Проектирование электропитания устройств связи и автоматики - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Проектирование электропитания устройств связи и автоматики

Структурная схема электропитающей установки. Расчет аккумуляторной батареи. Выбор вводного устройства, инверторов и выпрямительного устройства. Расчет потребления электроэнергии от внешней цепи. Размещение оборудования в помещениях. Защитное заземление.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.


В данном курсовом проекте производится проектирование электропитания устройств автоматики и связи. В процессе проектирования производится разработка вводного устройства, выпрямительного устройства, аккумуляторной батареи, конверторов и инверторов, дизельного автогенератора, распределительного шкафа, размещение данного оборудования и защитного контура, расчёт надёжности электропитающей установки.
Система электропитания стационарных устройств связи и автоматики - сложный комплекс, на который приходится более 40 % количества повреждений и стоимости оборудования.
Цель работы: составить по заданным условиям задания один из вариантов системы электропитания с расчетом и выбором ее элементов.
Основные источники электроэнергии ? внешнее электроснабжение по фидерам напряжением 380, 220 В 50 Гц, местная дизель-генераторная установка (ДГУ) и аккумуляторная батарея (АБ).
По уровню надежности электропитающие установки (ЭПУ) связи и автоматики разделяют на электроприемники I, I особой и II категорий.
К ЭПУ особой группы I категории надежности относят посты ЭЦ, узлы связи с количеством портов (абонентов) более 10000, узлы междугородной и международной связи, узлы связи, соединенные с узлами оперативных служб.
К ЭПУ II категории надежности относят узлы местной связи с количеством портов до 1024, базовые станции подвижной связи.
Питание ЭПУ I категории и особой группы I категории осуществляют от двух фидеров внешнего электроснабжения. Для особой группы обязательно наличие дополнительно автоматизированной дизель-генераторной установки (АДГУ) при двух фидерах питания и двух АДГУ - при одном фидере.
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 особой группы I категории должно осуществляться при максимальной нагрузке от АБ в течение не менее 2-х часов, питание ЭПУ I категории - не менее 8-и часов, а ЭПУ II категории - не менее 24-х часов.
Из всех используемых в настоящее время способов электропитания в данном проекте 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 свинцово-кислотной АБ, работающей в буфере с выпрямителями, а постоянное напряжение с помощью электронных блоков ? в заданное переменное или постоянное напряжение нагрузки.
Такую однобатарейную систему с опорной АБ используют при задании одной нагрузки большой мощности, близкой по напряжению к напряжению АБ, и при других нагрузках, не превышающих по мощности 10 кВт.
1 . Структурная схема электропитающей у становки
Структурная схема электропитающей установки изображена на рисунке 1.
Ф1, Ф2 - фидеры внешнего электроснабжения;
ЩВРА - вводные устройства, включающие в себя вводные щиты, шкафы, узлы автоматического включения резерва (АВР);
ДГУ - дизель-генераторная установка;
ССПН - стойка стабилизаторов постоянного напряжения;
КВ - конвертор (вольтодобавочное устройство);
Расчёт ЭПУ начинается с расчёта аккумуляторной батареи АБ.
Аккумуляторная батарея ? это важнейший узел, от параметров которого зависит бесперебойное электроснабжение системы связи и автоматики.
По конструкции используются аккумуляторы с жидким и гелеобразным электролитом. Расчет ведется при аварийном режиме ЭПУ, когда основная нагрузка, ее преобразователи получают электроэнергию только от АБ.
Прежде всего найдём суммарный ток, потребляемый от батареи в аварийном режиме преобразователями ССПН-1, NetPro и выпрямителя, ИТ, аварийным освещением и другими нагрузками при минимальном напряжении батареи в конце разряда с учетом коэффициента полезного действия (КПД) каждого преобразователя равным 0,9, по формулам (1)-(4):
За U АБ приняли напряжение первой нагрузки, так как на ней максимальная мощность. Мощность выпрямляющего устройства равна:
Ёмкость разрядки рассчитывается по формуле:
Номинальная ёмкость разрядки находится:
Выбрал температуру эксплуатации равной 20 0 С, коэффициент , это следует из того, что максимальное время отключения внешнего электроснабжения равно 10ч.
