Проектирование электопитающих устройств дома связи

СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ

При выполнении курсовой работы стоят две основные задачи:

1.      Самостоятельно, по рекомендованной литературе, изучить системы электропитания устройств связи;

2.      Произвести расчет электрических параметров заданного узла или элемента электропитающей установки, осуществляющей преобразование, регулирование, контроль, защиту и резервирование напряжений переменного и постоянного токов, обеспечивающих надежную работу аппаратуры связи.

Основной задачей при этом является обеспечение бесперебойного снабжения аппаратуры связи энергией в эксплуатационных условиях.

1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Для заданного дома связи требуется разработать установку электропитания и рассчитать параметры её основного электрооборудования.

Исходные данные для проектирования необходимо выбирать из таблиц 1-3 по двум последним цифрам учебного шифра. Если шифр заканчивается одной цифрой, то предпоследней цифрой считается 0.

1.1. Исходные данные

1.      Проектируемый дом связи представляет собой отдельное здание, размещаемое на двухкабельной магистральной линии связи, и является обслуживаемым усилительным пунктом (ОУП).

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

Таблица 1

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%.

2.      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 (МТС) и узлы автокоммутации (УАК) дальней автоматической телефонной связи (ДАТС).

Состав и количество оборудования в доме связи заданы в табл. 2.

Таблица 2

Состав и количество аппаратуры в доме связи

ДП - дистанционное питание необслуживаемых усилительных пунк­тов (НУП) дальней связи.

3.      Данные по дополнительным потребителям электроэнергии дома связи приведены в табл.3.

Таблица 3

Дополнительные нагрузки дома связи

2. РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНЯ ЗАПИСКА

2.1 Краткая характеристика аппаратуры связи

и общие требования к электроустановке.

В доме связи установленна следующая аппаратура:

      К-60п

      предназначена для организации 60-ти телефонных канналов по симметричным двухкабельным линиям связи

      максимальная дальность связи – 12500 км

      линейный спектр – 12-280 кГц

      В-3-3

      предназначены для уплотнения цепей в симметричных кабелях тремя телефонными каналами по двухпроводной двухполосной системе в диапазон частот 4-31 кГц

      максимальная дальность связи  - 2500 км

      В-12-3

      предназначены для уплотнения цепей в симметричных кабелях двенадцатью телефонными каналами по двухпроводной двухполосной системе в диапазон частот 36-143 кГц

      максимальная дальность связи  - 10000 км

      ССС-7

      предназначены для организации служебной связи на кабельных линиях, уплотненных системой передачи К-60п

      ТМ-ОУП

      предназначены для управления из ОП устройствами телеконтроля ВЧ тракта  НУП, а также для контроля за условиями работы аппаратуры НУП

      формирует и передает команды управления  в линию связи и принимает сигналы с линии

      состоит из распределителя, формирователя тактовых импульсов ФТИ-ОУП, блока автоматического запуска  распределителя А3, коммутирующих ключей, блока приема и передачи двух схем совпадения, элементов ЭП и бесконтактных реле БР «характер сигнала» и «номер НУП»

      ТТ-12 с частотной модуляцией

      предназначены для вторичного уплотнения, стандартных четырехпроводных каналов тональной частоты (0,3 – 3,4 кГц), кабельных, воздушных или радиорелейных линий связи

      позволяет организовать до 12 дуплексных телеграфных каналов

      позволяет организовать 12 канала со скоростью передачи информации 50 бод, 12 каналов со скоростью 100 бод и 6 каналов со скоростью 200 бод

      ДРС –И-69

      исполнительная станция дорожно-распорядительной связи

      предназначена для организации  связи со всеми абонентами по принципу «говорит один, слышат все», включения двух линий дальних абонентов, вызова местных и дальних абонентов со звуковым контролем его прохождения

      МСС-12-6-60

      предназначен для магистральной и дорожной связи, совещаний в качестве распорядительной или исполнительной станции

      АТСК-100/2000

      учережденческая и производственная автоматическая координатная станция

      предназначены для организации телефонной связи  между абонентами предприятий и внешней связи абонентов с городскими и ведомственными АТС

      УАК ДАТС

      узел автоматической коммутации дальней автоматической телефонной связи

      предназначен для  транзитного набора и подключения станционных АТС

      МС-60

      междугородний коммутатор предназначен для индивидуальной установки и комплектации междугородних станций до 60 каналов.

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, и источники вторичного электропитания.

Комплекс сооружений, обеспечивающих электроснабжение, освещение, питание аппаратуры связи, а также работу различного силового оборудования хозяйственного назначения, как в нормальных условиях внешнего электроснабжения, так и в аварийных, образует электроустановку предприятия связи. Основной частью электроустановки  является их ЭПУ, осуществляющие преобразование, регулирование, распределение, контроль, защиту и резервирование различных напряжений переменного и постоянного тока, необходимых для нормальной работы аппаратуры связи.

2.2 Требования, предъявляемые аппаратурой связи

к устройствам электропитания.

2.2.1 Обеспечение высокой надежности снабжения элект­роэнергией.

В соответствии с ОСТ 32.14-80, дома связи отнесены к особой груп­пе приемников 1-й категории. Электроснабжение приемников этой группы должно осуществляться от трех независимых источников электроэнергии.

Обеспечивается возможность электроснабжения узла связи по двум раздельным линиям (фидерам) от двух независимых источников внешних сетей переменного тока. 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, то ДГА дополняется аккумуляторной бата­реей, емкость которой рассчитывается исходя из электропитания аппаратуры связи в аварийных условиях в течение 1 часа.

