Меню Рубрики

Установки бесперебойного питания переменного тока

Блок бесперебойного питания: назначение и специфика работы бытового ИБП

Для сохранения работоспособности приборов при сбоях в сети используют блок бесперебойного питания. В зависимости от типа обслуживаемых потребителей и параметров электроэнергии нужно выбирать разные модели. Эти устройства востребованы, поэтому приобрести нужный по характеристикам экземпляр не составляет труда.

Но перед покупкой нужно самостоятельно разобраться в его особенностях, а не доверять этот вопрос заинтересованным в продажах менеджерам.

В этом материале мы рассмотрим устройство и особенности работы ИБП, а также расскажем о правилах его использования.

Схемы ИБП переменного тока

Для бытовых нужд используют устройства для бесперебойного питания, подключаемые к однофазной сети 220 В, которые могут некоторое время при отсутствии электроэнергии питать потребителей, требующих такого же напряжения.

Существуют также ИБП, которые подключены на вход к трехфазной сети, а на выход дают или 380 В или 220 В. Однако они дороги, их используют при необходимости получать автономную мощность от 10 кВ·А, что для бытовых нужд не требуется.

Бытовые ИБП переменного тока по схеме функционирования делят на следующие типы:

  • резервные (оффлайн);
  • интерактивные (линейно-интерактивные);
  • двойного преобразования (онлайн).

Они различаются качеством выдаваемого напряжения и ценой. Наиболее дешевые – резервные, а самые дорогие – двойного преобразования.

Для преобразования переменного тока в постоянный в зарядном устройстве используют выпрямитель. А обратная трансформация происходит при помощи инвертора.

В бесперебойниках для переключения цепи с сети на аккумулятор, как правило, устанавливают обыкновенные электромеханические реле. Если эта деталь качественная, то ее ресурса хватает на все время функционирования ИБП. Но чаще всего, при поломке блока проблема кроется именно в этом элементе конструкции.

Стабилизация напряжения присутствует также во многих бытовых устройствах, поэтому если отклонения незначительны, то и нет смысла приобретать более дорогую линейно-интерактивную модель.

Наличие трансформатора часто вынуждает производителя использовать принудительное охлаждение, поэтому такие ИБП комплектуют кулерами. Они издают шум, по интенсивности сравнимый с работой компьютерного системного блока.

Самые сложные и дорогие приборы двойного преобразования имеют к тому же наименьший КПД. Электроэнергия уходит в тепло, которое излучает устройство. Поэтому их использование необходимо обосновать.

Наиболее значимый плюс такого вида бесперебойников заключается в мгновенной реакции на отключение электричества. Но для большинства бытовой техники это не так важно. Те же компьютеры обычно комплектуют ИБП резервного или интерактивного типа.

Наиболее важные параметры

Сейчас на рынке много предложений по продаже бытовых источников бесперебойного питания. Чтобы правильно определить их предназначение и не ошибиться с выбором, нужно понимать на какие параметры следует обратить внимание в первую очередь.

Основные технические характеристики

Выходная мощность прибора определяет максимально допустимое значение, которое блок сможет гарантированно выдать потребителю. Ее измеряют в вольт-амперах (В·А). Для удобства пользователей часто приводят это значение и в ваттах.

Для измерения нагрузки приборов можно или воспользоваться амперметром или высчитать ее, применив показания установленного в квартире счетчика.

При определении реальной мощности компьютера не следует руководствоваться номиналом блока питания, так как его всегда покупают с запасом.

Если нет амперметра, то нужно выполнить следующие действия:

  1. Отключить все цепи в щитке, кроме той, от которой запитан компьютер.
  2. Отключить все приборы в этой цепи.
  3. Включить компьютер и запустить на нем типичную для него программу (например, ролик с YouTube).
  4. Дождаться, когда на счетчике произойдет изменение значения десятой доли киловатта.
  5. Засечь время до следующего изменения.

Среднюю мощность потребления (P, ватт) за этот период (t, минут) можно высчитать по формуле:

P = 100 * (60 / t)

Следующая важная характеристика – период автономной работы. Этот показатель зависит от нагрузки, которую в этот момент испытывает ИБП. На максимально допустимой мощности аккумуляторы бытового устройства работают 1-3 минуты. А на половинной – гораздо дольше (до 10 минут).

Отсюда следует два вывода:

  • при отключении электроэнергии, необходимо максимально снизить потребляемую приборами нагрузку;
  • желательно приобретать ИБП с мощностью, которая превышает расчетную хотя бы на 30%.

Диапазон входного напряжения показывает минимально и максимально допустимый вольтаж сети, при котором не произойдет переключение питания на аккумуляторы. Как правило, все ИБП выдерживают интервал в 180-260 В.

У некоторых производителей можно встретить очень хорошие (рекламные) показатели, например, нижнее значение – 110 В. Тут нужно убедиться, что эти цифры взяты именно для максимальной нагрузки, а не для половинной.

Еще один важный технический показатель – уровень шума. ИБП, выполненные по линейно-интерактивной или онлайн технологии выделяют много тепла, поэтому производители устанавливают на них вентиляторы. Если кулеры дешевые, то со временем они будут издавать гул, что для жилого помещения нежелательно.

Интерфейс и выполнение настройки

Внешний вид блоков может быть самым разнообразным. Обычно они имеют классическую прямоугольную форму, где на лицевой стороне находятся индикаторы или дисплей, а на тыльной – силовые разъемы. Их количество не так важно, так как на выходе можно подключить удлинитель с тройником. Это никак не будет противоречить концепции ИБП.

Модель может иметь жк-дисплей, на котором будет отображена ситуация со снабжением подключенных приборов: наличие питания, количество потребителей, заряд аккумулятора и т.д.

Чтобы узнать параметры электроснабжения, состояние аккумуляторов ИБП и как он работает, можно подключить его к компьютеру. Для многих моделей реализована эта функция и разработано программное обеспечение.

Существует три основных вида интерфейса:

  • USB. Наиболее распространенное соединение компьютера и ИБП.
  • RS-232 (COM-порт). Редко присутствует в бытовых моделях.
  • Ethernet 10/100. Его применяют для удаленного управления бесперебойником.

Программное обеспечение для получения характеристик с ИБП и его управления разработано не только под различные версии Windows. Так, например, у известного производителя Powercom есть Android-версия ПО, позволяющая удаленно следить за состоянием питания и при необходимости корректировать работу бесперебойника.

Размещают бесперебойники в непосредственной близости от защищаемых потребителей электроэнергии. Обычно их ставят на пол или на полки. Некоторые модели оснащены крепежами, позволяющими монтировать их на стены.

Качество выдаваемого тока

Бесперебойные источники питания должны выдавать ток надлежащего качества. При работе от батарей за это отвечает инвертор, а в случае питания от сети, проблемные моменты должны сглаживать фильтры и стабилизатор. Возникающие в электрической цепи помехи имеют разный генезис и последствия для электроники. Поэтому в этом вопросе тоже нужно тщательно разобраться.

Сетевые помехи и защита

Все современные ИБП оснащены защитой от проблем, связанных со стороны обслуживаемых приборов. Если суммарная нагрузка будет превышать максимально допустимую или произойдет короткое замыкание, то бесперебойник сразу отключит питание.

Помехи в сети можно условно разделить на частотные и импульсные. Первые не так опасны, особенно для блоков питания компьютеров или телевизоров, которые преобразуют переменный ток в постоянный. Вторые могут вызвать проблему у любой электроники.

Поэтому большинство ИБП оснащены защитой от импульсов и гармоник с помощью варисторов и высокочастотных фильтров.

