Разработка и расчет цепей электропитания

      Содержание

     Введение………………………………………………………………………....4

1 Выбор и обоснование проектных решений……………………………………...6

    1. Выбор трассы кабельной линии связи…………………………………….6
    2. Характеристика оконечных пунктов……………………………………....7
    3. Обоснование и расчет потребного количества каналов………………...11
    4. Выбор системы передачи и типа кабеля…………………………………13
    5. Размещение регенерационных пунктов………………………………….16

    1.6 Расчет затуханий  участков регенерации на рабочей частоте…………..17

       1.7 Расчет уровней передачи, приема и усиления регенерационных

          пунктов………..………………………………………………………………..18

2 Расчет помехозащищенности  цифровой линии передачи…………………….21

    2.1 Расчет допустимой помехозащищенности………..……………………...21

    2.2 Расчет ожидаемой  помехозащищенности в регенераторах ЦСП………23

    2.3 Расчет ожидаемой помехозащищенности цифровой линии передачи………………………………………………………………………...23

3 Сервисные системы ИКМ-1920…..…………………………………..................25

4 Проектирование  линейно-аппаратного цеха…………………………………...30

    4.1 Состав оборудования  ЛАЦ………………………….…………………….30

    4.2 Аппаратура  оконечной станции систем передачи……………………….32

5 Разработка  и расчет цепей электропитания………………………………........34

     5.1 Организация  и расчет дистанционного питания НРП…………………34

6 Индивидуальное  теоретическое задание……………………………………….39

Заключение………………………………………………………………………....41

Список литературы………………………………………………………………...42 Приложение А. Карта ……………………….……………………………………..43

Приложение Б. Схема организации связи …..…………………………….……..44 
 

 

      Введение 

     Развитие  науки и ускорение технического прогресса невозможны без совершенствования средств связи, систем сбора, передачи и обработки информации. В вопросах развития сетей связи страны большое внимание уделяется развитию систем передачи и распределения (коммутации) информации.

           Наиболее широкое  распространение в последнее время получили многоканальные системы передачи (МСП) с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ).

           Дальнейшему развитию методов и аппаратуры с ИКМ  способствуют их существенные преимущества перед аналоговыми системами  передачи:

  • высокая помехоустойчивость,
  • практическая независимость качества передачи от длины линии связи,
  • стабильность параметров каналов ЦСП,
  • эффективность использования пропускной способности каналов для передачи дискретных сигналов,
  • простота математической обработки передаваемых сигналов,
  • возможность построения цифровой сети связи,
  • высокие технико-экономические показатели,
  • исключительная технологичность производства на современной микроэлектронной базе.

     Основным  недостатком ЦСП является необходимость  использования для передачи одинакового объема информации более широкого, чем в аналоговых МСП линейного спектра частот, из-за чего промежуточные регенерационные станции приходится размещать более часто, чем усилительные пункты в аналоговых системах.

 

      Однако при использовании ЦСП  для работы по оптическим кабелям благодаря широкой полосе пропускания оптического волокна и малому его затуханию, это обстоятельство оказывается несущественным, и расстояние между регенераторами на оптическом кабеле во много раз превышает длину усилительного участка аналоговых систем передачи.

     Самым существенным достоинством ЦСП представляется возможность передачи цифровых данных между ЭВМ и вычислительными  комплексами без каких-либо дополнительных устройств преобразования или специальных  аппаратных средств. В ЦСП единственным параметром, которым характеризуется качество передачи, является коэффициент ошибок. Каналы с малым коэффициентом ошибок в тракте передачи реализуются достаточно просто. В случае необходимости влияние ошибок, возникающих в тракте, можно практически полностью исключить, воспользовавшись теми или иными способами защиты от ошибок.

     Широкое внедрение ЦСП на сетях связи  совместно с аппаратурой сетевой  синхронизации, аппаратурой управления синхронной сетью создает предпосылки  для организации автоматизированной сети связи. 
 

 

      1 Выбор и обоснование  проектных решений

     1.1 Выбор трассы кабельной  линии передачи 

     Варианты  трассы кабельной линии связи (Приложение А):

  1. Уфа – Октябрьский –  Самара – Дмитровград – Ульяновск 
  2. Уфа – Октябрьский – Бугульма – Нурлат –Дмитровград – Ульяновск
 

    Основные показатели трасс приведены в таблице 1. 

     Т а б л и ц а  1 – Основные показатели трасс

Характеристика  трассы Единица измерения Вариант №1 Вариант №2
1. Общая  протяженность трассы:
  • Вдоль шоссейных дорог;
  • вдоль железных дорог;
  • вдоль грунтовых дорог;
  • бездорожье.
 км  
621

621

–

–

–

  
573

312

261

–

–

2. Способы  прокладки кабеля:
  • кабелеукладчиком;
  • вручную;
  • в канализации.
 км  
515

55

51

  
445

68

60

3. Кол-во переходов:
  • через судоходные и сплавные реки;
  • через несудоходные реки;
  • через железные дороги;
  • через шоссейные дороги.
 шт.  
 
2

13

5

1

  
 
5

12

5

11

4. Число  обслуживаемых пунктов шт.  
2		  
2
 

     Наиболее  оптимальным вариантом является вариант №1, так как имеет минимальное количество переходов через несудоходные реки и шоссейные дороги а также будет проходить в более благоприятных условиях. 

 

     1.2 Характеристика оконечных  пунктов

      Характеристика  оконечных пунктов

     Уфа

     Город расположен на берегу реки Белой, при  впадении в неё рек Уфа и  Дёма, на Прибельской увалисто-волнистой  равнине, в 100 км к западу от хребтов Башкирского (Южного) Урала. Лежит преимущественно в междуречье рек Белая и Уфа на Уфимском полуострове.

     Климат

      Уфа находится в северо-лесостепной  подзоне умеренного пояса. Климат континентальный, достаточно влажный, лето тёплое, зима умеренно холодная и продолжительная. Средняя температура января —13,7 °C, минимальная —48,5 °C; июля +19,3 °C (1979 год), максимальная +38,6 °C (1952 год). Среднегодовая температура воздуха +3,4 °C. Среднее количество осадков — 577 мм.

     Промышленность

     Городские предприятия занимаются нефтепереработкой, химией, машиностроением. Основу экономики Уфы составляют топливно-энергетический и машиностроительный комплексы.

     Объём отгруженных товаров собственного производства, выполненных собственными силами работ и услуг по обрабатывающим производствам за 2009 год — 185,0 млрд рублей.

     В Уфе сосредоточено около 200 крупных  и средних промышленных предприятий

     Химическая  и нефтехимическая промышленность

     Объём отгруженных товаров собственного производства за 2009 год — 129,86 млрд рублей. В Уфе расположен один из самых современных нефтеперерабатывающих комплексов. Глубина переработки нефти выше, чем в среднем по России и в среднем составляет примерно 80 %.

     ООО Нефтегазодобывающее Управление «Уфанефть», ОАО «Уфимский нефтеперерабатывающий завод», «Ново-Уфимский нефтеперерабатывающий завод», ОАО «Уфанефтехим», ОАО «Уфаоргсинтез», ОАО «Уфимский лакокрасочный завод», ОАО «Уфимский завод эластомерных материалов, изделий и конструкций».

     Машиностроение  и приборостроение

     Объём отгруженных товаров собственного производства за 2009 год — 33,08 млрд рублей.

     Уфимское  моторостроительное производственное объединение, ОАО «Уфимкабель», Федеральное  государственное унитарное предприятие  Уфимский завод микроэлектроники «Магнетрон», Научно производственное предприятие «Полигон», «Уфимский завод цветных металлов», Уфимский опытный завод «Эталон», ОАО «Уфимский электроламповый завод „Свет“», Башкирское производственное объединение «Прогресс», ОАО «БашСантехМонтаж» Уфимское агрегатное производственное объединение им. 50-летия СССР, Башкирский троллейбусный завод

     Строительная  промышленность

     ОАО «ГлавБашСтрой», ООО «ДСК КПД», ОАО  «Уфимский ЖБЗ-1», ОАО «Уфимский  ЖБЗ-2», ОАО «Акционерная компания Востокнефтезаводмонтаж», ОАО «Башстром», ОАО «Башнефтезаводстрой, ОАО «Уфимский комбинат строительных материалов».

     Транспорт

     Уфа — крупный межрегиональный транспортный узел России (железнодорожные, трубопроводные, автомобильные магистрали, воздушные и речные пути). Судоходная река Белая со своим притоком Уфой пересекается здесь с Транссибирской магистралью. 

    Ульяновск

      Улья́новск - административный центр Ульяновской  области. Расположен на Приволжской  возвышенности, на берегах Волги (Куйбышевское водохранилище) и Свияги в месте  их максимального сближения. Находится в 893 км к востоку от Москвы.

     Первоначальное  название города — Синби́рск, предположительно, по имени князя волжских булгар Синбира (Симбира), проживавшего в этих местах [5]. С 1780 года город известен как Симби́рск.

     Транспорт

     Ульяновск — важный узел Куйбышевской железной дороги, имеет один главный и 3 второстепенных вокзала. Рядом с городом расположены два аэропорта — Ульяновск-Центральный (ULK) и Ульяновск-Восточный (ULY). На правом берегу Волги в Железнодорожном районе находится ульяновский речной порт.

     Два берега Волги связаны между собой  двумя мостами.

     Через Ульяновск проходят автотрассы регионального  значения.

     Экономика и промышленность

     Основа  экономики города — это предприятия  машиностроения и металлообработки; развиты также: электроэнергетика, розничная торговля и капитальное строительство. Затем следуют банковская сфера, сфера услуг, туризм, пищевая и легкая промышленности.

     В Ульяновске расположены следующие  предприятия:

     ООО ВИКОМ,  Ульяновский литейный, Ульяновский  автомобильный завод, Авиастроительный завод «Авиастар-СП», Ульяновский филиал ТГК-7, Ульяновский машиностроительный завод им. Володарского, Ульяновский завод тяжелых и уникальных станков (УЗТС), Ульяновский механический завод, Ульяновский механический завод № 2, Завод «Волжские моторы», ОАО «НПП «Завод Искра», Завод «Контактор», ГидроТоргСервис, Приборостроительный завод «Утёс», Промышленная группа «Микроэлектронные датчики» (МИДА), Кондитерская фабрика «Волжанка», Завод ЖБИ-3, Комбинат строительных материалов, Мебельная фабрика «Симбирская мебельная компания», Текстильная фабрика «Русь», Кондитерская фабрика «Глобус», SABMiller RUS, Ульяновская Торгово-промышленная палата.

     Объем отгруженных товаров собственного производства, выполнено работ и  услуг собственными силами по обрабатывающим производствам за 2009 год 48,0 млрд рублей.

     Кроме того, в Ульяновске базируются авиакомпании «Волга-Днепр». 

 

      1.3 Обоснование и  расчет потребного  количества каналов 

     Народонаселение Уфы на 2010 год  человек.

     Народонаселение Самары на 2010 год человек.

     Средний годовой прирост населения в  Уфы P = 2%.

     Средний годовой прирост населения в  Самары P = 2%.

     Разность в годах между назначенным годом перспективного проектирования и годом проведения переписи населения в Уфа:

     
       

     Разность в годах между назначенным годом перспективного проектирования и годом проведения переписи населения в Самаре:

     
       

     Количество  населения в Уфе с учетом среднего прироста:

     
       

     Количество  населения в Самаре с учетом среднего прироста:

     
       

     Коэффициент тяготения

     Количество абонентов, обслуживаемых оконечными автоматическими междугородними телефонными станциями (АМТС) в Уфа:

     
       

     Количество  абонентов, обслуживаемых оконечными АМТС в Самаре:

     
       

     Удельная  нагрузка y = 0,05 Эрл.

     Постоянные коэффициенты, соответствующие фиксированной доступности и заданным потерям в 5%, a1 = 1,3, b1 = 5,6.

 

     Количество телефонных каналов:

     
       

     Количество  резервных каналов:

     
       

     Количество  транзитных каналов:

     
       

     Общее число каналов:

     
,		       

где nтф – количество двухсторонних каналов для телефонной связи;

        nпд – то же для передачи данных;

        nпг – то же для передачи газет;

        nтв – то же для передачи телевидения;   

        nвтф– то же для передачи видеотелефона;   

        nтр – количество транзитных каналов;

        nрез - количество резервных каналов (10 % от ). 

 

      1.4 Выбор системы  передачи и типа  кабеля 

     На  основании общего числа каналов  для организации связи между  заданными оконечными пунктами ( = 1920 штук) выбирается система ИКМ – 1920. Основные технические характеристики приведены в таблице 2. 

