=Курсовая работа= Проектирование электропитающих устройств дома связи

[Admin]

Проектирование электропитающих устройств дома связи

Курсовой проект

Содержание

Введение .................................................. .................................................. ........ 3

Исходные данные .................................................. ............................................ 4

1. Краткая характеристика аппаратуры связи и общие требования к электроустановке .................................................. ................................... 7

2. Требования, предъявляемые аппаратурой связи к устройствам
электропитания .................................................. ...................................... 10

3. Выбор системы электропитания дома связи по способу
резервирования, построения и эксплуатации ЭПУ ............................... 13

4. Выбор вида выпрямительных устройств и способа поддержания
напряжения на входе питаемой аппаратуры в заданных пределах .... 14

5. Расчёт основного электрооборудования ЭПУ ....................................... 15

5.1. Расчёт аккумуляторных батарей .................................................. .......... 15

5.2. Расчёт элементов схемы поддержания напряжения на
входе питаемой аппаратуры в заданных пределах .............................. 17

5.3. Расчёт выпрямительных устройств .................................................. ...... 19

6. Расчёт нагрузки электроустановки на внешние сети и выбор ДГА ...... 22

7. Краткое описание работы схемы ЭПУ .................................................. .. 24

Список литературы .................................................. .......................................... 25




Введение.

Современные средства железнодорожной связи являются технической базой обеспечения чёткой и безаварийной работой 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 cos φ, допускать возможность развития узла связи без замены основного силового оборудования.
Основной частью электроустановки являются их ЭПУ (электропитающие установки), осуществляющие преобразования, регулирования, распределение, контроль, защиту и резервирование различных напряжений переменного и постоянного тока, необходимых для нормальной работы аппаратуры связи.
Цель данного курсового проекта заключается в том, чтобы с учётом конкретных условий узла связи определить оптимальный вариант ЭПУ, обеспечивающий бесперебойность снабжения аппаратуры связи электрической энергией необходимых напряжений и качества.


Исходные данные

1. Проектируемый дом связи представляет отдельное зда¬ние, размещаемое на двухжабельной магистральной линии связи, и является обслуживаемым усилительным пунктом (ОУП).






Номинальное напряжение переменного тока на вводах ЭПУ дома связи — 220 В, его колебания находятся в пределах 187-7-242 В. Отклонения частоты переменного тока не превышают ±5%, несинусоидальность формы кривой напряжения составляет не более 10%.
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 размещаются автоматическая телефонная станция (АТС) местной связи, коммутаторы междугородней (МТС) и узлы автокоммутации (УАК) дальней автоматической телефонной связи (ДАТС).




1. Краткая характеристика аппаратуры связи и общие требования к электроустановке.