Проблема появления высоковольтных импульсов характерна не только для силовых кабелей, но и для сетей передачи данных – компьютерных или телефонных. Они могут возникнуть по причине воздействия атмосферного электричества, пробоев рядом расположенной проводки, возникающих электрических наводок и других причин.

Многие производители выпускают модели с возможностью защиты локальной сети. Для этого у ИБП есть два разъема RJ-45 – один на вход и один на выход. Сигнал проходит через фильтр, который подавляет всплески напряжения. Для телефонных линий система такая же, только разъемы имеют формат RJ-11.

Низкое и высокое напряжение

Регулировка вольтажа происходит с помощью автоматического регулятора напряжения (AVR), основным элементом которого служит автотрансформатор. Принцип его функционирования опирается на изменении количества витков одной из обмоток, в результате чего происходит изменение напряжения в сторону увеличения или уменьшения его значения.

Наличие AVR в ИБП позволяет не включать каждый раз автономный режим при незначительном отклонении напряжения от нормативных показателей. Это значительно увеличивает срок службы аккумуляторов.

Согласно ГОСТ 29322-2014 допустимо 10-и процентное отклонение напряжения от эталонного значения на время не более чем 1 час. Все современные ИБП с регуляторами справляются с такими колебаниями.

Чистота выходящего сигнала

От модели инвертора, которая установлена в бесперебойник, зависит тип выходного сигнала. В идеале, кривой напряжения переменного тока должна быть синусоида. Но после преобразования через инвертор она принимает ступенчатый вид.

Для оборудования, которое содержит асинхронные электродвигатели (холодильник, кондиционер), трансформаторные блоки питания (качественная аудиотехника), блоки питания APFC (сервера и мощные вычислительные компьютеры) нужна чистая или хорошо аппроксимированная синусоида.

Ни один инвертор, а значит, и ИБП не выдает чистую синусоиду, чтобы не писали в рекламных брошюрах производители оборудования. Приближение выходящего сигнала к синусоиде оценивают через коэффициент нелинейных искажений (THD).

Выходящий от блока сигнал можно считать синусоидальным при THD Правила использования ИБП

Приобретая бесперебойник для организации резервного питания, необходимо понимать, совместно с какими приборами его можно использовать. Иногда обойтись только ИБП невозможно и тогда нужно принимать дополнительные меры по обеспечению дома электричеством.

Подключение бытовых приборов

Компьютеры, модемы, роутеры, видео- и аудиоаппаратура – типичные домашние или офисные приборы, к которым подключают бесперебойники. Если эта техника содержит обыкновенные импульсные блоки питания, то достаточно будет приобрести относительно дешевые модели, которые не выдают чистую синусоиду.

Для освещения также не нужно приобретать дорогие изделия. Здесь главное правильно рассчитать максимальную мощность и время автономной работы.

При частых отключениях актуальна проблема незапланированной разморозки холодильников и порчи продуктов питания. При защите такого оборудования с асинхронными двигателями понадобятся ИБП более сложного устройства, так как потребуется “чистый” синусоидальный сигнал.

Кроме того, необходимо учесть наличие стартовых токов, возникающих при пуске двигателя. Упрощенно для холодильного оборудования их величину можно определить, умножив значение мощности на 5.

Если, например, на кухне есть холодильник с полной мощностью 300 Вт (при запуске – 1500 Вт) и морозильная камера на 200 Вт (при запуске – 1000 Вт), то нужен блок питания с чистой синусоидой и максимальной мощностью не менее 1700 Вт. Это значение получено на случай, когда будет работать морозильник, а в это время произойдет включение холодильника. Одновременный пуск обоих моторов маловероятен, да и такой ИБП выдержит односекундный всплеск в 2,7 кВт.

Блок онлайн типа с максимальной мощностью 2000 Вт сможет проработать около получаса при суммарном потреблении 500 Вт. Так как режим охлаждения занимает около 5 минут, то бесперебойника гарантированно хватит на 6 запусков обоих устройств.

Бесперебойники также активно используют для работы газовых отопительных котлов. Учитывая стоимость подключаемого оборудования, экономить на качестве ИБП в этом случае не следует.

Резервное и дополнительное электропитание

Для многих бытовых приборов невозможно подобрать недорогой ИБП, так как будет необходима значительная максимальная мощность при длительном периоде автономной работы. Стиральные машины, электрические духовки, системы распределенного кондиционирования потребляют много электричества.

Можно, конечно, обойтись без этих устройств на время отключения электроэнергии. Это целесообразно в том случае, если такие перебои происходят редко и на короткое время. Но если все же будет принято решение по обеспечению мощных потребителей автономным питанием, то лучше использовать бензиновый или дизельный генератор. Для их быстрого запуска при отсутствии напряжения используют систему автоматического ввода резерва (АВР).

При наличии дополнительного источника питания, ИБП все же стоит использовать, хотя бы для компьютеров. Мгновенного запуска генератора и восстановления электроснабжения добиться невозможно.

Стабилизация пониженного напряжения

Проблема пониженного напряжения актуальна для объектов, подключенных к старым или маломощным электросетям. Если такая ситуация возникает постоянно, то лучше использовать входной стабилизатор.

При пониженном напряжении возрастает сила тока, проходящего по внутридомовой сети. Например, пусть общая мощность подключенных к ИБП потребителей будет 1,5 кВт, а подаваемое напряжение равно 190 В.

  • I1 = 1500 / 190 = 7,9 A – сила тока в цепи до ИБП без стабилизатора;
  • I2 = 1500 / 220 = 6,8 A – сила тока в цепи до ИБП со стабилизатором.

Таким образом, внутридомовая сеть без стабилизатора будет испытывать повышенную нагрузку, что могло быть не учтено при выборе сечения проводки.

Поэтому при постоянном пониженном напряжении лучше установить стабилизатор. В этом случае и нагрузка на автотрансформатор ИБП будет меньше, что продлит срок его службы. Кроме того, с учетом выравнивания вольтажа, можно приобретать более дешевые бесперебойники.

Бесперебойное питания потребителей постоянного тока

Для некоторых приборов нужно обеспечить бесперебойное питание постоянным током 12, 24 или 48 В. ИБП такого плана тоже есть в продаже. В их маркировке присутствует аббревиатура “DC”. Блоки с подачей напряжения 60, 110 или 220 В тоже существуют, но их применяют в промышленности или энергетике.

Отличие бесперебойников постоянного тока во внутреннем устройстве от классических моделей заключается в отсутствии инвертора. Аккумуляторы подключают непосредственно к выходу через контактор с токоограничительным измерительным шунтом для предотвращения недопустимо глубокого разряда батарей.

Иногда на выходе может стоять стабилизирующий конвертор, если запитанные от ИБП приборы чувствительны к небольшим колебаниям напряжения.

Читайте также:  Установка ubuntu не загружается с флешки

Такие резервные источники питания используют для защиты следующего бытового оборудования, работающего от постоянного тока:

  • систем видеонаблюдения и охраны;
  • всевозможных датчиков (протечки, дыма, огня, движения и др.);
  • систем освещения;
  • телекоммуникационных приборов;
  • систем связи;
  • компонентов системы управления “умный дом”.

Многие ИБП постоянного тока имеют опцию подключения внешних аккумуляторов. В этом случае автономное функционирование обслуживаемых ими приборов может быть очень длительным.

