Проектирование электропитания устройств связи и автоматики

Разработка проекта, расчет параметров и составление схем электропитающей установки для устройств автоматики, телемеханики и связи, обеспечивающей бесперебойным питанием нагрузки с номинальным напряжением 24,60 В постоянного и 220 В переменного тока.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

5

Кафедра «Системы передачи информации»

ККУРСОВАЯ РАБОТА

(Расчетно-пояснительная записка)

по дисциплине «Электропитающие установки»

Проектирование электропитания устройств связи и автоматики

Омск 2011

РЕФЕРАТ

Курсовой проект содержит 21 страниц печатного текста, 3 таблицы, 3 рисунка, использовано 3 источника.

Электропитающая установка, выпрямитель, инвертор, сеть переменного тока, аккумуляторная батарея, аварийное освещение, устройство гарантированного питания, стабильность напряжения, токораспределительная сеть.

Объектом проектирования является электропитающая установка для питания устройств автоматики, телемеханики и связи.

Цель работы - разработка электропитающей установки, обеспечивающую электроснабжение нагрузок с номинальным напряжением 24, 30 и 220 В. В результате проектирования была разработана электропитающая установка, удовлетворяющая заданным параметрам.

Альбом чертежей, прилагаемый к работе, содержит структурную и функциональную схему установки, а также план помещения с размещением выбранного оборудования.

Курсовой проект выполнен в текстовом редакторе Microsoft Word 2007.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Выбор системы электропитания

1.1 Составление структурной схемы электропитания

2. Выбор преобразователей для бесперебойного питания нагрузок в аварийном режиме

2.1 Выбор преобразователей для первой нагрузки

2.2 Выбор преобразователей для второй нагрузки

2.3 Выбор преобразователей для третей нагрузки

3. Расчет емкости и числа элементов аккумуляторной батареи

3.1 Расчет числа элементов аккумуляторной батареи

3.2 Расчет емкости аккумуляторной батареи

4. Выбор и выбор типов выпрямителей

5. Расчет источников переменного тока

5.1 Расчет мощности ДГУ и выбор его типа

5.2 Расчет потребления электроэнергии от внешней сети

6. Расчет и выбор предохранителей, автоматических выключателей, выбор ограничителей перенапряжения

7. Расчет токораспределительной сети

8. Расчет защитного заземляющего устройства

9. Расчет надежности ЭПУ

Заключение

Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ

электропитающая установка напряжение ток

Постоянная безаварийная и бесперебойная работа аппаратуры автоматики, телемеханики и связи зависит от надежности работы устройств электропитания и точного соблюдения заданных режимов работы источников тока. Для питания современных устройств автоматики, телемеханики и связи созданы специальные электропитающие установки, обеспечивающие указанные устройства электроэнергией при заданных напряжениях и токах. Исторически развитие и совершенствование электропитающих установок проходило параллельно с развитием самих питаемых устройств.

Современные электроустановки на предприятиях проводной связи являются одним из наиболее ответственных и сложных их частей. Их стоимость составляет от 10 до 40% стоимости всех станционных сооружений, а стоимость эксплуатации, например, таких видов электросвязи, как сетевые узлы и обслуживаемые усилительные пункты кабельных магистралей, составляет около половины стоимости всей эксплуатации этих сооружений. Отсюда следует то, что проектирование устройств электропитания - одна из главнейших проблем при проектировании предприятий в целом.

1. ВЫБОР СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

По уровню надежности электропитающие установки связи и автоматики разделяют на элетроприемники І, І особой и ІІ категорией.

По заданию к курсовой работе, категория энергоснабжения, разрабатываемой ЭПУ- ІI.

Для питания ЭПУ II категории в качестве одного из двух независимых источников допускается использование ДГУ. На время переключения фидеров или ввода ДГУ в устойчивую работу питание ЭПУ ІI категории должно осуществляться при максимальной нагрузке от АБ в течение не менее 24-ми часов.

Из всех используемых в настоящее время способов электропитания в данной работе рассматривается наиболее сложная работа ЭПУ для стационарных объектов связи и автоматики по системе «On-Line», т.е. с двойным преобразованием электроэнергии. При данном способе электропитания входное сетевое напряжение преобразуется в постоянное при наличии опорной АБ, работающей в буфере с выпрямителями, а постоянное напряжение с помощью электронных блоков - в заданное переменное или в постоянное напряжение нагрузки.

