Электропитание устройств связи реферат
Обновлено: 05.07.2024
Средства электропитания необходимы для нормального функционирования аппаратуры. Источники электропитания подразделяются на первичные и вторичные.
Первичные источники питания (ИП) осуществляют преобразование неэлектрических видов энергий в электрическую. К таким источникам относятся генераторы переменного и постоянного тока, химические элементы, термогенераторы, солнечные батареи и т.д.
Первичным химическим источником тока является гальванический элемент (рис. 1.28 а, б). В настоящее время наибольшее распространение получили первичные химические источники питания марганцево-цинковой системы. Срок службы гальванических элементов определяется временем расхода его энергии.
Напряжение, создаваемое элементом, в среднем составляет - 1,5 В. Для получения более высокого напряжения используют батареи, в которых элементы соединяются между собой последовательно.
Конструкция элемента марганцево-цинковой системы может быть не только цилиндрической, но и плоской. Элементы плоской конструкции называются галетными.Они наиболее удобны для сборки батарей, так как не требуют соединительных проводников между элементами.
Наряду с элементами марганцево-цинковой системы на практике получили широкое применение ртутно-цинковые элементы и батареи. По сравнению с марганцево-цинковыми элементы ртутно-цинковые обладают более высокой стабильностью, значительно большей удельной энергоёмкостью, значительным самозарядом и хорошей герметичностью.
а б в
Рис. 1.28. Источники питания: а) схема гальванического элемента;
б) устройство гальванического элемента; в) схема частей аккумулятора: 1 - сепаратор;
2 - положительная пластина; 3 - корпус; 4 - уровень электролита (макс/мин);
5 - свободное пространство; 6 - уплотнение крышки, непроницаемое для электролита;
7 - заглушка в отверстии для заливки; 8 - уплотнение полюсного штыря; 9 - перемычка;
10 - полюсный штырь; 11 - уплотнение полюсного штыря; 12 - гребенка; 13 - выступ аккумуляторной пластины; 14 - отрицательная пластина; 15 - пространство для отложения шлама
К вторичным ИП относятся устройства, использующие энергию первичных источников для обеспечения аппаратуры связи электроэнергией с заданными параметрами (напряжение, ток, мощность).
Аккумуляторы (рис. 1.28 в) являются вторичными химическими источниками тока, в которых электрическая энергия предварительно запасается, превращаясь в химическую энергию, а затем, по мере необходимости, в результате химической реакции снова переходит в электрическую энергию. Срок службы аккумуляторов определяется числом зарядно-разрядных циклов.
По составу электролита и активной массы электродов аккумуляторы делятся на кислотные и щелочные. В пожарной охране на средствах связи в основном применяют щелочные аккумуляторы. Преимущество щелочных аккумуляторов: больший срок службы; проще в эксплуатации; более прочные; электролиты менее токсичны; допускают применение в них питьевой воды.
Выпускаются КН (кадмиево-никелевые), НК (никелево-кадмиевые), СЦ (серебряно-цинковые) аккумуляторы. Срок службы 700-750 зарядно-разрядных циклов. Для питания радиостанций используют аккумуляторы в герметичном исполнении.
Источники питания, многообразны и необходимы для функционирования аппаратуры связи. Основной параметр источников питания - напряжение (разность потенциалов между выводами электродов источника при подключенной нагрузке), измеряемое в вольтах. Применение тех или иных источников питания определяется назначением и условиями эксплуатации аппаратуры. в стационарных условиях аппаратура питается, как правило, от промышленной сети переменного тока частоты 50Гц с напряжением 220В. Но большинство схем связи и сигнализации работают на постоянном токе меньшей величины, поэтому необходимо применение дополнительных устройств, преобразующих энергию промышленной сети.
Мобильная и носимая аппаратура связи использует автономные источники питания (аккумуляторные батареи, гальванические элементы, солнечные батареи). Современные технологии в производстве автономных источников питания позволяют с высокой степенью надежности обеспечивать работу как электрической сети (здания, помещения и т.д.) в целом, так и автономное бесперебойное питание телекоммуникационного оборудования и систем сигнализации в отдельности. Такие системы электроснабжения получили названия источников бесперебойного питания (ИБП).