Выводы и полезное видео по теме

Кратко об основных характеристиках бытовых ИБП:

Разнообразие типов ИБП и их характеристик является следствием различных условий их использования: мощности и вида подключаемых приборов, параметров и типовых проблем конкретной электросети. Бесперебойник обычно не самый дорогой элемент в системе, но от него зависит стабильность ее работы. Поэтому нужно определить условия эксплуатации и тщательно подойти к выбору модели.

Остались вопросы по теме статьи? Или можете дополнить этот материал интересной информацией о ИБП? Пожалуйста, пишите свои комментарии, задавайте вопросы, делитесь опытом в расположенном ниже блоке.

источник

Глава 8. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

8.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО УСТРОЙСТВУ

ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК И ТОКОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Системами электроснабжения называют первичные сети электроэнергии. Предприятия и объекты связи получают электрическую энергию от государственных энергосистем по высоковольтным линиям электропередачи через различные трансформаторные подстанции. Внутри предприятия связи электроэнергия распределяется трехфазным переменным током напряжением 380/220 В. Показатели качества переменного напряжения, подаваемого на вход электроустановки, определяются ГОСТ 19431-74 «Электрическая энергия. Нормы качества электрической энергии и ее приемников, присоединенных к электрическим сетям общего назначения», согласно которому качество электрической энергии оцениваются:

для переменного однофазного тока — отклонениями и колебаниями напряжения и частоты, а также несинусоидальностью формы кривой; а также смещением нейтрали и несимметрией напряжений основной частоты;

для постоянного тока — отклонениями и колебаниями напряжения и коэффициентом пульсаций напряжения.

Электроустановкой называется установка, в которой производится, преобразуется, распределяется и потребляется электроэнергия. На каждом предприятии (объекте) связи создается своя электроустановка, которая объединяет весь комплекс энергосооружений, обеспечивающий энергоснабжение и электроосвещение объекта, элетропитание аппаратуры связи, а также работу различных установок хозяйственного значения как в нормальных условиях внешнего электроснабжения, так и в аварийных.

В состав электроустановки входят собственная трансформаторная подстанция, понижающая напряжение 6 (10) кВ до 0,4 кВ, собственная электростанция резервного электропитания, электропитающая установка (ЭПУ) для питания аппаратуры связи, освещения и устройства силовых установок. Основной частью электроустановки предприятия связи является ЭПУ для питания аппаратуры.

Система электропитания разделяется на две группы источников электропитания:

источники первичного питания — устройства, преобразующие различные виды энергии в электрическую: электромагнитные генераторы, гальванические элементы, термоэлектрические генераторы, солнечные батареи;

источники вторичного электропитания — устройства, преобразующие электроэнергию от первичного источника и преобразующие ее для питания аппаратуры: выпрямители, преобразователи, усилители и т.д.

Согласно ГОСТу обязательными напряжениями постоянного тока для питания аппаратуры должны быть 60 и 24 В. Допустимые значения отклонений не должны превышать ±10% и +20…-10% номинальных значений. Аппаратура не должна терять работоспособности в случае понижения напряжения ниже указанных пределов.

Внутри предприятия связи распределение электроэнергии осуществляется токораспределительными сетями (ТРС) постоянного и переменного тока. Применяются три основные схемы ТРС:

Магистрально-рядовая схема состоит из магистральной и рядовой частей. Магистральная часть — это проводка от выходных выводов ЭПУ до начала рядов аппаратуры. Рядовая часть — это проводка от магистральной части ТРС к каждому ряду и от нее до клемм стоек. В местах ответвления рядовой проводки устанавливаются аппараты защиты от коротких замыканий. Проводка выполняется алюминиевыми шинами.

Магистрально-рядовая проводка применяется только для питания коммутационной аппаратуры, выполненной на электромеханических элементах без электронного управления.

Недостаток такой схемы — возможность появления больших колебаний напряжений, подаваемых к аппаратуре при аварийных ситуациях (КЗ).

При радиальной схеме ТРС каждая стойка аппаратуры подключается индивидуальной проводкой к ЭПУ. В этой схеме короткое замыкание в одной цепи не влияет на работу других цепей. Но существенный недостаток ее — большой расход дорогостоящих кабелей.

В магистрально-полурадиальной схеме ТРС провода минусовой полярности подводятся к стойкам индивидуально, а положительной — объединяются. При токе нагрузки индивидуальных цепей не более 4 А разветвления ТРС выполняются в линейно-аппаратном цехе без дополнительных мер по ограничению тока КЗ.

8.2. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СВЯЗИ

Классификация электроприемников по надежности. Все электроприемники предприятий связи в зависимости от требований к надежности подачи электрической энергии разделяются на три категории.

К первой категории отнесены электроприемники, перерыв в подаче электрической энергии которых может вызвать перерыв связей и вещания и, как следствие, — нарушение передачи важной информации. К первой категории принадлежат технологические электроприемники центральных усилительных станций радиотрансляционных узлов, городских АТС емкостью 500…3000 номеров, сельских АТС, районных узлов связи для сельскохозяйственных работ.

Из электроприемников первой группы выделена особая группа потребителей, предъявляющих повышенные требования к надежности подачи электрической энергии. В особую группу первой категории входят электроприемники, перерыв в подаче электроэнергии которых может вызвать нарушение особо важных сообщений, а также нарушение сложного технологического процесса, что может создать угрозу жизни людей. В особую группу первой категории входят технологические электроприемники междугородных телефонных станций, телеграфных станций и узлов, сетевых узлов и узлов автоматической коммутации, обслуживаемых усилительных пунктов районных узлов связи для промышленных районов, городских АТС емкостью более 3000 номеров, а также аппаратура аварийного и эвакуационного электроосвещения.

Ко второй категории отнесены технологические электроприемники подстанций городских телефонных сетей, опорных усилительных подстанций, блок-станций и станций радиотрансляционных узлов с ламповой аппаратурой, перерыв в подаче электроэнергии которых может вызвать перерыв связей или местного вещания.

К третьей категории относятся все остальные электроприемники.

В соответствии с «Ведомственными нормами технологического проектирования (ВНТП 332-81)» все электроприемники, относящиеся к особой группе первой категории, должны быть обеспечены электроснабжением от трех независимых источников электроэнергии трехфазного переменного тока.

8.3. ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПОДСТАНЦИИ

Предприятия связи снабжаются электроэнергией от государственных энергосистем или от собственных дизель-электрических станций. Энергосистемой называют совокупность электростанций, подстанций и приемников электрической энергии, связанных между собой линиями электрической сети. Электрическая энергия передается высоким напряжением по высоковольтным линиям электропередач. Преобразовательные ступени напряжения равны 1150, 750, 500, 330, 220, 110, 35, 10 и 6 кВ частотой 50 Гц.

Повышение или понижение напряжения осуществляется с помощью трансформаторных подстанций. Для получения электрической энергии государственной энергосистемы предприятия связи оборудуются собственными трансформаторными подстанциями, преобразующими напряжение 6 или 10 кВ в напряжение 0,4 кВ.

Трансформаторные подстанции разделяются на главные понижающие подстанции (ГПП), центральные распределительные подстанции (ЦРП), распределительные пункты (РП), цеховые трансформаторные подстанции и специальные подстанции.

Главные понижающие подстанции получают электроэнергию от энергосистемы и, понижая напряжение, распределяют ее по территории предприятия; центральная подстанция распределяет электроэнергию между потребителями, но без трансформации. Трансформаторные подстанции принимают электроэнергию высокого напряжения (6, 10, 35 кВ) от РП или ЦРП и распределяют ее но напряжениям 500, 380, 220 В между отдельными предприятиями.

