Проектирование электропитания устройств связи и автоматики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кафедра "Системы передачи информации"

Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине "Электропитающие устройства"

Проектирование электропитания устройств связи и автоматики

Омск 2010

Реферат

Курсовой проект содержит 21 страницу печатного текста, 3 таблицы, 3 рисунка, использовано 4 источника.

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

Цель работы - спроектировать электропитающую установку при заданных нагрузках и категории внешнего энергоснабжения.

Содержание

Введение

1. Выбор системы электропитания

1.1 Составление предварительной структурной схемы электропитания

2. Выбор преобразователей для бесперебойного питания нагрузок в аварийном режиме

3. Расчет емкости и числа элементов аккумуляторной батареи

3.1 Расчет числа элементов АБ

3.2 Расчет емкости и выбор типа аккумуляторов

4. Выбор типа выпрямителей

5. Расчет параметров вводной сети переменного тока и дизель-генератора

5.1 Расчет мощности АДГУ и выбор его типа

5.2 Расчет потребления электроэнергии от внешней сети

6. Выбор вводных устройств переменного тока

7. Расчет и выбор предохранителей, автоматических выключателей, выбор ограничителей перенапряжений

8. Расчет токораспределительной сети

9. Расчет сопротивления защитного контура заземления и измерительных электродов токам растекания

10. Размещение оборудования и защитного контура

11. Расчет надежности электропитающей установки

Заключение

Библиографический список

Введение

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 сложное ЭПУ I особой категории с 3-мя АБ. Такую систему используют при нагрузках большой мощности.

1. Выбор системы электропитания

В соответствии с данной в задании категорией надежности электроснабжения (I особой) выбираем систему электропитания.

Основные источники электроэнергии - внешнее электроснабжение по фидерам напряжением 220 В 50 Гц, 1 автоматизированная местная дизель-генераторная установка (АДГУ) и аккумуляторная батарея (АБ).

В нормальных условиях питание осуществляется от внешних источников непосредственно или через преобразователи, а в аварийных условиях - от резервного местного источника питания, в качестве которого используются аккумуляторные батареи (АБ) или автоматизированной дизель-генераторной установки.

В данном проекте рассматриваем наиболее сложную работу ЭПУ для стационарных объектов связи и автоматики по системе "On-Line", то есть 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.

1.1 Составление предварительной структурной схемы электропитания

По заданным параметрам нагрузки и категории надежности электроснабжения составляем предварительную структурную схему ЭПУ для потребителей электропитания I особой категории надежности (рисунок 1.1).



Рисунок 1.1 - Предварительная структурная схема ЭПУ

Предварительная структурная схема ЭПУ включает в себя 2 Ф1 и Ф2 - фидера 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 І особой категории надёжности представлена в альбоме чертежей.

2. Выбор преобразователей для бесперебойного питания нагрузок в аварийном режиме

Тип стоек стабилизаторов ССПН осуществляем по табл.П.1 с учетом 75 % их загрузки и необходимости наличия резерва. Выбираем стойки ССПН-4 48-60/120 с габаритами в мм - 2250600700.

Выбираем КВ 12/100 с габаритами 2250600700.

В задании требуется обеспечить питание нагрузки переменного тока 220 В 50 Гц, для нее в соответствии с необходимой мощностью выбираем 4 инвертора УИЦ-9000 устанавливающийся в шкаф с габаритами - 962600600 мм.

3. Расчет емкости и числа элементов аккумуляторной батареи

Расчет ведется при аварийном режиме ЭПУ, когда основная нагрузка и 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)

батареи.

В процессе заряда и разряда аккумуляторов напряжение на каждом элементе, блоке изменяется. Так, для выбранного типа аккумулятора с номинальным напряжением элемента 2 В максимальное, зарядное напряжение составляет U_{эл max} = 2.35 В, а минимальное напряжение U_эл.min=1.72 В.

Напряжение всей батареи будет меняться в пределах:

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

U_АБmax

U_АБmin

3.2 Расчет емкости и выбор типа аккумуляторов

Прежде всего, найдем суммарный ток, потребляемый от батареи в аварийном режиме преобразователем ССПН-4 48-60/120, инверторами - УИЦ-9000, устройствами электропитания, УЭПС-2 60/200-44, аварийным освещением и другими нагрузками при минимальном напряжении батареи в конце разряда с учетом коэффициента полезного действия (КПД) каждого преобразователя.

