Содержание

Введение 2

1. Исходные данные 3

2. Характеристика аппаратуры связи 5

3. Расчёт и выбор основного электрооборудования 8

3.1. Требования, предъявляемые аппаратурой  связи к устройствам электропитания 8

3.2. Выбор системы электропитания  дома связи по способу резервирования, построения и эксплуатации ЭПУ 11

3.3. Выбор вида выпрямительных устройств  и способа поддержания напряжения на выходе питаемой аппаратуры в заданных пределах 15

3.4. Расчёт основного электрооборудования  ЭПУ 17

3.4.1. Расчёт аккумуляторных батарей 18

3.4.2. Расчет элементов схемы Поддержания  напряжения на входе питаемой аппаратуры в заданных пределах 20

3.4.3. Расчёт выпрямительных устройств 21

3.5. Расчёт нагрузки электроустановки  на внешние сети и выбор  ДГА 24

4. Комплектация ЭПУ 26

Литература 27

Приложение 28

Ведение 

  Современные средства железнодорожной связи являются технической базой обеспечения четкой и безаварийной работы железных дорог. Поэтому роль установок электропитания в деле обеспечения бесперебойного действия связи весьма велика.

  Электропитающие устройства объединяют источники первичного электропитания (источники снабжения электрической энергией) и источники вторичного электропитания (преобразователи количественных и качественных характеристик электроэнергии, коммутационные, распределительные и другие устройства).

  Комплекс  сооружений, обеспечивающих электроснабжение, освещение, питание аппаратуры связи, а также работу различного силового электрооборудования хозяйственного назначения, как в нормальных условиях внешнего электроснабжения, так и в аварийных, образует электроустановку предприятия (объекта) связи. Электроустановки объектов связи должны строиться на базе применения современного промышленного оборудования, быть максимально автоматизированными и экономичными в эксплуатации и строительстве, обладать высокими значениями КПД и коэф. мощности, допускать возможность развития узла связи без замены основного силового оборудования.

  Основной  частью электроустановки являются их ЭПУ (электропитающие установки), осуществляющие преобразование, регулирование, распределение, контроль, защиту и резервирование различных напряжений переменного и постоянного тока, необходимых для нормальной работы аппаратуры связи.

  ЭПУ предприятий связи могут строиться по различным принципам, однако задача инженера-связиста заключается в том, чтобы с учетом конкретных условий узла связи определить их оптимальный вариант, обеспечивающий бесперебойность снабжения аппаратуры связи электрической энергией необходимых напряжений и качества.

1. Исходные данные 

Характер  здания: Трёхэтажное кирпичное.

Тип дома связи: 3.

Место расположения: крупная станция.

Характеристика  внешнего электроснабжения: круглосуточное и устойчивое по двум линиям от одного мощного источника – распределительного пункта энергосистемы.

      Характеристика  дома связи и условий его внешнего электроснабжения приведены в табл. 1.

      Состав  и количество аппаратуры в доме связи  приведены в табл. 2.

      Таблица 1. Дополнительные нагрузки дома связи

      Таблица 2. Состав и количество аппаратуры в доме связи

ДП – дистанционное  питание.

ОП – оконечный  пункт.

ОУП – промежуточный  пункт.

2. Характеристика аппаратуры  связи 

   К-60п – 60-канальная система передачи предназначена для уплотнения симметричных непупинизированных кабельных линий связи с применением в ОП, ОУП и НУП. Тип уплотняемой линии – симметричный кабель с кордельно-стирофлексной, кордельно-полиэтиленовой и кордельно-бумажной изоляцией. Система связи – двухкабельная однополосная.

   Система уплотнения К-60п состоит из оконечных (ОП) и промежуточных усилительных станций. Промежуточные усилительные станции могут быть обслуживаемыми (ОУП) и необслуживаемыми (НУП) с дистанционным питанием.

   Оконечная станция аппаратуры К-60п состоит из оборудования группового тракта, индивидуального оборудования каналов и вспомогательного оборудования.

   В-12-3 – системы передачи предназначены для уплотнения воздушных цепей из цветного металла. Тип уплотняемой линии – воздушные медные или биметаллические цепи с проводами диаметром 3 и 4 мм. Система связи – двухполосная.