Трансформаторные подстанции могут быть открытого и закрытого типов. Подстанция открытого типа устанавливается отдельно от предприятия связи на открытой огражденной сеткой площадке. Закрытые подстанции помещаются в специальном помещении со сплошными стенами и дверью.

Если предприятие связи имеет несколько зданий, то на территории предприятия устанавливается главная трансформаторная подстанция, которая получает энергию от сети и распределяет ее по подстанциям отдельных зданий. Подвод электропитания на подстанции осуществляется по двум подземным отдельным кабелям, каждый из которых на полную мощность потребителя. Трансформаторные подстанции имеют типовое оборудование: понижающие трансформаторы, высоковольтные выключатели, разъединители, высоковольтные предохранители, измерительные трансформаторы, разрядники для защиты воздушных вводов, аппараты и приборы низкого напряжения.

Распределительное устройство (РУ) — это электрическая установка, которая осуществляет прием и распределение электрической энергии. Оно содержит коммутационные, измерительные и защитные аппараты, соединительные шины и вспомогательное оборудование. Распределительные устройства бывают закрытого и открытого типов. Они изготавливаются на 3, 6, 10 и 35 кВ.

Распределительное устройство напряжением до 1000 В, оборудование которого смонтировано на панелях, установленных на общем каркасе, называется распределительным щитом.

Оборудование трансформаторных подстанций. Силовые трансформаторы предназначаются для понижения напряжения 6 (10) кВ до 0,4 кВ для питания потребителей. Они бывают воздушные и масляные. В масляных трансформаторах сердечник помещается в стальной бак с трансформаторным маслом. Обмотки трансформатора соединены по схеме звезда-звезда с выводом нулевой точки.

Высоковольтные выключатели применяются для включения и отключения высоковольтных цепей от нагрузки. Большинство выключателей — масляные. Конструктивно масляные выключатели бывают баковые и горшковые. В баковых выключателях вся контактная система помещается в бак с маслом. В горшковых — контактная система каждой фазы размещается в отдельном изолированном стальном горшке, наполненном маслом.

Масляные выключатели обеспечивают надежное гашение электрической дуги, возникающей между контактами при размыкании высоковольтной цепи под нагрузкой или при коротком замыкании.

При токах нагрузки Iн £ 400А применяют воздушные выключатели, оборудованные специальным дугогасительным приспособлением. Выключатели могут срабатывать автоматически с помощью соленоидных приводов и имеют ручной привод.

Разъединители представляют собой рубильники, смонтированные на высоковольтных изоляторах и установленные на высоте, исключающей возможность случайного прикосновения к ним (2,5 м). Они обеспечивают видимость разъединения цепи при проведении ремонтных работ на подстанции. Выключаются они специальной изолированной штангой или приводом с ручным управлением.

Высоковольтные предохранители применяются для защиты в основном измерительных цепей, а при отсутствии масляных выключателей — и силовых цепей. Они делаются закрытого типа: плавкая вставка помещается в фарфоровой трубке, заполненной кварцевым песком, способствующим гашению дуги при перегорании предохранителя.

Измерительные трансформаторы понижают напряжение и отделяют высоковольтные цепи от низковольтных. Первичные обмотки трансформатора — высоковольтные, а вторичные — низковольтные. Для безопасности вторичные обмотки заземляются.

Разрядники предназначены для защиты аппаратуры трансформаторных подстанций (ТП) от перенапряжений, возникающих при грозовых разрядах, обеспечивая пробой (разряд) на землю при больших увеличениях напряжения. Разрядник включают между проводом и землей. При появлении перенапряжения на проводе в искровом промежутке разрядника возникает электрическая дуга. По окончании перенапряжения дуга гаснет и разрядник не пропускает тока. Для уменьшения тока через разрядник последовательно с ним включают сопротивления.

Реактор — это индуктивная катушка из нескольких витков полированной медной проволоки большого поперечного сечения. Стального сердечника в реакторе нет. Реактор имеет большое индуктивное и малое активное сопротивления и ограничивает токи короткого замыкания.

Структурная схема понижающей подстанции приведена на рис. 8.1. Энергия к подстанции подается по двум высоковольтным линиям ВЛ1 и ВЛ2, через разъединители Q2 и Q8 поступает на шины 10 кВ. К этим шинам со стороны потребителя подключены понижающее трансформаторы через разъединители Q3 и Q9 и предохранители F1 и F2. Со вторичных обмоток трансформатора напряжение подается на шины низкого напряжения через автоматические масляные выключатели Q1 и Q12. Заземление шин при ремонте осуществляется разъединителями Q1 и Q12.

Автоматическое включение резерва на предприятиях связи осуществляется на низкой стороне низкого напряжения (рис. 8.2). При питании от фидера 1 реле Р своими замыкающими контактами 1 включает контактор К1, а размыкающими 2 — контактор К2. В случае исчезновения напряжения в фидере реле Р обесточится, и напряжение питания будет подаваться по фидеру 2.

Собственные электростанции предприятий связи предназначены для обеспечения электроэнергией при отключении внешней сети. Они, как правило, автоматизированы. По степени автоматизации все агрегаты делятся на три группы: с 1-й, 2-й и 3-й степенью автоматизации. Собственные электростанции автоматизированы по 3-й степени автоматизации, которая предусматривает работу автоматической дизель электрической станции (АДЭС) без постоянного присутствия обслуживающего персонала, при выполнении автоматически ряда операций, обеспечивающих работу электроустановки предприятия связи:

управление пуском, остановкой, подзарядом пусковых аккумуляторных батарей, подключением нагрузки и совместной работой нескольких агрегатов;

поддержание номинального выходного напряжения;

остановка агрегата и выдача сигналов в случае появления неисправностей в нем.

Оборудование собственных электростанций. На предприятиях связи широко применяются автоматизированные электростанции с агрегатами мощностью 48, 200, 315 и 500 кВт. Генератор агрегата ДГА-3-48М обеспечивает номинальную выходную мощность. до 50 Вт и напряжение 3´400 В.

В течение 1 ч допускается отбор мощности на 10% больше номинальной. Ресурс непрерывной работы не более 20 ч, а до капитального ремонта 18 000 ч. Продолжительность времени включении, электростартера для пуска агрегата не более 12 с. Последующее включение стартера через 60 с. Время приема нагрузки при пуске с первой попытки не более 15 с. При появлении неисправностей дизель останавливается. Цепи управления питаются от постоянного напряжения 24 В. Устройства пополнения топливных баков, подогрева воды и масла работают от переменного напряжения 220 В.

Дизельный агрегат АСДА-200-Т1400-ЗД обеспечивает выходную, мощность 200 кВт и напряжение 3´400 В. Нестабильность выходного напряжения не хуже ±2% при изменении отдаваемой мощности от 0 до 100%. Непрерывная работа агрегата с дозаправкой топливом и маслом составляет 240 ч. Пуск и прием нагрузки при автоматическом управлении из состояния горячей готовности происходит за время не более 30 с. Ресурс работы до капитального ремонта 8000 ч. Перерыв между двумя перегрузками 2 ч.

Читайте также:  Установка trinity на debian

Электростанция с агрегатами АСДА-200 применяется в качестве резервной с автоматическим управлением. На предприятиях связи используются автоматизированные дизельные электростанции ДС-806/1, АС-814/1, АС-804/1. Срок эксплуатации 10 лет.

8.4. СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПРЕДПРИЯТИИ СВЯЗИ

Классификация. Системой электропитания называют совокупность системы электроснабжения, устройств преобразования, регулирования, стабилизации, резервирования и распределения электрической энергии, необходимой для нормальной работы аппаратуры, а также устройств контроля, диагностики и защиты как самих устройств этой совокупности, так и аппаратуры.