ИБП представляют собой совокупность аккумуляторных батарей (АКБ) различных устройств, обеспечивающих необходимые параметры электропитания, управляющих схем распределения питания и защиты, устройства контроля, автоматики, управления и сигнализации. Конструктивно источники энергии и дополнительные схемы преобразования энергии заключены в единый корпус (рис. 1.29). Сущность работы ИБП заключается в накоплении электрической энергии АКБ и ее отдаче при пропадании основного питания. ИБП производятся в зависимости от назначения с возможностью генерации и переменного, и постоянного тока. Для формирования напряжений необходимого номинала используются трансформаторные устройства. Выпрямители преобразуют переменное напряжение в постоянное, а также обеспечивают зарядку АКБ. Для формирования необходимых питающих напряжений в качестве выходных устройств могут использоваться инверторы (преобразующие постоянное напряжение в переменное), преобразователи (при необходимости постоянного напряжения различных номиналов), стабилизаторы (обеспечивают необходимый диапазон изменения питающего напряжения, допустимого для нормального функционирования соответствующего оборудования).
Схема подключения ИБП к оборудованию связи (или сигнализации) зависит от требований, предъявляемых к аппаратуре. Это может быть вариант с переключением или параллельная работа, но каждый из вариантов имеет и преимущества и недостатки. Вариант с переключением электропитания с основного источника на резервный (буферный режим) подразумевает перерыв в снабжении электропитанием до 20 мс, поэтому не применим для резервирования питания оборудования, критичного к перерывам электроснабжения (например, компьютерная техника). В свою очередь, при параллельной работе ИБП постоянно находится в рабочем режиме, что ведет к уменьшению срока службы ИБП. Неоспоримым преимуществом современных ИБП является минимальное техническое обслуживание и полная автоматизация диагностико-контролирующих функций и зарядных работ.
Рис. 1.29.Конструктивно-функциональное исполнение ИБП
Система управления позволяет проводить диагностику неисправностей до сбоя работы ИБП, что повышает надежность работы оборудования в целом.
В буферной системе питание аппаратуры в условиях нормального электроснабжения осуществляется от стабилизирующих выпрямительных устройств, обеспечивающих одновременно непрерывный подзаряд аккумуляторной батареи, подключенной параллельно нагрузке. При перерывах в электроснабжении питание аппаратуры осуществляется от аккумуляторной батареи. Послеаварийный заряд аккумуляторной батареи производится без отключения ее от нагрузки. Построенные с применением буферной системы электропитания ЭПУ находят самое широкое применение как в отечественной, так и зарубежной практике для питания аппаратуры городских АТС декадно-шаговой и координатной систем коммутации, МТС, АМТС, в установках прямых соединений телеграфных станций и т. д.
В зависимости от числа требующихся номиналов напряжения питания электроустановки с применением буферной системы электропитания могут быть построены по многобатарейному (накаждый номинал напряжения постоянного тока предусматривается отдельная ЭПУ) или по однобатарейному принципу с применением одной опорной батареи (все другие напряжения постоянного и переменного тока, необходимые для питания аппаратуры связи, вырабатываются с помощью преобразователей или агрегатов бесперебойного питания).
Буферная система может быть централизованной или децентрализованной. Применение децентрализованной системы допускается в случае, когда нагрузки по одному номиналу на- пряжения не могут быть обеспечены выпускаемыми промышленностью выпрямительными устройствами и оборудованием коммутации аккумуляторных батарей или сама аппаратура требует питания от отдельных ЭПУ.
К достоинствам буферной системы электропитания следует отнести: обеспечение аппаратуры бесперебойным электропитанием во всех режимах работы ЭПУ, возможность дальнейшего расширения в результате параллельного включения выпрямительных и преобразовательных устройств; улучшение динамических характеристик и устойчивости системы в целом за счет подключения аккумуляторной батареи параллельно нагрузке.
Основными недостатками буферной системы являются большая стоимость токораспределительной сети и потери энергии в ней, особенно при централизованной системе на низкие выходные напряжения (—24 В).
Упрощенные структурные схемы ЭПУ при буферной системе электропитания показаны на рисунок 1. ЭПУ, выполненная по схеме на рисунок 1, а, является наиболее простой, но характеризуется широкими пределами изменения выходного напряжения и может быть рекомендована только для аппаратуры, допускающей такие изменения напряжения. Например, ЭПУ (рисунок 1,а) может быть построена для питания сельских оконечных и узловых, а также учрежденческих АТС с релейным управлением при небольшой мощности потребления (АТСК-ЮО/ 2000).
Рисунок 1 - Структурные схемы ЭПУ буферной системы электропитания
В ЭПУ, выполненной по схеме на рисунок 1,в, регулирование выходного напряжения производится изменением числа элементов аккумуляторной батареи. При двух группах дополнительных элементов ДЭ.1 и ДЭ2 удается обеспечить стабилизацию выходного напряжения 60 В в пределах ±10%. Выполненные по этой схеме ЭПУ характеризуются высоким КПД и на ходят широкое применение на предприятиях электросвязи.