б = 0,0008 - температурный коэффициент изменения емкости аккумулятора.
Исходя из вычисленной ёмкости разрядки, выбрал аккумуляторы типа А602/800 с обозначением 8OPzV800, номинальным напряжением U НОМ =2В и геометрическими параметрами высотахдлинахширина 650х212х193мм.
Номинальное значение батареи 48В, поэтому допустимое падения напряжения . Количество аккумуляторов в одной группе определяется выражением
Проверим, хватит ли по 22 аккумулятора в каждой группе, с учётом того, что ССПН способен корректировать напряжение на ±20%.
Значит, получаем, что для данной схемы подойдёт двухгрупповая батарея, в каждой группе по 22 аккумулятора типа А602/800 с обозначением 8OPzV800.
Систему электроснабжения переменным током выбираем по системе ТN-S, когда с питающей подстанции напряжение подается по пятипроводной линии (Т ? три фазы, N ? нейтраль, S ? защитный провод, обозначаемый в схемах ЭПУ как РЕ) или по системе ТN-C-S, когда с подстанции на ЭПУ связи и автоматики питание осуществляется по четырехпроводной линии (три фазных провода и объединенный - провод нейтрали и защитный, обозначаемый в схемах ЭПУ как PEN). Подобное различие схем рассмотрим при выборе схемы защит от внешних перенапряжений и от аварийных токов.
По фидерам внешнего электроснабжения 380/220В 50 Гц напряжение подается к вводным устройствам электропитания. К последним можно отнести вводные шкафы ШВР, щиты ВЩ-3М, ПВ, ЩВП-73, ЩВРА-3, ГРЩ и др. с защитой от перегрузок по току и от перенапряжений и с установленными в них счетчиками учета электроэнергии, находящимися под контролем (под пломбами) электроснабжающих организаций, в том числе и железнодорожных энергоучастков.
Вводные устройства ЭПУ совместно с АВР должны обеспечивать:
- защиту оборудования от внешних перенапряжений и от токов короткого замыкания;
- постоянный контроль наличия напряжения в каждой фазе цепей основного и резервного внешних источников питания;
- контроль чередования фаз этих источников;
- непрерывное сравнение текущих значений напряжений основного и резервного вводов с заранее заданными допустимыми отклонениями от номинального напряжения и переход на резерв при выходе напряжения за пределы отклонения;
- контроль параметров ДГУ в дежурном и аварийном режимах ЭПУ;
- совместно с АБ и ДГУ включение аварийного освещения АО;
- восстановление доаварийного состояния;
- по команде дежурного оператора системы связи и автоматики отключение основного или резервного вводов при их ремонте;
- визуальный контроль наличия фазного напряжения основного и резервного вводов и индикация ввода, подключенного к нагрузке.
В настоящее время при выборе вводно-распределительных шкафов ШВР существует следующая структура условного обозначения:
ШВР(1*) У(2*)/ I н (3*) (4*) (5*) К,
1* - исполнение по виду включения ввода: Р - ручное, А - автоматическое, О - отсутствие ручного включения ввода;
У - наличие счетчиков учета электроэнергии;
2* - номинальное напряжение, В (380, 220);
I н - номинальный ток общего потребления;
3* - количество вводов внешней сети электроснабжения (1,2,3);
4* - количество вводов от ДГУ (0,1,2);
5* - исполнение по месту установки: П - напольное, С - настенное;
К - наличие панели коммутации аварийного освещения.
Для нашего случая подойдёт вводно-распределительный шкаф
Функциональная схема данного шкафа приведена на рисунке 2.


