Система безперебійного електроживлення телекомунікаційного узла

Міністерство Російської Федерації зв’язку й информатизации.

Сибірський державний університет телекомунікацій, і информатики.

Курсова робота на тему:

«Система безперебійного електроживлення телекомунікаційного узла».

Виконав: студент групи С-08 ХХХ.

Перевірив: Козляев Ю.Д.

Новосибірськ 2003 г.

1. Аналіз вихідних даних, уявлення функціональної схеми ЭПУ із відображення у ньому даних завдання й позначень саме ті параметров.

2. Розрахунок параметрів акумуляторної батареи.

3. Обчислення параметрів струму і всіх категорій споживачів і сумарних значень максимальної і усередненій потужності. Вибір типа.

ДГУ.

4. Вибір перетворювачів електричної енергії для ЭПУ і шкафного устаткування. Обчислення значень робочого струму всіх типів споживачів і відповідні вибір автоматичних выключателей.

Заповнення карти замовлення на комутаційне оборудование.

5. Обчислення усередненого значення річного споживання електричної енергії й очікуваної вартості энергопотребления.

6. Укрупнений розрахунок блоку чи модуля выпрямительного устройства.

Задача.

Розробити відповідно до технічним завданням функціональну схему электропитающей установки, розрахувати максимальні і усереднені значення струму і ЭПУ, визначити робочі характеристики перетворювачів електричної енергії, вибрати необхідне розподільче і перетворююче устаткування. Індивідуальної частиною роботи є підставою укрупнений розрахунок инвертора напруженості із елементами управління (ИН).

Электропитающая установка є одним із базових інфраструктур телекомунікаційного вузла, настановленим отримання напруги (чи низки напруг) харчування, адаптованого до вимог телекомунікаційного устаткування незалежно від якості зовнішнього електропостачання. Статистика показує, що сумарна час відмов міської мережі змінного струму становить близько 4-х годин на рік, у своїй до 90% часу посідає короткочасні (до 0.5 сік) перебої. Збитки від «втрати зв’язку» залежно від сфери обслуговування обчислюється сумами від 10 до 800 тис. дол. в час.

Данные:

Тип вузла — удалённый доступ. Параметри первинного електропостачання: номінальне напруга мережі (U1=380/220 У), число фаз (m=3), число уведень мережі (n=1), нестабільність напруги в % (N1= - 20% +10%) і частотою 50Гц.

U0=48 В;

I0=20 А;

= кВт;

Sхоз=1.2 кВА;

cos?хоз=0.7;

cos?выпр=0.95;

Рубп, перем. тока=0.4 кВт;

(пр=0.85.

Кількість груп акумуляторних батарей (NAB=1).

Час аварійної роботи від акумуляторних батарей ТАВ=8 часов.

Номінальна температура довкілля та її отклонения.

Тмин=-9?С.

Середньорічне значення коефіцієнтів спроса:

Кс (техн + зар. бат)=0.9Кс (осв)=0.6Кс (ав.осв)=0.7Кс (хоз)=0.8.

Тариф за споживану енергію одноставочный, С=0.8 руб/кВт час.

1. Функціональна схема.

Первинне напруга мережі підводиться чотирьох провідного лінією (три фазных дроти А, У, З повагою та нейтральний провід N чи PEN); выпрямительный модуль (4) містить групу однофазних выпрямителей, включених по входу до одного з фазных і нейтральному дроту мережі, а, по виходупаралельно, з заземленням позитивного виведення джерел харчування акумуляторний модуль містить дві групи батарей (АБ1, АБ2) і батарейний блок контролю та захисту; виходи ЭПУ розділені по можливим категоріям споживачів; в щиті розподілу енергії змінного струму можуть бути вимірювальні прилади (амперметр, вольтметр, ватметр); напруга аварійного висвітлення внутрішніх приміщень вузла формується з напруги акумуляторної батареї і комутується контактором в автоматизованому, вводно-распределительном шафі. Схема дає наочне уявлення складу устаткування й взаємодії елементів, хоча визначає структуру необхідна число окремих блоков.

