Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Московский Государственный Университет путей сообщения"

Российская открытая академия транспорта

КУРСОВАЯ РАБОТА

"Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи"

Москва 2014 г.

Содержание

• Исходные данные
• 1. Краткая характеристика аппаратуры связи. Общие требования к электроустановке
• 1.1 Системы передачи по линиям связи
• 1.2 Аппаратура выделения и ВЧ-транзита первичных групп
• 1.3 Аппаратура индивидуального преобразования
• 1.4 Оборудование служебной связи и телемеханики
• 1.5 Аппаратура оперативно-технологической проводной связи
• 1.6 Аппаратура междугородной и местной телефонной связи
• 2. Требования, предъявляемые аппаратурой связи к устройствам электропитания
• 2.1 Обеспечение высокой надежности снабжения электроэнергией
• 2.2 Номинальные напряжения и показатели качества электрической энергии
• 2.3 Токовые нагрузки, создаваемые аппаратурой связи, на источники питания
• 3. Выбор системы электропитания дома связи по способу резервирования, построения и эксплуатации ЭПУ
• 4. Выбор вида выпрямительных устройств и способа поддерживания напряжения на входе питаемой аппаратуры в заданных пределах
• 5. Расчет основного электрооборудования ЭПУ
• 5.1 Расчет аккумуляторных батарей
• 5.2 Расчет элементов схемы поддержания напряжения на входе питаемой аппаратуры в заданных пределах
• 5.3 Расчет выпрямительных устройств
• 6. Расчет нагрузки электроустановки на внешней сети и выбор ДГА
• 7. Структурная схема электроустановок
• Список использованной литературы
• Исходные данные
• Проектируемый дом связи представляет отдельное здание, размещаемое на двухкабельной магистральной линии связи, и является обслуживаемым усилительным пунктом (ОУП).

Характеристика дома связи и условий его внешнего электроснабжения приведены в табл.1; состав и количество оборудования в доме связи заданы в табл.2.

Номинальное напряжение трехфазного переменного тока на вводах дома связи -380 В, его колебания находятся в пределах 348 - 399 В. Отклонения частоты переменного тока не превышают ±4%.

В линейно-аппаратном зале (ЛАЗ) дома связи размещаются обслуживаемые усилительные станции транзитных и каналообразующая аппаратура конечных пунктов высокочастотных (ВЧ) систем передачи К-60п, аппаратура уплотнения воздушных и кабельных линий примыкающих направлений, а также аппаратура оперативно-технической связи.

Кроме того, в доме связи размещается автоматическая телефонная станция (АТС) местной связи, коммутаторы междугородной (МТС) и узлы автокоммутации (УАК) дальней автоматической телефонной связи (ДАТС).

3. Данные по дополнительным потребителям электроэнергии дома связи приведены в табл.3.

Таблица № 1. Характеристика дома связи и условия внешнего электроснабжения

Дом связи (ОУП)	Характеристика внешнего электроснабжения
Характер здания	Тип	Место расположения
Одноэтажное с подвалом	II	Промежуточная станция	Круглосуточное и устойчивое электроснабжение по двум линиям от одного источника - местных сетей переменного тока

Таблица № 2. Состав и количество аппаратуры в доме связи

Тип аппаратуры	Единица измерения	Количество аппаратуры
Системы передачи по линиям связи:
К-60п (промежуточная станция ПК-60п)	Система	2
К-12+12 (оконечная станция ОК-12+12 с ДП)	Система	2
Аппаратура выделения и ВЧ транзита первичных групп:
СВПГ-1ПГ	Стойка	2
Аппаратура индивидуального преобразования:
СИО-24п	Стойка	2
Оборудование служебной связи и телемеханики:
ССС-7	Стойка	1
ТМ-ОУП	Комплект	1
Аппаратура оперативно-технологической связи:
МСС-2-1-60	Стойка	1
Аппаратура междугородной и местной телефонной связи
АТСК-50/200	Номер	100
УАК-ДАТС	Канал (комплект ДАТС)	3
М-60	Коммутатор	1

Таблица № 3. Дополнительные нагрузки дома связи

Наименование нагрузки	Установленная мощность, кВт	Коэффициент мощности, cosц	Коэффициент одновременности включения приборов нагрузки
Силовое электрооборудование	4,3	0,8	0,78
Общее освещение	7,3	0,95	0,78
Аварийное освещение 24 В постоянного тока	0,17	1,0	1,0

1. Краткая характеристика аппаратуры связи. Общие требования к электроустановке

1.1 Системы передачи по линиям связи

Система К-60п служит для организации 60 телефонных каналов по симметричным непупинизированным двухкабельным линиям связи; возможно вторичное уплотнение телефонных каналов тональным телеграфом и фототелеграфом, передача сигналов систем передачи данных и междугородного радиовещания. Выполнена полностью на полупроводниковых приборах с использованием печатного монтажа. Для организации линий связи могут быть использованы кабели с кордельно-стирофлексной, кордельно-полиэтиленовой или кордельно-бумажной изоляцией.

Аппаратура обслуживаемых станций и линейных трактов оконечных станций рассчитана для работы в сухих отапливаемых помещениях при температуре от 5 до 40є С и относительной влажности окружающего воздуха до 85%. Оборудование преобразования должно работать при температуре от 10 до 40є С.