Рисунок 2 - Функциональная схема шкафа ШВРА для ЭПУ особой группы I категории надежности
На рисунке 2 показаны контакторы К1, К2, К3, К4 с блокировкой, исключающей их одновременное включение, показаны защиты по току (предохранители ПН-2, автоматические выключатели Q c защитными характеристиками В, С, или D), защита по напряжению (разрядники Р или варисторы на каждой фазе, а также между проводами N и РЕ при 5-и проводной схеме TN-S).
Предохранители ПН-2 выбрали на ток, равный 3I н , со временем отключения нагрузки до 5 с, где I н - номинальный ток нагрузки, то есть для нашего случая ПН-2 на ток 140А.
Автоматические выключатели типов ВА 47-29, ВА-5135, ВА-5343М с характеристиками В, С, D выбирают на ток срабатывания, равный соответственно 5I н , 10I н , 15I н за 0,1 с, где I н - номинальный ток нагрузки. Для ускоренного отключения нагрузки выбирают выключатели с характеристикой В , для моторной нагрузки мастерских - с характеристикой D, для основной нагрузки - с характеристикой С. Для нашего случая для ответвлений на моторную нагрузку подойдут автоматические выключатели ВА5343М на ток 660А, для основной нагрузки - ВА-5135 на ток 440А.
Для негарантированных нагрузок (мастерские, общая вентиляция, освещение узла связи и автоматики и др.) не предусматривается питание от ДГУ во время аварий. Электроснабжение их может быть организовано от шин негарантированного питания ЩПТА, ШВРА или от отдельных шкафов ШВР при нормальном режиме электроснабжения.
Исходя из тока и напряжения первой нагрузки, выберем ССПН следующий: ССПН-6 48-48/40.
Габариты стоек стабилизаторов в мм - 2250600700мм.
В качестве инвертора ? преобразователя постоянного напряжения в переменное 220В 50Гц типа выбрал инвертор типа ИЦ-1500БП, выпускаемый Юрьев-Польским заводом «Промсвязь».
Инвертор выбирается из расчёта мощности
Данный инвертор может быть установлен в шкаф с габаритами 962600600 мм.
Для второй нагрузки нельзя выбрать ССПН подобно тому, как это делалось для первой нагрузки. Для этого необходимо сначала к выходу ВУ подключить NetPro2000, а затем последовательно с NetPro установить выпрямитель E110/5, рассчитанный на выходное напряжение 110В, ток до 5А и на мощность не более 1кВт. Тип корпуса NetPro как и у стандартных ССПН, то есть 2250600700мм. Тип корпуса E110/5 WS1, его габариты 400550430мм.
2. 4 Выбор выпрямительного устройства
Один из вариантов функциональной схемы выпрямителя дан на рисунке 3, где приняты следующие обозначения:
ФП1, ФП2 - входной и выходной LC-фильтры помех;
ДР1, ДР2, ДР3 - драйверы (согласующие устройства управления);
К1, К2 - контроллеры управления ККМ и ППН;
УМ - усилитель мощности на силовых транзисторах;
ТР1 - высокочастотный, импульсный трансформатор;
ТР2 - маломощный трансформатор для питания цепей управления;
УКИ - узел управления, контроля и обмена информацией по цепи Ethernet;
ДТН - датчик температуры и напряжений АБ.
Рисунок 3 - Функциональная схема выпрямителя.
Корректор ККМ выполняет функции активного фильтра сети, снижая уровень помех и реактивной составляющей входного тока. Одновременно он повышает (до 380 - 400 В) и стабилизирует на своем выходе постоянное напряжение, содержит накопительный конденсатор С1, корректор формы тока на индуктивности L1, транзисторе Т1 с цепями управления и с буферным конденсатором С2.
Усилитель мощности УМ преобразователя ППН выполняется на мощных гибридных сборках, МОП-транзисторах с изолированным затвором. Этот каскад выполняется по двухтактной полумостовой (при мощности источника до 2 кВт) или мостовой схемам, для эффективного управления которыми разработана серия специализированных интегральных микросхем: TL494, 1156ЕУ2 и др. Общим для них является использование широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с контуром обратной связи для регулирования выходного напряжения.