1 — шафу вводно-распределительный з однією введенням міської сіті й резервним введенням ДДУ. 2 — шафу вводно-распределительный.3 — установка безперебійного харчування постійного струму. 4 — модулі выпрямителей. 5 — пристрій комутації та цивільного захисту акумуляторних батарей. 6 — акумуляторна батарея. 7 — інвертор напруги. 9 — двигун — генераторная установка.

Позначення струмів: I0 — постійні складові струму, апаратури (апд), аварійного висвітлення (ав.осв), инвертора (ін), технологічних споживачів (техн), заряду батарей (зар), сумарний (сум).

Розрахуємо струми, наведені на схеме:

[pic]А.

[pic]А.

[pic]А.

[pic]А.

2. Розрахунок акумуляторної батареи.

Визначити номінальну ємність Сп за умов: U0=48B, Tразр=8 годин, Iразр=36.05 A, Т=-9?C.

Кількість елементів в батареї: Nэл=UБ ном /Uэл ном.=48/2.0=24.

Ёмкостью визначають кількість електрики, запасаемое чи отдаваемое акумулятором, яка вимірюється в А.час. (З= I x Т). Розрізняють номінальну ємність (Сп, як отримані від акумулятора при нормальної температурі 200С як 10 годинникового розряду струмом рівним величині Iразр=0.1С і робочу (Ср=IразрТразр), отриману за інших умовах. Названі ємності пов’язані соотношением:

[pic]А· час, де Кi=0.92 — коефіцієнт віддачі ємності залежно від величини разрядного струму, t — середня температура елемента у град. по Цельсию.

[pic]А· час,.

Тепер врахуймо, що акумулятор за 10 років втрачає 20% своєї емкости.

Свыб=1.2· Сн=455.37 А· час.

Бо за завданням 1 акумуляторна батарея, її ємність буде 490 А· час.

Розрахуємо струм разряда:

[pic]А;

Акумулятори герметичного виконання, з регулюючим клапаном OPZv — 490, Hawker Oldham, Франция.

3. Обчислення параметрів струму і всіх категорій споживачів і сумарних значень максимальної і усередненій потужності. Вибір типу ДГУ.

Двигунгенераторные установки (ДДУ) є автономними джерелами електричної енергії, застосовувані для резервування електропостачання вузлів зв’язку у разі відмов мережі змінного тока.

Конструктивно ДДУ складається з двигуна внутрішнього згоряння, механічно з'єднаний з електричним генератором. У малопотужних установках використовуються бензинові двигуни, в установках з потужністю 6.0 і більше кВт використовуються дизельні двигуни, яких у яких як паливо використовується керосин.

Визначаємо активну і реактивну складові потужності споживання від мережі змінного тока.

А. Выпрямительные устройства:

[pic].

Б. Господарські нагрузки:

[pic].

У. Сумарні показники потребления:

[pic] Вт,.

[pic] В· Ар,.

[pic] ВАр

[pic].

Зауважимо, що отримана величина Sсум визначає максимальну, т.зв. «заявлену» потужність. Цю величину полягає договір з енергопостачальної організацією, дає дозволу приєднання до найближчій трансформаторній підстанції. З урахуванням цієї потужності обчислюється максимальний струм введення і вибирається автоматичний вимикач вступного щита.

Р. Розрахуємо заявочний струм і потужність однієї фазы.

[pic].

Д. Усереднена значення активної потужності навантажень з урахуванням коефіцієнтів одночасності і загрузки.

[pic].

Є. Орієнтовний значення усередненій величини повної мощности.

[pic] ВА.

За даними підхожим типом ДДУ є бензиновий G5000H (б), з показниками потужності - 5 кВА/4 кВт, постачальник Elteco. 4. Выбор перетворювачів електричної енергії для ЭПУ і шкафного устаткування. Обчислення значень робочого струму всіх типів споживачів і відповідний вибір автоматичних вимикачів. Заповнення карти замовлення на комутаційне оборудование.

