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2015年3月6日,星期五

工厂直流系统

DC系统如何工作?

直流系统从工厂配电系统获取交流电,将其转换为直流电,并为工厂提供关键的直流负载以及UPS系统。直流系统还包括在工厂紧急情况(停电)期间为直流负载提供备用电源的电池。直流电源系统包括电池,电池充电器,电池开关盒,直流配电和二次配电板以及直流电动机控制中心。 

何时可以使用直流系统?

在正常运行条件下,电池充电器与直流配电板一起为应急照明设备和UPS逆变器提供主电源,并为工厂的开关柜,DCS,通信设备以及多个保护和控制面板提供辅助控制电源。

 在工厂停电期间,电池为紧急驱动器(例如应急油泵,真空断路器阀等)供电,以安全关闭工厂。此外,电池还具有基本的控制能力(例如,断路器跳闸,警报通知等)。

工厂直流系统原理图

电流

直流系统从480V开关设备汲取输入的480V AC电源,然后在可控硅桥式整流器电路中将480 V AC整流为120 V DC。整流后的120V直流电被提供给直流配电板,MCC和UPS系统,以进行进一步配电。一部分整流后的直流电为电池充电。
  
操作模式

1.  FLOAT MODE

这是正常模式,在该模式下,充电器提供直流负载,并通过提供浮动充电电流来使电池充满电。因为它是恒定电压模式,所以当电池充满电时,电池充电器电流将趋于逐渐减小至接近零。所选电压是内部充电电流被充电电池补偿时的内部损耗值。电池保持充满电,但仍低于放气电压,因此电解质的损失率可以忽略不计。

2.交流电源故障模式



当两个充电器的交流电源均出现故障时,充电器将关闭,并且电池将开始为直流负载供电,而不会产生任何中断。

电流的热效应

电流如何转换成热能?

当电流通过导体移动时,运动的电子与导体分子之间会产生相当大的摩擦。由于该过程而产生的能量称为“热”。

实际应用

由电流产生的热量可以用作加热设备,例如电加热器,烙铁,水壶等。影响这些设备设计的主要因素包括导体或电阻元件的材料。目的是用最少的电流产生尽可能高的热能。考虑到大多数此类设备在大多数用户都是非电气专业人员的家庭中使用,因此大电流构成了很大的安全风险。

图1.镍铬合金
镍铬合金-这种材料的电阻是铜的50倍以上,是铝的70倍左右。这意味着它产生的热量至少是铜和铝的50倍。

基本转换系数

1千瓦时= 36 x 10 exp(5)焦耳
1卡路里= 4.186焦耳
1千瓦时= 860大卡

例子:

需要使用镍铬合金作为加热元件的电水壶,将1 kg水的温度从10摄氏度升高到100摄氏度,持续10分钟。如果水壶要由240伏电源供电,请解决镍铬合金的电阻要求值。假设水壶的效率为80%。

解决方案:

水的比热= 1.0 kcal / kg.C

水收到的能量 = 大量的 x 热量 x  (T2-T1)

                                           =(1千克)x(1 kca / kg.C)x(100-10)摄氏度

                                           = 90大卡x(1千瓦时/ 860大卡)

                                           = 0.105 kWh

  • 提供给水壶的电能 = 0.105 / 0.8(在80%的水壶效率下)= 0.131 kWh
  • 力量 =能量/时间
  • 在10分钟内为水壶供电 = 0.131 kWh /(10/60).... 1hr = 60分钟
  • 力量 =  .786 kW = 786 watts

在240 V电源下的电路计算中:

  • P = V(平方)/ R   or 
  • R = V * V / P = 240(平方)/ 786
 R = 74欧姆----> answer

概括:

  • 通过导体的电流将产生热量。
  • 镍铬合金是多家制造商提供的最佳加热元件之一
  • 由于安全原因,加热元件应以最小的电流产生大量的热量
    .

最大功率传输的应用


什么是最大功率传输?

在直流电路中,该定理指出,当从负载观察到的总电阻等于该负载的电阻值时,电源可以传输最大功率。
 最大功率传输的应用
  1. 在通信系统中,总是寻求最大的功率传输。例如,在公共广播系统中,通过使负载电阻(扬声器)等于源电阻(放大器)来调节电路以实现最大功率传输。当源和负载具有相同的电阻时,可以说它们是匹配的。
  2. 在汽车发动机中,传递到汽车起动电动机的功率将取决于电动机的有效电阻和电池的内部电阻。如果两个电阻相等,则最大功率将传递给电动机,从而转向发动机。 
 最大功率传输的证明



在这一点上,简单的电路可以类似于塞维宁的电路图,其中内部电阻Ri与戴维宁的电阻Rth相似,而该电路中的电源电压E与在负载RL两端的开路电压相似。

因此,在这种情况下,我们可以通过简单的电路分析来分析上图,从而...。



 最大化结果方程:


在数学上证明了这一点,我们说内部电阻(Rth)等于负载电阻(RL)。

示例问题:

在给定的电路中找到以下内容:
  1. 负载电阻RL的值具有最大的功率传递。


  解决方案:


解决Rth和RL:

1.为了获得最大功率,要求Rth = RL。因此负载电阻 RL = 73.3欧姆

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