Основные требования к выпрямителям:
- обеспечение стабилизации и регулировки выходного напряжения;
- обеспечение заряда и подзаряда АБ;
- выходное напряжение в нормальном режиме должно быть равно нормируемому напряжению нагрузки и буферному напряжению АБ;
- диапазон отклонения напряжения содержания АБ от задаваемого при разной температуре не должен превышать 1 %;
- защита от повышения выходного напряжения и от короткого замыкания (к. з.) на выходе;
- гальваническая развязка их нагрузки от входной сети;
- выключение при отклонении напряжения входной сети за допустимые пределы; - задержка включения и плавный запуск.
Наибольший ток выпрямителей слагается из тока нагрузки и десятичасового тока заряда АБ с учетом 75 % загрузки выпрямителей:
При этом выпрямители должны иметь режим ограничения выходного тока при глубоком разряде АБ, чтобы не вывести АБ из строя.
В качестве основных типов выпрямителей в проекте используем выпускаемые Юрьев-Польским заводом выпрямители с бестрансформаторным входом ВБВ, используемые как самостоятельные изделия, так и в составе устройств электропитания аппаратуры связи - УЭПС, стоек СУЭП.
Габариты этих устройств в мм - 2250600600.
Устройства УЭПС и СУЭП обеспечивают:
- одновременное питание нагрузки и заряд (буферный подзаряд) АБ;
- защиту АБ от разряда ниже допустимого уровня;
- изменение уставки выходного напряжения с напряжения заряда (например, 2,3 В/элемент) на напряжение непрерывного подзаряда (например, 2,25 В/эл. при 20 о С) по окончании заряда АБ;
- защиту от к.з. выходных цепей выпрямителей, цепей АБ и нагрузки;
- селективное отключение любого неисправного выпрямителя в них;
- равномерное распределение тока нагрузки между выпрямителями;
- отключение низкоприоритетной нагрузки при разряде батареи;
- местную и дистанционную сигнализацию.
Максимальная выходная мощность выпрямительного устройства , смотрите пункт 2.1.
Выбор выпрямителей производится по номинальному напряжению и максимальному току, который они могут выдавать по выходу.
Выбрал УЭПС-2 48/240-88 с P MAX =13440Вт.
Аккумуляторы могут размещаться в стойках или шкафах типа УЭПС с полезной площадью полок 545589мм 2 и наружными габаритами 600600 мм 2 . Высота шкафов - 1050, 1650, 1950 или 2250мм. С учётом габаритов выбранных аккумуляторов получил, что на каждой полке выбранных шкафов можно разместить по четыре аккумулятора.
Все 44 аккумулятора разместил в четырёх шкафах высотой по 2,25м, в каждом из которых по 3 полки высотой 75см, на каждой полке по четыре аккумулятора. Одна полка остаётся пустой в качестве резерва.
2.5 Расчё т мощности ДГУ и выбор его типа
Резервная электростанция вводится в состав ЭПУ для повышения надежности электроснабжения, для электроснабжения гарантированных нагрузок особенно при длительных аварийных перерывах. Мощность ДГУ должна быть достаточна для питания стоек УЭПС мощностью Р УЭПС с выпрямителями, работающими на преобразователи с нагрузкой, на зарядку АБ, на аварийное освещение мощностью Р АО , для работы кондиционера автозала Р К , для собственных нужд ДГУ мощностью Р СН .
Максимальная нагрузка ДГУ при аварийном отключении питающих фидеров переменного тока:
Мощность, потребляемая выпрямителями ВБВ УЭПСа:
где з УЭПС = 0,9 - КПД выпрямителей;
Мощность работы кондиционера автозала
ДГУ укомплектовывается помимо дизель-генератора щитом управления основными операциями ЩДГА, щитом вспомогательных операций ЩДГВ, стартерной батареей 24В (САБ), щитом заряда и разряда батарей и питания автоматики ЩЗРБ 24-М, баками для воды, масла и топлива.