Необслуживаемые станции могут работать при температуре от -10 до +35є С и относительной влажности окружающего воздуха до 80%. Допускается возможность их работы при колебаниях температуры от -40 до +50є С и повышении относительной влажности до 98%.

Станции К-60п бывают оконечные (одно направление) и промежуточные (два направления).

Промежуточная обслуживаемая станция ПК-60п состоит из одной стойки линейных усилителей и корректоров СЛУК-ОУП-2, имеющей двухчастотную плоско-наклонную автоматическую регулировку уровня (АРУ) или СЛУК-ОУП-3 с трехчастотной плоско-наклонной криволинейной АРУ. Кроме того, в состав обслуживаемой промежуточной станции входят: вводно-кабельное оборудование - две стойки СВКО К-60п, две стойки дистанционного питания СДП К-60п, унифицированная коммутационно-вызывная аппаратура служебной связи УКВСС (стойка ССС-7 или ССС-8), оборудование телемеханики ТМ-ОУП, телеконтроля (один прибор на все системы), прибор для настройки косинусных корректоров (один прибор на все системы).

На ОУП можно выделить до двух 12-канальных групп для использования каналов ТЧ в данном пункте и передачи по ВЧ-транзиту на другую систему. Для выделения и введения 12-канальных групп служит аппаратура СВПГ.

К - 12 + 12 (оконечная станция ОК - 12 + 12 с ДП) предназначена для уплотнения цепей в симметричных кабелях двенадцатью телефонными каналами по двухпроводной двухполосной системе и одного служебного канала в диапазоне частот 8 - 124 кГц. В направлении от станции Б к станции А передается нижняя группа частот 12,3 - 59,4 кГц и служебного канала 8,3 - 11,4 кГц, в обратном направлении - верхняя группа частот 72,6 - 119,7 кГц и служебного канала 120,6 - 123,7 кГц.

Телефонные каналы могут быть использованы для вторичного уплотнения тональным телеграфом, фототелеграфом, передачи данных и вещания (по трем каналам).

Оборудование позволяет путем параллельного отбора мощности выделять на обслуживаемых усилительных станциях до шести телефонных каналов (две трехканальные группы), которые можно использовать для индивидуальной связи в одну сторону (А и Б) или для групповой связи. Аппаратура имеет телесигнализацию о состоянии камер НУПов и давлении в кабелях, а также телеконтроль за работой линейных усилителей в НУПах.

Оконечные станции ОК - 12 + 12 изготавливают в трех модификациях: ОК - 12 + 12АА - стойка на две оконечные станции А; ОК - 12 + 12ББ - стойка на две оконечные станции Б; ОК - 12 + 12АБ - стойка с одной оконечной станцией А и с одной оконечной станцией Б.

Станции А и Б снабжены универсальными корректирующими устройствами приемных трактов. Кроме основного оборудования, на стойках смонтировано оборудование высокочастотного служебного канала и передачи дистанционного питания.

Система АРУ термоэлектрическая, плосконаклонная одночастотная по контрольной частоте.

Электропитание аппаратуры производится от нестабилизированного источника постоянного тока напряжением 24 В + 10% или от сети переменного тока напряжением . Аппаратура НУП питается дистанционно. Расход тока оконечной станции на две системы с ДП, при питании от аккумуляторов, 14,5 А; потребляемая мощность 450 ВА. Ток дистанционного питания 130 мА. Максимальное напряжение на передающей станции (ОП, ОУП) при максимальном количестве НУП - 475 В.

1.2 Аппаратура выделения и ВЧ-транзита первичных групп

Аппаратура выделения первичных групп СВПГ-1ПГ предназначены для выделения введения на обслуживаемых промежуточных усилительных станциях ПК-60п одной нижней 12-канальной группы, занимающих полосу частот 12,3-59,4 или 12,3-107,7 кГц, и транзита выделенных каналов.

Аппаратура дает возможность: выделения и введения из системы передачи К-60п, работающей в основном спектре частот, одной 12-канальной группы в линейном спектре частот с возможностью передачи этой группы в аппаратуру выделения других систем в этом спектре частот; выделения или введения одной 12-канальной группы с использованием каналов в качестве оконечных при наличии в пункте выделения индивидуальных преобразователей; высокочастотного транзита одной из выделенных первичных групп каналов из одной системы передачи в другую в полосе частот 60-108 кГц.

СВПГ-1ПГ - стойка выделения одной 12-канальной группы с преобразованием и генераторным оборудованием. На стойке помимо оборудования выделения, введения и преобразования 12-канальных групп, установлены блоки генераторного оборудования индивидуальных несущих частот в полосе 64-108 кГц, групповой несущей частоты 120 кГц, контрольной частоты 84,14 кГц.

В аппаратуре предусмотрена возможность организации транзита вещания в одной из выделенных 12-канальных групп в полосе частот 24-36 кГц. Оборудование ВЧ-транзита канала вещания в состав аппаратуры выделения не входит.

Аппаратура СВПГ-1ПГ рассчитана для работы в сухих отапливаемых помещениях при температуре от 10 до 40єС и относительной влажности окружающего воздуха до 75%. Конструкция сойки базовая. Заполнение одностороннее.

