Задание 1. Iдоп≥IдиUобр≥Uд.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО СВЯЗИ

Бурятский институт инфокоммуникаций (филиал) Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения Высшего образования «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики» В г. Улан-Удэ

Кафедра телекоммуникационных систем

по дисциплине «Энергоснабжение телекоммуникационных систем»

Контрольная работа

Вариант 9

Выполнил:

Студент гр. ЗС-19

__________Кочнева Е.С.

Проверил:

Преподаватель

__________Кицелев В.И.

Улан- Удэ 2020

Цель работы: Научиться производить расчет и выбор диодов выпрямительной системы и элементов сглаживающего фильтра.

Задание 1

Исходные данные	Номер варианта
Выпрямленный ток Io, А
Выпрямленное напряжениеUo, В
Коэффициент пульсации КП2 на выходе фильтра	0,003
Схема выпрямления	Выпр.трехфаз. тока по схеме Греца

1. Пояснить назначение выпрямительной схемы и фильтра.

Трехфазная мостовая схема содержит трехфазный трансформатор, 6 диодов и активную нагрузку. Схема представляет собой сочетание двух трехфазных выпрямителей, включенных последовательно и питающихся от общих обмоток трансформатора напряжениями, сдвинутыми по фазе на 120 градусов.

Принцип работы: ток проводят в любой момент времени два последовательно соединенных диода, на аноде которого положительный наибольший потенциал и на катоде которого отрицательный наибольший потенциал.

Схема является двухполупериодной, так как ток через нагрузку протекает в течение обоих полупериодов питающего напряжения. Схема является двухтактной, так как токи во вторичных обмотках протекают в течение обоих полупериодов питающего напряжения. Токи вторичных обмоток имеют синусоидальную форму, поэтому отсутствует вынужденное намагничивание сердечника трансформатора.

Рисунок 1-Трехфазная мостовая схема

Для питания постоянным напряжением большинства устройств электроники коэффициент пульсаций не должен превышать 0,1. Ни одна из рассмотренных схем выпрямителей не обеспечивает такого коэффициента пульсаций.

Поэтому для уменьшения пульсаций используют сглаживающий фильтр, который включают между выпрямителем и нагрузкой. Назначение сглаживающего фильтра – выделить из выпрямленного напряжения постоянную составляющую и подавить высшие гармоники.

Следовательно, сглаживающий фильтр является фильтром нижних частот. Чем уже полоса пропускания фильтра (меньше частота среза АЧХ фильтра), тем лучше он подавляет высшие гармоники и, следовательно, уровень пульсаций будет меньше.

Временные диаграммы напряжений на нагрузке при отсутствии и наличии фильтра показаны на рисунке 2.

Рисунок 2- Напряжение на нагрузке выпрямителя при наличии и отсутствии сглаживающего фильтра

2. По исходным данным и методическим указаниям сделать выбор диода выпрямительной схемы.

Основными параметрами полупроводниковых диодов являются допустимый ток I_доп (I_{пр мах}), на который рассчитан данный диод, и обратное напряжение U_обр (U_{обр мах}), выдерживаемое диодом без пробоя в непроводящий период. Выбор диодов для выпрямителей осуществляется по величине тока I_д, протекающего через диод, и максимальному напряжению U_д, которое оказывается приложенным к диоду в непроводящий период. При этом для исключения повреждений диодов должны выполняться следующие условия:

Iдоп≥IдиUобр≥Uд.

U_обр=1,1∙Uo=1,1∙ 48= 52,8В

Выбираем диод Д242А для негоI_пр=10АU_обр=100 В

3. Рассчитать коэффициент пульсации КП1 заданной схемы

Коэффициент пульсации основной (первой) гармоники

4. Рассчитать и выбрать элементы фильтра. Для чего:

4.1.Сделать расчет коэффициента сглаживания .

Коэффициент сглаживания фильтра определяется из соотношения:

где Кп1- коэффициент пульсации выпрямленного напряжения на входе фильтра (с выхода выпрямителя), рассчитанной в п2.

Кп2-коэффициент пульсации выпрямленного напряжения на выходе фильтра

4.2. Выбрать количество звеньев фильтра.

4.3. Сделать расчет L и С фильтра

4.4. Выбрать тип С и L

Если Q<25 , то применяется однозвенный Г – образный LC- фильтр

в этом случае:

q_3В=q,

где q_3В- коэффициент сглаживания одного звена LC- фильтра.

минимально допустимое значение индуктивности дросселя фильтра, Гн,

где m - количество пульсации(см. табл.2)

fc- частота сети, 50 Гц.

Определив значение L_др.min, рассчитывают значение емкости фильтра по формуле, мкф,

По справочнику выбираем номинальную емкость конденсатора

С₁=3,3 нФ

5. Зарисовать выпрямительную схему с рассчитанным фильтром.

Рисунок 3- Выпрямительная схема с рассчитанным фильтром

Цель работы: Научиться производить расчет и выбор аккумуляторной батареи.

Задание 2

Вариант
Напряжение питания цепи постоянного тока, U₀ , В
Максимальный ток нагрузки, I_0,А
Ток аварийного освещения, I_ОСВ, А	3,2
Время разряда аккумуляторных батарей, t_р, час
Рабочая температура окр. среды, t_ср, ˚ С

1.Расчет числа элементов аккумуляторной батареи.

Находим число элементов в аккумуляторной батарее по формуле

где номинальное напряжение на элементе принимается равным U_эл.ном=2В, а потери в ТРС равны . Число N_ЭЛокругляется до целого числа в большую сторону.