     Т а б л и ц а  2 – Основные технические характеристики системы       ИКМ - 1920

Параметр Система передачи
ИКМ-1920
Количество  каналов ТЧ 1920
Скорость  передачи информации, Мбит/с 139,264
Тактовая  частота линейного сигнала, МГц 139,264
Рабочая (расчетная) частота, МГц 69,632
Линейный  код HDB-3
Тип используемого кабеля КМ-4´1,2/9,5
Максимальная  длина переприемного участка (на внутризоновой и магистральной  сетях), км 2500
Максимальное  расстояние между ОРП, км 240
Длина регенерационного участка (РУ), км:

– минимальная

– номинальная

– максимальная

  
2,75

3,0

3,15

Минимальная длина РУ, прилегающего к ОП, ОРП (ПОРП), км 1,0
Максимальное  затухание РУ на рабочей частоте, дБ 72
Номиналы  искусственных линий, км (дБ) (1,0х2) км
Сопротивление с линейной стороны, Ом 75
Амплитуды импульсов на выходе регенератора, В 3
Длительность  импульсов, нС 5
Коэффициент шума F  корректирующего усилителя 4,24
Количество  НРП в полусекции ДП 40
Дистанционное питание аппаратуры ЛТ

- ток  ДП, А

- максимальное  напряжение ДП, В

  
0,4

±850

Напряжение/ток  ДП аппаратуры СС, В/А ±180/0,02

СС и  ТММ

Напряжение/ток  ДП аппаратуры ТМ, В/А ±215/0,04

ТК

Падение напряжения на одном НРП, В

- линейное  оборудование

- оборудование  СС

-оборудование ТМ

  
5

20

5ТМУ

20ТММ

Коэффициент ошибок линейного тракта -
Коэффициент ошибок одного регенератора -
 

     Марка выбранного кабеля – КМ - 4. Его основные технические характеристики приведены в таблице 3.  

 

      Т а б л и ц а  3 – Основные технические характеристики кабеля КМ - 4

Тип кабеля Коэффициент затухания, дБ/км

на частоте, МГц

 Zв, Ом r20, Ом/км aa×10-3 1/°С
1,0 69,632
КМ-4 2,6/9,4 2,45 20,5 75 3,7 1,95
 

     Для различных участков линии используем варианты основного кабеля с разными  покровами: для прокладки в грунтах всех категорий – кабели, бронированные двумя стальными лентами (КМБ-4); в агрессивных грунтах или в местах с повышенной вероятностью электрокоррозии блуждающими токами используем кабели с пластмассовыми оболочками поверх металлических. В кабельной канализации прокладывают небронированные кабели с металлическими или пластмассовыми оболочками. Бронированные и небронированные кабели с алюминиевыми оболочками или дополнительным экраном прокладываются на участках сильных электромагнитных влияний ЛЭП и других электротехнических и радиотехнических установок большой мощности (КМА-4 или КМЭ-4). 
 
 
 

 

      1.5 Размещение регенерационных  пунктов 

     Параметры секций линейного тракта приведены в таблице 4. 

     Т а б л и ц а  4 – Параметры секций линейного тракта

Номер

секции

ОРП-ОРП

 Название

населенных  пунктов

 Длина

секции, км

 Количество  регенерацион-ных участков Примечание
№1 УФА - Октябрьский 180 60 Участки,

прилегающие к ОРП, по 3 км

№2 Октябрьский – Красный Яр 240 80
№3 Красный Яр –Ульяновск 201 67
 
 

Рисунок 2 – Структурная схема линейного тракта 
 
 

 

      1.6 Расчет затуханий  участков регенерации  на рабочей частоте 

     Затухания участков регенерации вычисляют  по формуле:

  
     

где  – затухание линейного трансформатора, дБ, = 1 дБ;

       - затухание искусственной линии, дБ.

     Искусственные линии устанавливаются только на укороченных участках и дополняют  затухания последних до номинального значения. Затухание ИЛ вычисляют по формуле:

     
.		  
     

     В курсовом проекте искусственной  линии нет.

     Коэффициент затухания при максимальной температуре  грунта вычисляют по формуле:

  
     

где  – коэффициент затухания кабеля на расчетной частоте при температуре 200С, дБ/км;

          – температурный коэффициент затухания кабеля на расчетной частоте, 1/град, =1,95·10-3  1/град;

          – максимальная температура грунта, 0С, = 17 0С. 

;		  
.		  
      

 

      1.7 Расчет уровней  передачи, приема  и усиления регенерационных  пунктов 

     Абсолютный  уровень пиковой мощности при воздействии единичного импульса цифрового сигнала:

     
.		  
     

     Средний абсолютный уровень цифрового сигнала:

     
.		  
     

     Соответствующие этим уровням передачи уровни приема на входе регенерационных пунктов:

Разработка и расчет цепей электропитания