Принимаем КПД стойки ССПН з_сспн1 = 0,92; для выпрямителя принимаем з_кв2 = 0,85; КПД инвертора ИАТ примем з_иат3 = 0,8.

Тогда:

(3.3)

где U_i - номинальное напряжение нагрузок по заданию,

U_трс ? допустимое падение напряжения в токораспределительной сети, определяемое по таблице 3.1,

I_i - максимальный ток нагрузок оборудования.

Ток аварийного освещения определяем по заданию:

В связи с большим переменным током ставим на выходе 3 аккумуляторные батареи.

 (3.4)

где =3.05.

Необходимая номинальная емкость батареи С_прив, приведенная к условному 2-х часовому режиму разряда и температуре среды равной 30^о С, зависит от ряда факторов: тока разряда I_р, времени разряда t_р и соответствующего ему коэффициента отдачи по емкости з_G, от температуры окружающей среды t_ср.

С учетом падения емкости АБ в конце срока эксплуатации на 20%:

, (3.5)

где б = 0,0008 - температурный коэффициент изменения емкости аккумулятора.

Значения з_G зависит от выбранного t_р, в нашем случае з_G =0,61.

Емкость элементов группы находим:

(3.6)

Тогда:

Выберем для АБ 1 ЭПУ стационарные герметизированные по AGM-технологии аккумуляторы марки "A600-OPzV" типа A602/2000 с габаритами 775215400мм, а для АБ 2 и АБ 3 - герметизированные по AGM-технологии аккумуляторы марки "A600-OPzV" типа A602/2500 с габаритами 775215400мм.

Срок службы таких аккумуляторов - более 10 лет.

С_АБ1 = 4000 Ач, С_АБ2 = С_АБ3 = 5000 Ач.

4. Выбор типа выпрямителей

Выбор выпрямителей производится по номинальному напряжению и максимальному току, который они могут выдавать по выходу.

Наибольший ток выпрямителей слагается из тока нагрузки и 10-ти часового тока заряда АБ с учетом 75 % загрузки выпрямителей

I_{в выб}= (I_р10 + I_{зар АБ})/0.75; (4.1)

где I_зар.АБ = С_АБ /t_зар; t_раз = 10 ч.

Рассчитаем аварийный разрядный ток:

(4.2)

где t_вос=0.5 ч.

При этом выпрямители должны иметь режим ограничения выходного тока при глубоком разряде АБ, чтобы не вывести АБ из строя.

В качестве выпрямительного устройства электропитания аппаратуры связи используем 3 УЭПС-2 60/200-44 с максимальной выходной мощностью 14400 Вт и выпрямителем ВБВ 60/50-2 с габаритами в мм - 2250600600.

Рассчитаем количество выпрямительных стоек по формуле:

(4.3)

где I_max=200 А - максимальный выходной ток в рабочем диапазоне УЭС.

Число стоек для 1-й УЭПС составляет 5, для 2-й и 3-й УЭПС по 7.

Устройства УЭПС обеспечивают:

- подключение 2-х групп АБ;

- 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;

- термокомпенсацию;

- равномерное распределение тока нагрузки между выпрямителями;

- батарейное тестирование;

- отключение низкоприоритетной нагрузки при разряде батареи;

- местную и дистанционную сигнализацию.

Стойка УЭПС укомплектована электронным регулятором выходного напряжения в зависимости от температуры АБ и имеет систему контроля параметров.

5. Расчет параметров вводной сети переменного тока и дизель-генератора

5.1 Расчет мощности АДГУ и выбор его типа

Максимальная нагрузка АДГУ при аварийном отключении питающих фидеров переменного тока:

Р_ДГУ = Р_УЭПС + Р_АО + Р_К + Р_СН. (5.1)

Мощность, потребляемая выпрямителями ВБВ УЭПСа:

Р_УЭПС = U_{АБ max}I_{в выб} / з_УЭПС, (5.2)

где з_УЭПС = 0,9 - КПД выпрямителей.

