Реферат: Система бесперебойного электропитания телекоммуникационного узла

Министерство Российской Федерации по связи и информатизации

Сибирский государственный университет телекоммуникаций иинформатики

Курсовая работа на тему:

“Системабесперебойного электропитания телекоммуникационного узла”

Выполнил: студент группыС-08 ХХХ

Проверил: Козляев Ю.ДНовосибирск 2003г

Оглавление.

1.

Анализ исходных данных, представлениефункциональной схемы ЭПУ с отображением на ней данных задания и обозначенийнедостающих параметров.

2.

Расчет параметров аккумуляторной батареи.

3.

Вычисление параметров тока и мощности всехкатегорий потребителей и суммарных значений максимальной и усредненноймощности. Выбор типа ДГУ.

4.

Выбор преобразователей электрической энергии дляЭПУ и шкафного оборудования. Вычисление значений рабочего тока всех типовпотребителей и соответствующий выбор автоматических выключателей. Заполнениекарты заказа на коммутационное оборудование.

5.

Вычисление усредненного значения годовогопотребления электрической энергии и ожидаемой стоимости энергопотребления.

6.

Укрупненный расчет блока или модулявыпрямительного устройства.

Задача.

Разработать в соответствии стехническим заданием функциональную схему электропитающей установки, рассчитатьмаксимальные и усредненные значения тока и мощности ЭПУ, определить рабочиехарактеристики преобразователей электрической энергии, выбрать необходимоераспределительное и преобразующее оборудование. Индивидуальной частью работы являетсяукрупненный расчет инвертора напряжения с элементами управления (ИН).

Электропитающаяустановка является одной из базовых инфраструктур телекоммуникационного узла,предназначенной для получения напряжения (или ряда напряжений) питания,адаптированного к требованиям телекоммуникационного оборудования независимо откачества внешнего электроснабжения. Статистика показывает, что суммарное времяотказов городской сети переменного тока составляет около 4-х часов в год, приэтом до 90% времени приходится накратковременные (до 0.5 сек) перебои. Ущерб от «потери связи» в зависимости отсферы обслуживания исчисляется суммами от 10 до 800 тыс. долл. в час

Данные:Тип узла – удалённыйдоступ. Параметры первичного электроснабжения: номинальное напряжение сети (U1=380/220В), число фаз (m=3), число вводов сети (n=1), нестабильность напряжения в % (N1=- 20% +10%) и частотой 50Гц.U0=48 В;I0=20 А;eq f (Росв; Равосв)=eq f (0.3;0.3)кВт;Sхоз=1.2 кВА; cosφхоз=0.7;cosφвыпр=0.95;Рубп, перем. тока=0.4 кВт;hпр=0.85Число групп аккумуляторных батарей (NAB=1).Время аварийной работы от аккумуляторных батарейТАВ=8 часов.Номинальная температура окружающей среды и еёотклонения.Тмин=-9˚С.Среднегодовое значение коэффициентов спроса:Кс(техн + зар.бат)=0.9Кс(осв)=0.6Кс(ав.осв)=0.7Кс(хоз)=0.8Тариф за потребляемую энергию одноставочный,С=0.8 руб/кВт час.

1. Функциональная схема.

Первичное напряжение сетиподводится четырех проводной линией (три фазных провода А, В, С и нейтральныйпровод N или PEN); выпрямительный модуль (4) содержит группу однофазныхвыпрямителей, включенных по входу к одному из фазных и нейтральному проводусети, а по выходу- параллельно, с заземлением положительного вывода источниковпитания аккумуляторный модуль содержит две группы батарей (АБ1, АБ2) ибатарейный блок контроля и защиты; выходы ЭПУ разделены по возможным категориямпотребителей; в щите распределения энергии переменного тока могут бытьустановлены измерительные приборы (амперметр, вольтметр, ваттметр); напряжениеаварийного освещения внутренних помещений узла формируется из напряженияаккумуляторной батареи и коммутируется контактором в автоматизированном,вводно-распределительном шкафу. Схема дает наглядное представление о составеоборудования и взаимодействии элементов, хотя не определяет структуру инеобходимое число отдельных блоков.

ДГУ

Ввод 1

осв

Хоз.нагр

I0 ав.осв

I0 апп=20 A

I0 ин

I0 сум

I0 техн

U0=48 B

I0 зар

<img src="/cache/referats/16169/image001.gif" v:shapes="_x0000_s1529 _x0000_s1027 _x0000_s1028 _x0000_s1029 _x0000_s1030 _x0000_s1031 _x0000_s1032 _x0000_s1033 _x0000_s1034 _x0000_s1035 _x0000_s1036 _x0000_s1037 _x0000_s1038 _x0000_s1039 _x0000_s1040 _x0000_s1041 _x0000_s1042 _x0000_s1043 _x0000_s1044 _x0000_s1045 _x0000_s1046 _x0000_s1047 _x0000_s1048 _x0000_s1049 _x0000_s1050 _x0000_s1051 _x0000_s1052 _x0000_s1053 _x0000_s1054 _x0000_s1055 _x0000_s1056 _x0000_s1057 _x0000_s1058 _x0000_s1059 _x0000_s1060 _x0000_s1061 _x0000_s1062 _x0000_s1063 _x0000_s1064 _x0000_s1065 _x0000_s1066 _x0000_s1067 _x0000_s1068 _x0000_s1069 _x0000_s1070 _x0000_s1071 _x0000_s1072 _x0000_s1073 _x0000_s1076 _x0000_s1077 _x0000_s1078 _x0000_s1079 _x0000_s1080 _x0000_s1081 _x0000_s1082 _x0000_s1084 _x0000_s1085 _x0000_s1086 _x0000_s1088 _x0000_s1089 _x0000_s1090 _x0000_s1091 _x0000_s1093 _x0000_s1095 _x0000_s1096 _x0000_s1097 _x0000_s1098 _x0000_s1099 _x0000_s1100 _x0000_s1101 _x0000_s1102 _x0000_s1109 _x0000_s1110 _x0000_s1111 _x0000_s1115 _x0000_s1122 _x0000_s1123 _x0000_s1124 _x0000_s1125 _x0000_s1127 _x0000_s1128 _x0000_s1132 _x0000_s1133 _x0000_s1134 _x0000_s1135 _x0000_s1139 _x0000_s1140 _x0000_s1141 _x0000_s1142 _x0000_s1143 _x0000_s1144 _x0000_s1145 _x0000_s1146 _x0000_s1147 _x0000_s1149 _x0000_s1150 _x0000_s1151 _x0000_s1152 _x0000_s1153 _x0000_s1154 _x0000_s1155 _x0000_s1157 _x0000_s1158 _x0000_s1159 _x0000_s1160 _x0000_s1161 _x0000_s1162 _x0000_s1163 _x0000_s1164 _x0000_s1165 _x0000_s1166 _x0000_s1167 _x0000_s1168 _x0000_s1170 _x0000_s1527 _x0000_s1528">
1- шкаф вводно–распределительный с одним вводом городской сети и резервнымвводом ДГУ. 2 — шкаф вводно–распределительный.3 – установка бесперебойногопитания постоянного тока. 4 – модули выпрямителей. 5 – устройство коммутации изащиты аккумуляторных батарей. 6 — аккумуляторная батарея. 7 – инверторнапряжения. 9 – двигатель – генераторная установка.Обозначение токов: I0 –постоянные составляющие тока, аппаратуры (апп), аварийного освещения (ав.осв),инвертора (ин), технологических потребителей (техн), заряда батарей (зар),суммарный (сум).Рассчитаем токи,приведенные на схеме:<img src="/cache/referats/16169/image003.gif" v:shapes="_x0000_i1025">А<img src="/cache/referats/16169/image005.gif" v:shapes="_x0000_i1026"><img src="/cache/referats/16169/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1027"><img src="/cache/referats/16169/image009.gif" v:shapes="_x0000_i1028">

2. Расчетаккумуляторной батареи.

Определитьноминальную емкость Сн при условиях: U0=48B, Tразр=8часов, Iразр=36.05A, Т=-9˚C.

Числоэлементов в батареи: Nэл=UБ ном /Uэл ном.=48/2.0=24

Ёмкостьюопределяют количество электричества, запасаемое или отдаваемое аккумулятором, измеряемое в А.час.(С= I х Т). Различают номинальную емкость (Сн, как полученную от аккумуляторапри нормальной температуре 200С в режиме 10 часового разряда током равнымвеличине Iразр=0.1С и рабочую (Ср=IразрТразр),полученную при других условиях. Названные емкости связаны соотношением:

где Кi=0.92– коэффициент отдачи емкости в зависимости от величины разрядного тока, t — средняя температура элемента в град. по Цельсию.

Теперьучтем, что аккумулятор за 10 лет теряет 20% своей емкости.

Свыб=1.2·Сн=455.37А·час.

Так как позаданию 1 аккумуляторная батарея, то её емкость будет 490 А·час.

Рассчитаемток разряда:

Аккумуляторыгерметичного исполнения, с регулирующим клапаном OPZv – 490, Hawker Oldham, Франция.

3.Вычисление параметров тока и мощности всех категорий потребителей и суммарныхзначений максимальной и усредненной мощности. Выбор типа ДГУ.

Двигатель-генераторные установки (ДГУ) являютсяавтономными источниками электрической энергии, применяемые для резервированияэлектроснабжения узлов связи на случай отказов сети переменного тока.

КонструктивноДГУ состоит из двигателя внутреннего сгорания, механически соединенного сэлектрическим генератором. В маломощных установках используются бензиновыедвигатели, в установках с мощностью 6.0 и более кВт используются дизельныедвигатели, в которых в качестве топлива используется керосин

Определяемактивную и реактивную составляющие мощности потребления от сети переменноготока.

А.Выпрямительные устройства:

cosj

Б.Хозяйственные нагрузки:

В.Суммарные показатели потребления:

<img src="/cache/referats/16169/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1034"> Вт,

<img src="/cache/referats/16169/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1035"> В·Ар,

<img src="/cache/referats/16169/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1036"> ВАр

Заметим,что полученная величина Sсум определяет максимальную, т.н.«заявляемую» мощность. На эту величину заключается договор с энергоснабжающейорганизацией, дающей разрешение на присоединение к ближайшей трансформаторнойподстанции. С учетом этой мощности вычисляется максимальный ток ввода ивыбирается автоматический выключатель вводного щита.

Г.Рассчитаем заявочный ток и мощность одной фазы.

Д.Усредненное значение активной мощности нагрузок с учетом коэффициентоводновременности и загрузки

Е.Ориентировочное значение усредненной величины полной мощности.

<img src="/cache/referats/16169/image034.gif" v:shapes="_x0000_i1040"> ВА.

По даннымподходящим типом ДГУ является бензиновый G5000H(б),с показателями мощности – 5 кВА/4 кВт, поставщик Elteco.

4.Выбор преобразователей электрической энергии для ЭПУ и шкафногооборудования. Вычисление значений рабочего тока всех типов потребителей исоответствующий выбор автоматических выключателей. Заполнение карты заказа накоммутационное оборудование.

а) Шкафывводно-распределительные ШВР производства ОАО Юрьв-Польского завода“Промсвязь”, далее ЮПЗ “Промсвязь”.

Шкафы ШВРпредназначены для ввода и распределения электрической энергии трехфазного илиоднофазного переменного тока с номинальным напряжением 380/220В. Щитыобеспечивают защиту сети и потребителей энергии от перегрузок, короткихзамыканий, от перенапряжения.

ПервыйШВР:

ШВР А У380/10 1 1 П -

ВторойШВР:

ШВР А — 380/10 — - П -

б) ВыборЭПУ:

Устройстваэлектропитания представляют шкафную конструкцию, объединяющую рядфункциональных элементов ЭПУ, выпрямительных модулей, блок контроля и коммутацииаккумуляторных батарей, устройств контроля сети, измерения тока и коммутациинагрузки, элементов местной и дистанционной сигнализации. Шкаф допускаетразмещение в нём аккумуляторов герметичного типа. При большой емкостиаккумуляторов их размещение предусматривается в дополнительных шкафах

УЭПС-2 48/90 8-4 ЮПЗ «Промсвязь».

IoS

=85.05А

Я взял ИБП1 – 48/160 с 4 выпрямителями типа ВБВ 48/30 – 2 (выходным током 30 А). Тривыпрямителя дают 90 А > 85.05 А и один выпрямитель запасной.

в)Преобразователи постоянного напряжения отсутствует.

г)Инверторы.

Инверторынапряжения (ИН) предназначены дляобеспечения бесперебойного питания ответственных потребителей напряжениемпеременного тока. Как правило, к ним относятся серверы, компьютеры обеспечениятехнологического процесса, мониторинга телекоммуникационных систем. В рядеслучаев инверторы применяют для организации аварийного освещения «наружных»объектов (например, антенных мачт) осветительными приборами, рассчитанными настандартное напряжение переменного тока 220В. Инвертор преобразует опорноенапряжение ЭПУ в переменное напряжение гарантированного качества.

Посколькунам задана мощность Рубп=0.4 кВт, то выбор падет на инвертор:

S 034.

Заполнениеопросного листа.

Опроснаякарта (лист), для оформления заказа на шкаф ШВР1.

1.

Номинальное напряжениевводов сети 380 В.

2.

Номинальный ток вводногоавтомата (А): 10, 10.

3.

Количество вводов: а) отсети: 1.

б) отдизельной электростанции: 1.

4.

Тип дизельнойэлектростанции: стационарная.

5.

Необходимость предусматриватьАВР для включения АДЭС: да.

6.

Необходимость контролирующихприборов:

А.Амперметры: да, на каждом вводе.

Б. Вольтметры: да, на каждом вводе.

В. Счетчики электроэнергии: да, на каждом вводе.

7.

Количество автоматическихвыключателей потребителей:

Ток, А

1ф

3ф

От вводного автомата От ДГУ

8.

Опроснаякарта (лист), для оформления заказа на шкаф ШВР2.

1.

номинальное напряжениевводов сети 380В.

2.

Номинальный ток вводногоавтомата (А): 6, 6, 10.

3.

Количество вводов: а) отсети: — .

б)от дизельной электростанции: — .

4.

Тип дизельнойэлектростанции: — .

5.

Необходимостьпредусматривать АВР для включения АДЭС: — .

6.

Необходимость контролирующихприборов:

А. Амперметры: да, на каждом вводе.

Б. Вольтметры: да, на каждомвводе.

7.

Количество автоматическихвыключателей потребителей:

Ток, А

Хоз: 6 А

Осв: 6 А

Вх.выпр: 10 А

1ф

3ф

8.

5.Вычислениеусредненного значения годового потребления электрической энергии и ожидаемойстоимости энергопотребления.

<img src="/cache/referats/16169/image037.gif" v:shapes="_x0000_i1041"> Вт

<img src="/cache/referats/16169/image039.gif" v:shapes="_x0000_i1042"> рублей.

6.Укрупненныйрасчет блока или модуля выпрямительного устройства.

(инверторнапряжения).

Блок-схемасовременного выпрямителя.

Функциональная схема выпрямителя с бестрансформаторным входом.

Cу1, Су2- схемы управления корректором коэффициента мощности и инвертора,

соответственно, Др- драйверы мощных транзисторов инвертора.

Q1

B1

KKM

T

B2

F

ДР

Cy2

OC(I)

OC(U)

Bдоп

Cy1

сеть

Rs

OC(U)

Рег I/U

Cy2

Выпрямитель содержит:

А. Блоксетевых выпрямителей (БСВ),коммутируемый по входу автоматическим выключателем Q1. Диодное звено В1выполняет первичное преобразование напряжения сети в пульсирующее напряжение Ud1.Вспомогательный маломощный выпрямитель Вдоп обеспечиваетстабилизированным напряжением питания элементы систем управления.

Б. Корректор коэффициента мощности (ККМ),выполняющий функции активного фильтра тока сети, повышения, фильтрации истабилизации напряжения U01на выходе ККМ.

В. Инвертор напряжения (И), преобразующийпостоянное напряжение U01 в знакопеременное напряжение высокойчастоты U1 с управляемой длительностьюимпульсов.

Г. Высокочастотный понижающий трансформатор (Т),обеспечивающий согласование уровней напряжения и гальваническую развязку цепейвхода и выхода выпрямителя.

Д. Выходной выпрямитель В2 с индуктивно-емкостнымфильтром напряжения пульсаций.

Е. Управляющие схемы корректора мощности (К1) и инвертора напряжения (К2). Схемысодержат буферные усилители мощности импульсов управления транзисторами(драйверы) и элементы обратной связи по току и напряжению.

На выходе инвертора диаграмма будет иметьследующий вид:

U01

На выходе трансформатора:

<img src="/cache/referats/16169/image042.gif" v:shapes="_x0000_s1208 _x0000_s1209 _x0000_s1210 _x0000_s1211 _x0000_s1212 _x0000_s1213 _x0000_s1214 _x0000_s1215 _x0000_s1216 _x0000_s1217 _x0000_s1218 _x0000_s1219 _x0000_s1220 _x0000_s1221 _x0000_s1222 _x0000_s1223 _x0000_s1224 _x0000_s1225 _x0000_s1226">
На выходе В2:

U0 выделяет фильтр

Ти

Расчитаем максимальные амплиудныепоказатели по току и напряжению:

Ти

Io ин выделяет фильтр

Io max

Найдем амплитуду первой гармоники на входе понапряжению:

Поскольку нам известна Um(1)вых=5 мВ, то найдем <img src="/cache/referats/16169/image052.gif" v:shapes="_x0000_i1046">

Отсюда сделаем вывод:

1.Увеличивая частоту, мы уменьшаем размеры LC.

2.Импульсные методы передачи напряжения ирегулирования (из схемы видно, что регулирование осуществляется в инверторе).

Мостоваясхема инвертора.

<img src="/cache/referats/16169/image053.gif" v:shapes="_x0000_s1531 _x0000_s1532 _x0000_s1533 _x0000_s1534 _x0000_s1535 _x0000_s1536 _x0000_s1537 _x0000_s1538 _x0000_s1539 _x0000_s1540 _x0000_s1541 _x0000_s1542 _x0000_s1543 _x0000_s1544 _x0000_s1545 _x0000_s1546 _x0000_s1547 _x0000_s1548 _x0000_s1549 _x0000_s1550 _x0000_s1551 _x0000_s1552 _x0000_s1553 _x0000_s1554 _x0000_s1555 _x0000_s1556 _x0000_s1557 _x0000_s1558 _x0000_s1559 _x0000_s1560 _x0000_s1561 _x0000_s1562 _x0000_s1563 _x0000_s1564 _x0000_s1565 _x0000_s1566 _x0000_s1567 _x0000_s1568 _x0000_s1569 _x0000_s1570 _x0000_s1571 _x0000_s1572 _x0000_s1573 _x0000_s1574 _x0000_s1575 _x0000_s1576 _x0000_s1577 _x0000_s1578 _x0000_s1579 _x0000_s1580">
Принципработы:

Работа заключается в парной работе диодов (ключей), каждыйраз включается диагональная пара диодов (ключей) и в зависимости от полярностисигнала формируется либо положптельный либо отрицательный импульсы (выходноенапряжение инвертора всегда импульсное)

Возвращение реактивной мощности к источнику

U,I

1 2

<img src="/cache/referats/16169/image054.gif" v:shapes="_x0000_s1581 _x0000_s1582 _x0000_s1583 _x0000_s1584 _x0000_s1585 _x0000_s1586 _x0000_s1587 _x0000_s1588 _x0000_s1589 _x0000_s1590 _x0000_s1591 _x0000_s1592 _x0000_s1593 _x0000_s1594 _x0000_s1595 _x0000_s1596 _x0000_s1597 _x0000_s1598 _x0000_s1599">
Диоды2 – 4 формируют положительную полуволну, а отрицательную 1 – 3.

Заключение.

В данной курсовой работе самостоятельно изучили и освоилипринципы построения ЭПУ телекоммуникационного узла связи. Произвели выборпитающей аппаратуры в соответствии с предложенной документацией. И предоставилиподробное описание одного из блоков (инвертора) выпрямительного устройства.

Список литературы:

1. КозляевЮ.Д.СИСТЕМА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОГО УЗЛА

Задания и методические указания для курсовой работыдля студентов, обучающихся по направлению «Телекоммуникации»Новосибирск 2003г.

2. Лекции

еще рефераты

Еще работы по радиоэлектронике

Реферат по радиоэлектронике

Формирование электронных пучков. Магнитные фокусирующие линзы

29 Августа 2013

Реферат по радиоэлектронике

Усиление входного аналогового сигнала до заданного уровня и преобразовывание его в цифровой

29 Августа 2013