Электропитание аппаратуры выделения, введения и ВЧ-транзита групп каналов производится от стабилизированных источников постоянного тока напряжением 21,2 и 206 В ±3% и нестабилизированным напряжением 24 В ±10% (цепь сигнализации). Расход тока при напряжении 21,2 В - 1,7 А (основное питание), 2,0 А (резервное питание); при 24 В - 2,8 А.

1.3 Аппаратура индивидуального преобразования

Стойка индивидуального оборудования СИО-24п служит для преобразования токов тональной частоты 0,3-3,4 кГц в диапазон частот 12-канальной группы 60-108 кГц и обратно. Позволяет осуществить переход с двухпроводной на четырехпроводную часть телефонного канала, а также обеспечивает вызов по каналам.

Стойка комплектуется на 12 каналов с монтажом на 24 канала. Для доукомплектования стойки заказывают комплект индивидуального оборудования на 12 каналов СИО-24п.

В состав полностью укомплектованной стойки входят: 24 блока индивидуального преобразования частоты БИП; 24 блока устройства вызова БУВ; два блока генераторов тонального вызова на частоты 2100 и 1600 Гц; два блока генератора тонального вызова на частоты 1000/20 и 500/20 Гц; два блока переключающего устройства; измеритель уровней; двух- и четырехпроводное ПВУ; испытательный усилитель на 60-108 кГц; устройства защиты, сигнализации, коммутационное и вводное. На стойке устанавливается шесть удлинителей по 11,3 дБ для каналов, используемых для ТТ. В тракте передачи СИО-24п предусмотрен ввод контрольной частоты 84, 14 кГц с возможностью регулировки уровня до 0,7 дБ через 0,17 дБ. Конструкция стойки базовая. Заполнение одностороннее.

Аппаратура рассчитана для работы в сухих отапливаемых помещениях при температуре от 10 до 40єС и относительной влажности окружающего воздуха до 75%.

1.4 Оборудование служебной связи и телемеханики

телемеханика электропитание связь напряжение

Унифицированное оборудование служебной связи ССС-7 предназначено для обеспечения служебной телефонной связью кабельных магистралей, уплотненных системами передачи К-60п.

Стойка ССС-7 предназначена для организации служебной связи на кабельных линиях, уплотненных системой передачи К-60п. ССС-7 используют в ОП и ОУП без РКМ. В состав оборудования входят стойки для оконечных и промежуточных усилительных пунктов.

Стойка ССС-7 состоит из следующего оборудования: комплект МСС с ПИВ, ПСС-1 с ПИВ, ПСС-2 с ПИВ, два комплекта УСС с ПИВ, три комплекта прямой линии ЦБ, комплект прямой линии АТС, соединительных линий (РСЛ), устройств вызова (УВ), три комплекта служебной линии, два комплекта гарнитурного контура, четыре комплекта соединительных линий (комплекты, оканчивающиеся гнездами); блок циркулярного вызова, по три блока на два усилителя приема и на два усилителя передачи; плата защиты и сигнализации, управления, телемеханики, управления и телемеханики, генератора тонального вызова, усилителя служебной связи и громкоговорителя.

Электропитание аппаратуры ССС-7 осуществляется от источника постоянного тока напряжением 21,2 и 24 В (сигнализация). Расход тока при напряжении 21,2 В - 0,15 А; при 24 В - 0,7 А.

Аппаратура ССС-7 рассчитана для работы в сухих отапливаемых помещениях при температуре от 10 до 40є С и относительной влажности окружающего воздуха до 75%.

Комплект ТМ-ОУП формирует и передает команды управления в линию связи и принимает сигналы с линии. ТМ-ОУП состоит из распределителя, формирователя тактовых импульсов ФТИ-ОУП, блока автоматического запуска распределителя АЗ, коммутирующих ключей, блока приема и передачи двух схем совпадения, элементов ЭП и бесконтактных реле БР "характер сигнала" и "номер НУП".

1.5 Аппаратура оперативно-технологической проводной связи

Аппаратура МСС-2-1-60 предназначена для подключения студий небольших узлов связи к сети магистральной, дорожной и отделенческой связи совещаний в качестве исполнительной станции по каналу ТЧ.

Аппаратура обеспечивает: связь с распорядительной станцией по каналу ТЧ без посылки токов прямого и обратного управления и по каналу НЧ с посылкой токов прямого и обратного управления; подключение одного исполнительного направления по двухпроводной схеме, а другого - по четырехпроводной; транслирования токов прямого и обратного управления с распорядительного и исполнительного направлений, включенных по двухпроводной схеме; посылку тока прямого управления с исполнительного направления, включенного по четырехпроводной схеме, в сторону распорядительного направления, включенного по двухпроводной схеме; возможность перебоя разговора исполнительных направлений распорядительными.

Аппаратура может работать в качестве: оконечного усилителя четырехпроводной связи; оконечного усилителя двухпроводной связи; узловой трансляции.

Напряжение электропитания от источника постоянного тока 21,6-26,4 В. Максимальный расход тока 0,9 А.

Аппаратура работает в закрытых отапливаемых помещениях при температуре от 1 до 40єС и относительной влажности окружающего воздуха (65±15)%.

1.6 Аппаратура междугородной и местной телефонной связи

Автоматическая координатная телефонная станция АТСК-50/200 предназначена для организации телефонной связи между абонентами предприятий или учреждений и внешней связи этих абонентов с городскими и ведомственными АТС. АТСК-50/200 не полностью удовлетворяет требованиям производственной связи для железнодорожного транспорта, так как оконечная станция обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что она имеет только одно направление исходящей связи. Однако небольшими изменениями в схеме станции удается увеличить количество направлений до пяти.

