
- •Часть 2
- •Глава 12 выпрямительные устройства
- •Глава 13 источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом
- •13.1 Общие сведения об источниках электропитания
- •Глава 14 система энергоснабжения предприятия связи
- •Глава 15 заземление и электромагнитная совместимость
- •Главный заземляющий зажим
- •Кабели электроснабжения
- •Типы систем заземления
- •3 Многоточечная схема сетей заземляющих проводников
- •Глава 16 электронные корректоры коэффициента мощности
- •Глава 17 системы электропитания предприятий связи
- •Глава 18 установки бесперебойного питания постоянного и переменного тока
- •Глава 19 электроустановки предприятий связи (специальность 21040651 «Сети связи и системы коммутации»)
- •Глава 19 электроустановки предприятий связи (специальность 21040451 «Многоканальные телекоммуникационные системы»)
- •Глава 19 электроустановки предприятий мобильной связи (специальность 21040751 «Эксплуатация средств связи»)
- •Глава 20 проектирование электропитающей установки (эпу)
- •Электропитание устройств связи
- •Часть 2
- •3 44082, Г. Ростов-на-Дону, ул. Тургеневская, 10/6
Глава 17 системы электропитания предприятий связи
17.1 Системы электропитания предприятий связи, классификация систем
Система электропитания – это совокупность системы электроснабжения, устройств преобразования и регулирования, распределения электрической энергии, необходимой для работы аппаратуры связи, вспомогательных нагрузок, как в нормальных, так и в аварийных условиях.
Требования к системе электропитания: надёжное и бесперебойное питание аппаратуры связи, высокий КПД, малые габариты и вес, экономичность и автоматизация.
Классификация систем электропитания
Буферная система электропитания.
Двухлучевая безаккумуляторная система электропитания.
Система питания с отдельной аккумуляторной батареей.
17.2 Буферная система электропитания: функциональная схема, назначение элементов, режимы работы ЭПУ, способы стабилизации напряжения
Буферная система электропитания состоит из выпрямительных устройств, резервной аккумуляторной батареи и нагрузки, включённых параллельно.
Рисунок 17.1 – Структурная схема буферной системы
Выпрямительное устройство служит для питания аппаратуры, подзаряда и заряда аккумуляторной батареи. Количество выпрямительных устройств, включаемых параллельно не более четырёх. Обязательное применение одного резервного выпрямительного устройства.
Аккумуляторная батарея – резервный источник постоянного тока, работает в аварийном режиме, расчетное время разряда tр = 1 час. Аккумуляторная батарея включается параллельно нагрузке и выполняет функции буферного элемента, обеспечивая электромагнитную совместимость. Для обеспечения надёжности работы применяют двухгруппную аккумуляторную батарею.
Режимы работы
В нормальном режиме электрическая энергия поступает из первичной сети, выпрямительные устройства питают нагрузку, и происходит подзаряд аккумуляторной батареи.
В аварийном режиме энергоснабжение прекращается. Ток от выпрямительных устройств уменьшается, а ток от аккумуляторной батареи увеличивается. Аккумуляторная батарея берёт на себя полную нагрузку и в течение расчётного времени обеспечивает нормальную работу аппаратуры связи.
В послеаварийном режиме восстанавливается энергоснабжение от первичной сети, в работу поочерёдно включаются выпрямительные устройства, ток от выпрямительных устройств увеличивается, а от аккумуляторной батареи уменьшается. Выпрямительные устройства берут на себя полную нагрузку, и происходит заряд аккумуляторной батареи в режиме стабилизации тока, при увеличении напряжения на элементе аккумуляторной батареи до 2,35 в/Эл выпрямительные устройства переходят в режим стабилизации напряжения. По окончании заряда аккумуляторных батарей схема возвращается в нормальный режим работы.
Достоинства: бесперебойное питание аппаратуры связи, возможность увеличения мощности, значительное снижение пульсации на нагрузке, 100 % готовность аккумуляторной батареи к работе, хорошие технико-экономические показатели.
Недостатки: большая стоимость токораспределительной сети, потери энергии в проводах и кабелях сети, изменение напряжения при изменении режима работы системы питания до 30 % Uн.
Широко применяется для питания аппаратуры связи.
Для улучшения качества питания, чтобы снизить изменения напряжения на нагрузке, применяют:
Противоэлементы
Противоэлементы – это кремниевые диоды, у которых нелинейная характеристика. КПД системы питания уменьшается, поэтому данную схему применяют при небольших нагрузках.
Рисунок 17.2 – Схема буферной системы питания с коммутацией групп кремниевых диодов
Устройство контроля напряжения (УКН) контролирует напряжение на нагрузке и при снижении напряжения включает контакторы S2, S3 и замыкает диоды, напряжение на нагрузке увеличивается. Изменение напряжения 15 %Uн.
Вольтодобавочный конвертор
Вольтодобавочный конвертор представляет собой преобразователь напряжения постоянного тока одной величины в напряжение постоянного тока другой величины и служит для автоматического добавления напряжения на нагрузке в аварийном режиме.