   Оконечная станция аппаратуры В-12-3 состоит из одной стойки типа ОВ-12-3. Стойка рассчитана на две системы.

   Трёхканальная система передачи типа В-3-3 предназначена для уплотнения медных, биметаллических и стальных воздушных цепей. Система связи – двухполосная.

   Оконечная станция аппаратуры для уплотнения цепей из цветных металлов состоит  из одной стойки ОВ-3-3Цв. Стойка рассчитана на две системы и один служебный канал ДСП.

   Стойка  транзита первичных групп типа СТПГ-К предназначена для передачи 12-канальных групп в спектре частот от 60 до 108 КГц из одной системы передачи в другую с резким подавлением токов соседних групп телефонных каналов и контрольных частот, лежащих внутри передаваемой полосы частот. Стойка СТПГ-К имеет блоки амплитудных корректоров для выравнивания переменных амплитудно-частотных характеристик 12-канальных трактов, что даёт возможность организации 9 – 10 транзитов по ВЧ без переприёма по ТЧ.

   Унифицированное оборудование служебной связи ССС-7 предназначено для обеспечения служебной телефонной связи на кабельных магистралях, уплотнённых системами передачи К-60п. Оборудование ССС-7 позволяет организовать следующие виды связи: магистральную, постанционную, участковую.

   Устройство  ТМ-ОУП входит в состав бесконтактной системы телемеханики ТСФ-63с. Комплект ТМ-ОУП формирует и передаёт команды управления в линию связи и принимает сигналы от линии связи. ТМ-ОУП состоит из распределителя формирования тактовых импульсов ФТИ-ОУП, блока автоматического запуска распределителя А3, коммутирующих ключей, блока приёма и передачи двух схем совмещения, элементов ЭП и бесконтактных реле БР «характер сигнала» и «номер НУП».

   Распорядительная  станция ПСТ-4-70 на четыре направления предназначена для организации постанционной связи ПС. Она обеспечивает: подключение станции к физическим цепям по 4-проводной схеме; посылку в линию индивидуального и циркулярного вызовов и получение контроля посылки вызова; приём вызова частотой 1600 Гц с промежуточных пунктов, включение вызывных лампочек на коммутаторе при приёме вызова и посылку в линию сигнала о поступлении вызова на станцию; двусторонние переговоры (без усиления) абонентов промежуточных пунктов с телефонисткой и абонентами местной связи.

   Стойку ПСТ-4-70 устанавливают в ЛАЗе. Рамки с кнопками монтируют на коммутаторе.

   Аппаратура  ДРС-И-69 предназначена для работы по 4-проводным каналам аппаратуры высокочастотного телефонирования со спектром передаваемых частот не менее 300 – 2600 Гц, уровнями приёма 4,4 дБ и передачи -13дБ. Исполнительная станция ДРС-И-69 даёт возможность: связи со всеми абонентами по принципу «говорит один – слышат все»; включения двух линий дальних абонентов по 2-проводной схеме; включения установки дежурного по отделению дороги, двух телефонных аппаратов местных абонентов и междугородного коммутатора; вызова местных станций и дальних абонентов со звуковым контролем его прохождения.

   Аппаратура  связи совещаний типа МСС 12-6-60 предназначена для применения в сетях магистральной и дорожной связи совещаний в качестве распорядительной или исполнительной станции. Аппаратура позволяет включить 12 высокочастотных каналов по 4-проводной схеме и шесть физических 2-проводных цепей.

   Автоматические  телефонные станции координатной системы  АТС-К 100/2000 используют на дорожных, отделенческих и станционных узлах связи. Схемой АТС-К 100/2000 предусмотрена возможность их совместной работы с ручными телефонными станциями, с АТС декадно-шаговой системы и с аппаратурой дальнего набора .

   Междугородный телефонный коммутатор М-60 предназначен как для индивидуальной установки, так и для комплектации МТС малой ёмкости (до 40 – 60 каналов). М-60 состоит из собственного коммутатора, четырёх гарнитур телефонистки, микротелефонной трубки и вызывного устройства.