1.1 Составление предварительной структурной схемы электропитания

По заданным параметрам нагрузки и категории надежности электроснабжения составляем предварительную структурную схему ЭПУ для потребителей электропитания I категории надежности (рисунок1.1).



Рисунок 1 - Предварительная структурная схема ЭПУ

Предварительная структурная схема ЭПУ включает в себя 1 Ф1 - фидер внешнего электроснабжения, ВВУ - вводные устройства, включающие в себя вводные щиты, шкафы, узлы автоматического включения резерва (АВР), АДГУ - автоматизированную дизель-генераторную установку, ВУ - выпрямители, ССПН - стойки стабилизаторов постоянного напряжения, ИТ - инверторы.

Структурная схема ЭПУ ІI категории надёжности представлена в альбоме чертежей.

2. ВЫБОР ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДЛЯ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ НАГРУЗОК В АВАРИЙНОМ РЕЖИМЕ

Для правильной и бесперебойной работы преобразователей необходимо чтобы загруженность устройства было не более 75%, а также необходимо наличие резерва.

С выходов преобразователей при отсутствии в них достаточного количества автоматических выключателей и распределительных шин на различные участки нагрузки напряжение подается на нагрузку через щиты рядовой защиты ЩРЗ или распределительные шкафы типа ШВР постоянного и переменного токов.

Для участков переменного тока выбираем, например, шкаф типа ПР87 напольной установки с вводным автоматическим выключателем ВА-5135 и выключателями отходящих линий АП-50 на ток 25 А.

Для участков постоянного тока выбираем, например, шкаф типа ПР87 напольной установки. На вводе шкафа можно установить автоматический выключатель ВА 5735-DC, в качестве распределительных выключателей можно выбрать АП-50 или ВА.

2.1 Выбор преобразователей для первой нагрузки

Первой нагрузкой является устройства, напряжение питания которых 24 В и ток 30 А. входное напряжение преобразователя 48 В, что обусловлено применением опорной батареей с номинальным напряжением 48 В.

Выбираем конвертор КВ 12/100

2.2 Выбор преобразователей для второй нагрузки

Второй нагрузкой являются устройства, напряжения питания которых 48 В и ток 80 А.

Входное напряжение преобразователя 48 В, что обусловлено применением опорной батареей с номинальным напряжением 48 В.

Выбираем стойку стабилизаторов напряжения ССПН-6,определим тип стойки исходя из 75% загруженности устройства:

Выбираем ССПН-6 48-24/60 с максимальным выходным током 60 А.

2.3 Выбор преобразователей для третьей нагрузки

Третьей нагрузкой устройства, напряжения питания которых 220 В и ток 60 А. Входное напряжение преобразователя 60 В, что обусловлено применением опорной батареей с номинальным напряжением 60 В. Выбираем преобразователи постоянного напряжения (инверторы) типов УИЦ-9000 и ИС-4500 максимальная выходная мощность которых 9 и 4,5кВт соответственно, что удовлетворяет условию 75% загруженности устройства.

3. РАСЧЕТ ЕМКОСТИ И ЧИСЛА ЭЛЕМЕНТОВ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

Расчет ведется при аварийном режиме ЭПУ, когда основная нагрузка, ее преобразователи получают электроэнергию только от АБ.

3.1 Расчет числа элементов АБ

Если колебания напряжения АБ в процессе заряда/разряда не выходят за пределы 10 - 12 % U_ном, то число последовательно соединенных элементов (блоков) в каждой группе

. (3.1)

В процессе заряда и разряда аккумуляторов напряжение на каждом элементе, блоке изменяется. Так, для выбранных по табл. П.2, П.4 типов аккумуляторов с номинальным напряжением элемента 2 В максимальное, зарядное напряжение составляет U_{эл max} = 2,35 В, а минимальное напряжение находим по табл. П.3 и П.5 1,72 В.

Напряжение всей батареи будет меняться в пределах:

U_АБmax = NU_{эл max}; U_АБmin = NU_эл.min. (3.2...