Предисловие
От бесперебойной и надежной работы современного телекоммуникационного оборудования в значительной степени зависят успехи огромного числа предприятий и организаций. Нарушения нормируемых показателей качества электроэнергии ведут к снижению производительности и сбоям в работе различного оборудования, а отключение электропитания приводит к прерыванию производственного процесса любого предприятия. Следовательно, системы электроснабжения должны быть высоконадежными, с определенными параметрами качества питающих напряжений. Функциональные узлы, входящие в состав систем электропитания подробно описаны в учебной и научно-технической литературе [1…5]. Специальной и нормативно-технической документации достаточно для специалистов предприятий связи занимающихся как эксплуатацией, так и проектированием электропитающих установок [6…15].
Настоящее учебное пособие ставит целью ознакомление с методиками расчета отдельных устройств и системы электропитания в целом студентов старших курсов и специалистов в области телекоммуникаций.
Обобщённая структурная схема системы электропитания телекоммуникационного оборудования приведена на рисунке 1, где обозначено: ТП1 и ТП2 – трансформаторные подстанции, АВР – автомат ввода резерва (механический или электронный), ДГУ – резервная электростанция, ШВР – шкаф вводный распределительный переменного тока, АБ – аккумуляторная батарея, ВУ – выпрямительное устройство (основное и резервное), инверторы и конверторы преобразуют основную градацию напряжения (-24В или -48В) в требуемые типономиналы.
Рисунок 1– Обобщённая структурная схема электропитания телекоммуникационного оборудования
Гарантированное электропитание допускает пропадание напряжения на время до 30 секунд, что недопустимо для питания телекоммуникационного оборудования. Поэтому предприятия связи должны быть обеспечены бесперебойным электроснабжением, что достигается постановкой на выходе выпрямителя аккумуляторной батареи, которая при пропадании сети (аварийный режим работы) обеспечивает нагрузку электроэнергией. Это традиционная, так называемая, буферная система электропитания сложилась исторически.
Современные ВУ (рис. 2), входящие в состав систем электропитания строятся по схеме с бестрансформаторным входом, импульсным способом регулирования выходного напряжения и активной фильтрацией тока сети посредством введения блока корректора коэффициента мощности (ККМ).
Рисунок 2 – Структурная схема выпрямительного устройства
Силовая цепь ВУ состоит из следующих функциональных узлов: входного выпрямителя, сглаживающего фильтра, ККМ, инвертора напряжения, выходного выпрямителя и сглаживающего фильтра. Для исключения воздействия входной импульсной помехи на источник и самого источника на сеть и потребителя на входе и выходе установлены фильтры помех. Драйверы корректора и преобразователя формируют траекторию движения рабочей точки в области безопасной работы силовых ключей и обеспечивают необходимую мощность сигнала управления для гарантированного включения транзисторов.
Система управления обеспечивает:
стабилизацию и регулировку выходного напряжения методом широтно–импульсной модуляции;
активную фильтрацию тока, потребляемого от сети;
ограничение тока нагрузки;
выключение при уходе напряжения сети переменного тока за допустимые пределы;
защиту от повышения выходного напряжения;
защиту при коротком замыкании на выходе;
световую и дистанционную сигнализацию;
возможность внешнего изменения выходного напряжения
контроль исправности компонентов системы;
равномерное распределение тока между параллельно работающими модулями.
Подключаемый к системе компьютер упрощает настройку, контроль и предоставляет возможность удаленного доступа в систему электропитания.
Для настоящего сборника потребовалось адаптировать некоторые методики проектирования компонентов и систем электропитания, упростив алгоритмы расчета разбиением их на подзадачи с пояснением отдельных элементов и характеристик, чтобы сделать более доступными для широкого круга читателей. Разработанные практические занятия позволят приобрести навыки решения сложных проектных задач бесперебойного электропитания. В приложениях приводится справочно - иллюстративный материал, включающий характеристики оборудования, описания основных узлов и электрические параметры некоторых элементов и микросхем. Для проверки остаточных знаний предложены тестовые задачи с ответами в конце книги.