Рисунок 17.3 – Схема буферной системы питания с авторегулируемым вольтодобавочным конвертором
ДС – диодная сборка – необходима для коммутации тока. В аварийном режиме включается ВДК контактором S2. Постоянное напряжение с ВДК и напряжение батареи складываются.
На нагрузке при уменьшении напряжения изменяется ширина импульсов в преобразователе, напряжение ВДК увеличивается, а напряжение на нагрузке не выходит за пределы 2 %Uн.
Дополнительные элементы аккумуляторной батареи
При снижении напряжения в аварийном режиме к основной батарее автоматически подключаются дополнительные элементы аккумуляторной батареи, изменение напряжения на нагрузке не выходит за пределы 10 %Uн.
Рисунок 17.4 – Схема буферной системы питания с коммутацией групп дополнительных элементов аккумуляторной батареи
U3 – выпрямительное устройство для заряда и содержания дополнительных элементов аккумуляторной батареи. В нормальном режиме работы S3 замкнут. Аккумуляторная батарея секционируется, состоит из основной секции и двух групп дополнительных элементов. Напряжение на нагрузке контролируется устройством контроля напряжения (УКН). В аварийном режиме при снижении напряжения включается в начале S3, а S2 выключается, при дальнейшем снижении напряжения S3 выключается, а включается S4. В послеаварийном режиме при повышении напряжения процесс коммутации идёт в обратной последовательности.
Буферная система питания может быть выполнена двумя способами:
1 Многобатарейный способ буферной системы питания, при котором на каждое напряжение устанавливается выпрямительно-аккумуляторная установка.
2 С одной опорной батареей, все остальные напряжения вырабатываются преобразователями бесперебойного питания.
Современная модульная система питания напряжением постоянного тока
Модульный принцип построения позволяет осуществить отказоустойчивое электроснабжение аппаратуры связи.
Рисунок 17.5 – Схема модульной системы питания постоянного тока
Устройство управление и контроля – это микропроцессорный модуль, осуществляющий контроль и управление системой питания постоянного тока.
Защитное устройство производит отключение аккумуляторной батареи, когда напряжение её снизится до минимального допустимого значения.
Распределительное устройство служит для подключения нагрузок и защиты источника питания.
Конверторы DC/DC обеспечивают получение напряжения постоянного тока другой величины для питания аппаратуры связи.
Инверторы DC/AC обеспечивают получение напряжения переменного тока для питания компьютеров и другой аппаратуры.
17.3 Двухлучевая безаккумуляторная система электропитания
Двухлучевая безаккумуляторная система электропитания применяется при надёжном электроснабжении предприятия связи:
При наличии трёх независимых источников электроснабжения.
При наличии двух независимых источников питания и собственной автоматизированной дизель-электростанции (АДЭС).
Рисунок 17.6 – Структурная схема двухлучевой безаккумуляторной системы питания
Аппаратура связи одного номинального напряжения питается непосредственно от выпрямительного комплекта, состоящего из двух выпрямительных устройств серии ВУЛ, каждый из которых нагружен на 50 % и питается от независимого источника. Шкаф фильтров общий для двух выпрямительных устройств. В случае прекращения энергоснабжения по одному лучу, включается АДЭС. Аппаратура включения резерва (АВР) обеспечивает коммутацию тока к нагрузке от резервного источника.
Достоинства: простота эксплуатации, меньшая стоимость токораспределительной сети (ТРС).
Недостатки: необходимость надёжного электроснабжения, ухудшение качества энергии при переходных режимах.
17.4 Система электропитания с отдельной от нагрузки аккумуляторной батареей
Система электропитания с отдельной от нагрузки аккумуляторной батареей состоит из нерегулируемого устройства выпрямления (НУВ), вольт-добавочного конвертора (ВДК), аккумуляторной батареи и дополнительного зарядного выпрямительного устройства. Аккумуляторная батарея отключена от нагрузки тиристором и находится в режиме подзаряда от отдельного выпрямительного устройства. Применяется для питания аппаратуры допускающей изменение напряжения питания.
Рисунок 17.7 – Структурная схема системы электропитания с отдельной аккумуляторной батареей
ЗАПОМНИТЕ
Аккумуляторная батарея – резервный источник постоянного тока, работает в аварийном режиме, расчетное время разряда tр = 1 час.
Двухлучевая безаккумуляторная система электропитания применяется при надёжном электроснабжении предприятия связи.
Темы докладов и рефератов
Анализ систем питания аппаратуры связи.
Система питания с отдельной от нагрузки аккумуляторной батареей и с нагруженным ВДК.
Структурная схема вольтодобавочного преобразователя (ВДК).
Контрольные вопросы
Что такое система электропитания предприятия связи?
Поясните работу буферной системы питания.
Перечислите способы стабилизации напряжения в системе питания.
Укажите способы выполнения буферной системы.
Нарисуйте схему модульной системы питания и поясните её работу.
В каких случаях применяют безаккумуляторную систему питания постоянного тока?
Укажите расчётное время работы аккумуляторной батареи в системе питания постоянного тока.