Системы электропитания должны удовлетворять следующим основным требованиям:

обеспечивать надежное и бесперебойное электропитание аппаратуры электрической энергией требуемого качества;

быть экономичными, иметь высокий КПД;

иметь малые габариты и массу;

быть максимально автоматизированными и др.

Согласно ВНТП 332-81 системы электропитания классифицируют в зависимости от состава оборудования ЭПУ и способа эксплуатации АБ следующим образом:

буферная система электропитания;

двухлучевая безаккумуляторная система электропитания;

система электропитания с отделенной от нагрузки резервной аккумуляторной батареей.

Буферная система электропитания. При буферной системе питание аппаратуры осуществляется от стабилизированных выпрямителей, обеспечивающих одновременно непрерывный подзаряд аккумуляторных батареи АБ, подключенных параллельно нагрузке. Когда напряжение сети отключается по каким-либо причинам, питание аппаратуры осуществляется от аккумуляторных батарей. Но так как по мере разряда аккумуляторных батарей напряжение их уменьшается, то для его поддержания на требуемом уровне применяют регулирующие и стабилизирующие устройства. В тех случаях, когда для сохранения нормальной работы аппаратуры допустимо отклонение напряжения ±10% от установленного, регулирование осуществляется подключением дополнительных элементов ДЭ или дополнительных кремниевых вентилей НЭ.

На рис. 8.3 приведена структурная схема ЭПУ при буферной системе питания с подключением дополнительных элементов аккумуляторной батареи, которые подключаются устройством коммутации по мере ее разряда. Для заряда дополнительных элементов имеется выпрямитель содержания ВС, а подзаряд основной группы осуществляется от буферного выпрямителя БВ.

Электропитающие установки, построенные по такому принципу, применяются для питания аппаратуры городских АТС декадно-шаговой и координатной систем коммутации, МТС, АМТС, в установках прямых соединений телеграфных станций и т.д.

Более простой получается электропитающая установка при регулировании напряжения коммутацией групп кремниевых вентилей (рис. 8.4). Но в атом случае во время нормального электроснабжения напряжение на выходе блока выпрямления необходимо поддерживать на более высоком уровне, чем требуется для питания аппаратуры. Это создает дополнительные потери энергии, поэтому данный способ применяется при небольшой мощности, например в электропитающих установках на 60 В при нагрузках до 70 А.

Для питания станций с программным управлением, выполненным на интегральных микросхемах, требования к качеству питающей их электроэнергии более высокие. Так, для станций АТСЭ МТ20, МТ25 и АТС КЭ «Кварц», «Исток» отклонение напряжения -60 В в переходных режимах работы ЭПУ не должно превышать ±10…-6%, пульсации напряжения — 2 мВ псофометрических. Такие параметры питающего напряжения не могут быть обеспечены при регулировании коммутацией групп дополнительных элементов аккумуляторных батарей. Поэтому для питания новой аппаратуры связи применяется буферная система питания со стабилизацией напряжения с помощью авторегулируемых вольтодобавочных конверторов ВДК. Применяются два варианта работы таких ЭПУ. Структурная схема первого варианта приведена на рис. 8.5. При наличии нормального электроснабжения ВДК отключен устройством коммутации УК и его выход шунтирован диодной сборкой ДС. При отключении электроснабжения, когда буферный выпрямитель БВ не работает, вольтодобавочный конвертор автоматически включается и компенсирует уменьшение напряжения аккумуляторной батареи. После восстановления электроснабжения и заряда аккумуляторной батареи до требуемого значения ВДК отключается.

Второй вариант ЭПУ буферной системы питания — вольтодобавочный конвертор включен постоянно в цепь нагрузки. В этом случае энергетические показатели ниже, чем по первому варианту, из-за непрерывного расхода энергии в ВДК, но качество электропитания лучше.

Буферная система электропитания может быть выполнена двумя способами: а) многобатарейным; б) с одной опорной батареей.

При многобатарейном способе буферной системы питания на каждое напряжение постоянного тока имеется отдельная электропитающая установка.

Важнейшие достоинства многобатарейной системы питания для аппаратуры автоматической и многоканальной связи: абсолютная бесперебойность питания и значительное снижение пульсаций напряжения основного источника на нагрузке. Но многобатарейный принцип построения ЭПУ имеет существенный недостаток: большая масса аккумуляторов; из-за газовыделения их нельзя устанавливать в аппаратных залах, а это увеличивает длину проводки питания и падение напряжения на них.

Однобатарейный принцип буферной системы питания предполагает использование только одной аккумуляторной батареи на одно значение постоянного напряжения (например, на 220 В). Она называется опорной. При нормальной подаче питания от внешнего источника питание аппаратуры связи осуществляется через выпрямители. При отключении внешнего источника, т.е. в переходном режиме, аппаратура связи, требующая одного напряжения, получает питание от опорной аккумуляторной батареи. Все остальные напряжения вырабатываются преобразователями или агрегатами бесперебойного питания (АБП).

На тех предприятиях, где требуется питание от нескольких отдельных источников питания, применяется децентрализованная буферная система питания, состоящая из нескольких отдельных ЭПУ одного напряжения.

Достоинства буферной системы питания:

бесперебойное питание аппаратуры;

возможность дальнейшего расширения за счет параллельного включения выпрямительных устройств и ВДК;

значительное снижение пульсации напряжения на нагрузке;

предохранение основного источника питания от выбросов тока, которые буферная батарея принимает на себя, а потребителя — от резкого уменьшения питающего напряжения при бросках тока нагрузки;

постоянное поддержание аккумуляторов в заряженном состоянии, поскольку саморазряд компенсируется током подзаряда;

удешевление содержания аккумуляторов, увеличение срока их эксплуатации.

большая стоимость токораспределительной сети и потери энергии в ней (особенно при низких напряжениях).

8.5. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ЭЛЕКТРОПИТАЮЩИЕ УСТАНОВКИ

БУФЕРНОЙ СИСТЕМЫ НАПРЯЖЕНИЕМ 24 И 60 В

В системах электропитания крупных предприятий связи АТС, АМТС широко применяется автоматическая необслуживаемая электропитающая установка ЭПУ-60В. Она построена по принципу многобатарейного питания с регулированием выходного напряжения в переходном режиме путем подключения дополнительных элементов аккумуляторной батареи с зарядом их на шинах нагрузки.

Структурная схема ЭПУ-60В приведена на рис. 8.6. В состав полностью автоматической необслуживаемой ЭПУ-60В входят:

автоматизированные кремниевые выпрямители БВ и РБВ типа ВУК (два);

зарядные выпрямители ЗВ1 и ЗВ2 (два);

устройство автоматической коммутации аккумуляторной батареи АКАБ-60;

щит переменного тока ЩПТА;

двухгруппная аккумуляторная батарея, каждая из которых содержит основные ОЭ и дополнительные элементы ДЭ1 и ДЭ2;

распределительный щит ЩРЗ-60.

Принцип действия автоматизированной ЭПУ-60В состоит и следующем. При нормальном электроснабжении от внешнего источника переменное напряжение подается с шин ШПТА на выпрямительные блоки БВ1 и БВ2. Они работают в режиме стабилизации напряжения н обеспечивают питание аппаратуры и подзаряд основных элементов ОЭ аккумуляторной батареи АБ. Резервный зарядный выпрямитель РЗВ, а также ЗВ1 и ЗВ2 выключены. В случае отказа одного из БВ автоматически включается РЗВ.