В щите ЩЗРБ 24-м установлены три выпрямителя ВБВ 24/20-2М - один для питания щита автоматики в буфере с АБ автоматики и два для заряда стартерной батареи. Щит имеет дистанционную сигнализацию о состоянии выпрямителей и АБ.
До настоящего времени применяются автоматизированные дизель-генераторы типа ДГА-М мощностью 12, 24, 48, 72 и 200 кВт. Выберем дизель-генератор ДГА-М мощностью 12кВт.
ДГУ может работать непрерывно до 200 часов.
2.6 Расчет потребления электроэнергии от вне ш ней сети
Максимальная активная мощность Р max , потребляемая от сети, больше мощности Р ДГУ на величину дополнительных негарантированных нагрузок: мастерских Р М , нормального общего освещения Р ОСВ , общей вентиляции помещений узла связи и автоматики Р ВЕНТ .
Мощность мастерских (моторная нагрузка)
Мощность нормального общего освещения
Мощность общей вентиляции помещений узла связи и автоматики
Годовая стоимость электроэнергии без учета реактивной составляющей мощности Q max при стоимости одного кВт-часа 1,1 руб. составляет:
Реактивная мощность, потребляемая от сети, может быть вычислена через активную для отдельных групп нагрузок, имеющих одинаковый коэффициент мощности соsц (для освещения соsц = 1, для моторной нагрузки соsц = 0,7, для выпрямительной нагрузки соsц = 0,9):
Полная мощность, потребляемая от сети:
- сумма реактивных мощностей групп нагрузок.
Максимальный ток по одной фазе, потребляемый из 3-х фазной сети переменного тока при равномерном распределении нагрузки по фазам:
Полную мощность и максимальный ток фазы используем для выбора шкафов и щитов коммутации на стороне переменного тока, для выбора предохранителей ПН-2 и автоматических выключателей.
Автоматический выключатель вводных фидеров Ф1 и выбираем по I Ф типа ВА-5343 с присоединенным электромагнитным приводом для дистанционного управления им.
Функциональная схема составляется на основе структурной с раскрытием блока коммутации переменного тока в однопроводном изображении, постоянного тока - с обеими полюсами. На функциональной схеме указаны все типы применяемого оборудования, число элементов, напряжения, токи по нагрузкам. Так как, применяется схема ЭПУ с многобатарейным буферным способом электропитания, то во внешнее электроснабжение поступает по одному вводу переменного тока с резервированием ДГА. Функциональная схема установки изображена на рисунке 4.
Схема размещения оборудования представлена на рисунке 5.
Рисунок 5 - Схема размещения оборудования.
5 . Расчет токораспределительной сети
Согласно заданию, токораспределительная сеть (ТРС) нагрузки U 1 имеет 7 участков общей длиной 28м.
Схема токораспределительной сети представлена на рисунке 6.
Фактическое падение напряжения для i-го участка рассчитывается по формуле (21):
где U ФАКТ - фактическое падение напряжения до i-го участка.
q ФАКТ - фактическое сечение провода, полученное при округлении расчетного значения до стандартного.
Результаты расчета ТРС приведены в таблице 2.
Автоматический выключатель ВА для АБ
Автоматическое переключение с фидера на ДГУ
Мониторинг работоспособности выпрямителей в составе УЭПС, выходных параметров блока
Мониторинг выходных параметров блока
Мониторинг выходных параметров блока
Мониторинг выходных параметров системы
Рисунок 8 - Принципиальная схема ССПН.
В данной курсовой работе произведён расчёт электропитающей установки для аппаратуры автоматики. Рассчитан вариант ЭПУ с буферной аккумуляторной системой питания. Показано подключение нагрузок, оборудования и работа ЭПУ на функциональной схеме. Произведено размещение оборудования в масштабе.