Станции оконечные (ОС) и узловые (УС) рассчитаны на начальную (минимальную) емкость 50 номеров и конечную 200 номеров. Расширение емкости с 50 до 200 номеров осуществляется блоками по 50 номеров. При максимальной емкости 200 номеров ОС будет иметь 13 двусторонних соединительных линий, УС - 48. В каждый из 50-номерных блоков можно включить 30 индивидуальных абонентских линий и 10 линий со сблокированными телефонными абонентскими аппаратами. Связь между сблокированными аппаратами, а также между каждым из них и другими абонентскими аппаратами осуществляется через комплект сблокированных абонентов (САК) обычным набором номера. Кроме того, в каждый из 50-номерных блоков можно включить четыре линии монетных автоматов (за исключением САК).

Электропитание АТСК-50/200 осуществляется от источника постоянного тока с номинальным напряжением 60 В. Колебания питающего напряжения допускаются в пределах от 54 до 72 В.

Аппаратура АТСК-50/200 рассчитана для работы в сухих отапливаемых помещениях при температуре от 15 до 35єС и относительной влажности окружающего воздуха 45-80%.

Узел автоматической коммутации дальней автоматической телефонной связи УАК ДАТС предназначен для осуществления двухсторонних оконечных и двухпроводных транзитных соединений между абонентами дорожной сети ДАТС, связанными между собой каналами тонального телеграфирования.

Электропитание УАК ДАТС осуществляется от станционной батареи напряжением 60 В (ток 0,5А).

Коммутатор М-60 предназначен для индивидуальной установки и комплектации междугородных станций до 60 каналов. Коммутатор имеет два рабочих места и 10 шнуровых пар. М-60 оформлен в деревянном двухпанельном корпусе и содержит комплекты: линий междугородных - шесть; соединительных - восемь; прямых абонентов - пять; заказных - два; служебных - два; служебных передаточных (двусторонних) - два.

Электропитание коммутатора осуществляется от источника постоянного тока напряжением 24 В (ток 2 А).

2. Требования, предъявляемые аппаратурой связи к устройствам электропитания

2.1 Обеспечение высокой надежности снабжения электроэнергией

В соответствии с ОСТ 32.14-80, устанавливающим деление всех электроприемников железнодорожного транспорта в отношении надежности снабжения их электроэнергией на три категории, дома связи отнесены к особой группе приемников 1-й категории. Приемники этой группы должны обеспечиваться двойным резервированием электропитания, т.е. их электроснабжение должно осуществляться от трех независимых источников электроэнергии. Так как электроснабжение дома связи обеспечивается лишь от одного внешнего источника электроэнергии, то вторым источником считаем ДГА, а в качестве третьего источника используется аккумуляторная батарея. Запас емкости батареи рассчитывается с учетом питания аппаратуры связи в часы наибольшей нагрузки (ч.н.н.) в течение 2 часов. Для повышения надежности электроснабжения предусматривается прокладка двух питающих линий по возможности от разных точек электросети.

2.2 Номинальные напряжения и показатели качества электрической энергии

Номинальное напряжение аппаратуры проводной связи, их отклонения и допустимые псофометрическая или среднеквадратичная пульсации по постоянному току нормированы ГОСТ 5237-69 - "Установки электропитания проводной связи. Напряжения". Этому ГОСТу должны соответствовать и проектируемые установки электропитания домов связи.

Значения напряжений, допустимых пределов их изменений и величин пульсации представим в обобщенном виде по родственным типам аппаратуры в форме табл. 4.

Таблица 4. Параметры электропитания аппаратуры связи

Вид аппаратуры	Напряжение источника тока, В	Допустимая пульсация напряжения, создаваемая источником тока при измерении, В
	номинальное	допустимые пределы измерения	ламповым вольтметром со среднеквадратичной шкалой	псофометром
Аппаратура дальней связи на транзисторах (К-60п, К-12+12,МСС-2-1-60,)	24 21,2	21,6-26,4 20,6-21,8	250·10-3 в полосе частот до 300 Гц и 15·10-3 в полосе частот от 300 Гц и выше	-
Коммутаторы ручных междугородных телефонных станций (М-60)	24	21,6-26,4	-	2,4·10-3
Оборудование автоматических междугородных телефонных станций (УАК-ДАТС)	24 60	21,6-26,4 58-66	-	2,4·10-3 5·10-3
Координатные АТС (АТСК-50/200)	60	54-72	-	5·10-3

2.3 Токовые нагрузки, создаваемые аппаратурой связи, на источники питания

Нагрузка, создаваемая аппаратурой связи, не остается постоянной. Особенно большими колебаниями в течение суток отличается нагрузка АТС.

Ток, потребляемый аппаратурой избирательной связи, значительно увеличивается во время посылки вызова и уменьшается при разговоре. Поскольку посылка вызова по времени незначительна, то при расчете емкости батареи учитывается только ток, потребляемый аппаратурой при разговоре.

В расчетах тока нагрузок рекомендуется предусматривать резерв 15-20% для развития связи в ближайшие 5-10 лет.

Результаты расчета нагрузки представим в форме табл. 5.

