- •Федеральное агентство железнодорожного транспорта
- •Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
- •Петербургский государственный университет путей сообщения
- •Кафедра «Электрическая связь»
- •Лабораторная работа № 81 электропитающая установка поста электрической централизации промежуточной станции
- •1. Схемы и принцип действия эпу промежуточной станции
- •2. Технические данные эпу
- •3. Испытания
- •Лабораторная работа № 82 исследование схем выпрямителей
- •1. Общие положения
- •2. Классификация схем выпрямления
- •3. Работа схем выпрямления
- •4. Нагрузочные характеристики выпрямителей
- •5. Измерения
- •Литература
- •Лабораторная работа № 83 испытание автоматического коммутатора ак-504
- •1 Общие положения
- •2 Состав и назначение основных элементов ак
- •3. Принцип работы ак
- •Выполнение работы
- •Лабораторная работа № 84 испытание источников бесперебойного питания
- •1. Неполадки в сети
- •2. Классификация ибп
- •3. Источник бесперебойного питания типа 5115
- •3.1. Назначение основных элементов ибп 5115
- •3.2. Режимы работы ибп
- •3.3. Технические данные ибп 5115
- •3.4. Внешний вид ибп 5115 и элементы управления
- •4. Источник бесперебойного питания типа 9120
- •4.1. Назначение основных элементов ибп 9120
- •4.2. Режимы работы ибп
- •5. Программное обеспечение
- •6. Выполнение работы
- •1. Определение параметров входного и выходного напряжений по установке dip-переключателей
- •2. Проверка включения
- •3. Активизация по LanSafe III
- •4. Исследование технологии стабилизации напряжения
- •6. Измерение параметров состояния питания
- •7. Самотестирование ибп
- •9. Проверка реакции ибп на пропадание напряжения сети
- •10. Установка значений периода сбора и регистрации данных
- •11. Работа с журналами событий
- •12. Отключение ибп
- •1. Основные характеристики кремниевых стабилитронов
- •2. Основные параметры стабилизаторов напряжения (сн)
- •3. Параметрический стабилизатор напряжения (псн)
- •4. Компенсационный стабилизатор напряжения
- •5. Измерения
- •Исследование параметрического стабилизатора напряжения
- •6. Обработка и оценка результатов исследования
- •1. Конструкция и принцип действия эпу
- •2. Режимы работы
- •1 Рис. 4. Режимы работы . Режим непрерывного подзаряда
- •2. Температурно-зависимый режим
- •3. Разряд аккумулятора
- •4. Режим ускоренного разряда аккумуляторов
- •5. Тестирование аккумуляторов
- •6. Асимметрия аккумуляторов
- •7. Защита аккумуляторов от глубокого разряда
- •3. Контроль и управление эпу
- •4. Проведение испытаний
- •4.1. Подготовка к испытаниям эпу
- •4.2. Испытания эпу в режиме непрерывного подзаряда
- •4.3. Выключение пк и эпу
1. Конструкция и принцип действия эпу
Для бесперебойного питания стационарной аппаратуры связи требуется электрическая энергия постоянного тока на номинальные напряжения 24, 48 и 60 В. Эта энергия обеспечивается электропитающими установками, выпускаемыми различными отечественными и иностранными фирмами. Одной из них является немецкая фирма Voigt&Haeffner (V&H), выпускающая установки на различные мощности.
В работе представлена ЭПУ средней мощности типа SVS-G48/75-8GRS на номинальное напряжения 48 В и номинальный ток 75 А. Она разработана на основе модульной архитектуры, позволяющей наращивать мощность и развивать эксплуатационные возможности установки. Оборудование размещено в двух шкафах. В верхнем – основные элементы установки, в нижнем – аккумуляторные батареи. Размещение элементов установки представлено на рис. 1.
Основные устройства ЭПУ и их обозначения:
-
Выпрямительные модули
GR 1-6
Аккумуляторная батарея
B
Модуль контроля и управления
SM-7
Устройства защиты от глубокого разряда аккумуляторов
K27M
Устройства контроля тока в нагрузке и аккумуляторной батарее
R18N, R19N
Термодатчик для обеспечения температурной зависимости тока подзарядки ак-ов
PT-100
Клеммы для подключения сети 400/220 В переменного тока
X9
Автоматы на входе выпрямительных модулей
Q211–Q216
Автоматы на выходе выпрямительных модулей
Q231–Q236
Автоматы в цепях нагрузки (имеют сигнальные контакты на замыкание при отключении нагрузки)
Q50–Q54
Батарейные предохранители – размыкатели
F21–F22
В лабораторных
установках вместо 6 выпрямительных
модулей установлено только 2, и
аккумуляторная батарея состоит из
1 группы.
Это надо
учитывать при испытаниях.
На
свободном месте в SVS
дополнительно установлен конвертор
48/24В.
Рис. 1. Размещение элементов
Структурная схема установки приведена на рис. 2.
Рис. 2. Структурная схема ЭПУ
Выпрямительные модули
Выпрямительные модули (GR) преобразуют переменное напряжение сети в постоянное. Они выполнены на современной элементной базе, сочетают в себе высокую точность регулировки, высокий КПД при малых размерах и весе.
Структурно-электрическая схема выпрямительного модуля приведена на рис. 3.
Выпрямительные модули в общем виде состоят их трёх основных устройств:
выпрямительного устройства, выполняющего основную функцию преобразования переменного тока в постоянный;
Рис. 3. Структурно-электрическая схема выпрямительного модуля
преобразовательного устройства типа DC/DC, которое позволяет компенсировать действие различного рода дестабилизирующих факторов;
устройства контроля и управления всеми элементами модуля.
На входе и выходе GR установлены высокочастотные фильтры, препятствующие возникающим в результате импульсной работы элементов модулей помехам попадать в сеть переменного тока и нагрузку.
Выпрямительное устройство состоит из однофазного мостового выпрямителя (V1), схемы ограничения пускового тока (R1K1), корректора коэффициента мощности (L1, V2, V3, C1). Корректор коэффициента мощности, выполненный по схеме импульсного стабилизатора напряжения обеспечивает полное соответствие формы тока, потребляемого GR из сети, и напряжения сети. Это позволяет увеличить коэффициент мощности, приблизив его к единице, и устранить влияние модуля GR на сеть.
Напряжение с конденсатора С1 поступает на первый элемент преобразователя DC/DC, которым является инвертор, выполненный на четырёх транзисторах V5–V7, работающих в ключевом режиме.
Инвертор преобразовывает постоянное напряжение в переменное прямоугольной формы с паузой на нуле и частотой 100 кГц.
Схема управления модуля, используя принцип широтно-импульсной модуляции, обеспечивает компенсацию действия различных дестабилизирующих факторов и создаёт высокостабильное напряжение на выходе GR. В модуле предусмотрена дискретная установка номинальных напряжений на 24, 48 и 60 В.
С инвертора модулированные импульсы поступают на силовой трансформатор Т1, который понижает напряжение до необходимого значения и одновременно обеспечивает гальваническую изоляцию между входом и выходом выпрямительных модулей.
После трансформатора модулированные импульсы поступают на выпрямители V8, V9. Пульсирующее напряжение сглаживается элементами фильтра L2, C2. Модули имеют 2 световых индикатора (норма – зелёный, отказ – красный).
Технические данные выпрямительных модулей приведены в табл. 2.
Модуль контроля и управления SM7 является основным устройством, осуществляющим функции слежения за соответствием заданным допуска параметров ЭПУ и выдачи соответствующих аварийных сообщений. SM7 производит измерения параметров и соответствующим образом реагирует на них.
Таблица 2
Основные параметры |
Значения |
Типовое название |
Е60/10 Wbrug – 5GRM01 |
Входное напряжение, В |
230 (+15–20%) |
Частота сети, Гц |
47–63 |
Входной ток, А |
Макс. 3.4, синусоидальный, cos = 1 |
Ток включения |
Iмакс < Iном |
Номинальное напряжение, В |
24/48/60 |
Отклонение напряжения, % |
< 1 |
Номинальный выходной ток, А |
12,5 (при 24 и 48 В), 10 (при 60 В) |
Ограничение тока |
Iном, выход устойчив против короткого замыкания |
Напряжение помех, мВ |
< 1 |
КПД, % |
> 90 (48 В) |
Внутренний контроль: |
выходное напряжение выше нормы, выходное напряжение ниже нормы, перегрев |
Охлаждение |
внутренний вентилятор |
Температура помещения, С |
–10…+45 |
Масса, кг |
4 |
Габаритные размеры (ВхШхГ), мм |
262×71×360 |
Наработка на отказ, ч |
500 000 |
Модуль сконфигурирован до ввода в эксплуатацию. Параметры конфигурации записываются в EEPROM (энергозависимое ПЗУ) и каждый раз активируются при включении аппаратуры. Параметры конфигурации защищены паролем и доступны только специалистам фирмы V&H, имеющим доступ. Все допуски и рабочие параметры инициализируются после загрузки данных конфигурации.
Параметры ЭПУ, записанные в энергонезависимое ПЗУ, представлены в табл. 1.
Таблица 1
Наименование параметра |
SVS8 |
SVS5 |
Номинальное напряжение, В |
48 |
|
Тип аккумуляторов |
А-400 |
А-500 |
Ёмкость аккумуляторов, А·ч |
65 |
|
Напряжение тестирования батарей, В/эл. |
2,06 |
|
Напряжение постоянного подзаряда аккумуляторов, В/эл. |
2,271) |
2,301) |
Напряжение ускоренного заряда аккумуляторов, В/эл. |
2,331) |
2,401) |
Напряжение нагрузки, верхняя граница, В |
61 |
|
Напряжение нагрузки, нижняя граница, В |
46 |
|
Напряжение отключения батареи, В |
44 |
|
Граница напряжения ускоренного заряда, В |
55 |
|
Время заряда батареи, ч |
10 |
|
Задержка сообщения SV2, мин |
30 |
|
Минимальное время разряда батарей, мин |
5 |
|
Максимальное напряжение асимметрии батареи, В |
2,0 |
|
Напряжение окончания батарейного теста, В |
472) |
|
Максимальная температура батареи, °С |
40 |
|
Минимальная температура батареи, °С |
0 |
|
Температурный коэффициент, мВ/эл. |
51) |
31) |
Период запуска автоматического теста батареи, дней |
180 |
|
Длительность автоматического и ручного теста батареи, а также при асимметрии элементов батареи, мин |
102) |
1) Устанавливается в соответствии с рекомендациями изготовителя аккумуляторов.
2) Уточняется по результатам пусковых испытаний.
Модуль имеет встроенный ЖК-дисплей, 3 кнопки управления и 2 световых индикатора (норма – зелёный, отказ – красный). Все события записываются в память и могут быть оперативно считаны. Объем памяти рассчитан на 20 сообщений.
Коды сообщений об авариях, отказах, нарушении норм и других отклонений от нормального состояния ЭПУ приведены в табл. 3.
Таблица 3
Код отказа |
Описание отказа |
Код устранения отказа |
01 |
Авария сети переменного тока |
101 |
02 |
Авария выпрямительного модуля |
102 |
03 |
Нет работающего выпрямительного модуля |
103 |
04 |
Авария внешнего оборудования 1 |
104 |
08 |
Напряжение на нагрузке – выше нормы |
108 |
09 |
Напряжение на нагрузке – ниже нормы |
109 |
13 |
Напряжение 1-й батареи ниже нормы |
113 |
16 |
Асимметрия аккумуляторной батареи |
116 |
17 |
Аккумуляторная батарея отключена |
117 |
20 |
Устройство защиты нагрузки разомкнуто |
120 |
21 |
Предохранитель батареи разомкнут |
121 |
23 |
Зафиксирован отказ SV1, (отказ SV1 устранен) |
123 |
24 |
Зафиксирован отказ SV2, (отказ SV2 устранена) |
124 |
25 |
Активизирован режим отказ тестирования |
125 |
26 |
Активизирован режим отказ непрерывного подзаряда |
126 |
27 |
Активизирован режим ускоренного заряда |
127 |