а) Шафи вводно-распределительные ШВР виробництва ВАТ Юрьв-Польского заводу «Промсвязь», далі ЮПЗ «Промсвязь».

Шафи ШВР призначені для введення і розподілу електричної енергії трифазного чи однофазного змінного струму з номінальним напругою 380/220 В. Щити забезпечують захист сіті й споживачів енергії від перевантажень, короткі замикання, від перенапряжения.

Перший ШВР:

ШВР, А У 380/10 1 1 П ;

Другий ШВР:

ШВР, А — 380/10 — - П — б) Вибір ЭПУ:

Устрою електроживлення представляють шафову конструкцію, що об'єднує ряд функціональних елементів ЭПУ, выпрямительных модулів, блок контролю та комутації акумуляторних батарей, пристроїв контролю мережі, виміру струму і комутації навантаження, елементів місцевої влади й дистанційної сигналізації. Шафа допускає розміщення ньому акумуляторів герметичного типу. При великий ємності акумуляторів їх розміщення передбачається додаткових шкафах.

Uo=48 B.

Io (=85.05 А.

Я взяв ИБП 1 — 48/160 із чотирьох выпрямителями типу ВБВ 48/30 — 2 (вихідним струмом 30 А). Три випрямляча дають 90 А > 85.05 Проте й один ректифікатор запасной.

в) Перетворювачі постійної напруги відсутня. р) Инверторы.

Інвертори напруги (ІН) призначені задля забезпечення безперебійного харчування відповідальних споживачів напругою змінного струму. Зазвичай, до них відносяться сервери, комп’ютери забезпечення технологічного процесу, моніторингу телекомунікаційних систем. У багатьох випадків інвертори застосовують в організацію аварійного висвітлення «зовнішніх» об'єктів (наприклад, антенних щогл) освітлювальними приладами, розрахованими на стандартне напруга змінного струму 220 В. Інвертор перетворює опорне напруга ЭПУ в змінне напруга гарантованого качества.

Оскільки нам задана потужність Рубп=0.4 кВт, то вибір впаде на инвертор:

P.S 034.

Заповнення опитувального листа.

Опитувальна карта (лист), для оформлення замовлення на шафу ШВР1.

1. Номінальне напруга уведень мережі 380 У. 2. Номінальний струм вступного автомата (А): 10, 10. 3. Кількість уведень: як від мережі: 1. б) від дизельної електростанції: 1. 4. Тип дизельної електростанції: стаціонарна. 5. Необхідність передбачати АВР для включення АДЭС: так. 6. Необхідність контролюючих приборов:

А. Амперметри: так, кожному вводе.

Б. Вольтметри: так, кожному вводе.

У. Лічильники електроенергії: так, кожному введення. 7. Кількість автоматичних вимикачів споживачів: |Струм, А |10 |10 | |1ф | | | |3ф |1 |1 | | |Від вступного автомата |Від ДДУ |.

8. Умова перемикання АВР: при відхилення напруги більш допустимих по.

ОСТ пределов.

Опитувальна карта (лист), для оформлення замовлення на шафу ШВР2.

1. номінальне напруга уведень мережі 380 В.

2. Номінальний струм вступного автомата (А): 6, 6, 10.

3. Кількість уведень: як від мережі: —. б) від дизельної електростанції: — .

4. Тип дизельної електростанції: — .

5. Необхідність передбачати АВР для включення АДЭС: — .

6. Необхідність контролюючих приборов:

А. Амперметри: так, кожному вводе.

Б. Вольтметри: так, кожному вводе.

7. Кількість автоматичних вимикачів споживачів: |Ток, А |Госп: 6 А |Осо: 6 А |Вх.выпр: 10 А | |1ф | |3 | | |3ф |1 | |1 |.

8. Умова перемикання АВР: при відхилення напруги більш допустимих по ОСТ пределов.

5.Вычисление усередненого значення річного споживання електричної енергії й очікуваної вартості энергопотребления.