В ЭПУ, выполненных по схеме на рисунок 1, г, стабилизация выходного напряжения осуществляется с помощью стабилизирующего преобразовательного устройства ПУ, обеспечивающего стабилизацию выходного напряжения с высокой точностью при разряде аккумуляторной батареи.
В системе электропитания с отделенной от нагрузки резервной аккумуляторной батареей (рисунок 2, а) при нормальном электроснабжении питание аппаратуры связи осуществляется от стабилизирующего выпрямителя БВ, а АБ находится в режиме непрерывного подзаряда от дополнительного зарядного выпрямителя 3В и отключена от нагрузки тиристором VS. При пропадании сети переменного тока или аварии в БВ тиристор VSподключает АБ к нагрузке без перерыва в питании аппаратуры. Послеаварийный заряд АБ осуществляется при ее отключении от нагрузки, что дает возможность исключить из состава ЭПУ устройства регулирования напряжения, т. е. существенно упростить ЭПУ. Эта система применяется для питания аппаратуры, допускающей достаточно широкие пределы изменения питающего напряжения, например для АТС первого и второго поколений небольшой емкости (при выходной мощности ЭПУ до 2 кВт).
Рисунок 2 - Структурные схемы ЭПУ с отделенной от нагрузки резервной батареей:
а) — без регулирования напряжения при разряде АБ; б) — с вольтодобавочным конвертором
В ЭПУ, построенной по схеме на рисунок 2,б, стабилизация выходного напряжения при разряде АБ производится с помощью стабилизирующего преобразовательного устройства (вольтодобавочного) ПУ. Принципиально возможно стабилизировать выходное напряжение и при нестабилизирующем выпрямительном устройстве ВУ. При отключении электроснабжения или аварии в ВУ включается тиристор VS1 и питание аппаратуры осуществляется от разряжающейся АБ и ПУ при стабильном напряжении. Заряд и содержание АБ производится от зарядного выпрямителя 3В. Тиристор VS2 подключает АБ к нагрузке в случае понижения напряжения на ней, что может иметь место при переходных процессах в системе. Рассмотренная система выгодно отличается от буферной (рисунок 1, г) меньшими потерями энергии и большей перегрузочной способностью и может быть рекомендована для питания станций с программным управлением.
Общим недостатком системы по сравнению с буферной является то, что она предъявляет более жесткие требования к динамическим характеристикам ВУ и ПУ, так как АБ не может выполнять функции динамического фильтра.
При безбатарейной системе электропитание аппаратуры может осуществляться непосредственно от выпрямительного устройства, подключаемого к сети переменного тока. Эта схема может быть рекомендована только для потребителей, допускающих перерывы в питании, например для питания учрежденческих и домовых телефонных подстанций малой емкости (до 100 номеров).
На крупных МТС и УАК, т. е. в условиях большого потребления энергии, при большой рассредоточенности потребителей находит ограниченное применение базаккумуляторная двулучевая система электропитания (рисунок 3).
Рисунок 3 Структурные схемы ЭПУ при двулучевой безбатарейной системе питания
Электропитание отдельных групп потребителей одного номинала напряжения осуществляется непосредственно от двух или большего четного числа стабилизированных выпрямительных устройств. Электроснабжение каждой половины этих выпрямительных устройств (одного луча системы) осуществляется от своего независимого источника энергии переменного тока. При этом выпрямительные устройства каждого луча загружены не более чем на 50% от их номинальной мощности. При отключении одного из источников энергии переменного тока и до замены его резервным питание аппаратуры осуществляется от оставшегося луча, загрузка выпрямительных устройств которого удваивается. В качестве устройств преобразования энергии в этой системе применяются автоматизированные установки типа ВУЛС-2 (ВУЛС-3), каждая из которых состоит из двух выпрямителей типа ВУЛ и общего шкафа фильтров. Автоматизированные установки ВУЛС-2 (ВУЛС-3) устанавливаются непосредственно в аппаратных предприятий связи.
К достоинствам системы прежде всего следует отнести меньшую стоимость токораспределительной сети, особенно при низких уровнях питающих напряжений (24 и 21,2 В), так как распределение энергии осуществляется по переменному току, и простоту эксплуатации ЭПУ ввиду отсутствия кислотных аккумуляторов.
К недостаткам системы следует отнести: худшие качества вырабатываемой электроэнергии в переходных режимах работы ЭПУ; необходимость в более надежном электроснабжении предприятия связи.