Из-за больших мощностей УЭПС возьмём 2 ДГУ . Получим формулы:

Р_ДГУ1 = Р_УЭПС1+ Р_УЭПС2 + Р_АО + Р_К + Р_СН;

Р_ДГУ2 = Р_УЭПС3 + Р_АО + Р_К + Р_СН. (5.3)

Находим P_ДГУ:

Р_ДГУ1 = 71393.313+94918.458+600+1000+1600=169511.77 Вт;

Р_ДГУ2 = 94918.458+600+1000+1600=98118.458 Вт.

Активная составляющая длительной нагрузки АДГУ Р_УЭПС должна составлять 50 - 75 % номинальной мощности агрегата, получим значение последней:

(5.4)

Найдём P₁:

Выбираем 2 автоматизированных дизель-генератора типа ДГА-М мощностью 350 кВт и 200 кВт.

ДГУ укомплектовывается помимо дизель-генератора щитом управления основными операциями ЩДГА, щитом вспомогательных операций ЩДГВ, стартерной батареей 24 В (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.

АДГУ может работать непрерывно до 200 часов.

5.2 Расчет потребления электроэнергии от внешней 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 , определяемых по таблице 5.1:

Р_max = Р_ДГУ + Р_М + Р_ОСВ + Р_{ВЕНТ .} (5.5)

Р_max =74593.313+94918.458+94918.458+5600+4300+4000=278330.22 Вт.

Годовая стоимость электроэнергии без учета реактивной составляющей мощности Q_max при стоимости одного кВт-часа Z руб. составляет:

П_потр. = Р_max?365?24 ?Z, руб. (5.6)

Возьмем Z=2.8 руб.

П_потр. = 278.33?365?24 ?2.8=6826878.24 руб.

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):

, Ач. (5.7)

Производим расчет:

Для освещения (соsц =1):

Для моторной нагрузки (соsц =0,7):

Для выпрямителей (соsц = 0,7):

Для вентиляционной нагрузки (соsц =0,8):

Полная мощность, потребляемая от сети:

, (5.8)

где - сумма всех активных мощностей;

- сумма реактивных мощностей групп нагрузок.

Максимальный ток по одной фазе, потребляемый из 3-х фазной сети переменного тока при равномерном распределении нагрузки по фазам:

I_Ф = S/3U_Ф, (5.4)

где U_ф=220 В.

I_Ф =288371.026/3 220=436.926 А.

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 вводного фидера Ф1 выбираем по I_Ф типа ВА-5343МС с присоединенным электромагнитным приводом для дистанционного управления им.

6. Выбор вводных устройств переменного тока

электропитание аккумуляторный ток генератор

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).

Для ЭПУ I особой группы категории можно выбрать, ШВРАУ 380/I_н 21 П К, с функциональной схемой, представленной на рис. 6.1.

Рисунок 6.1. - Функциональная схема шкафа ШВРА для ЭПУ I особой категории надежности.

На рис. 6.1 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-ипроводной схеме TN-S).

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

Предохранители ПН-2 выбираем на ток, равный 3I_н, со временем отключения нагрузки до 5 с, где I_н - номинальный ток нагрузки, равный 110 А, т.е. выбираем на ток равный 330 А.

Автоматические выключатели типов ВА 47-29, ВА-5135, ВА-5343М с характеристиками В, С, D выбираем 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 выбираем выключатели с характеристикой В, для моторной нагрузки мастерских - с характеристикой D, для основной нагрузки - с характеристикой С. Выбираем автоматический выключатель типа ВА-5135 с характеристикой С для трех токораспределительных шкафов и восьми ВБВ УЭПСа и типа ВА-5343М для АДГУ.

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.

Выбираем шкаф аварийного питания типа АВР-0-63 настенного исполнения с габаритами 1380530215. Функциональная схема ЭПУ представлена в альбоме чертежей.

8. Расчет токораспределительной сети

Согласно заданию, токораспределительная сеть (ТРС) имеет 11 участков общей длиной 25м.

Расчет производим для каждого участка длиной l_i c током I_i.

На всех участках используем 2-х проводную медную линию.

Расчет сечения проводов в токораспределительной сети проводился по формуле:

, (8.1)

где, - расчетное значение i-го сечения;

n = 2 - число проводов;

- ток при максимальном напряжении;

- длина i-го участка;

- допустимое падение напряжения в ТРС, для U_АБ=60В ;

- проводимость материала (Cu: = 57 См);

Фактическое падение напряжения для i-го участка рассчитывается по формуле:

; (8.2)

где U'_ТРСi - фактическое падение напряжения до i-го участка.

q'_i - фактическое сечение i-го провода, полученное при округлении расчетного значения до стандартного.

Результаты расчета ТРС приведены в таблице 8.1.

Приведем пример расчета для первого участка ТРС:

Таблица 8.1 - Результаты расчета токораспределительной сети

№участка	Ii, А	li, м	qрасч, мм2	qфакт, мм2	Uтрсi,B
1	110	3	7.237	25	0.463
2	11	4	0.965	10	0.154
3	11	2	0.482	10	0.077
4	11	2	0.482	10	0.077
5	11	2	0.482	10	0.077
6	11	2	0.482	10	0.077
7	11	2	0.482	6	0.129
8	11	2	0.482	6	0.129
9	11	2	0.482	6	0.129
10	11	2	0.482	6	0.129
11	11	2	0.482	6	0.129

Судя по таблице можно сделать вывод о том, что падение напряжения в ТРС равняется 1.57 В и не превышает допустимой нормы, равной 1.6 В. Следовательно, расчет и выбор сечения проводов сделаны правильно.

9. Расчёт сопротивления защитного контура заземления и измерительных электродов токам растекания

Для защиты обслуживающего персонала проведем расчет защитного контура заземления и двух измерительных электродов.

Сопротивление токам растекания контура нормируется (ГОСТ 464-79) величиной не более 4Ом при удельном сопротивлении земли до _з = 100 Ом•м. По заданию _з = 10 Ом•м.

Контур должен состоять из уложенной в грунт на глубину h = 0.7м горизонтально в виде замкнутого прямоугольника или квадрата стальной шины длиной l_гор cечением 404 мм² и вертикальных электродов в виде стальных труб диаметром d_в = 20 мм и длиной l_в = 2.5м, углубленных в землю с расстоянием 3 м между ними и приваренных верхними концами к горизонтальной шине.

Сопротивление одного вертикального электрода рассчитаем по формуле:

, (9.1)

Принимаем первоначально контур в горизонтальном плане в виде квадрата со стороной 3 м, с четырьмя вертикальными электродами (n = 4). Тогда сопротивление токам растекания такого горизонтально расположенного контура из стальной шины шириной b = 0.04 м и длиной l_гор=12 м без вертикальных электродов:

. (9.2)

Общее сопротивление такого контура:

(9.3)

где К_сез = 1.4 - сезонный коэффициент;

n - число вертикальных электродов в контуре;

з_ив , з_иг - коэффициенты использования (экранирования) соответственно вертикальных электродов и горизонтальной полосы квадрата, равные з_ив=0.65, з_иг=0.45.

Для четырёх вертикальных электродов:

Данное значение не превышает норму 4Ом, следовательно, данное сопротивление удовлетворяет нормам.

Подсоединение защитного контура к главной заземляющей шине (ГЗШ) ЭПУ осуществляется кабелем или стальной шиной сечением 254 мм² или оцинкованным проводом диаметром более 6 мм. Подключение к ГЗШ измерительных электродов, удаленных от защитного контура и друг от друга на расстояние трех-пяти диагоналей контура производится кабелем или проводом с хорошей (чаще двойной) изоляцией. Корпуса оборудования ЭПУ и автозала подключаются к ГЗШ напрямую.

Подключение одного из полюсов постоянного тока (чаще положительного) с выхода выпрямителей к шине ГЗШ производится только в одном месте. Соединение этого полюса далее с корпусами оборудования автозала запрещается.

Шина ГЗШ должна располагаться в непосредственной близости от места ввода защитного и измерительных контуров, вблизи от ввода фидеров переменного тока, ввода кабелей связи, автоматики и места расположения кросса.

