Электропитание устройств связи

Федеральное агентство связи

Сибирский  государственный  университет телекоммуникаций  и  информатики

Факультет  ускоренной  подготовки  специалистов

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по  дисциплине: «Электропитание устройств связи»

Выполнил:

Студент группы С-04

Величанский Р.В.

шифр: 545

Проверил:  

Дырдуева Д.Б.

г. Улан- Удэ

2012 г.

Задание.

- Рассчитать емкость и количество аккумуляторных батарей (элементов), выбрать тип аккумуляторных батарей; найти ток выпрямителя и мощность, потребляемую ЭПУ от внешней сети, выбрать типовое выпрямительное устройство; рассчитать заземляющее устройство и выбрать автомат защиты.

- Составить функциональную схему системы электропитания с указанием всех типов  выбранного оборудования.

Исходные данные.

Таблица 1.

Таблица 2.

Расчет емкости и числа аккумуляторных батарей.

1). Находим число элементов в аккумуляторной батарее по формуле:

где номинальное напряжение на элементе принимается равным UЭЛ.НОМ =2В.

Номинальное напряжение аккумулятора – это напряжение на выводах полностью заряженного аккумулятора, в течение первого числа разряда током 10-часового режима разряда при температуре электролита 20°С(UЭЛ.НОМ =2В).

Токораспределительные сети ЭПУ должны проектироваться таким образом, чтобы расход проводниковых материалов был минимальным. Потери напряжения в ТРС на участках от выводов ЭПУ до стоек аппаратуры связи, включая потери в устройствах защиты и коммутации не должны превышать 4% от номинального значения выходного напряжения ЭПУ. Отсюда, потери в токораспределительных сетях равны  ∆UТРС = 0,04U0 .Число NЭЛ округляется до целого числа в большую сторону.

2). Проверяем минимально допустимый уровень напряжения при разряде аккумуляторной батареи с учетом минимального уровня напряжения на одном элементе, которое определяется по графикам рис. 10, стр. 14 методического пособия.

Исходя из графика UЭЛ.К.Р. = 1,89 В , при температуре +25°С и времени разряда  аккумулятора (5 часов) токами не превышающими ток 10-часового режима разряда.

   Минимальный уровень напряжения в конце разряда на аккумуляторной батарее не должен быть менее нормируемого значения.

Установившееся отклонение напряжения на выходных выводах ЭПУ постоянного тока для подключения цепей питания   аппаратуры  связи  должно  быть не более +/- 12 В для номинального напряжения U0 = 60 В.

Так как полученное значение U0min = 60 B удовлетворяет условию, нам не придется добавлять еще один элемент в ряду или подключать вольтодобавочный конвектор (ВДК).

3). Находим необходимую ёмкость аккумуляторов, приведенную к условному 10-часовому режиму разряда и температуре среды 20°С:

Где ток разряда равен сумме максимального тока нагрузки (I0) и тока аварийного освещения (IОСВ): Ip= I0+ IОСВ. Значение коэффициента отдачи по емкости ηQ приведены в таблице 3.

Таблица 3 – коэффициент отдачи АБ по емкости.

4. По таблицам П.1, стр. 35 и П.2, стр.36 методического пособия выбираем соответствующий 10-часовому режиму разряда аккумулятор по ближнему большему значению номинальной емкости С10 ≥ С’10 и номинальному напряжению.

Выбираем 30 последовательно включенных аккумуляторов одинакового типа и ёмкости (см. табл. 4).

С10 = 200 · 30 = 6000 Ач ≥ С’10 = 5813 Ач

Таблица 4.

Выбор типового выпрямительного устройства.

1). Находим суммарный максимальный ток выпрямителя.

2). По таблицы П.3 методического пособия по току I∑ и номинальному выходному напряжению выбираем тип выпрямителя.

Так как ни один выпрямитель из таблицы П.3-технические характеристики выпрямительных устройств на стр. 37 методического пособия, не обеспечивает нужный нам ток I∑ = 2500 А , подбираем 6 параллельно включенных одинаковых выпрямительных  устройств,  где  номинальный  ток каждого из которых равен IНОМ = 480 А (см. табл. 5), что не противоречит условию:

Таблица 5.

ЗАО «Связь инжиниринг» изготавливает источники бесперебойного питания (ИПБ), которые представляют собой автономную буферную систему питания с напряжением постоянного тока 24 В, 48 В и 60 В мощностью от 250 Вт до 36 кВт, построенную по модульному принципу. Замена аварийного блока допустима в процессе работы без отключения нагрузки. Электропитание источников осуществляется от сети переменного тока 3 х 380 В или 220 В +20-25 % с частотой 50±2,5 Гц с равномерным распределением токов фаз по блокам.

В состав ИПБ входит коммутационная аппаратура ввода переменного тока, сетевые фильтры, рабочие и резервные выпрямители, сглаживающие фильтры и фильтры помех на выходе, устройства защиты аккумуляторов от короткого замыкания на глубоких разрядов, устройство защиты на 2…20 нагрузочных линий, аппаратура контроля и автоматики.

3). Находим максимальное значение активной мощности, потребляемой выпрямительными устройствами в условиях нормального электроснабжения с шин шкафа ШВР (шкаф вводный распределительный):

где UПЛ.З – напряжение “плавающего заряда”, определяемое по графику рис.9, стр.13 методического пособия с учетом рабочей температуры   tСР = 25°С.

       ηВ = 91% – к.п.д. выбранного выпрямителя (см. табл. 5).

       IПЗ = 0,0007· С10 – ток окончания заряда аккумуляторной батареи. Омическое сопротивление одного, полностью заряженного, элемента составляет примерно 0,0036 Ом, а в состоянии полного разряда - 0,0007 Ом.

4). Находим полную мощность Sпот, потребляемую ЭПУ от сети переменного тока:

где ∑Р – суммарная активная мощность всех потребителей переменного тока ЭПУ, определяемая из соотношения:

SХОЗ - Полная мощность потребления на хозяйственные нужды –100 ВА.

cos хн  - Коэффициент мощности нагрузки на хоз. нужды – 0,98 отн.ед.

Рхн – активная мощность хозяйственных нужд.

∑Q – суммарная реактивная мощность всех потребителей переменного тока ЭПУ:

где φ – угол сдвига выбранного выпрямительного устройства из таблицы 5, определяемый из его коэффициента мощности:

cos  = 0,99 отсюда    = arcos 0,99 = 8,11

также определяем φхм : cos хм = 0,98 отсюда   хм = arcos 0,98 =11,49

При использовании трёхфазного трансформатора на каждую фазу приходится мощность, равная:

5). Находим максимальное значение тока, потребляемого от источника переменного тока (для звезды):

6). По расчетному значению IЛ из таблицы 6 выбираем типовой фазовый шинопровод с допустимым значением номинального тока больше линейного. 

Таблица 6 – Типовые шинопроводы

Выбираем шинопровод ШРА 73. Распределительные шинопроводы марок ШРА и ШРМ используются для передачи и распределения электроэнергии с возможностью непосредственного присоединения к ним электроприемников в системах с глухозаземленной нейтралью при напряжении 220/380 В. 

Рассчитываем сопротивление фазного провода RФ с учетом его протяженности  lФ  = 2.1 км :

Находим потерю мощности:

∆Р1Ф = I2Л · RФ=120,6682· 0,42 = 6115,5218 Вт

Расчет заземляющего устройства.

Расчет заземляющих устройств с достаточной для практических целей точностью, выполняется в следующем порядке:

1). Выбираем схему заземления на стороне переменного тока и указываем ее тип;

В нашем случае будем использовать схему заземления по системе ТТ (рис.1). Первая буква Т – непосредственное присоединение одной точки токоведущих частей источника питания к земле. Вторая буква Т – непосредственная связь открытых проводящих частей с землей, независимо от характера связи источника питания с землей.

  Рис. 1 Заземление на стороне переменного тока, система ТТ

1) Заземление источника энергии; 2) открытые проводящие части; 3) заземление корпуса оборудования

2). Определяем расчетный ток замыкания IЗ :

IЗ = 1,25· I0 =1,25· 1000 = 1250 А,

Значение I0 =1000 А берем из таблицы 1.

И  R3 из соотношения                      R3 ≤ 125 / IЗ

R3 ≤ 125 / 1250 = 0.1

R3 ≤ 0.1 Ом

3). Принимаем отсутствие  естественных заземлителей. Коэффициенты сезонности для вертикальных и горизонтальных элементов принимаем равными ηс = 1.4 и ηс = 3 соответственно.

Находим удельное сопротивление грунта ρ = ηсρ0 для вертикальных и горизонтальных электродов, где удельное сопротивление определяем из таблицы 3, стр. 19 методического пособия, ρ0 =20 Ом·м для чернозема.

Для вертикальных электродов   ρ   =  1,4· 20 = 28 Ом· м

Для горизонтальных электродов   ρ   =  3· 20 = 60 Ом· м

4). Расчет заземляющего устройства сводится к выбору числа и диаметра заземляющих стержней в зависимости от типа грунтов и формы электродов.

Конструктивно искусственный заземлитель выполняется в виде одного – двух рядов горизонтальных и вертикальных электродов.

Для определения сопротивления заземляющего устройства сначала рассчитывается величина сопротивления одиночного заземлителя RB . В качестве заземлителя можно принять стальную трубу, забитую вертикально в грунт на глубину h (рис.1). Сопротивление RB зависит от удельного сопротивления грунта ρ Ом· см (сопротивление образца грунта объемом 1 см2), длина трубы l см, находящейся в грунте, наружного диаметра трубы d см и определяется по формуле:  

где l = 3,2 м;    h = 0,6 м;   d = 0,05 м;    t = l / 2 + h = 3,2 / 2 + 0,6 = 2,2 м

5). Находим число вертикальных электродов:

где ηв – коэффициент использования вертикальных электродов, зависящих от числа электродов и соотношения ( – расстояние между электродами длинной ). Соотношение зависит от выбранных параметров и , которые определяются местностью и грунтом, они лежат в диапазонах ≥2,5 м и =2,5…5 м.    

В контрольной работе выбор выбираем произвольно ≥3,2 м; = 3,2 м. Из таблицы 7 определяем    ηв  ,соответствующей Rз = 4 Ом.

Таблица 7.