Согласно ВСН 332—88 двулучевая безаккумуляторная система может применяться только при наличии: трех независимых источников электроснабжения, одним из которых является электростанция энергосистемы; и двух независимых внешних источников электроснабжения и собственной автоматизированной дизельной электростанции, запускаемой автоматически при отключении одного из внешних источников электроснабжения за время меньше 30 с.
Графоаналитический метод анализа и расчета выпрямителя при нагрузке емкостного характера
Представляет интерес взаимосвязи тока и напряжения, на выходе схемы (на нагрузке) и теми токами и напряжениями, которые действуют в схеме выпрямителя.
(1)
Для упрощения анализа целесообразно применять следующие предположения:
1. Uo(t) как функция временив силу характерности для практики малости пульсации по сравнению с постоянной Uo(t): (), может быть положена тождественно равной Uo; Uo(t)Uo
2. Пульсацию же можно отнести на счет падения напряжения на внутреннем сопротивлении фазы.
3. Внутренне сопротивление фазы первоначально имеет смысл считать чисто активным и равным (в сх. Миткевича):
(2)
При сделанных предположениях:
(3)
(4)
Из первой диаграммы:
(5)
(6)
(7)
Представляет особый интерес определить коэффициент, зависящий только от с характеристиками схемы:
(8)
(9)
С другой стороны если оценить ориентировочно параметр А по полученной формуле то можно найти угол , а также выражающиеся через него ток и напряжение. В частности, из формулы следует:
(0)
(10)
Множитель однозначно определяется углом следовательно и однозначно связанным с ним параметром .Существующую связь можно заранее проанализировать и представить в виде графической зависимости.
(11)
В справочных данных имеются данные для коэффициента :
Подобно как может быть связано с с помощью еще 3-х коэффициентов D,F,H, однозначно зависящих от , можно определить значения и другие электронные характеристики режима работы вентильного звена и трансформатора.
На практике часто кроме активной составляющей сопротивления фазы, приходится принимать во внимание индуктивное сопротивление, связанное с потоком рассеяния в трансформаторе.
Соотношение между активными и реактивными составляющими сопротивления фазы принято характеризовать углом :
(12)
В общем случае, угол оказывается зависящим от угла . С помощью упомянутых коэффициентов D,F,H можно рассчитать следующие электрические характеристики (для схемы Миткевича).
(13)
(14)
(15)
Особенности работы выпрямителя на нагрузку индуктивного характера
Напряжение на нагрузке имеет форму огибающей ЭДС, действующей в фазе. Коэффициент пульсации по первой огибающей:
(16)
1. Иванов-Цыганов А.И. Электротехнические устройства радиосистем: Учебник. - Изд. 3-е, перераб. и доп.-Мн: Высшая школа, 200
2. Алексеев О.В., Китаев В.Е., Шихин А.Я. Электрические устройства/Под ред. А.Я.Шихина: Учебник. – М.: Энергоиздат, 200– 336 с.
3. Березин О.К., Костиков В.Г., Шахнов В.А. источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. – М.: Три Л, 2000. – 400 с.
4. Шустов М.А. Практическая схемотехника. Источники питания и стабилизаторы. Кн. 2. – М.: Альтекс а, 2002. –191 с.
Одним из основных элементов любого предприятия (объекта) связи, определяющим его работоспособность является электроустановка. Под электроустановкой (ЭУ) подразумевается весь комплекс энергосооружений, обеспечивающий не только электропитание аппаратуры, но и функционирование систем: освещения; кондиционирования и вентиляции воздуха; теплоснабжения и других систем, связанных с жизнедеятельностью предприятия, как в нормальных условиях внешнего электроснабжения, так и в аварийных. Аппаратура современных инфокоммуникационных систем требует для своей работы бесперебойной подачи электрической энергии как постоянного, так и переменного тока. Для обеспечения бесперебойной подачи к аппаратуре электрической энергии требуемого качества в состав ЭУ вводятся устройства бесперебойной подачи (УБП) постоянного и переменного тока, называемые также электропитающими установками. (ЭПУ). Тогда как, например, аппаратура освещения требует гарантированной подачи электрической энергии, т. е. допускает кратковременные перерывы в подаче электроэнергии, связанные с переходом с одного источника электроэнергии на другой.