Основная система уравнивания потенциалов ЭПУ и автозала выполняется медным проводом сечением не менее 6 мм² или алюминиевым ? 16 мм² или стальным ? 50 мм².

10. Размещение оборудования и защитного контура

В узловых центрах связи и автоматики для размещения оборудования ЭПУ необходимы помещения: щитовая, помещение для выпрямителей и преобразователей, отдельные помещения для ДГУ со щитами ЩДГА, ЩДГВ, ЩЗРБ и отсеком для стартерной батареи, помещение для топливного бака или цистерны при длительном отключении сети или ремонте. В ряде вариантов выпрямители, преобразователи и АБ размещают в автозале вместе с аппаратурой связи и автоматики, сокращая расходы на вентиляцию и отопление ЭПУ.

Ширина проходов между шкафами, щитами, стенами помещения (при установке напольного оборудования) должна быть не менее 0.7-0.8 м, высота - не менее 1.9 м. Между дизель-электрическим агрегатом (ДГА) со стороны управления и соседним агрегатом и стеной проход должен быть не менее 1м, а между ДГА и фасадом щита - не менее 1.2 м.

При расчете площадей помещений S_П допускаем, что S_П = 5S_ОБ, где S_ОБ - площадь размещаемого оборудования в плане.

Подсоединение защитного контура к главной заземляющей шине (ГЗШ) ЭПУ осуществляется кабелем или стальной шиной сечением 254 мм² или оцинкованным проводом диаметром более 6 мм. Корпуса оборудования ЭПУ и автозала подключаются к ГЗШ напрямую.

Подключение одного из полюсов постоянного тока (чаще положительного) с выхода выпрямителей к шине ГЗШ производится только в одном месте. Соединение этого полюса далее с корпусами оборудования автозала запрещается.

Шина ГЗШ должна располагаться в непосредственной близости от места ввода защитного и измерительных контуров, вблизи от ввода фидеров переменного тока, ввода кабелей связи, автоматики и места расположения кросса.

Основная система уравнивания потенциалов ЭПУ и автозала выполняется медным проводом сечением не менее 6 мм².

Таблица 10.1 - Размеры оборудования.

Название элементов	Размеры , мм.	Название элементов	Размеры , мм.
Шкаф СУЭП-2 А1	600 х 600	УЭПС-2 24/120-44-1	600 х 600
ШВРАУ 380/200 21ПК	800 х 600	ДГАМ-48	1200 х 1000
ССПН-6 24-24/40	600х 700	ЩЗРБ-24М	500 х 650
КУВ-12/100-2	600 х 700	ЩДГВ	500 х 650
NetPro3000	600х 600	ЩДГА	500 х 650
E110/5	700 х 600	САБ	500 х 650
Бак топлива	1000 х 1000	Бак масла	500 х 1000
Бак воды	500 х 1000

Инверторная система мощностью 4500 ВА, функциональная схема которой представлена на рисунке 10.1 и в альбоме чертежей, предназначена для бесперебойного электропитания телекоммуникационной аппаратуры различного назначения однофазным переменным стабилизированным напряжением 220 В. ИС-4500 состоит из 3 инверторов ИЦ-1500 БП, соедененных паралельно, входных, выходных соединителей и кабеля цифровой CAN-шины, который осуществляет синхронизация и деление нагрузки между инверторами без установки заранее преопределенного ведущего инвертора.

Функционально каждый инвертор состоит из входного фильтра, платы управления (ПУ), инвертора мостового (ИМ) и шести усилителей мощности (УМ).

Входной фильтр предназначен для снижения уровня пульсаций, создаваемых инвертором, на аккумуляторной батарее.

Плата ПУ обеспечивает: управление УМ, стабилизацию выходного напряжения, защиту инвертора от перегрузок по току и напряжению. Схема размещения оборудования представлена в альбоме чертежей.

11. Расчет надежности электропитающей установки

Для расчета надежности ЭПУ на основании функциональной схемы составим расчетную схему, на которой отразим последовательные и параллельные цепи установки. Схема изображена на рисунке 11.1. Для расчета выбираем самый ненадежный вариант нагрузки - 3.