2.2.2       Номинальные напряжения и показатели качества

электрической энергии.

Номинальные напряжения аппаратуры проводной связи, их отклонения и допустимые псофометрическая или среднеквадратичная пульсации пo 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 представленны в обобщенном виде по аналогичным типам аппаратура в табл. 4.

Таблица 4

Параметры электропитания аппаратуры связи

2.2.3       Токовые нагрузки, создаваемые аппаратурой связи,

на источники питания.

Используя справочные данные потребления тока аппаратурой связи произведём расчет, а полученные результаты представим в табл.5.

При расчете учитываем ток потребляемый аппараурой избирательной связи только при разговоре, т.к. длительность  посыла вызова мала. Также учтём резерв 20% для обеспечения развития сети в ближайшие 10-15 лет.

Таблица 5

* Потребление тока соответствует аварийному (резервному) режиму электропитания от батареи 24 В; в нормальном (рабочем) режиме при питании от сети мощность комплекта составляет 120 Вт при cos = 0.96

3.      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.

От выбранной системы электропитания зависит построение схем ЭПУ.

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

Выбор той или другой системы определяется условиями внешнего электроснабжения.

Безбатарейная, или двухлучевая, си­стема на железнодорожном транс­порте находит ограниченное применение.

Выпрямительно-аккумуляторные системы, являясь основны­ми системами электропитания устройств железнодорожной провод­ной связи.

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

Необходимо учиты­вать, что стабилизированное напряжение 21,2 В получается на выходе стоек САРН при питании их напряжением 24 В. Поэтому система питания ЛАЗов основывается на одной ак­кумуляторной батарее 24 В.

По способу эксплуатации ЭПУ делятся на:

      автоматизированные (обеспечивают возможность ав­томатизации процесса послеаварийного заряда аккумуляторных ба­тарей без отключения их от шин потребителей, а также автомати­ческое включение резервного выпрямителя при отключении одного из рабочих, 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 неисправности в цепях автоматики)

      неавтоматизированные.

Выбор того или иного способа эксплуатации ЭПУ определя­ется надежностью внешнего электроснабжения и токовой нагруз­кой ЭПУ.

В целях удобств обслуживания, унификации обору­дования, уменьшения номенклатуры запчастей целесообраз­но выбирать в доме связи единую

неавтоматизированную ЭПУ.

Согласно исходных данных, энергоснабжение круглосуточное и устойчивое, от двух источников, токовая нагрузка равна 228,4 А, следовательно ЭПУ должна быть автоматизированной.

Использование одногруппных батарей допускается только для питания АТС и узлов ДАТС при токе нагрузки в автоматизированном ЭПУ до 140 А, а также для питания телеграфных станций. В остальных случаях рекомендуется деление батареи на две группы, обе группы имеют одинаковую ёмкость и работают параллельно во всех режимах, за исключением ремонтных и контрольных периодов когда они разделяются.

4.      Выбор вида выпрямительных устройств и способа поддержания напряжения на входе питаемой аппаратуры  в заданных пределах

Для того чтобы аккумуляторная батарея при работе в буфер­ном режиме находилась в заряженном состоянии необходимо под­держивать на ее зажимах напряжение, равное 2,2 В на аккумулятор (режим непрерывного подзаряда).

Существует два способа поддержания напряжения на входе питаемой аппаратуры в заданных пределах:

а) гасящих элементов;

б) секционирования батареи.

При способе гасящих элементов в цепь нагрузки последовательно включаются нелинейные или управ­ляемые элементы, на которых гасится избыток напряжения.

При способе секционирования батарея делится на основную (ОБ) и добавочную (ДБ) секции (группы). На буферную работу включается только ОБ, количество аккуму­ляторов в которой выбирается таким, чтобы напряжение на ней было примерно равно среднему значению напряжения питания аппаратуры.

При переходе от нормального режима к аварийному в пер­вом случае выключаются гасящие сопротивления, а во втором - к ОБ последовательно подключается ДБ.

Аппаратура, требующая стабилизированного напря­жения 21,2±3% В, включается через стойки автоматическо­го регулирования напряжения (САРН).

Выпрямительные устройства (ВУ) типа ВУТ (ВУК) обладают высокой степенью автома­тизации. В настоящее время они являются наиболее современ­ными устройствами для питания аппаратуры связи и применяют­ся во всех автоматизированных ЭПУ предприятий связи.

При заданном токе нагрузки в цепи 24 В (выше 30 А) применяем ВУ типа ВУТ. В ЭПУ АТС, УАК ДАТС, телеграфа мощность впускаемых ВСП достаточна для нагрузок 100 А, 60 В. Более мощные ЭПУ проектируются автоматизированными с применением ВУТ.

Все ВУ типа ВСП, предназначенные для буферной рабо­ты с батареями, выпускаются с учетом секционирования ба­тарей на ОБ и ДБ. ВУ типа ВУТ (ВУК) рассчитаны для работы как с гася­щими элементами, так и с секционированными батареями.

Для регули­рования напряжения на аппаратуре связи используется способ секционирования батарей с включением нагрузок по цепи 21,2 В через САРН.

5.      Расчет основного электрооборудования ЭПУ.

К основному электрооборудованию ЭПУ относятся: выпрямительные и другие преобразовательные устройства, резервные источники питания, включая аккумуляторные батареи, устройства для поддержания напряжения на входе потребителей в допустимых пределах, коммутационные устройства в цепях переменного и постоянного тока.

5.1    Расчет аккумуляторных батарей.

Расчет аккумуляторных батарей заключается в определении их емкости, индексного номера аккумуляторов, а также их количества в батареях.