Электроустановка должна отвечать следующим основным техническим требованиям:
• обеспечивать аппаратуру связи электрической энергией, удовлетворяющей требованиям аппаратуры, установленной на данном предприятии;
• обеспечивать требуемые параметры надежности подачи электрической энергии, удовлетворяющие желаемой надежности работы инфокоммуникацинных систем;
• обеспечивать максимально возможную степень автоматизации работы установки, вплоть до полной автоматизации;
• обладать высокими значениями КПД и коэффициента мощности;
• строиться с максимальным использованием типового унифици
рованного оборудования и быть экономичной в строительстве и эксплуатации.
Степень автоматизации электроустановки должна обеспечивать контроль и управление её работой с помощью телемеханики и теле-сигнализации.
Оборудование электроустановки должно обеспечивать выполнение следующих функций:
• прием электрической энергии переменного тока промышленной частоты от источников электрических сетей энергосистемы;
• непрерывный автоматический контроль качества электрической энергии, поступающей от электрических сетей энергосистемы;
• резервирование источников электрических сетей энергосистемы при помощи собственных стационарных или передвижных источников электроэнергии;
• преобразование электроэнергии переменного тока по роду тока, числу фаз и уровню напряжения для обеспечения электропитания аппаратуры связи и оборудования объекта связи;
• обеспечение требуемой надежности электроснабжения электроприемников объекта связи;
• обеспечение бесперебойности электропитания аппаратуры связи;
• местную и дистанционную сигнализацию о режимах работы электроустановки (мониторинг);
• управление режимами работы электроустановки.
В зависимости от конкретных условий отдельные из приведенных функций электроустановки объекта связи могут отсутствовать.
В состав электроустановки предприятия связи входят следующие основные виды оборудования:
• воздушные и кабельные линии электропередачи 10; 6 и 0, 4 кВ;
• распределительные пункты и устройства переключения источников напряжения, в том числе устройства автоматического ввода резервного источника переменного напряжения (АВР);
• устройства компенсации реактивной мощности (конденсаторные установки);
• устройства защиты от перенапряжений, возникающих в линии электропередачи; собственные стационарные и передвижные дизельные электростанции; электропитающие установки;
• электрооборудование систем жизнеобеспечения (вентиляции, кондиционирования, отопления, водоснабжения, канализации стоков технологических помещений) и освещения технологических помещений;
• защитные заземляющие устройства;
• оборудование автоматического контроля качества электрической энергии, поступающей от электрических сетей энергосистемы;
• устройства управления и мониторинга.
В зависимости от конкретных условий объекта связи Отдельные виды оборудования могут не входить в состав его электроустановки.
Классификация установок электропитания и технические требования к их оборудованию
Состав оборудования той или иной установки электропитания в первую очередь определяются целями, для достижения которых применяется данная установка. Так, по признаку непрерывности подачи электрической энергии к аппаратуре, связи установки подразделяются на установки бесперебойного (УБП) и гарантированного (УГП) электропитания. В первом случае подача электроэнергии к аппаратуре осуществляется независимо от возможных перерывов в электроснабжении предприятия связи, что обеспечивается использованием в установке аккумуляторной батареи, постоянно подключенной к входным цепям аппаратуры. В случае гарантированного электропитания допускается кратковременный перерыв в подаче электроэнергии к аппаратуре, обусловленный переходом с одного источника электроснабжения на другой и обратно.
В зависимости от рода выходного тока установки подразделяются на установки постоянного или переменного тока. В настоящее время появились комбинированные установки, которые обеспечивают аппаратуру одновременно электрической энергией как постоянного, так и переменного тОка.
Имеются другие признаки, по которым можно классифицировать установки электропитания, но они носят второстепенный характер, поэтому они рассматриваются в тексте по мере необходимости.
В соответствии с этими Правилами оборудование электропитания средств связи должно нормально функционировать, если на его входные зажимы подается электроэнергия от источников внешнего электроснабжения (от электрических сетей энергосистемы), параметры которой отвечают требованиям, приведенным ниже.
Номинальное действующее значение напряжения (Uном), В. 380/220
Номинальная частота, Гц. 50
Установившееся отклонение напряжения от номинального значения, %,
Переходное отклонение напряжения, %, не более. ±40
Длительность переходного отклонения напряжения, с, не более. 3
Исчезновение напряжения на время, мс, не более. 10
Установившееся отклонение частоты от номинального значения, %, не более.. ±0, 8
Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, %, не более. 10
Коэффициент небаланса напряжения, %, не более. 5
импульсное напряжение, В, не более. 1,8Uном
длительность импульса (на уровне 0, 5 амплитудного значения Uном) мкс, не более. 1300
импульсное напряжение, В, не более. 2000
длительность импульса (на уровне 0, 5 амплитудного значения Uном), мкс, не более. 50
Все УБП постоянного тока (электропитающие установки) должны обеспечивать на выходе качество электрической энергии, параметры которого, в том числе качественные показатели электроэнергии на выходных зажимах электропитающих установок постоянного тока на номинальное выходное напряжение 12, 24, 48 и 60 В, приведены ниже.