Рисунок 11.1 - Схема для расчета надежности

Надежность параллельных цепей производится по формуле:

(11.1)

Надежность последовательно соединенных элементов рассчитывается по формуле:

(11.2)

Условная интенсивность отказов отдельных блоков, узлов ЭПУ представлена в таблице 11.1.

Таблица 11.1 - Условная интенсивность отказов отдельных блоков, узлов ЭПУ

Наименование блока, узла	л?10-6, 1/ч
Сеть	3.0
Вводный щит ВЩ	1.6
Щиты переменного тока ЩПТА, ЩДГА	8.0
Шкаф ШВРА	9.0
ДГУ	530
УЭПС мощностью до 10 кВт	1.7
УЭПС мощностью выше 10 кВт	2.1
АБ	0.4
Автоматический выключатель ВА для АБ	0.2
Преобразователь ССПН	1.7
Преобразователь СУЭП	2.8
Конвертор КВ или КУВ	2.0
Инвертор ИТ (ИС)	3.0
ЩРЗ или ПР	1.0

Надежность всего тракта:

Р_тр (t) = Р_посл (t)*P_парал (t). (11.3)

Интенсивность отказа тракта:

л_тр1 = л₁ + л₂ + л₃ + ... +л_n , 1/ч. (11.4)

Время наработки на отказ:

, ч. (11.5)

Коэффициент готовности тракта:

, (11.6)

где _в1 - время восстановления. Например, для первого тракта _в1 = 0.5 ч.

Аналогично найдем К_тр для остальных трех трактов.

Тогда коэффициент готовности всей ЭПУ c учетом четырех параллельных трактов:

(11.7)

Наработка на отказ всей системы из четырех (k = 4) параллельных трактов:

, ч. (11.8)

Пользуясь выше приведенными формулами, производим расчет надежности системы.

Получаем для первого тракта:

Вероятность безотказной работы

Интенсивность отказа тракта л_тр1=

Время наработки на отказ , ч.

Коэффициент готовности тракта

Получаем для второго тракта:

Вероятность безотказной работы

Интенсивность отказа тракта л_тр2=

Время наработки на отказ , ч.

Коэффициент готовности тракта

Получаем для третьего тракта:

Вероятность безотказной работы

Интенсивность отказа тракта л_тр3=

Время наработки на отказ , ч.

Коэффициент готовности тракта

Получаем для четвертого тракта:

Вероятность безотказной работы

Интенсивность отказа тракта л_тр4=

Время наработки на отказ , ч.

Коэффициент готовности тракта

Таким образом, коэффициент готовности всей ЭПУ c учетом четырех параллельных трактов К_эпу =0,999998657, а наработка на отказ всей системы из четырех (k = 4) параллельных трактов при нем равна Т_эпу = 186150.2 ч.= 21.25 года.

Заключение

В данном курсовом проекте была разработана электропитающая установка для устройств автоматики и связи с буферным многобатарейным способом электропитания, обеспечивающая электроснабжение переменным током по группе , бесперебойное питание потребителей: 48 В, 60 В, 220 В, а так же аварийное освещение и гарантированное питание I особой группы категории с выходным напряжением 60 В. Рассчитана емкость и число элементов щелочной аккумуляторной батареи. Выбраны выпрямительные агрегаты, устройства коммутации постоянного тока. Выполнен расчет источников переменного тока, выбрана резервная электростанция и устройство гарантированного питания. Проведено размещение оборудования и рассчитана токораспределительная сеть для нагрузки 60 В длиною 25 м, разбитая на 11 участков.

Библиографический список

1. Багуц В.П., Ковалев Н.П., Костроминов А.М. Электропитание устройств ЖАТС. М.:Транспорт, 1991.

2. Казаринов И.А. Проектирование электропитающих установок предприятий проводной связи. М.:Связь, 1974.

3. Поздняков Л.Г., Карпова Л.А., Митрохин В.Е. Расчет электропитающей установки для устройств автоматики и связи. Омск, 2009.

4. Поздняков Л.Г., Карпова Л.А., Митрохин В.Е. Технические характеристики электропитающего оборудования устройств связи и автоматики. Омск,1986.

Размещено на Allbest.ru