   Проектируемый дом связи представляет отдельное здание, размещаемое на двухкабельной магистральной линии связи, и является обслуживаемым усилительным пунктом (ОУП). Номинальное напряжение трехфазного переменного тока на вводах дома связи — 380 В, его колебания находятся в пределах 348—399 В. Отклонения частоты переменного тока не превышают ±4%.

   В линейно-аппаратном зале (ЛАЗ) дома связи  размещаются обслуживаемые усилительные станции транзитных и каналообразующая аппаратура конечных пунктов высокочастотных (ВЧ) систем передачи К-60п, аппаратура уплотнения воздушных и кабельных линий примыкающих направлений, а также аппаратура оперативно-технологической связи.

   Кроме того, в доме связи размещается  автоматическая телефонная станция (АТС) местной связи, коммутаторы междугородной связи.

   3. Расчёт и выбор  основного электрооборудования 

   3.1. Требования, предъявляемые  аппаратурой связи к устройствам электропитания 

   1.Обеспечение высокой  надежности снабжения электроэнергией.

   В соответствий с ОСТ 32.14—80, устанавливающим  деление всех электроприемников  железнодорожного транспорта в отношении  надежности снабжения их электроэнергией на три категории, дома связи отнесены к особой группе приемников 1-й категории. Приемники этой группы должны обеспечиваться двойным резервированием электропитания, т. е. их электроснабжение должно осуществляться от трех независимых источников электроэнергии.

   На  крупных станциях, как правило, имеется  возможность обеспечить электроснабжение узла связи по двум раздельным линиям (фидерам) от. двух независимых (отказ одного источника не вызывает отказа другого) источников внешних сетей переменного тока. В этом случае в качестве третьего независимого источника переменного тока предусматривается установка в доме связи автоматизированного дизель генератора ДГА. Поскольку аппаратура связи не допускает даже кратковременных перерывов питания, возникающих, например, при переключении фидеров, то ДГА дополняется аккумуляторной батареей, емкость которой рассчитывается в этом случае исходя из электропитания аппаратуры связи в аварийных условиях в течение 1 ч. Если электроснабжение дома-связи представляется возможным организовать лишь от одного внешнего источника электроэнергии, то вторым источником в этом случае считается ДГА, а в качестве третьего источника используется аккумуляторная батарея. Запас емкости батареи в этих условиях рассчитывается с учетом питания аппаратуры связи в часы наибольшей нагрузки (ч. н. н.) в течение 2 ч.

   2. Номинальные напряжения и показатели  качества электрической энергии.

     Номинальные напряжения аппаратуры  проводной связи, их отклонения и допустимые псофометрическая или среднеквадратичная пульсации по постоянному току нормированы ГОСТ 5237-69 «Установки электропитания проводной связи. Напряжения». Этому ГОСТу должны соответствовать и проектируемые установки электропитания домов связи.

   Значения  напряжений, допустимых пределов их изменений  и величин пульсации представлены в табл. 3. 

   Таблица 3. Параметры электропитания аппаратуры связи

   Нагрузка, создаваемая аппаратурой связи, не остается постоянной. Особенно большими колебаниями в течение суток  отличается нагрузка АТС. Однако, несмотря на такие изменения, устройства электропитания в целях обеспечения качественной связи должны рассчитываться с учетом максимального потребления тока в ч. н. н.

   Так как в нашем случае питание  происходит от одного источника, то в  качестве второго источника будем  использовать ДГА, а в качестве третьего источника – аккумуляторные батареи, запас емкости которых рассчитывается с учетом питания аппаратуры связи в часы наибольшей нагрузки (ч. н. н.) в течение 2 ч.

   Данные  о потреблении тока аппаратурой  в аварийном режиме приведены в табл. 4.

   Таблица 4. Расчётные данные потребления  тока аппаратурой связи в аварийном режиме.

3.2. Выбор системы  электропитания дома  связи по способу резервирования, построения и эксплуатации ЭПУ 

   Под системой электропитания дома связи понимается совокупность системы электроснабжения и средств вторичного электропитания, объединенных общим функциональным назначением.

   Системы питания по способу резервирования делятся на выпрямительно-аккумуляторные и безаккумуляторные (безбатарейные).