Номинальное напряжение (Uном), В. 12, 24, 48 или 60
Установившееся отклонение напряжения от номинального значения, В, не более:
Установившееся отклонение напряжения в точке подключения аккумуляторной батареи, %, не более. ±1
Переходное отклонение напряжения при скачкообразном набросе (сбросе) нагрузки от 5 до 100 % номинального значения, %, не более ±20 Время переходного процесса, с, не более. 0, 1
Действующее значение суммы гармонических составляющих пульсации напряжения, мВ, в диапазоне частот от 25 Гц до 150 кГц не
Действующее значение n-й гармонической пульсации напряжения, мВ, в диапазоне частот, не более:
от 300 Гц до 150 кГц. 7
Псофометрическое значение пульсации, мВ, не более. 2
УБП переменного тока должны обеспечивать на выходе качество электрической энергии, параметры которого приведены ниже.
Номинальное напряжение, В. 380/220
Номинальная частота, Гц. 50
Установившееся отклонение напряжения от номинального,%, не более. ±3
Переходное отклонение выходного напряжения при сбросе-набросе
нагрузки 5-100-5 % номинального значения, %, не более. ±20
Длительность переходного процесса, с, не более. 0,1
Установившиеся отклонения частоты, %, не более. ±5
Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, %, не более. 10
Коэффициент небаланса трехфазного напряжения при симметричной нагрузке, %, не более. ±5
Установка переменного тока должна быть рассчитана на работу с нелинейной нагрузкой, коэффициент амплитуды потребляемого тока которой не менее 2,5, а также на нагрузку индуктивного или емкостного характера, коэффициент мощности которой может изменяться в пределах 0,8. 1,0.
Существует ряд технических требований, общих для установок бесперебойного электропитания переменного и постоянного тока, К ним относятся требования к электромагнитной совместимости, надежности и безопасности оборудования, а также его устойчивости к воздействию климатических факторов.
Допускаемые величины радиопомех, создаваемых при работе оборудования электропитания на сетевых выводах, не превышают значений, указанных в табл. 1.
Задание.
- Рассчитать емкость и количество аккумуляторных батарей (элементов), выбрать тип аккумуляторных батарей; найти ток выпрямителя и мощность, потребляемую ЭПУ от внешней сети, выбрать типовое выпрямительное устройство; рассчитать заземляющее устройство и выбрать автомат защиты.
- Составить функциональную схему системы электропитания с указанием всех типов выбранного оборудования.
Работа содержит 1 файл
ЭПУС 45вар.doc
6). Определяем общую длину заземляющего устройства
Рассчитываем сопротивление горизонтальных электродов (соединительной полосы контура):
где длина полосы ; ширина полосы = 0,05 м;
глубина заложения полосы = 0,6 м.
По таблице 6 определяем коэффициент использования полосы ηГ и находим:
7). Определяем общее сопротивление ряда заземляющего устройства, состоящих из вертикальных электродов и соединительных полос по формуле:
Выбор автомата защиты.
В системах электропитания такие факторы, как молния, коммутационные помехи при коротких замыканиях, обрывах, резком изменении нагрузки, могут вызвать перенапряжения или появление сверхтоков. Для избежания опасности повреждения в ЭПУ используются автоматические устройства защиты.
Устройства защиты цепи переменного тока должны обеспечивать защиту цепей питания аппаратуры от всплесков напряжения и тока, возникающих в питающей сети.
Традиционно защита от перегрузок по току в аппаратуре решается путем включения механических и электронных реле в низкопотенциальные цепи.
Все защитные устройства делят на четыре класса А, В, С и D. Разделение по классам приведены в таблице 8.
Класс и назначение защитного устройства
Импульсный ток, А/мкС
Для использования на низковольтных воздушных линиях
Провод ЛЭП 220/380 В. На столбах, на вводах
Защита от коммутационных перенапряжений, наводок от ударов молний
Максимальный 30 кА
Номинальный 15 кА
Для защиты от прямых ударов молнии в здание, мачту, ЛЭП
Главный распределительный щит, на вводе в здание
Защита от импульсных перенапряжений с высокой энергией между проводником и землей
Максимальный 150 кА
(10/350 мкС – 15 кА)
Номинальный 15 кА
Для защиты токораспределительной сети от коммутационных помех, как вторая ступень защиты при ударе молнии
Распределительные щиты, шкафы выпрямителей
Защита от синфазных перенапряжений (между фазой и землей, нейтралью и землей)
Максимальный 30 кА
Номинальный 10 кА
Для защиты потребителей от остаточных бросков, фильтрация помех
Розетки, оконечные защитные устройства (фильтры, ИБП)
Защита от дифференциальных перенапряжений (фазанейтраль), может содержать защиту от синфазных помех
Максимальный 15 кА
Номинальный 1,5 кА
Защитные устройства класса D представляют собой автоматы защиты с двумя расцепителями – тепловым и электромагнитным. Некоторые модели автоматов имеют электронные расцепители (например DPX – 630 и DPX – 1600).
В настоящее время широкое использование нашли автоматические выключатели серии DPX фирмы Legrand. Выключатели оснащаются магнитотермическими или (и) электронными расцепителями. Конструкция корпуса выполнена из изоляционного материала, способного выдержать предельные термические и механические напряжения. Все составляющие компоненты автоматических выключателей, находящиеся под напряжением полностью изолированы с тем, чтобы гарантировать максимальную безопасность для пользователей.
Управляющие устройства автоматических выключателей могут выполнять следующие функции:
- дистанционное отключение и включение DPX;
- взведение автоматического выключателя в случае его отключения;
- электрическая блокировка между несколькими автоматическими выключателями:
- автоматический ввод резерва, подключенный к щиту управления и сигнализации.
Автоматические выключатели выбираем по номинальным значениям напряжения 220 В ; 50 Гц, линейного тока сети IЛ = 120,668 А и условиям перегрузки 1,5 IЛ = 1,5·120,668 = 181,002 А по данным таблицы П4 – Характеристики автоматических выключателей, стр. 39 методического пособия. Номинальный ток выключателя IНОМ.АВТ. 1,5IЛ = 181,002 А.
Номинальный ток, А
Замыкающая способность, кА
Число переключений при номинальной нагрузке
Структурная схема энергоснабжения предприятия связи.
Предприятия электросвязи относятся к потребителям первой категории и их энергоснабжение должно обеспечиваться от трех независимых источников. Два внешних ввода должны быть от отдельных электростанций, а третий – от собственной дизельной электростанции.
Система электроснабжения – это комплекс сооружений на территории предприятия связи и в производственных помещениях, обеспечивающий функционирование предприятия связи, как в нормальных, так и в аварийных режимах его работы. Структурная схема электроснабжения предприятия связи приведена на рисунке 1.
Схема включает в себя такие устройства:
- трансформаторные подстанции (ТП1 и ТП2);
- автомат ввода резерва (АВР);
- дизель – генераторную установку (ДГУ);
- шкаф вводный распределительный переменного тока (ШВР);
- электропитающую установку (ЭПУ);
- систему вентиляции и кондиционирования (СВ и К);
- систему мониторинга и управления (СМ и У).
Трансформаторная подстанция обеспечивает понижение напряжения от (6…10) кВ до 220/380 В трехфазного переменного тока промышленной частоты 50 Гц. Вторичные цепи трансформаторов подстанций должны быть включены по схеме звезда с нулевым проводом и иметь систему заземления.
АВР - автомат ввода резерва, осуществляет переключение на резервный ввод 2 (фидер) в случае пропадания напряжения на основном вводе 1 (фидере). При пропадании напряжения на обоих фидерах осуществляется подключение дизель- генераторной установки. Ее запуск выполняется автоматически сжатым воздухом или с помощью электрического стартера. Запуск дизеля должен произойти за (1…3) минуты. Разрешается запускать его с помощью стартера до 3-х раз (по 5…6 с). Это обусловлено возможностью выхода из строя стартерных аккумуляторов. Мощность ДГУ лежит в пределах от 8кВт до 1500кВт. В системах электроснабжения чаще всего используется два ДГУ, один – основной, другой – резервный.
ШВР – шкаф вводный распределительный обеспечивает ввод и распределение энергии по потребителям с помощью различных токоведущих шин, а также защиту потребителей от перегрузок по напряжению и токов короткого замыкания. На передней панели ШВР расположены измерительные приборы для кон-
троля коэффициента мощности (cosj) и полной потребляемой мощности (S), а также автоматы защиты.
Система вентиляции и кондиционирования воздуха (СВ и К) обеспечивает нормальное функционирование (что также повышает надежность системы) ЭПУ,
ДГУ, аккумуляторных батарей. СВ и К регулирует температурный режим отдельных устройств. При зарядке аккумуляторной батареи происходит выделение газов в окружающую среду, поэтому необходимо производить очистку воздуха для обеспечения нормальной жизнедеятельности персонала. СВ и К обеспечивает циркуляцию воздуха и его очистку от вредных примесей.