В качестве устройства гарантированного питания был использован вводный шкаф, при отключении основного и резервного фидеров потребители питаются от ДГА, мощностью 24 кВт. Первая нагрузка обеспечивает питание местной АТС, вторая - ЦСП, третья - СПД.
Расчет числа элементов аккумуляторной батареи и ее емкости. Определение параметров вводной сети переменного тока и дизель-генератора. Схема токораспределительной цепи. Расчет защитного контура заземления. Размещение оборудования и защитного контура. курсовая работа [246,2 K], добавлен 12.02.2013
Выбор системы электропитания. Расчет емкости и числа элементов аккумуляторных батарей. Подбор выпрямителей, источника бесперебойного питания и дизель-генератора. Параметры токораспределительной сети. Размещение оборудования электропитающей установки. курсовая работа [1,4 M], добавлен 12.02.2013
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. контрольная работа [405,7 K], добавлен 05.02.2013
Составление предварительной структурной схемы электропитания. Выбор преобразователей для бесперебойного питания нагрузок в аварийном режиме. Расчет числа элементов аккумуляторной батареи, параметров вводной сети переменного тока и дизель-генератора. контрольная работа [232,2 K], добавлен 05.02.2013
Выбор преобразователей для бесперебойного питания нагрузок в аварийном режиме. Расчет емкости и числа элементов аккумуляторной батареи. Определение параметров вводной сети переменного тока и дизель-генератора. Защита ЭПУ от внешних перенапряжений. курсовая работа [222,2 K], добавлен 05.02.2013
Анализ и выбор системы электропитания и определение числа элементов аккумуляторной батареи. Расчет и выбор емкости аккумуляторной батареи. Определение числа вольтдобавочных конвертеров в ЭПУ. Выбор типа и материала магнитопровода для трансформатора Т1. контрольная работа [116,1 K], добавлен 01.05.2019
Расчет емкости аккумуляторных батарей. Буферная система электропитания с ВДК. Минимально допустимый уровень напряжения при разряде аккумуляторной батареи с учетом минимального уровня напряжения на одном элементе. Определение коэффициента отдачи батареи. контрольная работа [142,3 K], добавлен 04.04.2013
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Проектирование электропитания устройств связи и автоматики курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
В Чем Причина Межличностных Конфликтов Сочинение
Сочинение по теме Почему произведения Стругацких - классика
Курсовая работа по теме Пожизненное лишение свободы в США и Великобритании
Курсовая работа по теме Технико-экономические показатели механического участка предприятия 'ФГУП ПО Завод имени Серго (компания POZIS, г. Зеленодольска)'
3D модель рельефа заданной местности
Устное Сочинения Всегда Ли Нужно Следовать Моды
Дипломная работа: Правовое обеспечение процедуры банкротства в Украине. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа: Аналіз інформаційних систем та технологій підприємства ТОВ "Насоселектромаш"
Дипломная работа по теме Особливості емоційних розладів та міжособистісних стосунків у дітей які страждають на невротичні і соматоформні розлади та органічні ураження ЦНС
Реферат: Герпетическая инфекция
Сочинение На Тему Что Значит Быть Трудолюбивым
Тема 3. Показатели численности, состава и размещения населения, их динамика
Контрольная работа по теме Пример написания деловой документации
Реферат по теме Особенности 'работы' эстетических принципов формообразования в творчестве Фрэнка Гери. Музей Гуггенхайма в Бильбао
Платон Сочинения Том 4 Скачать
Субъекты хозяйственной деятельности. Понятие и их виды
Тайны Эссе
Реферат: Учет затрат на производство продукции, работ, услуг
Эссе По Высказыванию О Науке
Дипломная работа: Основания признания сделки недействительной. Скачать бесплатно и без регистрации
Правовое регулирование аренды земельных участков в Республике Беларусь - Государство и право курсовая работа
Интеллектуальная собственность, ее роль в функционировании глобальной экономики - Государство и право курсовая работа
Генетически модифицированные продукты - Биология и естествознание реферат