[pic] Вт.

[pic] рублей.

6.Укрупненный розрахунок блоку чи модуля выпрямительного устройства.

(інвертор напряжения).

Блок-схема сучасного выпрямителя.

Ректифікатор содержит:

А. Блок мережевих выпрямителей (БСС), комутований по входу автоматичним вимикачем Q1. Диодное ланка В1 виконує первинне перетворення напруги мережі в пульсує напруга Ud1. Допоміжний малопотужний ректифікатор Вдоп забезпечує стабилизированным напругою харчування елементи систем управления.

Б. Коректор коефіцієнта потужності (ККМ), виконує функції активного фільтра струму мережі, підвищення, фільтрації і стабілізації напруги U01 не вдома ККМ.

У. Інвертор напруги (І), перетворюючий постійна напруга U01 в знакопеременное напруга високої частоти U1 з керованої тривалістю импульсов.

Р. Високочастотний знижуючий трансформатор (Т), який би узгодження рівнів напруження і гальванічну розв’язку ланцюгів входу й аж виходу выпрямителя.

Д. Вихідний ректифікатор В2 з индуктивно-емкостным фільтром напруги пульсаций.

Є. Управляючі схеми коректора потужності (К1) і инвертора напруги (К2). Схеми містять буферні підсилювачі потужності імпульсів управління транзисторами (драйвери) і елементи зворотний зв’язок по току і напряжению.

На виході инвертора діаграма матиме наступний вид:

На виході трансформатора:

На виході В2:

Расчитаем максимальні амплиудные показники по току і напряжению:

[pic].

[pic].

Знайдемо амплітуду першої гармоніки на вході по напряжению:

[pic].

Оскільки нам відома Um (1)вых=5 мВ, то знайдемо [pic].

Звідси зробимо вывод:

1.Увеличивая частоту, ми зменшуємо розміри LC.

2.Импульсные методи передачі напруження і регулювання (з схеми видно, що регулювання ввозяться инверторе).

Мостовая схема инвертора. Принцип роботи: Робота залежить від парної роботі діодів (ключів), щоразу включається діагональна пара діодів (ключів) і залежно від полярності сигналу формується або положптельный або негативний імпульси (вихідний напруга инвертора завжди импульсное) Диоды 2 — 4 формують позитивну полуволну, а негативну 1 — 3. Укладання. У цьому курсової роботі самостійно вивчили та осягнули принципи побудови ЭПУ телекомунікаційного вузла зв’язку. Зробили вибір має апаратури відповідно до запропонованої документацією. І надали докладний опис однієї з блоків (инвертора) выпрямительного устрою. Список літератури: 1. Козляев Ю.Д.СИСТЕМА БЕЗПЕРЕБІЙНОГО ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОГО ВУЗЛА Завдання і методичні вказівки для курсової роботи з студентів, які навчаються за напрямку «Телекомунікації» Новосибірськ 2003 р. 2. Лекции.

———————————- ДГУ Ввод 1.

осв Хоз. нагр

I0 ав.осв.

I0 апп=20 A.

I0 ин.

I0 сум.

I0 техн.

U0=48 B.

Возвращение реактивної потужності до источнику.

I0 зар

S.

Q.

P.

cos (.

УЭПС-2 48/90 8−4 ЮПЗ «Промсвязь».

Cy2.

Функціональна схема випрямляча з бестрансформаторным входом.

Cу1, Су2- схеми управління коректором коефіцієнта потужності і инвертора, соответственно, Дрдрайвери потужних транзисторів инвертора.

Q1.

B1.

KKM.

И.

T.

B2.

F.

ДР.

Cy2.

OC (I).

OC (U).

Bдоп.

Cy1.

сеть.

Rs.

OC (U).

Рег I/U.

Tu.

U01.

t.

U.

t.

U.

t.

U.

U0 виділяє фильтр Т.

Ти.

E.

t.

I.

Io ін виділяє фильтр

Io max.

Ти Т.

U, I.

t.

1 2.

0???