אותו, משתמשים במכשירים נטענים, שיכולים לשמש גם כמחוללי מנועים ומיישרים סטטיים. הספק המטענים הוא בדרך כלל 20-25% מהספק המטענים. במקרים מסוימים, אותו מכשיר יכול לבצע את הפונקציות של התקן טעינה וטעינה.

מנוע גנרטורים מורכבים ממנוע אינדוקציה ומגנרטור DC עם עירור מקביל. שתי המכונות מותקנות על אותה מסגרת, והפירים שלהן מחוברים באמצעות צימוד אלסטי. בעת טעינת הסוללה, מתח הגנרטור של המטען חייב להשתנות, ולכן מחולל ה-DC נבחר עם ויסות מתח בטווח רחב על ידי שינוי עירור שלו עם shunt rheostat.מיישרי סיליקון נמצאים בשימוש נרחב כמכשירי טעינה וטעינה סטטית.

בניגוד למנוע-גנרטור, מיישרים סטטיים זולים יותר, ללא חלקים נעים, נוחים יותר לתחזוקה, בעלי חיי שירות ארוכים ויכולת עומס יתר גדולה, ולכן הם הנפוצים ביותר.

חלוקת הזרם הישר, החיבור של התקני הטעינה והטעינה מחדש לסוללת האחסון מתבצעת באמצעות לוחות הזרם הישר (DCB), עליהם נמצאים ציוד המיתוג והמכשירים. לנוחות הפעולות של הצוות התורן, מופעלים מעגלים מנמוניים של DC DC על ה-DCS.

סוללות, ספקי כוח DC, מכשירי טעינה וטעינה, מקלטי חשמל DC מחוברים זה לזה בקווי כבלים ובמקרים מסוימים ע"י פסי פס. ביחד הם יוצרים מעגל חשמלי לרשת DC.

ישנם שלושה מצבי פעולה עיקריים של סוללות נטענות: טעינת סילון, טעינה-פריקה וטעינה-מנוחה-פריקה.

בתחנות משנה, סוללות מופעלות בדרך כלל במצב טעינת טפטוף... במקרה זה, המטען המצויד במכשיר ייצוב מתח (בדיוק של ± 2%) מספק תמיד את המקלטים החשמליים המופעלים כל הזמן של הרשת עבור זרם הפעלה (מנורות איתות, סלילי ממסרים, מגעים), וגם מטעין את הסוללה, מפצה על הפריקה העצמית שלה.

כתוצאה מכך, הסוללה טעונה במלואה בכל עת. זעזועים של עומס לטווח קצר נספגים בעיקר בסוללה.

באיור. 2 מציג תרשים של התקנת הסוללה בתחנת משנה 500 קילו וולט.לתחנת המשנה שתי סוללות אחסון ושלושה התקני טעינה וטעינה, אחד מהם רזרבי. סוללות מצברים מורכבות מסוללות עופרת-חומצה מסוג SK המשמשות כמכשירי טעינה וטעינה מיישרי מוליכים למחצה VAZP-380 / 260-40 / 80... לוח DC מורכב מלוחות DC שלמים מסדרת PSN-1200-71.

אורז. 2. תרשים סכמטי של התקנת הסוללה ללא אלמנטים נוספים: AB1, AB2 - סוללות אחסון, VU1, VU2, VUZ - התקני מיישר, UMC - התקן אור מהבהב, UKN - התקן בקרת רמת מתח, UKI - בידוד התקן בקרה, SH - בקרה אפיק, SH - אפיקי אותות, (+) - אוטובוסים מהבהבים, I, II, III, IV - מספרי סעיפים, SH - אפיקי כוח של אלקטרומגנטים להפעלת מתגים

צמיגי מגן מחולקים לשני חלקים עיקריים (I ו-II) ושני חלקים עזר (III ו-IV). מקלטים חשמליים מופעלים על ידי סעיפים I או II, חלקי עזר משמשים לקיצור הדדי של מקורות כוח: סוללות אחסון ומיישרים לטעינה וטעינה.

מקלטי חשמל וספקי כוח מחוברים באמצעות מתגים אוטומטיים מסדרות A3700 ו-AK-63. מתגים אלה מבצעים את הפונקציות של התקני מיתוג ומגנים על חיבורי ה- DCB מפני קצרים. הלוח מצויד בהתקנים לאור מהבהב UMC, בקרת בידוד UCI ורמת מתח UCN.

במתקנים שבהם נדרש מתח מוגבר כדי להפעיל אלקטרומגנטים רבי עוצמה של מתגי שמן, מותקנים אלמנטים נוספים. סוללות עם תאים נוספים מורכבים מ-120, 128, 140 תאים במקום 108.במקרים כאלה, המעגל משתנה במקצת.

כדי למנוע סולפטציה של לוחות תאים נוספים, מחברים נגד מתכוונן בין הקוטב השלילי לענפי התא ה-108, בעזרתו נוצר זרם פריקה השווה לזרם הפריקה של התאים הראשיים. זה מבטיח את אותם תנאי הפעלה עבור התאים הראשיים והתאים הנוספים ואינו כולל את האפשרות של טעינות ופריקות עמוקות, המונעות סולפטציה ומגדילות את חיי השירות של הסוללות. במצב טעינת טפטוף, הסוללה תמיד במצב טעונה ומוכנה לספק למשתמשים זרם ישר.

במצב רגיל, המתח של כל תא סוללה מופעל צריך להיות 2.2 וולט עם סובלנות של ± 2%. במקרים בהם נדרש זרם ישר של מתחים שונים כדי להפעיל את המכשירים המשניים, נעשה שימוש בסוללות ניידות וענפים מתאי סוללת הביניים.

למשל, לרוב התקני הגנת ממסר נדרש מתח של 220 וולט, עבור מכשירים טלמכניים 24, 48 או 60 וולט ולהפעלת כוננים אלקטרומגנטיים רבי עוצמה של מתגי שמן - מתח של עד 250 וולט ומעלה כדי לפצות על ירידת המתח בכבל מהסוללה אל הסוללה. מיתוג, שבו המתגים מותקנים בזרמי פריצה גבוהים.

בהתקנות מסוימות, סוללות האחסון פועלות במצב טעינה-פריקה. במקרה זה, המתח במסופי הסוללה אינו נשאר קבוע, אלא משתנה בטווח רחב יחסית (עבור סוללות עופרת, במהלך הפריקה, המתח משתנה מ-2 ל-1.8-1.75 וולט, ובטעינה מ-2, 1 עד 2,6 -2, 7 ב).

כדי לשמור על רמת מתח סוללה יציבה בכל המצבים של אפיקי ה-DC של לוח ה-DC במעגלי הסוללה הפועלים בשיטת טעינה-פריקה, מסופק מתג אלמנט, המשמש לשינוי מספר הסוללות המחוברות לאפיקים של הסוללה. התקנה או למטען.

הפעלת התקנות סוללה במצב טעינה-מנוחה-פריקה אינה נחשבת כאן, מכיוון שמצב זה אינו בשימוש בתחנות משנה.

סוללות במתח של 24, 36 או 48 וולט מורכבות לרוב ממספר סוללות ניידות המחוברות בטור. ברוב המקרים מותקנות שני סטים של סוללות כאלה, אחת מהן רזרביה.