Введение
Курсовое проектирование является неотъемлемой частью учебного процесса по подготовке инженеров. Оно необходимо для закрепления знаний по предмету, приобретения навыков оформления конструкторской документации в соответствии с нормами ЕСКД и создания представления о том, как выглядит проектирование на производстве.
В процессе проектирования нужно выбрать структурную схему системы электропитания и рассчитать: мощность источников бесперебойного питания (ИБП) переменного тока; количество и тип (модель) выпрямительного устройства; количество элементов, тип и емкость аккумуляторных батарей (АБ) ; мощность, потребляемую электропитающей установкой установкой (ЭПУ) от внешней сети; заземляющее устройство; автомат защиты; кабель (шинопровод) и вводный шкаф. Эти и другие характеристики системы электропитания определяются потребностями и составом оборудования предприятия связи.
1. Система электропитания переменного тока
1.1. Расчет системы бесперебойного питания переменного тока
Активная мощность, потребляемая нагрузкой Рн:
Рн = Uн * Iн=220*12=2,64 кВт,
Где Uн = Uф =220 В – напряжение сети.
Полная мощность, потребляемая оборудованием Sн:
Sн ≈ (ka*kн*Rн)/ ψн=1,2*1*2,64/0,85=3,727 кВA.
Поскольку система аварийного освещения питается переменным током, источник должен дополнительно обеспечивать электроснабжение системы аварийного освещения.
Полная мощность системы аварийного освещения:
Sао= Uао* Iао =220*3.5=0,7 кВA,
Суммарная выходная мощность ИБП:
SвихИБП = Sао+ Sн=0,7+3,727=4,42 кВA,
На основании требуемой мощности SвихИБП выбираем источник (таблица 6.7[1]) беcперебойного питания US 9003 фирмы PK Electronics, имеющий следующие параметры:
Максимальная мощность устройства – 4,8 кВА;
Мощность одного модуля Sмод= 0,4 кВА.
Выбираем необходимое количество модулей ИБП N с учетом резервирования:
N=( SвихИБП*kпм/Sмод)+1= (4,42*0,95)/0,4+1=11,40≈12
Где kпм≈0,75 …0,95 коэффициент учета параллельного включения.
Максимальная выходная мощность ИБП, SвихИБПмах:
SвихИБПмах=N* Sмод=12*0,4=4,8 кВА
Мощность заряда аккумуляторных батарей:
SзарАБ ≈ kзар * SвихИБПмах =0,1*4,8=0,48 кВА.
Где kзар = 0,1 коэффициент заряда.
Максимальная мощность, потребляемая ИБП с сети:
SвхИБП =( SвихИБП + SзарАБ)/ηИБП =(4,42+0,48)/0,9=5,4 кВА.
Где ηИБП= 0,9 – коэффициент полезного действия ИБП.
Активная Рвх ИБП и реактивная Qвх ИБП мощности, потребляемые ИБП с сети:
Рвх ИБП = SвхИБП * ψ =5,4*0,85=4,59 кВА.
Где ψ =0,85 коэффициент мощности ИБП.
Qвх
ИБП = 
= 
=2,8
кВАР.
1.2 Расчёт аккумуляторных батарей системы беспроводного электропитания постоянного тока
Падение
напряжения в токораспределительной
цепи (ТРС),
UТРС
:
UТРС = 0,04*U0 = 0,04*60=2,4 В.
Определим число элементов в аккумуляторной батарее , приняв что на предприятии будут использоваться свинцово – кислотные аккумуляторы с номинальным напряжением элемента Uэл ном = 2В:
Nэл = U0/ Uэл ном = 60/2=30.
Минимальное напряжение питания аппаратуры при разряде аккумулятора, с учетом падения напряжения в ТРС:
U0min = Nэл * Uэл kp - UТРС =30*1,8-2,4= 51,6 В.
Для нормального питания U0 =60 В установившееся отклонение напряжения на выводах электропитающей установки должно быть не более ±12 В(п. 4.11 требование №9), что соответствует 39,6 – 63,6 В.
Таким образом, напряжение электропитающей установки в конце разряда U0min =51,6 В , что достаточно для нормальной роботы оборудования.
Для времени разряда – tp=0,5 ч по таблице 3.2 определяем коэффициент отдачи аккумуляторных батарей по емкости nQ=0,4.
Поскольку аварийное освещение питается от сети переменного тока, ток разряда аккумулятора равен току нагрузки системы электропитания постоянного тока:
Ip = Io=90 А.
Находим необходимою емкость аккумуляторов, приведенную к условному 10 – часовому режиму разряда и температуре среды 200С.
С10 = Ip* tp / nQ(1+0,008(tcp-200C)).
С10 = 90* 0,5 / 0,4(1+0,008(25-200C))=45/0,41=109 Ач.
По таблице 6.4 выбираем аккумуляторы HAWKER ESCAPE RG 6RG110:
Напряжение – 6 В;
Емкость – С10=110 Ач.
Для обеспечения требуемого напряжения U0=60 В используется 10 аккумуляторов соединенных последовательно.