Контрольная работа. Контрольная работа По дисциплине " Электропитание устройств и систем телекоммуникаций " Никонов Алексей Михайлович
 Скачать 0.83 Mb.
|
|
Федеральное агентство связи Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики Межрегиональный центр переподготовки специалистов Контрольная работаПо дисциплине: “ Электропитание устройств и систем телекоммуникаций ”Выполнил: Никонов Алексей Михайлович Группа: МБЗ-82 Вариант: 14 Проверил: ___________________ Новосибирск, 2022 г. Содержание 1 Задание………………………………………………………….………………………...…стр. 3 2 Исходные данные………………………………………………………………….……стр. 3 3 Выполнение работы………………………………………………………………..….стр. 4 3.1 Расчет и выбор оборудования электропитающей установки...стр. 8 3.1.1 Расчет аккумуляторных батарей…………………………………………..стр. 8 3.1.2 Выбор типового выпрямительного устройства………………..….стр. 10 3.1.3 Расчет заземляющего устройства………………………………….…….стр. 13 3.1.4 Выбор автомата защиты………………………………………………………стр. 16 3.1.5 Функциональная схема ЭПУ и перечень элементов с указанием типов всех, используемых устройств……………………………………………….стр.17 Список использованной литературы………………………………….………стр. 18 1. Задание В контрольной работе необходимо выполнить следующее: рассчитать количество и емкость элементов аккумуляторных батарей и выбрать их тип; найти ток выпрямителя и мощность, потребляемую ЭПУ от внешней сети; выбрать типовое выпрямительное устройство; выбрать вводный шкаф; рассчитать заземляющее устройство и выбрать автомат защиты. составить функциональную схему системы электропитания и перечень элементов с указанием всех типов выбранного оборудования. 2. Исходные данные: Вариант 14. Таблица 1 – Исходные данные
Таблица 2 – Исходные данные
3 Выполнение работы Предприятия электросвязи относятся к потребителям первой категории и их энергоснабжение должно обеспечиваться от трех независимых источников. Два внешних ввода должны быть от отдельных электростанций, а третий – от собственной дизельной электростанции. Система электроснабжения– это комплекс сооружений на территории предприятия связи и в производственных помещениях, обеспечивающий функционирование предприятия связи, как в нормальных, так и в аварийных режимах его работы. Схема включает в себя такие устройства: трансформаторные подстанции (ТП1 и ТП2); дизель – генераторную установку (ДГУ); автомат ввода резерва (АВР); шкаф вводный распределительный переменного тока (ШВР); электропитающую установку (ЭПУ); систему вентиляции и кондиционирования (СВ и К); электросети освещения; систему мониторинга и управления (СМ и У).  Рисунок 1 - Структурная схема электроснабжения предприятия связи В современных системах бесперебойного электроснабжения наибольшее распространение нашла буферная система электропитания, так как используются возможности аккумуляторов для повышения фильтрации выходного напряжения и устойчивости работы ЭПУ. В буферной системе электропитания АБ постоянно подключена к нагрузке (Рисунок 2):  Рисунок 2 - Буферная система электропитания Преимуществом буферных систем электропитания является использование сглаживающих свойств АБ, что значительно уменьшает габаритные размеры сглаживающих фильтров, установленных на выходе ВУ. Недостаткомданной системы являетсявоздействие импульсной нагрузки на АБ, что снижает срок службы, особенно герметичных аккумуляторов в нормальном режиме работы. При повышенных требованиях к качественным показателям напряжения питания и длительной работе от АБ в аварийных режимах используется буферная система питания с вольтодобавочным конвертором – ВДК (Рисунок 3):  Рисунок 3 - Буферная система электропитания с ВДК В нормальном режиме контактор К1 разомкнут, элементы АБ поддерживаются в нормальном состоянии от ВУ. Одновременно обеспечивается питание основного оборудования от выпрямителя. В аварийном режиме замыкается контактор К1 и выход ВДК соединяется последовательно с АБ, вход ВДК при этом подключается к АБ. При разряде АБ ВДК добавляет недостающую долю напряжения для обеспечения постоянства напряжения на нагрузке, что иллюстрируется графиком на рисунке 4. Диод VD приводит к дополнительным потерям мощности и снижению к.п.д. устройства, но он необходим для обеспечения непрерывного протекания тока в момент срабатывания контактора К1. Он приводит к дополнительным потерям мощности и снижению к.п.д. устройства. Существуют схемы подключения конвертора напряжения и с двумя контакторами без использования диода. В такой схеме имеет место более высокий КПД, но при этом снижается надежность системы. Р  исунок 4 – Изменение напряжения ВДК от времени  Рисунок 5 – Буферная система электропитания с конвертором Конвертор предназначен для стабилизации выходного напряжения U0 и компенсации изменения напряжения на аккумуляторной батарее. Однако конвертор должен быть рассчитан на полную мощность нагрузки, что не всегда предпочтительно по сравнению с буферной системой с ВДК. 3.1 Расчет и выбор оборудования электропитающей установки 3.1.1 Расчет аккумуляторных батарей Число элементов в аккумуляторной батарее рассчитывается по формуле:  , (1)где номинальное напряжение на элементе принимается равным  , а потери в ТРС равны  . Число  округляется до целого числа в большую сторону. Минимально допустимый уровень напряжения при разряде АБ с учетом минимального уровня напряжения на одном элементе определили по графикам Рисунок 6 при заданной температуре +18оС и времени разряда АБ tр=5 часов   . , (2)где  - установившееся отклонение выходного напряжения согласно п. 9 раздела 2.5. В противном случае необходимо добавить один элемент в ряду.  Рисунок 6 - Конечное напряжение в зависимости от температуры Напряжение конвертора ВДК (схема Рисунок 3) определяется выражением:  = 48 – 45,5 = 2,5 В Из таблицы 9 [1] выбираем типовой ВДК с учетом тока нагрузки I0 и выходного напряжения ВДК, определяем их количество - шесть (пять рабочих и один резервный). Таблица 3 – Параметры ВДК
Необходимая емкость аккумуляторов, приведенная к условному 10-часовому режиму разряда и температуре среды +20оС:  , (3)где ток разряда равен сумме максимального тока нагрузки  и тока аварийного освещения  . Значения коэффициента отдачи по емкости  приведены в таблице 10 [1].Коэффициент отдачи аккумуляторной батареи по емкости согласно таблице 10 [1]  . По таблицам П1, П.2 [1] выбираем соответствующий 10-часовому режиму разряда аккумулятор по ближайшему большему значению номинальной емкости  и номинальному напряжению аккумулятор GFM3900Z:- изготовитель COSLIGHT; - технология – герметизированные, с рекомбинацией газа и предохранительным клапаном; - напряжение на элементе 2 В; - емкость С10 = 3900 Ач. 3.1.2 Выбор типового выпрямительного устройства Суммарный максимальный ток выпрямителя:  , (4)Где  - ток заряда АБ в послеаварийном режиме. ; .Тип выпрямителя определили по таблице П.3 [1], исходя из значений тока  и номинального выходного напряжения:- тип, изготовитель – ИБП-3 “Связь инжиниринг”; - напряжение 48В - нестабильность δ≤1%; - модель "ИБП-3 , цифровой контроль; - КПД ηв≥88%; - cosφ=0,8%; - количество параллельно работающих модулей в одном выпрямителе 2, 3, 4, 9, 12, 18, 24; - максимальный выходной ток (ток одного модуля) 528 (22) А. Так как один выпрямитель не обеспечивает ток IΣ, то включаем 3 ВУ параллельно, в этом случае номинальный ток одного выпрямителя:  , (5)где  - максимально возможное число параллельно работающих выпрямителей. При выборе выпрямителей необходимо учесть номинальный уровень и нестабильность выходного напряжения. .Максимальное значение активной мощности, потребляемой выпрямительными устройствами в условиях нормального электроснабжения с шин шкафа ШВР:  , (6)где  – напряжение «плавающего заряда», определили по графикам рис.13[1] с учетом рабочей температуры  ;  - к.п.д. выпрямителя; – ток окончания заряда АБ; Полная мощность, потребляемая ЭПУ от сети переменного тока:  , (7)где  – суммарная активная мощность всех потребителей переменного тока ЭПУ, определяемая из соотношения  , , ( – активная мощность хозяйственных нужд); – суммарная реактивная мощность всех потребителей переменного тока ЭПУ:  где  – угол сдвига фаз выбранного ВУ, определяемый из его коэффициента мощности.Мощность  , тогда  . , тогда  ,    ; .При использовании трехфазного трансформатора на каждую фазу приходится мощность:  , (8)  Максимальное значение тока, потребляемого от источника переменного тока (для включения звездой):  , (9) .По рассчитанному значению  из таблицы 4[1] выбираем типовой фазный шинопровод (таблица 5[1]) с допустимым значением номинального тока больше линейного:шинопровод ШРА 73; допустимый ток 250 А; сопротивление на фазу 0,2 Ом/км. С учетом заданной длины шинопровода его сопротивление равно  . Потери мощности в фазном проводе  3.1.3 Расчет заземляющего устройства По условию задана трехфазная четырехпроводная сеть. Рассчитаем схему заземления на стороне переменного тока по системе TN-C:  Рисунок 7 - Заземление на стороне переменного тока, система TN-C Расчетный ток замыкания:  , (10) .Сопротивление заземления:  , (11) Предварительно зададим следующие значения: принимаем отсутствие естественных заземлителей; коэффициент сезонности для вертикальных электродов ηс=1,4; коэффициент сезонности для горизонтальных электродов ηс=3; Удельное сопротивление одного вертикального электрода ρов=ηс·ρо=1,4·40=56 Ом, удельное сопротивление одного горизонтального электрода ρог=ηс·ρо=3·40=120 Ом. Сопротивление одного вертикального электрода:  , (12)где l, h выбираются с учетом рекомендаций п.2.5.3 [1], а t определяется по выбранным параметрам l, h электрода. Выбираем длину электродов ℓ=4 м, диаметр трубы 0,05 м, расстояние между электродами а=2ℓ=8 м, верхний конец каждого электрода должен находиться на глубине h=0,5 м. t – расстояние между уровнем почвы и серединой трубы, t=0,5ℓ+h=0,5·4+0,5=2,5 м. По таблице 11 [1] коэффициенты использования вертикальных и горизонтальных электродов при 10 трубах в ряду ηв=0,75 и ηг=0,75.  .Число вертикальных электродов:  , (13)где – коэффициент использования вертикальных электродов, зависящий от числа электродов и соотношения  . .Определяем общую длину заземляющего устройства.  Рассчитываем сопротивление горизонтальных электродов (соединительной полосы – контура)  выбрав l1, b, h с учетом рекомендаций п.2.3.3 [1].Ширина полосыb=0,04 м, глубина заложения полосы h=0,6 м  По таблице 11 [1] определяем коэффициент использования полосы hГ и находим:  Определяем общее сопротивление ряда заземляющего устройства, состоящего из вертикальных электродов и соединительных полос по формуле:  3.1.4 Выбор автомата защиты В современных системах электропитания используются автоматические выключатели - расцепители, которые автоматически отключают установку при увеличении тока выше некоторого порога (автоматы максимального тока) или уменьшения напряжения до заданной величины (автоматы минимального напряжения) или до нуля (нулевые автоматы). Кроме того, автоматические выключатели защищают установки от перегрузок и токов короткого замыкания. Автоматический выключатель выбираем по номинальным значениям напряжения (Uф=220 В) и линейного тока сети (Iл=81,4 А). Номинальный ток выключателя  .Выбираем автоматический выключатель DPX 160 (Legrand): номинальный ток Iном.авт=100 А; количество полюсов 3,4; номинальное рабочее напряжение 250 В; замыкающая способность 36 кА. Для защиты от перенапряжений и токовых перегрузок применены автоматические выключатели DPX 160 (Legrand) с номинальным током 100 А, выпрямители выбраны ИБП-3 “Связь инжиниринг” с номинальным током 528 А (3 шт. параллельно) для обеспечения заданного напряжения 48 В служат аккумулятор GFM3900Z фирмы COSLIGHT (25 элементов) и конвертор КУВ-12/100 (5 шт. параллельно и 1 в резерве). 3.1.5 Функциональная схема ЭПУ и перечень элементов с указанием типов всех, используемых устройств. Составляем функциональную схему ЭПУ и перечень элементов с указанием типов всех, используемых устройств Рисунок 8, Таблица 4.  Рисунок 8 - Функциональная схема системы электропитания Таблица 4 - перечень элементов с указанием всех типов выбранного оборудования
Список использованной литературы 1. Электронный конспект лекций. 2. Китаев В.В. и др. Расчет источников электропитания устройств связи: Учебное пособие для вузов М.:Радио и связь, 1993. 3. ГОСТ Р 50571.2-94 Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики. 4. Правила устройства электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 2000. 5. Указания к контрольной работе. Новосибирск, СибГУТИ, 2001. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
,
, по ГОСТ 13.109 – 97