Система мониторинга и управления осуществляет контроль состояния всех основных узлов и передачу этой информации в сервисный центр. Для этого используется контроллер (устройство логического управления) и модем для передачи информации по телефонным каналам.
Электропитающая установка – это комплекс устройств, предназначенных для распределения электрической энергии, её регулирования, резервирования, стабилизации и контроля качества питающих напряжений. Она включает в себя основное и резервное выпрямительные устройства (ВУ), инверторы (И) и конверторы (К) напряжения, аккумуляторную батарею (АБ), токораспределительную сеть (ТРС) и систему заземления.
ВУ – выпрямительное устройство - преобразует напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока и может состоять из нескольких параллельно включенных выпрямителей для увеличения тока нагрузки. ВУ могут работать в двух режимах: в режиме стабилизации напряжения для питания аппаратуры связи и подзарядки АБ (нормальный режим); в режиме стабилизации тока заряда АБ после их разряда на нагрузку в условиях отсутствия напряжения переменного тока (аварийный режим).
И - инвертор напряжения - преобразует напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока заданной частоты прямоугольной или синусоидальной формы и обеспечивает его стабилизацию.
К - конвертор напряжения – преобразует постоянное напряжение одного уровня в постоянное напряжение другого уровня. Конвертор напряжения включает в себя инвертор напряжения и выпрямитель. Промежуточным звеном является высокочастотный трансформатор. Конвертор напряжения может выполнять одну из двух функций в системе электропитания:
- формировать дополнительные градации (уровни) напряжения;
- обеспечивать вольтодобавку к аккумуляторной батарее при ее разряде в аварийном режиме работы.
АБ - аккумуляторная батарея – химический источник постоянного тока. Используется в качестве резервного источника энергии в аварийном режиме до момента запуска ДГУ. После аварии происходит восстановление элементов АБ в режиме стабилизации тока от одного из источников переменного тока.
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
На тему: ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ УСТРОЙСТВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ ТЕЛЕМЕХАНИКИ И СВЯЗИ.
К. П. 2107 – 02 – 01 – 237
Выполнил: Воронков В.В.
Проверил: Иваненко Ю. М.
1 Исходные данные
2 Краткая характеристика аппаратуры связи и общие требования к электроустановке
3 Выбор системы электропитания дома связи по способу резервирования, построения и эксплуатации ЭПУ.
4 Выбор вида выпрямительных устройств и способа поддержания напряжения на входе питаемой аппаратуры в заданных пределах.
5 Расчёт основногоэлектрооборудования ЭПУ.
6 Расчёт нагрузки электроустановки на внешние сети и выбор ДГА.
7 Структурная схема электроустановок.
1.1 Исходные данные
Проектируемый дом связи представляет собой одноэтажное с подвалом здание, размещаемое на двухкабельной магистральной линии связи, и являющееся обслуживаемым усилительным пунктом (ОУП). Место расположения дома связи – промежуточная станция.Здание II типа. Характеристика внешнего электроснабжения: круглосуточное, но с перебоями аварийного характера по одной линии от одного пункта распределительной подстанции, электросетей общего назначения. Номинальное напряжение переменного тока на выводах ЭПУ дома связи 220 В, его колебания находятся в пределах 187-242 В. Отклонения частоты переменного тока не превышают плюс-минус 5%, не синусоидальностьформы кривой напряжения составляет не более 10%
1.2 В линейно аппаратном зале (ЛАЗ) дома связи размещаются обслуживаемые усилительные станции транзитных и каналообразующая аппаратура конечных пунктов высокочастотных систем передачи К-60п, аппаратура уплотнения ВЛС и КЛС примыкающих направлений, а также аппаратура оперативно-технологической связи. В доме связи размещаются АТС местной связи,коммутаторы междугородной (МТС) и узлы автокоммукации (УАК), дальней автоматической ТЛФ связи ДАТС.
1.4 Дополнительныенагрузки дома связи табл. 1
|Наименование нагрузок |Установленная мощность, кВт |Коэффициент мощности, cos ф |Коэффициент одновременного включения |
| | | |нагрузки |
|Силовое электрооборудование | || |
| |4,3 |0,8 |0,78 |
|Освещение | | | |
| |7,3|0,95 |0,78 |
|Аварийное освещение = 24 В | | | |
| |0,17 |1 |1 |.
Читайте также: