РЕФЕРАТЫ ПО РАДИОЭЛЕКТРОНИКЕРеферат: Система бесперебойного электропитания телекоммуникационного узлаМинистерство Российской Федерации по связи и информатизации Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики Курсовая работа на тему: “Система бесперебойного электропитания телекоммуникационного узла” Выполнил: студент группы С-08 ХХХ Проверил: Козляев Ю.Д Новосибирск 2003г Оглавление. 1. Анализ исходных данных, представление функциональной схемы ЭПУ с отображением на ней данных задания и обозначений недостающих параметров. 2. Расчет параметров аккумуляторной батареи. 3. Вычисление параметров тока и мощности всех категорий потребителей и суммарных значений максимальной и усредненной мощности. Выбор типа ДГУ. 4. Выбор преобразователей электрической энергии для ЭПУ и шкафного оборудования. Вычисление значений рабочего тока всех типов потребителей и соответствующий выбор автоматических выключателей. Заполнение карты заказа на коммутационное оборудование. 5. Вычисление усредненного значения годового потребления электрической энергии и ожидаемой стоимости энергопотребления. 6. Укрупненный расчет блока или модуля выпрямительного устройства. Задача. Разработать в соответствии с техническим заданием функциональную схему электропитающей установки, рассчитать максимальные и усредненные значения тока и мощности ЭПУ, определить рабочие характеристики преобразователей электрической энергии, выбрать необходимое распределительное и преобразующее оборудование. Индивидуальной частью работы является укрупненный расчет инвертора напряжения с элементами управления (ИН). Электропитающая установка является одной из базовых инфраструктур телекоммуникационного узла, предназначенной для получения напряжения (или ряда напряжений) питания, адаптированного к требованиям телекоммуникационного оборудования независимо от качества внешнего электроснабжения. Статистика показывает, что суммарное время отказов городской сети переменного тока составляет около 4-х часов в год, при этом до 90% времени приходится на кратковременные (до 0.5 сек) перебои. Ущерб от «потери связи» в зависимости от сферы обслуживания исчисляется суммами от 10 до 800 тыс. долл. в час Данные: Тип узла – удалённый доступ. Параметры первичного электроснабжения: номинальное напряжение сети (U1=380/220 В), число фаз (m=3), число вводов сети (n=1), нестабильность напряжения в % (N1= - 20% +10%) и частотой 50Гц. U0=48 В; I0=20 А; = кВт; Sхоз=1.2 кВА; cos?хоз=0.7; cos?выпр=0.95; Рубп, перем. тока=0.4 кВт; (пр=0.85 Число групп аккумуляторных батарей (NAB=1). Время аварийной работы от аккумуляторных батарей ТАВ=8 часов. Номинальная температура окружающей среды и её отклонения. Тмин=-9?С. Среднегодовое значение коэффициентов спроса: Кс(техн + зар.бат)=0.9Кс(осв)=0.6Кс(ав.осв)=0.7Кс(хоз)=0.8 Тариф за потребляемую энергию одноставочный, С=0.8 руб/кВт час. 1. Функциональная схема. Первичное напряжение сети подводится четырех проводной линией (три фазных провода А, В, С и нейтральный провод N или PEN); выпрямительный модуль (4) содержит группу однофазных выпрямителей, включенных по входу к одному из фазных и нейтральному проводу сети, а по выходу- параллельно, с заземлением положительного вывода источников питания аккумуляторный модуль содержит две группы батарей (АБ1, АБ2) и батарейный блок контроля и защиты; выходы ЭПУ разделены по возможным категориям потребителей; в щите распределения энергии переменного тока могут быть установлены измерительные приборы (амперметр, вольтметр, ваттметр); напряжение аварийного освещения внутренних помещений узла формируется из напряжения аккумуляторной батареи и коммутируется контактором в автоматизированном, вводно-распределительном шкафу. Схема дает наглядное представление о составе оборудования и взаимодействии элементов, хотя не определяет структуру и необходимое число отдельных блоков. 1 - шкаф вводно–распределительный с одним вводом городской сети и резервным вводом ДГУ. 2 - шкаф вводно–распределительный.3 – установка бесперебойного питания постоянного тока. 4 – модули выпрямителей. 5 – устройство коммутации и защиты аккумуляторных батарей. 6 - аккумуляторная батарея. 7 – инвертор напряжения. 9 – двигатель – генераторная установка. Обозначение токов: I0 – постоянные составляющие тока, аппаратуры (апп), аварийного освещения (ав.осв), инвертора (ин), технологических потребителей (техн), заряда батарей (зар), суммарный (сум). Рассчитаем токи, приведенные на схеме: А А А А 2. Расчет аккумуляторной батареи. Определить номинальную емкость Сн при условиях: U0=48B, Tразр=8 часов, Iразр=36.05 A, Т=-9?C. Число элементов в батареи: Nэл=UБ ном /Uэл ном.=48/2.0=24 Ёмкостью определяют количество электричества, запасаемое или отдаваемое аккумулятором, измеряемое в А.час. (С= I х Т). Различают номинальную емкость (Сн, как полученную от аккумулятора при нормальной температуре 200С в режиме 10 часового разряда током равным величине Iразр=0.1С и рабочую (Ср=IразрТразр), полученную при других условиях. Названные емкости связаны соотношением: А·час, где Кi=0.92 – коэффициент отдачи емкости в зависимости от величины разрядного тока, t - средняя температура элемента в град. по Цельсию. А·час, Теперь учтем, что аккумулятор за 10 лет теряет 20% своей емкости. Свыб=1.2·Сн=455.37 А·час. Так как по заданию 1 аккумуляторная батарея, то её емкость будет 490 А·час. Рассчитаем ток разряда: А; Аккумуляторы герметичного исполнения, с регулирующим клапаном OPZv – 490, Hawker Oldham, Франция. 3. Вычисление параметров тока и мощности всех категорий потребителей и суммарных значений максимальной и усредненной мощности. Выбор типа ДГУ. Двигатель- генераторные установки (ДГУ) являются автономными источниками электрической энергии, применяемые для резервирования электроснабжения узлов связи на случай отказов сети переменного тока. Конструктивно ДГУ состоит из двигателя внутреннего сгорания, механически соединенного с электрическим генератором. В маломощных установках используются бензиновые двигатели, в установках с мощностью 6.0 и более кВт используются дизельные двигатели, в которых в качестве топлива используется керосин Определяем активную и реактивную составляющие мощности потребления от сети переменного тока. А. Выпрямительные устройства: Б. Хозяйственные нагрузки: В. Суммарные показатели потребления: Вт, В·Ар, ВАр . Заметим, что полученная величина Sсум определяет максимальную, т.н. «заявляемую» мощность. На эту величину заключается договор с энергоснабжающей организацией, дающей разрешение на присоединение к ближайшей трансформаторной подстанции. С учетом этой мощности вычисляется максимальный ток ввода и выбирается автоматический выключатель вводного щита. Г. Рассчитаем заявочный ток и мощность одной фазы. Д. Усредненное значение активной мощности нагрузок с учетом коэффициентов одновременности и загрузки Е. Ориентировочное значение усредненной величины полной мощности. ВА. По данным подходящим типом ДГУ является бензиновый G5000H(б), с показателями мощности – 5 кВА/4 кВт, поставщик Elteco. 4.Выбор преобразователей электрической энергии для ЭПУ и шкафного оборудования. Вычисление значений рабочего тока всех типов потребителей и соответствующий выбор автоматических выключателей. Заполнение карты заказа на коммутационное оборудование. а) Шкафы вводно-распределительные ШВР производства ОАО Юрьв-Польского завода “Промсвязь”, далее ЮПЗ “Промсвязь”. Шкафы ШВР предназначены для ввода и распределения электрической энергии трехфазного или однофазного переменного тока с номинальным напряжением 380/220В. Щиты обеспечивают защиту сети и потребителей энергии от перегрузок, коротких замыканий, от перенапряжения. Первый ШВР: ШВР А У 380/10 1 1 П - Второй ШВР: ШВР А - 380/10 - - П - б) Выбор ЭПУ: Устройства электропитания представляют шкафную конструкцию, объединяющую ряд функциональных элементов ЭПУ, выпрямительных модулей, блок контроля и коммутации аккумуляторных батарей, устройств контроля сети, измерения тока и коммутации нагрузки, элементов местной и дистанционной сигнализации. Шкаф допускает размещение в нём аккумуляторов герметичного типа. При большой емкости аккумуляторов их размещение предусматривается в дополнительных шкафах Uo=48 B Io(=85.05 А Я взял ИБП 1 – 48/160 с 4 выпрямителями типа ВБВ 48/30 – 2 (выходным током 30 А). Три выпрямителя дают 90 А > 85.05 А и один выпрямитель запасной. в) Преобразователи постоянного напряжения отсутствует. г) Инверторы. Инверторы напряжения (ИН) предназначены для обеспечения бесперебойного питания ответственных потребителей напряжением переменного тока. Как правило, к ним относятся серверы, компьютеры обеспечения технологического процесса, мониторинга телекоммуникационных систем. В ряде случаев инверторы применяют для организации аварийного освещения «наружных» объектов (например, антенных мачт) осветительными приборами, рассчитанными на стандартное напряжение переменного тока 220В. Инвертор преобразует опорное напряжение ЭПУ в переменное напряжение гарантированного качества. Поскольку нам задана мощность Рубп=0.4 кВт, то выбор падет на инвертор: S 034. Заполнение опросного листа. Опросная карта (лист), для оформления заказа на шкаф ШВР1. 