Таблица 5. Расчетные данные потребления тока аппаратурой связи в аварийном режиме

Потребители электроэнергии	Единица измерения	Количество аппаратуры	Потребление тока в час наибольшей нагрузки, А, при напряжениях, В
			ЛАЗ	АТС и МТС
			Стабил. - 21,2	Нестаб. - 24	60	24
			На единицу	общая	На единицу	общая	На единицу	общая	На единицу	общая
СЛУК ОУП-3на 2 системы	система	1	1,5	1,5	5,7	5,7	-	-	-	-
СДП К-60п на 4 цепи ДП	система	1	30,00	30,00	2,00	2,00	-	-	-	-
ОК-12+12 на 2 системы с передачей ДП	система	1	-	-	12,9	12,9	-	-	-	-
СВПГ-1ПГ	стойка	2	3,70	7,4	2,80	5,6	-	-	-	-
СИО-24п	стойка	2	2,5	5,00	0,47	0,94	-	-	-	-
ССС-7	стойка	1	0,15	0,15	0,65	0,65	-	-	-	-
ТМ-ОУП на 2 направления	комплект	1	1,40	1,40	0,30	0,30	-	-	-	-
МСС-2-1-60	стойка	1	-	-	0,90	0,90	-	-	-	-
АТСК-50/200	50 номеров	2	-	-	-	-	3,0	6,0	-	-
УАК ДАТС	канал(комплект)	3	-	-	-	-	1,0	3,0	0,2	0,6
М-60	коммутатор	1	-	-	-	-	-	-	2,0	2,0
Итого:	45,45		28,99		9,0		2,6
Резерв (20%)	9,09		5,8		1,8		0,52
Всего:	54,54		34,8		10,8		3,12

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

Под системой электропитания дома связи понимается совокупность систем электроснабжения и средств вторичного электропитания, объединенных общим функциональным назначением.

Системы питания по способу резервирования делятся на выпрямительно-аккумуляторные и безаккумуляторные.

Безаккумуляторная система применяется лишь при электроснабжении объекта связи от двух заведомо надежных и независимых внешних источников питания, одновременное отключение которых исключается как в нормальных, так и в аварийных условиях.

Выпрямительно-аккумуляторные системы являются основными системами электропитания устройств железнодорожной проводной связи.

Так как на железной дороге предъявляется особое требование к резервированию электропитания, выберем выпрямительно-аккумуляторную систему.

Аккумуляторные системы электропитания по принципу построения ЭПУ делятся на многобатарейные и однобатарейные.

Однобатарейная система находит широкое применение на небольших железнодорожных станциях для питания внутристанционной связи и телеграфной аппаратуры.

По способу эксплуатации ЭПУ делятся на автоматизированные (необслуживаемые) и неавтоматизированные (обслуживаемые).

В настоящее время даже в неавтоматизированных ЭПУ значительная часть операций по управлению работой установки автоматизирована. Эксплуатация неавтоматизированных ЭПУ не требует постоянного обслуживания во всех режимах, за исключением режима послеаварийного заряда аккумуляторных батарей, который производится с отключением их от шин нагрузки и требует ручной коммутации.

Автоматизированные ЭПУ обеспечивают возможность автоматизации процесса послеаварийного заряда аккумуляторных батарей без отключения их от шин потребителей.

Неавтоматизированные ЭПУ применяются при ненадежном электроснабжении, что является характерным для небольших узлов связи (один фидер внешнего электроснабжения с перерывами аварийного характера), случаи отключения электроэнергии являются достаточно частыми и поэтому послеаварийный заряд аккумуляторных батарей осуществляется в ускоренном 7-часовом режиме. В этом режиме конечное зарядное напряжение достигает 2,7 В на аккумулятор, а общее напряжение батареи намного превышает максимальное напряжение, допустимое аппаратурой связи. Батарея в таких условиях должна заряжаться с отключением ее от шин нагрузки. Кроме того, заряд аккумуляторов при напряжении, превышающем 2,3В, сопровождается интенсивным газообразованием, "кипением" электролита, что требует внимательного наблюдения за процессом заряда со стороны обслуживающего персонала.

Автоматизированные ЭПУ применяются при надежном электроснабжении (два фидера питания от независимых мощных источников) случаи отключения сети переменного тока весьма редки. Поэтому послеаварийный заряд аккумуляторных батарей может осуществляться в течение продолжительного времени (несколько суток).

Имеем надежное электроснабжение, ток нагрузки по цепи 24 В составляет 34,8 А с учетом резерва, поэтому выбираем неавтоматизированную ЭПУ.

В соответствии с рекомендациями ГТСС использование одногруппных батарей допускается только для питания АТС и узлов ДАТС при токе нагрузки в автоматизированной ЭПУ до 140 А и в неавтоматизированной - до 40 А, а также для питания телеграфных станций. В остальных случаях рекомендуется деление батареи на две группы. Обе группы имеют одинаковую емкость и работают параллельно во всех режимах, за исключением ремонтных и контрольных периодов, когда они разделяются.

Так как в данном случае используются не только аппаратура АТС и комплект ДАТС, то нам необходимо разделить батареи на две группы.