2.Расчет емкости аккумулятора и выбор типа аккумулятора.

Найдем необходимую емкость аккумуляторов, приведенную к условному 10 - часовому режиму разряда и температуре среды 20^оС:

где ток разряда равен сумме максимального тока нагрузки (I₀) и тока аварийного освещения (I_ОСВ):

I_р = I₀ + I_ОСВ=55 +3,2=58,2 А.

h_Q=0,51- коэффициент отдачи АБ по емкости

По таблицам П.1, П2 выбираем соответствующий 10-часовому режиму разряда аккумулятор по большему ближайшему значению номинальной емкости и номинальному напряжению. Последовательно можно включать только элементы или блоки одинакового типа и емкости.

Выбираем аккумулятор фирмы HAWKERPOWERSafer 2VE170 c напряжением U=2 В и емкостью С₁₀ = 152 А·ч, соответствующий 10-часовому режиму.

Цель работы: Научиться производить расчет и выбор выпрямительного устройства

Задание 3

1. а) Расчет суммарного максимального тока выпрямителя:

где I_зар= 0,25·С₁₀ = 38 А - ток заряда АБ в послеаварийном режиме.

2. Выбор типа выпрямителя

Из таблицы П.З по току I_Σ = 93А и номинальному выходному напряжению 48 В выбираем тип выпрямителя. Поскольку один выпрямитель не обеспечивает ток I_Σ, то выбираем 5 выпрямителей УЭПС – 2с номинальным напряжением 48 В и током выхода I = 20 А. Тогда максимальный ток будет равен I_Σm_ах = 100А.

Цель работы: Составить функциональную схему ЭПУ и перечень элементов с указанием типов всех, используемых устройств

Задание 4

1. Составление функциональной схемы ЭПУ с указанием выбранных элементов.

Рисунок 4 – функциональная схема ЭПУ-48

В качестве примера на рис. 4 приведен один из возможных вариантов построения ЭПУ объекта связи, аппаратура которого требует бесперебойной подачи электроэнергии переменного тока и постоянного тока двух номиналов напряжения (60 и 48 В). В состав УБП переменного тока входит выпрямитель В, инвертор И, аккумуляторная батарея АБ и устройство переключения с УБП на сеть переменного тока и обратно (байпас). Нагрузки подключаются к УБП через распределительную панель РП переменного тока.

Само УБП подключается через автоматический выключатель к главному распределительному щиту ГРЩ электроустановки объекта связи. Основными элементами УБП постоянного тока являются выпрямительные устройства В и аккумуляторная батарея АБ, подключенная к выходу В. Нагрузки, требующие напряжения 60 В подключатся к выходу УБП через автоматические выключатели распределительной панели РП постоянного тока.

Аппаратура требующая электроэнергии с напряжением 48 В подключается через стабилизирующий преобразователь напряжения СПН.

Изображаем функциональную схему ЭПУ- 60 с РВДУ по данным, полученным в задаче 3.

Рисунок 4.2- Схема электрическая функциональная ЭПУ с РВДУ

2. Составление перечня элементов с указанием типов всех, используемых

устройств.

Состав и назначение основного оборудования ЭПУ:

- ТП – внешний источник электроснабжения (ТП – трансформаторная подстанция);

- СЭС – собственная электростанция;

- ЩПТА – щит переменного тока для ввода фидеров питания от внешних источников энергоснабжения и от собственной электростанции, а также для разделения электроэнергии по потребителям предприятия связи, и защиты фидеров от перегрузок и коротких замыканий.

- ВУТ– выпрямительное устройство. Комплект рабочих буферных выпрямителей (ВБ) и резервного (РВБ) состоит из выпрямительных устройств серии ВУТ. В зависимости от величины тока нагрузки может применяться от одного до четырех рабочих ВУТ. Рабочие выпрямители обеспечивают одновременное питание нагрузки и постоянный подзаряд аккумуляторной батареи (GB). Резервный выпрямитель включается при выходе из строя одного из рабочих выпрямителей, а также осуществляет заряд аккумуляторной батареи вместе с рабочими выпрямителями при появлении напряжения питающей сети.

- GB – основные элементы аккумуляторной батареи В нормальном режиме выпрямители (рабочие ВУТ) обеспечивают питанием аппаратуру связи с одновременным подзарядом основных элементов аккумуляторной батареи.

- РВДУ (регулируемое вольтодобавочное устройство) является наиболее эффективным способом стабилизации напряжения ЭПУ в аварийном (переходном) режиме. В качестве РВДУ применяют полупроводниковые преобразователи постоянного напряжения (конверторы). Устройство РВДУ получает питание от несекционированной аккумуляторной батареи АБ и компенсируется падением напряжения, возникающее при разряде АБ. Выход РВДУ включается последовательно в цепь между батареей и нагрузкой.

С появлением внешнего электроснабжения (при восстановлении Uс. переменного тока) буферные (рабочие) выпрямители включаются в режиме стабилизации по току и одновременно с питанием нагрузки заряжают аккумуляторную батарею на шинах нагрузки. При полностью заряженной аккумуляторной батареи буферные выпрямители переводятся в режим стабилизации по напряжению и схема возвращается в исходное состояние.

Основное достоинство применения РВДУ состоит в возможности плавной компенсации изменения выходного напряжения аккумуляторной батареи. Это обеспечивает высокую стабильность напряжения питания аппаратуры связи в переходном режиме. Недостатком данного способа регулирования напряжения является относительная сложность регулируемого вольтодобавочного устройства.