8.4. Системы электропитания предприятии связи

Классификация. Системой электропитания называют совокупность системы электроснабжения, устройств преобразования, регулирования, стабилизации, резервирования и распределения электрической энергии, необходимой для нормальной работы аппаратуры, а также устройств контроля, диагностики и защиты как самих устройств этой совокупности, так и аппаратуры.

Системы электропитания должны удовлетворять следующим основным требованиям:

обеспечивать надежное и бесперебойное электропитание аппаратуры электрической энергией требуемого качества;

быть экономичными, иметь высокий КПД;

иметь малые габариты и массу;

быть максимально автоматизированными и др.

Согласно ВНТП 332-81 системы электропитания классифицируют в зависимости от состава оборудования ЭПУ и способа эксплуатации АБ следующим образом:

буферная система электропитания;

двухлучевая безаккумуляторная система электропитания;

система электропитания с отделенной от нагрузки резервной аккумуляторной батареей.

Буферная система электропитания. При буферной системе питание аппаратуры осуществляется от стабилизированных выпрямителей, обеспечивающих одновременно непрерывный подзаряд аккумуляторных батареи АБ, подключенных параллельно нагрузке. Когда напряжение сети отключается по каким-либо причинам, питание аппаратуры осуществляется от аккумуляторных батарей. Но так как по мере разряда аккумуляторных батарей напряжение их уменьшается, то для его поддержания на требуемом уровне применяют регулирующие и стабилизирующие устройства. В тех случаях, когда для сохранения нормальной работы аппаратуры допустимо отклонение напряжения ±10% от установленного, регулирование осуществляется подключением дополнительных элементов ДЭ или дополнительных кремниевых вентилей НЭ.

На рис. 8.3 приведена структурная схема ЭПУ при буферной системе питания с подключением дополнительных элементов аккумуляторной батареи, которые подключаются устройством коммутации по мере ее разряда. Для заряда дополнительных элементов имеется выпрямитель содержания ВС, а подзаряд основной группы осуществляется от буферного выпрямителя БВ.

Электропитающие установки, построенные по такому принципу, применяются для питания аппаратуры городских АТС декадно-шаговой и координатной систем коммутации, МТС, АМТС, в установках прямых соединений телеграфных станций и т.д.

Более простой получается электропитающая установка при регулировании напряжения коммутацией групп кремниевых вентилей (рис. 8.4). Но в атом случае во время нормального электроснабжения напряжение на выходе блока выпрямления необходимо поддерживать на более высоком уровне, чем требуется для питания аппаратуры. Это создает дополнительные потери энергии, поэтому данный способ применяется при небольшой мощности, например в электропитающих установках на 60 В при нагрузках до 70 А.

Для питания станций с программным управлением, выполненным на интегральных микросхемах, требования к качеству питающей их электроэнергии более высокие. Так, для станций АТСЭ МТ20, МТ25 и АТС КЭ «Кварц», «Исток» отклонение напряжения -60 В в переходных режимах работы ЭПУ не должно превышать 10…-6%, пульсации напряжения - 2 мВ псофометрических. Такие параметры питающего напряжения не могут быть обеспечены при регулировании коммутацией групп дополнительных элементов аккумуляторных батарей. Поэтому для питания новой аппаратуры связи применяется буферная система питания со стабилизацией напряжения с помощью авторегулируемых вольтодобавочных конверторов ВДК. Применяются два варианта работы таких ЭПУ. Структурная схема первого варианта приведена на рис. 8.5. При наличии нормального электроснабжения ВДК отключен устройством коммутации УК и его выход шунтирован диодной сборкой ДС. При отключении электроснабжения, когда буферный выпрямитель БВ не работает, вольтодобавочный конвертор автоматически включается и компенсирует уменьшение напряжения аккумуляторной батареи. После восстановления электроснабжения и заряда аккумуляторной батареи до требуемого значения ВДК отключается.

Второй вариант ЭПУ буферной системы питания - вольтодобавочный конвертор включен постоянно в цепь нагрузки. В этом случае энергетические показатели ниже, чем по первому варианту, из-за непрерывного расхода энергии в ВДК, но качество электропитания лучше.

Буферная система электропитания может быть выполнена двумя способами: а) многобатарейным; б) с одной опорной батареей.

При многобатарейном способе буферной системы питания на каждое напряжение постоянного тока имеется отдельная электропитающая установка.

Важнейшие достоинства многобатарейной системы питания для аппаратуры автоматической и многоканальной связи: абсолютная бесперебойность питания и значительное снижение пульсаций напряжения основного источника на нагрузке. Но многобатарейный принцип построения ЭПУ имеет существенный недостаток: большая масса аккумуляторов; из-за газовыделения их нельзя устанавливать в аппаратных залах, а это увеличивает длину проводки питания и падение напряжения на них.

Однобатарейный принцип буферной системы питания предполагает использование только одной аккумуляторной батареи на одно значение постоянного напряжения (например, на 220 В). Она называется опорной. При нормальной подаче питания от внешнего источника питание аппаратуры связи осуществляется через выпрямители. При отключении внешнего источника, т.е. в переходном режиме, аппаратура связи, требующая одного напряжения, получает питание от опорной аккумуляторной батареи. Все остальные напряжения вырабатываются преобразователями или агрегатами бесперебойного питания (АБП).

На тех предприятиях, где требуется питание от нескольких отдельных источников питания, применяется децентрализованная буферная система питания, состоящая из нескольких отдельных ЭПУ одного напряжения.

Достоинства буферной системы питания:

бесперебойное питание аппаратуры;

возможность дальнейшего расширения за счет параллельного включения выпрямительных устройств и ВДК;

значительное снижение пульсации напряжения на нагрузке;

предохранение основного источника питания от выбросов тока, которые буферная батарея принимает на себя, а потребителя - от резкого уменьшения питающего напряжения при бросках тока нагрузки;

постоянное поддержание аккумуляторов в заряженном состоянии, поскольку саморазряд компенсируется током подзаряда;

удешевление содержания аккумуляторов, увеличение срока их эксплуатации.

Недостатки:

большая стоимость токораспределительной сети и потери энергии в ней (особенно при низких напряжениях).