   Аккумуляторные  системы характеризуются применением  батарей как резервных источников электроэнергии. В безбатарейных системах аккумуляторы отсутствуют. Резервирование питания в них осуществляется только от источников переменного тока по двухлучевой системе, обеспечивающей устойчивое электроснабжение устройств связи за счет одновременного использования обоих фидеров (лучей) питания.

   Выбор той или другой системы определяется условиями внешнего электроснабжения. Безбатарейная, или двухлучевая, система  может применяться лишь при электроснабжении объекта связи от двух заведомо надежных и независимых внешних источников питания, одновременное отключение которых исключается как в нормальных, так и в аварийных условиях, при этом не допускаются кратковременные понижения их напряжений более чем на 40% от номинальных значений. Выполнение указанных требований не вызывает особых затруднений лишь в условиях крупных городов (областных и республиканских центрах). Двухлучевой системе свойственны и другие недостатки, одним из которых является значительное внутреннее сопротивление источников вторичного питания при отсутствии батарей, что приводит к скачкам напряжения на аппаратуре при бросках тока нагрузки. Большое влияние на качество электропитания оказывают также переходные процессы в электросетях. Поэтому двухлучевая система на железнодорожном транспорте находит ограниченное применение. Она рекомендуется в основном для ЭПУ каналообразующей аппаратуры и автоматических станций коммутации телеграфной связи и передачи данных в крупных узлах связи при управлениях железных дорог.

   Выпрямительно-аккумуляторные систем являются основными системами электропитания устройств железнодорожной проводной связи. Батареи в них формируются из кислотно-свинцовых аккумуляторов, для которых характерно высокое разрядное напряжение (2 В) и низкое внутреннее сопротивление. Батареи включаются по способу буферной работы с выпрямителями в режиме непрерывного подзаряда.

   Аккумуляторные  системы электропитания по принципам  построения ЭПУ делятся на многобатарейные (блочные) и однобатарейные.

   При многобатарейных системах для каждого из напряжений постоянного тока, требуемых для питания аппаратуры связи, устраивается отдельная ЭПУ (выпрямительные и коммутационные устройства, аккумуляторные батареи).

   Многобатарейные системы позволяют постепенно наращивать мощность преобразовательно-распределительных устройств ЭПУ путем добавления стандартных блоков оборудования. Однако такой блочный принцип построения ЭПУ требует установки значительного количества аккумуляторов, что в условиях небольших узлов связи не всегда является экономичным. На таких узлах размещаются, как правило, потребители 24 В и различные небольшие потребители с более высокими напряжениями. Если токи нагрузок по цепи 60 В не превышают 1 А, по цепи 220 В - ЗА, то для питания узла связи рекомендуется применение однобатарейной системы питания.

   При этой системе устанавливается одна опорная аккумуляторная батарея, как правило, 24 В. Потребители других напряжении постоянного тока получают электроэнергию в нормальных условиях от выпрямителей, а в аварийных — от опорной батареи через установленные для этой цели полупроводниковые преобразователи.

   Однобатарейная  система находит широкое применение на небольших железнодорожных станциях для питания внутристанционной связи и телеграфной аппаратуры.

   По  способу эксплуатации ЭПУ делятся на автоматизированные (необслуживаемые) и неавтоматизированные (обслуживаемые) .

   В настоящее время даже в неавтоматизированных ЭПУ значительная часть операций по управлению работой установки автоматизирована. Эксплуатация неавтоматизированных ЭПУ не требует постоянного обслуживания во всех режимах, за исключением режима послеаварийного заряда аккумуляторных батарей, который производится с отключением их от шин нагрузки и требует ручной коммутации.. Кроме того, в неавтоматизированных ЭПУ отсутствует система управления работой вентиляции при заряде аккумуляторов, отсутствует блокировка выпрямителей при прекращении действия вентиляции и т. п.

   Автоматизированные  ЭПУ обеспечивают возможность автоматизации процесса послеаварийиого заряда аккумуляторных батарей без отключения их от шин потребителей. Кроме того, в автоматизированных ЭПУ обеспечивается автоматическое включение резервного выпрямителя при отключении одного из рабочих, автоматическое включение выпрямительных устройств в работу при восстановлении напряжения в питающей сети и т. п. ЭПУ этого типа снабжены системой сигнализации, контролирующей режим работы установки и неисправность в цепях автоматики.