1.3 Виды источников энергии, используемых для питания аппаратуры связи

Источники питания обеспечивают нормальное функционирование аппаратуры связи и вспомогательных нагрузок. Подразделяются на первичные и вторичные источники питания.

Первичные источники осуществляют преобразование одного из неэлектрических видов энергии в электрическую энергию.

Вид преобразуемой энергии	Первичные источники	Вид получаемой энергии
Механическая	генераторы переменного и постоянного тока	электрическая
Химическая	химические источники тока
Тепловая	термоэлектрические генераторы
Световая	солнечная батарея

Применение первичного источника зависит от назначения и условий эксплуатации аппаратуры связи.

Предприятия связи получают энергию от трёхфазных электрических сетей переменного тока частотой 50 Гц, основным источником которых является электрогенератор. По сравнению с источниками энергии постоянного тока первичный источник переменного тока имеет преимущества:

1. Меньшая стоимость получаемой энергии.

2. Возможность получения любых электрических напряжений.

3. Простота устройства преобразования.

Вторичные источники осуществляют преобразование одного из видов электрической энергии в другой вид электрической энергии.

Трансформатор преобразует напряжение переменного тока одной величины в напряжение переменного тока другой величины.

Аккумулятор преобразует электрическую энергию в химическое вещество и при необходимости осуществляет обратное преобразование.

Инвертор преобразует постоянный ток в переменный ток.

Применение вторичных источников: как элементы источников питания аппаратуры связи, как источники питания переносных устройств.

ЗАПОМНИТЕ

Потребители группы А получают электрическую энергию от системы бесперебойного питания. Основным первичным источником питания является электрогенератор. Электроустановка долж­на иметь высокие энергетические показатели.

Темы докладов и рефератов

1. Системы безопасности здания предприятия связи.

2. Требования к надёжности электроснабжения потребителей электрической энергии.

3. Коэффициент полезного действия электроустановки предприятия связи.

4. Автоматизация электроустановки предприятия связи.

5. Обеспечение надёжности энергоснабжения предприятия связи.

Контрольные вопросы

1. Какие нарушения происходят в сети питания аппаратуры связи?

2. Укажите рубежи защиты электропитания устройств связи;

3. Дайте определение электроустановки предприятия связи;

4. Поясните требования к электроустановке предприятия связи;

5. Что представляет собой система электроснабжения?

6. Как получают электрическую энергию потребители группы А?

7. Укажите преимущества первичного источника переменного тока.

Глава 2 трансформаторы

2.1 Общие сведения, классификация и принцип действия трансформатора

Трансформатор является пассивным элементом электроустановки, передаёт из сети питания переменного тока необходимое количество энергии для нормального функционирования устройства связи.

Классификация трансформаторов

1. По количеству обмоток: однообмоточный, двухобмоточный, многообмоточный.

2. По мощности: маломощные, средней мощности и большой мощности.

3. По наивысшему напряжению одной из обмоток: низковольтные и высоковольтные (свыше 1000 В).

4. По конструкции сердечника трансформатора: стержневые, броневые и тороидальные.

5. По числу фаз: однофазные и трёхфазные.

6. По виду охлаждения: с естественным охлаждением и масляным.

7. По назначению: силовые, согласующие и импульсные.

Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, в котором происходит преобразование напряжения переменного тока с одними параметрами в напряжение переменного тока с другими параметрами.

Трансформатором может преобразовываться не только величина напряжения, но и форма кривой напряжения, число фаз и т. д.

Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции: возникновение в замкнутом проводнике электрического тока, обусловленное изменением магнитного поля.

Рисунок 2.1 – Электрическая схема двухобмоточного однофазного трансформатора

Первичная обмотка W1 – это обмотка, подключаемая к сети питания, служит для преобразования электрической энергии в магнитную энергию.

Сердечник трансформатора служит для магнитной связи между обмотками, выполняется из материала с высокой магнитной проницаемостью.

Вторичная обмотка W2 – это обмотка, подключаемая к нагрузке, служит для преобразования магнитной энергию в электрическую энергию.

РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРА:

1 Рабочий режим – обычный режим работы трансформатора, при котором на концах его вторичной обмотки присутствует нагрузка.

Подключаем трансформатор к сети питания, трансформатор начинает функционировать. Переменный ток из сети питания проходит по первичной обмотке трансформатора и создаёт переменный магнитный поток (Ф), большая часть (Ф0) замыкается по сердечнику, меньшая образует поток рассеяния Фs. Под действием магнитного потока (Ф0) в первичной обмотке наводится ЭДС самоиндукции, препятствующая возрастанию тока из сети питания, а во вторичной цепи возникает ЭДС взаимоиндукции. При подключении нагрузки во вторичной обмотке протекает ток (I2), образуется напряжение (U2) и создаётся магнитный поток Ф2, направленный против основного магнитного поля сердечника трансформатора. Магнитный поток (Ф0) уменьшается, ЭДС самоиндукции становится меньше, противодействие току из сети питания уменьшается, ток из сети питания возрастает и компенсирует изменение магнитного потока. Нагрузка получает необходимое количество энергии.

ЗАПОМНИТЕ

Основной магнитный поток (Ф0) в сердечнике трансформатора остаётся неизменным при работе трансформатора.

2 Режим холостого хода возникает, если нагрузка отключена.

3 Опыт короткого замыкания даёт возможность определить потери в обмотках. На первичную обмотку подаётся низкое напряжение из сети питания U_кз << U_с

4 Аварийный режим возможен при коротком замыкании, возрастают токи (Iкз>10 • Iн), срабатывает защита источника питания, трансформатор автоматически отключается от источника питания.

Достоинства трансформатора: высокая надёжность, легко изготовить, выдерживает перегрузки, высокий КПД.

Недостатки: большой вес и габариты, возможность возникновения акустического шума, создание электромагнитных помех.

Широко применяется в устройствах питания аппаратуры связи.

Основные технические параметры трансформатора:

Рн – номинальная мощность трансформатора (ВА);

U₁ – напряжение на первичной обмотке;

U_2Н – номинальное напряжение на вторичной обмотке;

I_2Н – номинальный ток вторичной обмотки;

n – коэффициент трансформации

n = W₁/W₂ = Е₁/Е₂ ≈ U₁ / U₂; (2.1)

P_СТ – магнитные потери в сердечнике магнитопровода (Pст =

Рхх – постоянны);

Рэ – электрические потери на нагрев проводов

Рэ = I₁r₁ + I₂r₂; (2.2)

ηтр – коэффициент полезного действия трансформатора – (0,8-0,98)

ηтр = P₂/(P₂ + P_СТ + P_Э) < 1; (2.3)

U_kз – напряжение в режиме короткого замыкания (%).

Основные параметры трансформатора можно определить в рабочем режиме.

В режиме холостого хода определяют магнитные потери и коэффициент трансформации. Опыт короткого замыкания (U_кз = 0,1U₁) даёт возможность определить электрические потери в обмотках трансформатора.