При отключении напряжения сети устройство АКАБ обеспечивает питание аппаратуры от аккумуляторной батареи, подключая дополнительные элементы ДЭ по мере разряда АБ.

При появлении напряжения питающей сети — от внешней сети или от АДЭС — выпрямители БВ1, БВ2 и РЗВ автоматически включаются, работают н режиме стабилизации тока и обеспечивают одновременно питание аппаратуры и заряд батареи. По мере заряда аккумуляторной батареи напряжение на ней и на нагрузке повышается и, когда достигает 66 В, устройство АКАБ отключает от нагрузки вторую группу дополнительных элементов ЦЭ2 от буферных выпрямителей. Включается зарядный выпрямитель ЗВ2 и, работая в режиме стабилизации тока, продолжает заряд ДЭ2.

Основные элементы ОЭ аккумуляторной батареи и первая группа дополнительных элементов ДЭ1 продолжают заряжаться от буферных выпрямителей БВ1 и РЗВ до тех пор, пока напряжение на ОЭ не достигнет 59,5 В. При этом первая группа дополнительных элементов отключается, от нагрузки и переключается на заряд от ЗВ1. Рабочий и резервный буферные выпрямители продолжают заряжать группу основных элементов до напряжения 2,3 В на каждый элемент, т.е. до напряжения 64,5 В. После этого резервный выпрямитель выключается, а рабочие БВ1 и БВ2 переходят в режим стабилизации напряжения на уровне. 2,2 В на один элемент основной группы ОЭ.

Зарядные выпрямители ЗВ1 и ЗВ2 заряжают группы дополнительных элементов до напряжения 2,35 В на один элемент, после чего выключаются. Дальнейший заряд элементов дополнительной группы производится от маломощных выпрямителей содержания, входящих в состав АКАБ.

Электропитающая установка возвращается в исходное состояние нормального режима работы.

Автоматическая ЭПУ-60В с устройством АКАБ применяется на ГТС для питания АТС первого, второго и третьего поколении (например, для АТСКЭ «Квант»), а также для аппаратуры междугородной автоматики, телеграфов и РУС.

Функциональная схема буферной ЭПУ-24В на напряжение -24В с регулированием выходного напряжения коммутацией дополнительных элементов аналогична ЭПУ-60В. Она отличается только отсутствием ДЭ2 и ЗВ2. Группа ОЭ имеет 11 или 12 элементов, а ДЭ1 – 2.Установка ЭПУ-24В применяется для питания линейно-аппаратных цехов МТС, АМТС, АМТСКЭ «Кварц», телеграфов, РУС и обслуживаемых усилительных пунктов.

Недостаток буферной системы электропитания с регулированием выходного напряжения коммутацией дополнительных элементов АБ: ступенчатость регулирования через 6…7 В и сложность АКАБ.

8.6. ЭЛЕКТРОПИТАЮЩАЯ УСТАНОВКА БУФЕРНОЙ СИСТЕМЫ

Структурная схема однобатарейной системы вторичного электропитания для крупных предприятий автоматической и многоканальной электросвязи приведена на рис. 8.7. В состав ее входят:

электропитающая установка ЭПУ-220В, содержащая выпрямители и опорную аккумуляторную батарею на 220 В;

выпрямительные системы ВУЛС;

устройство гарантированного питания УГП.

В нормальном режиме работы питание аппаратуры осуществляется от сети переменного тока через выпрямительные системы ВУЛС по двум лучам. Один луч — от внешней сети переменного тока, а другой — тот УГП переменным током. Выпрямители ВУЛС питаются от различных лучей. А их выходы включены параллельно на общий фильтр СФ. В нормальном режиме работы выпрямители отдают 50% номинальной мощности. При прекращения подачи питания по одному из лучей второй ВУЛ, загружаясь на 100%, обеспечивает питание аппаратуры связи.

В аварийном режиме при отказе устройств гарантированного питания напряжение переменного тока подается от сети через контакты А аварийного включения резерва и стабилизатор напряжения переменного тока СН.

Постоянное напряжение 220 В подается непосредственно от опорной ЭПУ-220В. А в переходном режиме при отключения внешней сети — от аккумуляторной батареи 220 В.

При отключении сети внешнего источника запускается резервная электростанция АДЭС и аппаратура получает питание по двухлучевой схеме: от АДЭС через контакты А аварийного включения резерва и от УГП, питающегося от АДЭС.

Структурная схема однобатарейной системы вторичного электропитания для предприятий связи малой мощности приведена на рис. 8.8. Здесь опорную электропитающую установку экономически выгоднее построить на 24 или -60 В. Другие градации напряжения получаются через полупроводниковые преобразователи постоянного напряжения — конверторы. Они дешевле нескольких аккумуляторных батарей с буферными выпрямителями.

8.7. ДВУХЛУЧЕВАЯ БЕЗАККУМУЛЯТОРНАЯ

На предприятиях связи с большим потреблением энергии при большой рассредоточенности потребителей применяется двухлучевая безаккумуляторная система питания. Принцип ее состоит в том, что отдельные группы потребителей одного номинала получают питание непосредственно от двух стабилизированных выпрямительных устройств, как показано на рис. 8.9. При нормальном электроснабжении каждая половина выпрямительных устройств получает питание от своего отдельного независимого источника энергии переменного тока. Каждый выпрямитель (луч) загружается на 50% своей номинальной мощности. При отключении одного из источников энергии переменного тока питание аппаратуры осуществляется от работающего выпрямителя при полной его загрузке. В этой системе используют автоматизированные установки ВУЛС-3, в которых имеются два отдельных выпрямителя с общим шкафом фильтров.

простота эксплуатации установки ввиду отсутствия аккумуляторов;

меньшая стоимость токораспределительных цепей (по сравнению с первой системой), так как распределение энергии осуществляемся по переменному току.

необходимость в более надежном электроснабжении предприятии связи;

худшее качество энергии в переходных режимах работы ЭПУ.

Согласно ВНТП332-81 двухлучевая безаккумуляторная система питания может применяться только при следующих условиях:

наличии трех независимых источников электроснабжения, одним из которых является электростанция энергосистемы;

наличии двух независимых внешних источников энергоснабжения и собственной автоматизированной дизельной электростанции, запускающейся автоматически за время не более 30 с после отключения внешних источников электроснабжения.

Система электропитания с отделенной от нагрузки резервной аккумуляторной батареей состоит из стабилизированного выпрямителя, аккумуляторной батареи и дополнительного зарядного выпрямителя. При нормальном электроснабжении питание аппаратуры связи осуществляется от основного стабилизированного выпрямители БВ, а аккумуляторная батарея отключена от нагрузки тиристором VS и находится в режиме подзаряда от дополнительного зарядного выпрямителя ЗВ (рис. 8.10, а). При отключении сети переменного тока аккумуляторная батарея подключается к нагрузке тиристором VS без перерыва в питании аппаратуры. После восстановления напряжения сети аккумуляторная батарея отключается от нагрузки, что дает возможность упростить ЭПУ.

Применяется эта система для:

питания аппаратуры, допускающей значительные изменения питающего напряжения;

питания станций с программным управлением при введении вольтодобавочного конвертора ВДК, исключающего изменение выходного напряжения при разряде АБ.

Для питания электронной аппаратуры применяется устройство, структурная схема которого приведена на рис. 8.10, б. При нормальном электроснабжении аппаратура питается от основного выпрямительного устройства ВУ. Аккумуляторная батарея с постоянно работающим ВДК подключена к выходу выпрямителя, но в питании аппаратуры участия не принимает, так как выходное напряжение ВУ несколько выше напряжения аккумуляторной батареи. От нагрузки аккумуляторная батарея отделена диодной сборкой ДС и находится в режиме непрерывного подзаряда от зарядного выпрямителя ЗВ. При отключении напряжения сети питание аппаратуры осуществляется от аккумуляторной батареи с ВДК.