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

Для того чтобы аккумуляторная батарея при работе в буферном режиме находилась в заряженном состоянии и была готова взять на себя нагрузку при аварии в сети переменного тока, необходимо поддерживать на ее зажимах напряжение, равное 2,2 В на аккумулятор (режим непрерывного подзаряда). Однако в таком случае напряжение всей батарей, как правило, оказывается выше напряжения, максимально допустимого на аппаратуре.

Существует два способа поддерживания напряжения на входе питаемой аппаратуры в заданных пределах: гасящих элементов и секционирования батареи.

При способе гасящих элементов в цепь нагрузки последовательно включаются нелинейные или управляемые элементы, на которых гасится избыток напряжения.

При способе секционирования батарея делится на основную ОБ и добавочную ДБ секции (группы). На буферную работу включается только ОБ, количество аккумуляторов в которой выбирается таким образом, чтобы напряжение на ней в буфере было примерно равно среднему значению напряжения питания аппаратуры. Остальные аккумуляторы образуют добавочную группу и нормально отключены как от нагрузки, так и от основного выпрямительного устройства ОВ. В заряженном состоянии ДБ поддерживается специальным выпрямителем (выпрямителем содержания) ДВ (ВС).

При переходе от нормального режима к аварийному в первом случае выключаются гасящие сопротивления, а во втором - к ОБ последовательно подключается ДБ.

Для железнодорожных узлов связи небольшой мощности заводы МПС поставляют выпрямительные устройства (ВУ) типа ВСП. Предприятия Министерства связи выпускают достаточно мощные ВУ типа ВУК, которые в настоящее время заменяются более совершенными тиристорными ВУ типа ВУТ.

В неавтоматизированных ЭПУ применяются в основном ВУ типа ВСП, однако мощность их по напряжению 24 В невелика. Поэтому при токе нагрузки в цепи 24 В выше 30 А рекомендуется применение ВУ типа ВУТ.

ВУ типа ВУТ (ВУК) рассчитаны для работы, как с гасящими элементами, так и с секционированными батареями.

В настоящее время метод гасящих нелинейных сопротивлений в ЭПУ 24 В почти не используется. Диапазон регулирования напряжения современных САРН 24 В является достаточным для цепей 21,2 и 24 В. Поэтому при установке в неавтоматизированных ЭПУ 24 В ВУ типа ВУТ аккумуляторные батареи не секционируются, а нагрузки цепей 21,2 и 24 В включаются через отдельные САРН (или отдельные регуляторы одной САРН).

Так как потребляемый аппаратурой ток по цепи 24 В равен 93 А, то намечаем к установке два ВУ типа ВУТ-31/125 (один рабочий, один резервный), а ток потребляемый аппаратурой по цепи 60 В равен 10,8 А, то выбираем два ВУ типа ВСП-60/20 (один рабочий, один резервный).

5. Расчет основного электрооборудования ЭПУ

К основному электрооборудованию ЭПУ относятся: выпрямительные и другие преобразовательные устройства, резервные источники электроэнергии, включая аккумуляторные батареи, устройства для поддержания напряжения на входе потребителей в допустимых пределах, коммутационные устройства в цепях переменного и постоянного тока.

5.1 Расчет аккумуляторных батарей

Расчет аккумуляторных батарей заключается в определении их емкости, индексного номера аккумуляторов, а также их количества в батареях.

Для расчета аккумуляторных батарей подготавливаются следующие исходные данные.

Аварийный ток нагрузки , на который должна быть рассчитана аккумуляторная батарея. Этот ток складывается из тока, необходимого для питания аппаратуры связи , и тока, нужного для аварийных потребителей, работа которых должна быть обеспечена при нарушении внешнего электроснабжения (аварийное освещение).

Для аварийного освещения используется, как правило, аккумуляторная батарея 24 В.

Ток в А, потребляемый лампами аварийного освещения,

,

где - мощность ламп аварийного освещения, Вт (находим из табл. 3);

- номинальное напряжение рассчитываемой цепи, В.

Ток в А в общем случае определяется по формуле:

,

где - ток, потребляемый аппаратурой связи, требующей стабилизации напряжения с точностью ±3%, А (находим из табл. 5.);

- ток, потребляемый аппаратурой связи, не требующей стабилизации напряжения с точностью ±3%, А (находим из табл. 5);

Аккумуляторная батарея 60 В должна поддерживать ток равный 10,8 А.

Продолжительность питания аварийной нагрузки от аккумуляторной батареи выбираем равным 2 часам.

На основании подготовленных данных рассчитаем емкость аккумуляторной батареи.

В двухгрупповых аккумуляторных батареях обе группы работают параллельно, поэтому расчетный ток нагрузки каждой из групп аккумуляторной батареи берется в 2 раза меньше.

Емкость аккумуляторов, гарантируемая заводом, характеризуется, как известно, ее номинальным значением. При этом температура раствора электролита считается равной +25єС. Поэтому расчетная емкость, требуемая для питания аппаратуры связи в аварийных условиях, должна быть приведена к номинальным условиям. Номинальная емкость в А·ч.

,

где - коэффициент интенсивности разряда в % (определяется из [1, §4]);

- температурный коэффициент емкости (принимаем 0,008);

- фактическая температура электролита во время разряда аккумуляторов (принимаем +15єС).

Рассчитаем емкость аккумуляторной батареи 24 В

Рассчитаем емкость аккумуляторной батареи 60 В

Исходя из полученного результата определяем индексный номер N аккумулятора и его паспортную номинальную QН из таблиц [1;2;3]

N =

Индексный номер аккумулятора выбираем в сторону увеличения емкости N =5

Батарея 60В состоит из двух групп.