1. Номинальное напряжение вводов сети 380 В. 2. Номинальный ток вводного автомата (А): 10, 10. 3. Количество вводов: а) от сети: 1. б) от дизельной электростанции: 1. 4. Тип дизельной электростанции: стационарная. 5. Необходимость предусматривать АВР для включения АДЭС: да. 6. Необходимость контролирующих приборов: А. Амперметры: да, на каждом вводе. Б. Вольтметры: да, на каждом вводе. В. Счетчики электроэнергии: да, на каждом вводе. 7. Количество автоматических выключателей потребителей: Ток, А 10 10 1ф 3ф 1 1 От вводного автомата От ДГУ 8. Условие переключения АВР: при отклонения напряжения более допустимых по ОСТ пределов. Опросная карта (лист), для оформления заказа на шкаф ШВР2. 1. номинальное напряжение вводов сети 380В. 2. Номинальный ток вводного автомата (А): 6, 6, 10. 3. Количество вводов: а) от сети: - . б) от дизельной электростанции: - . 4. Тип дизельной электростанции: - . 5. Необходимость предусматривать АВР для включения АДЭС: - . 6. Необходимость контролирующих приборов: А. Амперметры: да, на каждом вводе. Б. Вольтметры: да, на каждом вводе. 7. Количество автоматических выключателей потребителей: Ток,А Хоз: 6 А Осв: 6 А Вх.выпр: 10 А 1ф 3 3ф 1 1 8. Условие переключения АВР: при отклонения напряжения более допустимых по ОСТ пределов. 5.Вычисление усредненного значения годового потребления электрической энергии и ожидаемой стоимости энергопотребления. Вт рублей. 6.Укрупненный расчет блока или модуля выпрямительного устройства. (инвертор напряжения). Блок-схема современного выпрямителя. Выпрямитель содержит: А. Блок сетевых выпрямителей (БСВ), коммутируемый по входу автоматическим выключателем Q1. Диодное звено В1 выполняет первичное преобразование напряжения сети в пульсирующее напряжение Ud1. Вспомогательный маломощный выпрямитель Вдоп обеспечивает стабилизированным напряжением питания элементы систем управления. Б. Корректор коэффициента мощности (ККМ), выполняющий функции активного фильтра тока сети, повышения, фильтрации и стабилизации напряжения U01 на выходе ККМ. В. Инвертор напряжения (И), преобразующий постоянное напряжение U01 в знакопеременное напряжение высокой частоты U1 с управляемой длительностью импульсов. Г. Высокочастотный понижающий трансформатор (Т), обеспечивающий согласование уровней напряжения и гальваническую развязку цепей входа и выхода выпрямителя. Д. Выходной выпрямитель В2 с индуктивно-емкостным фильтром напряжения пульсаций. Е. Управляющие схемы корректора мощности (К1) и инвертора напряжения (К2). Схемы содержат буферные усилители мощности импульсов управления транзисторами (драйверы) и элементы обратной связи по току и напряжению. На выходе инвертора диаграмма будет иметь следующий вид: На выходе трансформатора: На выходе В2: Расчитаем максимальные амплиудные показатели по току и напряжению: Найдем амплитуду первой гармоники на входе по напряжению: Поскольку нам известна Um(1)вых=5 мВ, то найдем Отсюда сделаем вывод: 1.Увеличивая частоту, мы уменьшаем размеры LC. 2.Импульсные методы передачи напряжения и регулирования (из схемы видно, что регулирование осуществляется в инверторе). Мостовая схема инвертора. Принцип работы: Работа заключается в парной работе диодов (ключей), каждый раз включается диагональная пара диодов (ключей) и в зависимости от полярности сигнала формируется либо положптельный либо отрицательный импульсы (выходное напряжение инвертора всегда импульсное) Диоды 2 – 4 формируют положительную полуволну, а отрицательную 1 – 3. Заключение. В данной курсовой работе самостоятельно изучили и освоили принципы построения ЭПУ телекоммуникационного узла связи. Произвели выбор питающей аппаратуры в соответствии с предложенной документацией. И предоставили подробное описание одного из блоков (инвертора) выпрямительного устройства. Список литературы: 1. Козляев Ю.Д.СИСТЕМА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОГО УЗЛА Задания и методические указания для курсовой работы для студентов, обучающихся по направлению «Телекоммуникации» Новосибирск 2003г. 2. Лекции -- ДГУ Ввод 1 осв Хоз.нагр 3 2 4 I0 ав.осв I0 апп=20 A I0 ин 3 I0 сум I0 техн U0=48 B 9 4 7 1 1 2 5 6 Возвращение реактивной мощности к источнику I0 зар S Q P cos( УЭПС-2 48/90 8-4 ЮПЗ «Промсвязь». Cy2 Функциональная схема выпрямителя с бестрансформаторным входом. Cу1, Су2- схемы управления корректором коэффициента мощности и инвертора, соответственно, Др- драйверы мощных транзисторов инвертора. Q1 B1 KKM И T B2 F ДР Cy2 OC(I) OC(U) Bдоп Cy1 сеть Rs OC(U) Рег I/U Tu U01 t U t U t U U0 выделяет фильтр Т Ти E t I Io ин выделяет фильтр Io max Ти Т U,I t 1 2 0??????????????????????? 3 |