Читайте также:  Установка d3dcompiler 43 dll

Достоинства этой схемы: меньше потери энергии и больше перегрузочная способность. Более стабильное напряжение питания обеспечивает схема, приведенная на рис. 8.10, в. При нормальном электроснабжении питание аппаратуры осуществляется от нерегулируемого выпрямительного устройства НУВ. Аккумуляторная батарея находится в режиме содержания, подзаряжаясь от зарядного выпрямителя ЗВ.При отключении электроснабжения нагрузка подключается к аккумуляторной батарее через тот же ВДК без перерыва. После восстановлении напряжения сети аккумуляторная батарея подключается на заряд от зарядного выпрямителя ЗВ. В этой схеме напряжение на выходе ЭПУ в переходных режимах изменяется не более чем на ±4 В.

8.8. УСТАНОВКА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОЮ ТОКА

Назначение. Структурная схема. Установкой бесперебойного питания (УБП) называют совокупность устройств и источников электропитания, обеспечивающих бесперебойную подачу электроэнергии к аппаратуре как при исправном состоянии и сети питания, так и при их отказе.

В состав установки бесперебойного питания входят:

резервный источник электропитания кратковременного действия;

устройства взаимодействия элементов УБП как между собой, так и с установкой электропитания предприятия связи.

В установке бесперебойного питания резервный источник питания включается мгновенно без перерыва питания.

В отличие от УБП в установках гарантийного питания (УГП) допускается перерыв на время ввода в действие источника резервного питания, например дизельной электростанции.

В настоящее время пригодным для УБП источником резервною питания является только аккумуляторная батарея.

Выпрямительно-аккумуляторная установка бесперебойного питания постоянного тока УБП-ВА. Простейшая установка бесперебойного питания содержит выпрямитель В — основной источник и аккумуляторную батарею А — резервный источник питания. Такая схема приведена на рис. 8.11. Работает она так. При наличии напряжения от внешнего источника выпрямитель работает, обеспечивает питание аппаратуры связи и одновременно с этим подзаряд резервной аккумуляторной батареи.

При отключении внешнего переменного напряжения или повреждении выпрямителя нагрузка бесперебойно получает питание от аккумуляторной батареи. Время разряда батареи должно быть достаточным для восстановления работы выпрямителя. После восстановления напряжения на выходе выпрямителя питание аппаратуры и подзаряд аккумуляторной батареи происходят от выпрямителя одновременно. После окончания заряда батарея переводится в режим непрерывного подзаряда, а аппаратура получает стабилизированное питание от выпрямителя. Установка экономична, надежна, но допускает изменения напряжения при разряде аккумуляторной батареи. Уменьшить колебания напряжения можно введением в схему стабилизирующих противоэлементов (рис. 8.12), функцию которых могут выполнять диоды VD1 и VD2. При нормальном режиме аппаратура получает питание от выпрямителя U1. При отключении выпрямителя питание аппаратуры осуществляется от

аккумуляторной батареи через диоды VD1 и VD2. Часть напряжения падает на диодах. С уменьшением напряжения батареи по мере разряда устройство контроля напряжения УКН замыкает контакты K1, закорачивает диод VD1. При дальнейшем уменьшении напряжения аккумуляторной батареи УКН закорачивает VD2. Число диодов и их параметры подбираются в зависимости от требований к стабильности напряжения. Но введение диодов в схему ухудшает ее экономичность и надежность.

Хорошие эксплуатационные качества имеет установка бесперебойного питания УБП-ВА, в которой стабилизация напряжения осуществляется автоматическим подключением или отключением групп аккумуляторов (рис. 8.13). В нормальном режиме работы аппаратура получает питание от выпрямителей U1-U3 и через замкнутые контакты Q1, Q2 — от основных элементов аккумуляторной батареи АБ1 и АБ2. При отключении выпрямителей аппаратура питается только от аккумуляторов. По мере разряда напряжение аккумуляторов уменьшается и устройство контроля напряжения подключает последовательно с основной группой элементом дополнительные группы АБ3 и АБ4. Во время переключения контактов 13 К1 питание аппаратуры производится через диод VD2. При дальнейшем разряде батареи контактами 1-3 К2 подключается вторая дополнительная группа элементов АБ5, АБ6. При восстановлении напряжения от выпрямителей аккумуляторная батарея заряжается. Сначала заряжается вторая группа дополнительных элементов от зарядного выпрямителя U6 и отключается. Затем заряжается первая ступень дополнительных элементов. Основная группа элементов заряжается до напряжения 2,3 В на элемент и в дальнейшем переводится в режим непрерывною подзаряда.

простота схемных решений силовой части.

Но при высоких требованиях к качеству напряжения питания сказываются недостатки такой схемы:

ступенчатость изменения напряжения;

неполное использование емкости аккумуляторов;

отсутствие различных градаций напряжений.

Структурная схема УБП с вольтодобавочным преобразователем приведена на рис. 8.14. В нормальном режиме работы напряжение на аппаратуру подается от выпрямителя U1, к которому подключена аккумуляторная батареи АБ, работающая в режиме непрерывного подзаряда. При отключении выпрямителя аппаратура питается от аккумуляторной батареи. В это время напряжение на нагрузке будет меньше напряжения батареи на величину падения напряжения на диоде VD1. Через очень малое время (около 10 мс) включается вольтодобавочный преобразователь ВДП U3. Он формирует постоянное напряжение, равное разности между напряжением, необходимым для питания аппаратуры, и напряжением аккумуляторной батареи. По мере разряда батареи напряжение на выходе ВДП постепенно увеличивается. При восстановлении напряжения от выпрямителя и заряда аккумуляторной батареи до требуемого значения ВДП отключается. Вольтодобавочный преобразователь, предназначенный для устройства бесперебойного питания на напряжение 60 В, имеет следующие параметры: номинальная выходная мощность 1200 Вт, максимальный выходной ток 10 А, частота преобразования 20 кГц, КПД 0,65.

Структурная схема вольтодобавочного преобразователя приведена на рис. 8.15. В нем выходное напряжение регулируется с помощью широтно-импульсной модуляции на частоте 20 кГц.

Принцип его работы состоит в следующем. Напряжение, снимаемое с нагрузки, сравнивается с опорным. Сигнал рассогласования суммируется с пилообразным напряжением. В результате формируются импульсы управления различной длительности. На выходе устройства управления создаются две последовательности импульсов, сдвинутых

между собой на 180°. Эти импульсы усиливаются и подаются на инвертор. Двухполупериодный выпрямитель преобразует двухполярные импульсы в однополярные, которые интегрируются фильтром низкой частоты.

высокая стабильность выходного напряжения;

отсутствие резких отклонений выходного напряжения;

На рис. 8.16 приведена структурная схема установки бесперебойного питания (БП) на 60 В с постоянно работающим стабилизатором. Принцип ее работы следующий. В нормальном режиме питание аппаратуры осуществляется от нестабилизированного выпрямителя U1 через отдельный стабилизатор напряжения. Аккумуляторная батарея отключена от нагрузки тиристором VS1 и диодом VD1 и находится в режиме содержания. Контакт К2 замкнут. При отключении выпрямителя U1 устройство управления подключает батарею к стабилизатору через тиристор. Замыкающийся контакт К1 шунтирует тиристор. Выпрямитель U2 отключается, по мере разряда батареи напряжение на нагрузке поддерживает стабилизатор. Когда напряжение внешней сети включается, аккумуляторная батарея отключается и переходит в режим заряда от выпрямителя U2. Диод VD1 служит для подключения батареи к нагрузке при неисправности стабилизатора или коротком замыкании в нагрузке.