N =,

тогда N =1

Данные расчета емкости и выбранный тип аккумуляторов занесем в таблицу 6.

Таблица 6. Расчетная емкость и тип аккумуляторов

Напряжение аккумуляторной батареи, В	Число групп батареи	Ток одной группы батареи, А	Коэффициент интенсивности разряда, %	Расчетная емкость батареи, А·ч	Тип аккумуляторов	Паспортная номинальная емкость аккумуляторов, А·ч
24	2	49,75	61	178	СН-5	200
60	2	5,4	61	20	СН-1	40

Паспортная номинальная емкость аккумуляторов, как правило, несколько превышает расчетную и поэтому в аварийном режиме за расчетное время аккумуляторы не понизят своего напряжения до предельного значения.

Минимальное напряжение батареи, питающей аппаратуру ЛАЗа: 22 В при номинальном напряжении батареи 24 В, 56 В - при 60 В.

Минимальное количество аккумуляторов в батарее определяется в зависимости от минимально допустимого напряжения на зажимах питаемой аппаратуры; максимально допустимого падения напряжения в токораспределительной проводке и коммутационно-защитной аппаратуре (принимает равным примерно 3% от номинального значения напряжения батареи); конечного разрядного напряжения одного аккумулятора в принятом режиме разряда (определяется из [1, §4]).

Определим количество аккумуляторов в батарее 24 В

.

Определим количество аккумуляторов в батарее 60 В

.

5.2 Расчет элементов схемы поддержания напряжения на входе питаемой аппаратуры в заданных пределах

В случае использования для цепей поддержания напряжения в заданных пределах способа секционирования батареи на ОБ и ДБ количество аккумуляторов в ОБ и ДБ определяется по формулам:

;

,

где - напряжение на аккумуляторе при буферном режиме, В;

- количество аккумуляторов в батарее;

- среднее напряжение питания рассчитываемой цепи, В (определяется как среднее арифметическое минимального и максимального значений напряжения, допустимых на входе аппаратуры).

Для аккумуляторной батареи 24 В

Диапазон регулирования напряжения современных САРН 24 В является достаточным для цепей 21,2 В и 24 В. Поэтому при установке в неавтоматизированных ЭПУ 24 В ВУ типа, ВУТ (ВУК) аккумуляторные батареи не секционируются, а нагрузки цепей 21,2 В и 24 В включаются через отдельные САРН (или отдельные регуляторы одной САРН).

Для аккумуляторной батареи 60 В

,

.

Проверка потребности в делении ДБ на несколько секций

- достаточно одной дополнительной секции

5.3 Расчет выпрямительных устройств

Задача расчета заключается в определении типа и количества рабочих и резервных выпрямительных устройств (ВУ).

Тип и количество выпрямителей определяются по необходимой мощности и требуемому току.

Ток буферной работы комплекта рабочих ВУ соответствует току, потребляемому аппаратурой связи в ч.н.н.

Ток резервного ВУ, обеспечивающего заряд стационарных кислотных аккумуляторов, определяется по формуле

,

где - зарядный ток на один индексный номер аккумулятора (для неавтоматизированных - 6А);

- индексный номер аккумуляторов;

- число групп аккумуляторных батарей, одновременно заряжающихся от одного выпрямителя (в неавтоматизированных ЭПУ послеаварийный заряд групп батарей производится поочередно).

По известным значениям токов и мощность выпрямительных устройств при буферной работе и при заряде аккумуляторов определяются в кВт как:

; ,

где - напряжение на аккумуляторе в буферном режиме, 2,2В;

- напряжение на аккумуляторе в конце заряда (в неавтоматизированных - 2,7В;

, - количество аккумуляторов в группе соответственно в буферном или зарядном режимах.

Определим зарядный ток для аккумуляторной батарей 24 В

Определим мощность ВУ при буферной работе и при заряде аккумуляторов

,

Определим зарядный ток для аккумуляторной батарей 60 В

Определим мощность ВУ при буферной работе и при заряде аккумуляторов

,

На основании выполненных расчетов подберем типы ВУ. Для аккумуляторной батарей 24 В выбираем два ВУ типа ВУТ-31/125 (один рабочий, один резервный), а для аккумуляторной батарей 60 В - два ВУ типа ВСП-60/20 (один рабочий, один резервный) и ими комплектуем ЭПУ.

Таблица № 7. Технические данные выпрямительных устройств типа ВУТ

Тип ВУТ	Выходная мощность, кВт	Выпрямительное напряжение, В	Выпрямительный ток, А	КПД
	условная	максимальная	минимальное	номинальное	максимальное	номинальный	минимальный
ВУТ-31/125	4	3,88	22	24	31	125	12,5	0,8	0,66

Таблица № 8. Технические данные выпрямительных устройств типа ВСП

Тип ВСП	Номинальная мощность, кВт	Сторона переменного тока	Сторона выпрямленного тока	Режим стабилизации напряжения	Пределы измерения тока нагрузки, А	Режим стабилизации тока	Пределы измерения напряжения, В
		Мощность, кВА	КПД		Максимальная мощность, кВт	Пределы устанавливаемого напряжения, В		Пределы устанавливаемого тока нагрузки, А
ВСП-60/20	1,2	3,05	0,7	0,6	1,28	59-66	2-20	60-12	65-68

6. Расчет нагрузки электроустановки на внешней сети и выбор ДГА

Мощность резервной электростанции должна быть достаточной для обеспечения электроэнергией аппаратуры связи, питаемой в буферном режиме или непосредственно от сети переменного тока, послеаварийного заряда батарей, гарантированного освещения, а также двигателей вентиляции аккумуляторной и помещения ДГА, насосов топлива для ДГА.

В этом случае активная и реактивная составляющие мощности ЭПУ в кВт, потребляемые от ДГА, составляет:

;

,

где - активная мощность, потребляемая ВУ в буферном режиме с аккумуляторными батареями;

- активная мощность резервно-зарядного ВУ;

- КПД ВУ;

- коэффициент мощности ВУ;

, - соответственно активная и реактивная мощности гарантированного освещения;

- коэффициент одновременности включения приборов освещения и силового оборудования;

, - соответственно активная и реактивная составляющие мощности двигателей вентиляции.

1. Выпрямительные устройства в буферном режиме

 кВт

2. Выпрямительные устройства в режиме заряда батарей

3. Аварийное освещение 24 В постоянного тока

4. Силовое электрооборудование

Определим полную мощность ДГА в кВА

По определенному значению полной мощности выбираем тип ДГА. Так как полная мощность равна 14,83кВА, то выбираем один ДГА-16.

Рассчитаем нагрузки, создаваемые электроустановкой дома связи на сеть переменного тока, учитывая все виды нагрузок, в том числе, мощность потребителей общего освещения.

Общее освещение

Полная мощность электроустановки дома связи:

Коэффициент мощности электроустановки:

Cos j=P/S==0,71

Данные расчета и выбора типа ДГА представим в виде таблицы № 9

Таблица № 9. Расчетные данные мощности ДГА и ЭПУ

Наименование нагрузки	Мощность потребителей	Примечание
	Активная, Вт	Реактивная, вар	Полная, ВА
1. Выпрямительные устройства в буферном режиме	4457	5253	6889
2. Выпрямительные устройства в режиме заряда батарей	2270	2768	3579
3. Силовое эл.оборудование	3350	2515	4189
4.Аварийное освещение 24В	170	0	170
Итого:	10247	10536	14827	ДГА-16
6. Общее освещение	5694	1858	5989
Всего:	15941	12394	20816
Коэффициент мощности ЭПУ				0,71

7. Структурная схема электроустановок

Структурная схема электроустановок представлена на рис 1.

ЭПУ с номинальным напряжением 24 В. В состав ЭПУ-24 входят выпрямители ВУК-31/125, батарейные щиты ЩБ 2 и аккумуляторная батарея из двух групп. Аккумуляторная батарея не секционированная. Коммутация батарейная осуществляется вручную отключением соответствующих ножевых однополюсных рубильников, монтируемых на батарейных щитах. Для регулирования напряжения 24 и 21,2 В в ЭПУ с не секционированными батареями применяют отдельные САРН (или отдельные регуляторы на один САРН).

Емкость аккумуляторной батареи (двух групп) рассчитана для питания нагрузки в аварийном режиме в течении 2 ч при температуре воздуха в аккумуляторном помещении не ниже +15єС.

ЭПУ с номинальным напряжением 60 В для АТС, УАК ДАТС и телеграфных станций. Создают из выпрямителей типа ВСП-60/20 и коммутирующих устройств типа КУ-60/40. Аккумуляторная батарея в этих ЭПУ секционирована и имеет одну или две дополнительные группы в зависимости от применяемых КУ. Подключение дополнительных групп к основной группе батареи происходит в аварийном режиме работы ЭПУ при понижении напряжения на нагрузке автоматически без обрыва в цепи питания.

В послеаварийном режиме заряд каждой группы аккумуляторных батарей производят поочередно от резервного ВСП. Подключение аккумуляторов к ВСП для заряда выполняется с помощью переключателей коммутирующего устройства. В состав ВСП входит выпрямитель содержания для дополнительных аккумуляторов батареи. Емкость аккумуляторной батареи двух групп рассчитана для питания нагрузки в аварийном режиме в течение 2 ч, при температуре воздуха в аккумуляторном помещении не ниже +15єС.

Для обеспечения норм пульсации напряжений при отключении аккумуляторной батареи от нагрузки установка дополнительных устройств не требуется, так как выпрямитель ВСП-60/20 предназначен для безбатарейного питания. Коммутирующее устройство входит в состав шкафа ВСП-60/20.

Список использованной литературы

Тюрморезов В.Е. Источники электропитания устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. 2 изд. М.: Транспорт, 1978.

Дмитриев В.Р., Смирнова В.И. Электропитающие устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. Справочник. М.: Транспорт, 1983.

Фельдман А.В., Частоедов Л.А. Электропитание устройств связи железнодорожного транспорта. 2 изд. М.: Транспорт, 1986.

Бунин Д.А., Хейн Д.Ш. Аппаратура транспортной проводной связи. Справочник. 2 изд. М.: Транспорт 1981.

Хейн Д.Ш. Аппаратура оперативно-технологической проводной связи. Справочник. М.: Транспорт, 1992.

Размещено на Allbest.ru