Промежуточная 60 канальная обслуживаемая станция ПК-60п служит для организации 60 телефонных каналов по симметричным непупинизированным двухкабельным линиям связи. Выполнена полностью на полупроводниковых приборах с использованием печатного монтажа . ПК-60п состоит из одной стойки линейных усилителей и корректорв СЛУК-ОУП-2, имеющей двухчастотную плоско-наклонную автоматическую регулировку уровня (АРУ) или СЛУК-ОУП-3 с трёхчастотной плоско-наклонной криволинейной АРХ. Кроме того, в состав обслуживаемой промежуточной станции входят: вводно-кабельное оборудование (2 стойки СВКО К-60п), две стойки дистанционного питания СДК-К-60п, унифицированная коммутационно-вызывная аппаратура служебной связи УКВСС (ССС-8), оборудование телемеханики ТМ-ОУП, телеконтроля (один прибор на все системы), прибор для настройки косинусных корректоров (один прибор на все системы).
На ОУП можно выделить до двух 12-канальных групп для использования каналов ТЧ в данном пункте или передачи по ВЧ транзиту на другую систему. Для выделения и введения 12-канальных групп служит аппаратура СВПГ.
Электропитание аппаратуры К-60п осуществляется от источника постоянного тока: основные цепи – 21,2 В; цепи сигнализации – 24 В.
Система передачи В-12-3 (код изделия 6661300000) служит для организации 12 каналов ВЧ (возможно вторичное уплотнение телефонных каналов аппаратурой тонального телеграфа, фототелеграфа), а также обеспечивает передачу сигналов импульсных систем и радиовещания. Выполнена полностью на полупроводниковых приборах, имеет унифицированную конструкцию. Оконечная станция ОВ-12-3 состоит из одной стойки (код изделия 6661310200). Стойка рассчитана на две системы.
Система передачи В-3-3 предназначена для уплотнения цепей воздушных линий связи. Оконечная станция ОВ-3-3Цв для уплотнения цепей из цветных металлов состоит из одной стойки (код изделия 6661110500). Оконечная станция ОВ-3-3Ст для уплотнения стальных цепей состоит из одной стойки (код изделия 6661110200).
Аппаратура выделения первичных групп СВПГ предназначена для выделения и введения на обслуживаемых промежуточных усилительных станциях ПК-60п одной или двух нижних 12-канальных групп, занимающих полосу частот 12,3-59,4 или 12,3-107,7 кГц, и транзита выделенных каналов. СВПГ рассчитана на работу в сухих отапливаемых помещениях при температуре от 10 до 40 С и относительной влажности воздуха 75%. Конструкция стоек базовая, заполнение стоек одностороннее.
ССС-7 предназначена для организации служебной связи на КЛС, уплотнённых системой передачи К – 60п. В состав оборудования входят стойки для оконечных и промежуточных усилительных пунктов, комплекты МСС, ПСС-1 и ПСС-2 предназначены для ОП и ОУП, конструктивно и схемно комплекты одинаковы. Каждый даёт возможность индивидуального и циркулярного вызова и выхода на аппарат электромеханика. Комплект имеет блок переходного устройства для включения в сквозную цепь. Два входа для переходного устройства используют для подключения к переходному каналу, а третий для подключения разговорных и вызывных приборов. Каждый комплект имеет приёмник индивидуального вызова (ПИВ), настроенный на соответствующую частоту. Блоком для циркулярного вызова снабжён ПСС-1. Электропитание аппаратуры ССС-7 осуществляется от источника постоянного тока: основные цепи – 21,2 В; цепи сигнализации – 24 В. ССС-7 рассчитана на работу в сухих отапливаемых помещениях при температуре от 10 до 40 С и относительной влажности воздуха 75%.
К - 24т «Астра» служит для получения 24 каналов и работает на полосе частот 12-108 кГц. Электропитание аппаратуры К-24т осуществляется от источника постоянного тока: основные цепи - 21,2 В; цепи сигнализации - 24 В. Конструкция аналогична К 60п.
Комплект ТМ-ОУП формирует и передает команды управления в линию связи и принимает сигналы с линии. Состоит из распределителей, формирователей тактовых импульсов, блока автоматического запуска распределителя, коммутирующих лучей, блока приема и передачи двух схем совпадения, элементов в ЭП и бесконтактных реле.
Аппаратура ПСТ-2М (код изделия 812120) предназначена для организации связи по двух цепям постанционной связи (ПС). В составе ПСТ-2М стойка на два направления ПСТ-2М и кнопочный пульт телефонистки ПК.
Аппаратура ПСТ-4 предназначена для организации связи по четырем цепям постанционной связи (ПС). В составе ПСТ-4 стойка на четыре направления ПСТ-4 и восемь рамок с кнопками.
Аппаратура МСС 2-1-60 предназначена для подключения студий небольших узлов связи к сети к магистральной и дорожной связи совещаний. Аппаратура работает в качестве оконечного усилителя четырёхпроводной связи и узловой трансляции связи совещаний, позволяя включать два высокочастотных канала (распорядительное и исполнительное направления) по четырёхпроводной системе и одну физическую двухпроводную цепь. В качестве двухпроводных физических цепей можно использовать ВЛС и КЛС.
Аппаратура состоит из распределителя на четыре направления, студийных усилителей приема и передачи, усилителей двухпроводных линий Л1 и Л2, преобразователя напряжения для питания цепей прямого и обратного управления от источника постоянного тока напряжением 24В, приёмника обратного управления для приёма и транслирования обратного управления от распорядительной станции при включении по четырёхпроводному каналу или для приёма и транслирования прямого управления от исполнительного направления, включенного по четырёхпроводному каналу при включении распорядительного направления по двухпроводной физической цепи; переговорно-вызывного устройства, которое позволяет контролировать качество связи совещаний и вести переговоры по четырёх и двухпроводным каналам, а также по служебной линии со студией. Электропитание установки осуществляется от источника постоянного тока напряжением 24 В.
Система дальней автоматической телефонной связи ДАТС с четырёхпроводным транзитом разработана с целью дальнейшего совершенствования автоматической телефонной связи на железных дорогах. Комплекты дальнего набора применяют в УАК магистральной и дорожной сетях ДАТС. Электропитание установки осуществляется от стационарной батареи напряжением 60 В с допустимыми отклонениями напряжения от 52 до 66 В и источника постоянного тока напряжением 24 В +2 -2 В. Аппаратура рассчитана на работу в сухих отапливаемых помещениях при температуре от 15 до 35 С и относительной влажности воздуха 45-75%.
Междугородный коммутатор М-60 предназначен для индивидуальной установки и комплектации междугородных станций до 60 каналов. Коммутатор имеет 2 рабочих места и 10 шнуровых пар. Оформлен в деревянном двухпанельном корпусе и содержит комплекты линий: междугоролных-6, соединительных – 8, прямых абонентов – 5, заказных – 2, служебных – 2, служебных передаточных (двусторонних) – два. Электропитание коммутатора осуществляется от источника постоянного тока напряжением 24 В.


2. Требования, предъявляемые аппаратурой связи к устройствам электропитания

A. Обеспечение высокой надежности снабжения электроэнергией. В соответствие с ОСТ 32.14-80, по которому все электроприемники железнодорожного транспорта в отношении надёжности снабжения их электроэнергией разделены на три категории, дома связи отнесены к особой группе приёмников 1-й категории. Их электроснабжение должно осуществляться с двойным резервированием, то есть от трёх независимых источников электроэнергии с обязательной установкой в домах связи местных резервных электростанций в виде автоматизированных дизель-агрегатов ДГА.
Поскольку аппаратура связи не допускает даже кратковременных перерывов питания, возникающих, например, при переключении фидеров, то ЭПУ дополняется аккумуляторными батареями, ёмкость которых рассчитывается на питание аппаратуры связи в часы наибольшей нагрузки (ч. н. н.) в течение двух часов.
Б. 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 5237-83 "Установки электропитания проводной связи. Напряжения", Этому ГОСТу должны соответствовать и проектируемые установки электропитания домов связи.
B. Токовые нагрузки, создаваемые аппаратурой связи, на источники питания. При выполнении расчётов следует учитывать, что ОУПы кабельных магистралей осуществляют дистанционное питание аппаратуры НУПов через стойки СДП-К-60п. Кроме того, следует обратить внимание на оборудование систем дальней связи. Оно состоит из отдельных стоек. Некоторые из этих стоек являются групповыми и могут обслуживать одновременно несколько систем.
Нагрузка, создаваемая аппаратурой связи, не остаётся 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 учётом максимального потребления тока в ч. н. н.
Ток, потребляемый аппаратурой избирательной связи, значительно увеличивается во время посылки вызова и уменьшается при разговоре. Поскольку посылка вызова по времени незначительна, то при расчёте ёмкости батареи учитывается только ток, потребляемый аппаратурой при разговоре.
В расчетах тока нагрузок рекомендуется предусматривать резерв 15 - 20% для развития связи в ближайшие 5-10 лет.
Следует, однако, иметь в виду, что ток, потребляемый аппаратурой связи в реальных условиях её нагрузки, несколько меньше его расчётного (паспортного) значения. Это уменьшение характеризуется коэффициентом спроса kCj который для аппаратуры отделенческой связи и систем передачи, АТС ручных и автоматических междугородних станций составляет 0,75 по цепи 24 В и 0,8 по цепи 60 В. Поэтому токовая нагрузка аппаратуры связи в окончательном виде должна быть определена с учётом коэффициента спроса.





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

Система электропитания дома связи - это совокупность системы электроснабжения и средств вторичного электропитания, объединенных общим функциональным назначением.
По способу резервирования системы делятся на выпрямительно-аккумуляторные и безаккумуляторные (безбатарейные). Питание дома связи III типа может обеспечить как первая так и вторая система. Однако, я выбираю выпрямительно-аккумуляторную систему. Она формируется из кислотно-свинцовых аккумуляторов, которые имеют высокое разрядное напряжение и низкое внутреннее сопротивление. Батареи включаются по способу буферной работы с выпрямителями в режиме непрерывного подзаряда. Большое достоинство способа это возможность полной автоматизации действия питающей установки, позволяющей значительно сократить потребность в обслуживающем персонале.
Я выбираю многобатарейную систему. При многобатарейных системах для каждого из напряжений постоянного тока, требуемых для питания аппаратуры связи, устраивается отдельная ЭПУ. Многобатарейные системы позволяют постепенно наращивать мощность преобразовательно - распределительных устройств ЭПУ путем добавления стандартных блоков оборудования, здесь выбираем многобатарейную систему на 24В и на 60В.
По способу эксплуатации ЭПУ я беру автоматизированный. Потому что электроснабжение работает без перебоев и третий дом связи.
Аккумуляторные батареи в процессе эксплуатации подвергаются ежегодным контрольным разрядам и другим профилактическим мероприятиям с отключением от нагрузки. Если в это время произойдёт отключение сети переменного тока, то перерыв питания аппаратуры связи неизбежен. Поэтому одногруппные аккумуляторные батареи в ЭПУ узлов железнодорожной связи находят ограниченное применение. Хотя по рекомендации ГТСС, использование одногруппных батарей допускается только для питания АТС и узлов ДАТС при токе нагрузки в автоматизированной ЭПУ до 140 А. В нашем случае ток по цепи 24 В не превышает 140 А и в цепи 60 В тоже не превышает.


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 с выпрямителями находилась в заряженном состоянии и была готова принять на себя нагрузку при аварии в сети переменного тока, необходимо поддерживать на зажимах напряжение равное 2,2 В на аккумулятор (режим непрерывного подзаряда). Однако в этом случае напряжение всей батареи оказывается выше напряжения максимально допустимого на аппаратуре.
Существуют два способа поддержания напряжения на входе питаемой аппаратуры в заданных пределах: а) гасящих элементов, б) секционирования батареи.
При способе гасящих элементов в цепи нагрузки последовательно включаются нелинейные или управляемые элементы, на которых гасится избыток напряжения. Но этот способ является неэкономичным, так как в гасящих элементах непроизводительно расходуется до 10-15% электроэнергии, потребляемой аппаратурой связи.
Метод секционирования батареи, наоборот, экономичен, но требует усложнения схемы и оборудования ЭПУ. Поэтому мы отдаём предпочтение этому методу.
При этом способе 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 в буфере было примерно равно среднему значению напряжения питания аппаратуры. Остальные аккумуляторы образуют ДБ и нормально отключены как от нагрузки, так и от основного выпрямительного устройства ОВ. В заряженном состоянии ДБ поддерживается специальным выпрямителем содержания (ВС). При переходе от нормального режима к аварийному – к ОБ последовательно подключаются ДБ.
Способ секционирования батарей удовлетворяет требованию регулирования напряжения в цепях с резко изменяющимся характером нагрузки (например, оборудования АТС и телеграфа), а также питания аппаратуры, требующей нестабилизированного напряжения 24±10% В. Однако, используемая при этом способе ступенчатая регулировка напряжения недопустима для некоторых видов аппаратуры дальней связи, поскольку она может нарушить её нормальную работу. Поэтому аппаратура, требующая стабилизированного напряжения 21,2±3% В, включается через стойки автоматического регулирования напряжения (САРН).
САРНы комплектуются полупроводниковыми стабилизаторами или угольными регуляторами напряжения и являются по своей сущности гасящими элементами. Регуляторы, однако, обладают ограниченным диапазоном изменения сопротивления и поэтому обеспечивают высокую стабильность напряжения лишь в условиях более или менее постоянной нагрузки, каковой и является нагрузка ЛАЗ. При резко изменяющейся нагрузке диапазон регулирования САРН оказывается недостаточным, и поэтому они не могут использоваться в этих случаях.
Для железнодорожных узлов связи небольшой мощности, заводы МПС поставляют выпрямительные устройства (ВУ) типа ВСП. Предприятия Министерства Связи выпускают достаточно мощные ВУ типа ВУК, которые в настоящее время заменили более совершенными тиристорными ВУ типа ВУТ.
ВУ типа ВУТ (ВУ) обладают высокой степенью автоматизации. В настоящее время они являются наиболее современными устройствами для питания аппаратуры связи и применяются во всех автоматизированных ЭПУ предприятий связи.
Во всех современных автоматизированных ЭПУ для регулирования напряжения на аппаратуре связи используется способ секционирования батарей с включением нагрузок по цепи 21,2 В через САРН.
Для нашего случая по цепи 60 и 24 вольта будем использовать ВУ типа ВУТ, с делением батарей на 2 группы по 24 вольтам и одногрупную по 60.

kursovoy_proekt_proektirovanie_elektropitayushih_u stroystv_d.doc (670.0 Кб)