Достоинства этой схемы: высокое качество выходного напряжения как в статическом, так и в динамическом режиме.

Установка бесперебойного питания напряжением переменного тока. Для обеспечения бесперебойным питанием аппаратуры связи напряжением переменного тока применяются:

установки с трехмашинными преобразователями;

электромашины с инерционными маховиками.

В состав установки с трехмашинным преобразователем УБП-ТМП входят асинхронный электродвигатель, двигатель постоянного тока, синхронный генератор.

Питание аппаратуры осуществляется от синхронного генератора, который приводится в действие электродвигателями.

Установка бесперебойного питания с трехмашннным преобразователем с выходной мощностью 24 кВт (рис. 8.17) состоит из двух рабочих ПР1 и ПР2 и одного резервного ПРрез преобразователей, управляющего устройства и аккумуляторной батареи. Каждый преобразо-

ватель состоит из синхронного генератора, двигателя постоянного тока и асинхронного двигателя. Напряжение внешней сети приводит в действие асинхронный двигатель, от которого работает синхронный генератор постоянного тока. Напряжение от синхронного генератора через панели управления ПУ1 и ПУ2 подается на распределительную панель ПУ3, откуда поступает в нагрузку. При этом машина постоянного тока отключена и аккумуляторная батарея АБ находится в режиме содержания.

При отключении внешней сети двигатель постоянного тока подключается к аккумуляторной батарее, после чего асинхронный двигатель отключается. Двигатель постоянного тока включается не более чем через 60 мс после отключения внешней сети.

После восстановления напряжения внешней сети преобразователь приводится в действие от асинхронного двигателя.

Резервный преобразователь включается вручную без перерыва в подаче питания с помощью устройства на панели ПУрез.

Выпускается два варианта УБП с выходной мощностью 50 кВт:

с двумя рабочими и одним резервным преобразователями;

с одним рабочим и одним резервным преобразователями.

Управление преобразователями осуществляется с помощью оборудования, размещенного в шкафах.

Структурная схема УБП с выходной мощностью 50 кВт приведена на рис. 8.18.

Здесь напряжение от внешней сети поlается на шкаф ШРС и разветвляется на шкафы ШПГ и ШН, выпрямители содержания U1 и заряда U2. Напряжение от синхронных генераторов подается к шкафам ШН, каждый из которых имеет четыре однофазных вывода на 50 А и два трехфазных на 100 А.

Процессы работы в БП-50 кВт и УБП-24 кВт в основном одинаковы.

большие затраты по обслуживанию электромашинных преобразователей и устройств управления;

низкая надежность из-за наличия вращающихся элементов и прижимных контактов.

Установки переменного тока с инверторами УБП-ВИ. Простейшая структурная схема установки бесперебойного питания УБП-ВИ приведена на рис. 8.19, а. Она состоит из выпрямителя U1, инвертора U2 и аккумуляторной батареи АБ. При нормальном режиме питания напряжение на инвертор подается от выпрямителя. Аккумуляторная батарея отключена.

При выключении напряжения внешней сети переменного тока инвертор получает питание от аккумуляторной батареи. После восстановления напряжения внешней сети инвертор снова получает питание от выпрямителя.

Применение полупроводниковых выпрямителей и инверторов значительно повышает технико-экономические показатели УБП переменного тока.

В установках УБП могут быть применены унифицированные выпрямители, инверторы и полупроводниковые коммутационные устройства.

Унифицированный выпрямитель серии ТППС (рис 8 19, б) состоит из:

нестабилизированного выпрямителя U1 по мостовой трехфазной схеме (Ларионова);

ключа Q1 для подключения аккумуляторной батареи;

устройства контроля напряжения сети и управления ключом Q1.

Ключ Q1 (рис. 8.19, в) составлен из диода VD1, тиристора VS1 и контактора К. При уменьшении напряжения сети переменного тока на 15…20% устройство управления включает тиристор VS1 и контактор К. При восстановлении напряжения сети происходит обратное переключение.

Недостаток ТППС: отсутствие контроля напряжения на их выходе.

Инверторы унифицированной серии ТПС выполняются по схеме трехфазного параллельного инвертора. Они обеспечивают стабильное выходное напряжение при стабильной частоте, снабжены устройствами сигнализации, контроля и дистанционного управления.

Отключающее устройство ТКИ обеспечивает автоматическое отключение нагрузки при недопустимых отклонениях напряжения или тока (рис. 8.20). Оно содержит:

устройство контроля напряжения и тока нагрузки;

устройство управления ключом;

вспомогательный выпрямитель U1 для заряда конденсаторов.

Устройство работает так. Через каждый полупериод тиристоры открываются (VS1 и VS3), и переменный ток поступает в нагрузку. Когда отклонения напряжения на нагрузке достигнут ±25% или ток станет больше в 1,7…2 раза номинального значения, включается тиристор VS2, конденсатор С разряжается через один из тиристоров VS1 или VS3, после чего открытый тиристор закрывается. Устройство ТКИ пропускает токи 50 и 100 А.

Устройство автоматического переключения нагрузки от неисправного источника переменною тока на резервный ТКЕ (рис. 8.21) содержит электрические ключи из встречно-параллельно включенных тиристоров, а также устройство по току и напряжению.

При нормальных условиях напряжение питания к нагрузке подается от основного источника через тиристоры VS1-VS2, VS3-VS4, VS5-VS6.

При отключении напряжения основного источника за допустимые пределы тиристоры запираются. Устройство управления подключает нагрузку к резервному источнику через тиристоры VS7-VS12.

В УБП-ВИ можно применять однофазный инвертор с питанием от постоянного напряжения 60 В типа ОИТС-60(220)16 на мощность 3,5 кВ×А. На выходе инвертора получается стабилизированное синусоидальное однофазное напряжение 220±2% В.

1. Какие системы называют системами электроснабжении?

2. Что называют электроустановкой?

3. Какие источники называют источниками первичного электропитания, а какие — источниками вторичного электропитания?

4. Что такое токораспределительные сети предприятий связи?

5. Назовите особенности магистрально-рядовой токораспределительной сети.

6. Какие преимущества имеет радиальная токораспределительная сеть?

7. Назовите особенности магистрально-полурадиальной токораспределительной сети.

8. По каким признакам классифицируют элсктроприемники предприятии связи?

9. Поясните назначение трансформаторных подстанций.

10. Перечислите оборудование трансформаторных подстанций.

11. Поясните необходимость иметь собственные электростанции.

12. Что называют системами электропитания предприятий связи?

13. По каким признакам классифицируют системы электропитания?

14. Нарисуйте структурную схему буферной системы электропитания.

15. Нарисуйте структурную схему ЭПУ-60 и поясните принцип ее работы.

16. Нарисуйте структурную схему однобатарейной системы вторичного электропитания.

17. Нарисуйте структурную схему двухлучевой безаккумуляторной системы электропитания.

18. Поясните достоинства и недостатки двухлучевой безаккумуляторной системы электропитания.

19. Поясните структурную схему установки бесперебойного электропитания постоянного тока.

20. Поясните работу структурной схемы установки бесперебойного питания напряжением переменного тока.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: На стипендию можно купить что-нибудь, но не больше. 9451 — | 7495 — или читать все.

источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *