Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

Кафедра "Автоматика, телемеханика

и связь"

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: Проектирование электропитающих устройств дома связи

Выполнил: Сидорович М.А.

Проверил: Овчарук В.Н.

Хабаровск 2015

Содержание

• Задание на курсовую работу
• Введение
• Краткая характеристика аппаратуры связи и общие требования к электроустановке
• Выбор системы электропитания дома связи по способу резервирования, построения и эксплуатации ЭПУ
• Выбор вида выпрямительных устройств
• Расчет основного оборудования ЭПУ
• Расчет аккумуляторных батарей
• Расчет элементов схемы поддержания напряжения на входе аппаратуры в заданных пределах
• Расчет выпрямительных устройств
• Расчет нагрузки электроустановки на внешние сети и ДГА
• Структурная схема электроустановки
• Заключение
• Список используемой литературы
• Приложение А


Задание на курсовую работу

Для заданного дома связи требуется разработать установку электропитания и рассчитать ее основное электрооборудование.

Исходные данные

Проектируемый дом связи представляет отдельное здание, размещаемое на двухкабельной магистральной линии связи, и является обслуживаемым усилительным пунктом (ОУП).

Характеристика дома связи:

Характер здания: Трехэтажное кирпичное

Тип: III

Место расположения: Крупная станция

• Характеристика внешнего электроснабжения: круглосуточное и устойчивое электроснабжение по двум линиям от двух пунктов крупной энергосистемы. электроустановка выпрямительный аккумуляторный
• Номинальное напряжение переменного тока на вводах ЭПУ дома связи - 220 В, его колебания находятся в пределах 187242 В. Отклонения частоты переменного тока не превышают 5%, несинусоидальность формы кривой напряжения составляет не более 10%.
• В линейно-аппаратном зале дома связи установлено следующее оборудование:
• Системы передачи по линиям связи:
• К-60п (промежуточная станция ПК-60п с ДП) - 5 системы;
• К-60п (оконечная станция ОК-60п с ДП) - 1 система;
• К-12+12 (оконечная станция ОК-12+12 с ДП) - 2 системы;
• Аппаратура выделения и ВЧ транзита первичных групп:
• СТПГ-АК-5 - 2 стойки;
• Аппаратура К-24Т «Астра» (оконечная станция) - 2 стойки;
• Оборудование служебной связи и телемеханики:
• ССС-7 - 1 стойка;
• ТМ-ОУП - 1 комплект;
• Аппаратура тонального телеграфирования:
• ТТ-12 - 3 комплекта;
• Аппаратура оперативно-технологической связи:
• ПСТ-2м - 1 станция;
• ДРС-И-69 - 1 станция;
• МСС-12-6-60 - 1 стойка;
• Аппаратура междугородней и местной связи:
• АТСК-100/2000 - 300 номеров;
• УАК ДАТС - 20 каналов;
• М-60 - 3 коммутатора;
• Дополнительные устройства дома связи, требующие электропитание:
• - вентиляция аккумуляторной, помещения ДГА, насосы для подкачки топлива ДГА (гарантированная силовая нагрузка);
• - гарантированное освещение;
• - аварийное освещение 24 В постоянного тока;
• - негарантированное (общее) освещение;
• - негарантированное силовое электрооборудование (потребители хозяйственных нужд)
• 
• Введение
• Современные средства железнодорожной связи являются технической базой обеспечения чёткой и безаварийной работой железных дорог. Поэтому роль установок электропитания в деле обеспечения бесперебойного действия связи весьма велика.
• Электропитающие устройства объединяют источники первичного электропитания (источники снабжения электрической энергией) и источники вторичного электропитания (преобразователи количественных и качественных характеристик электроэнергии, коммутационные, распределительные и другие устройства).
• Комплекс сооружений, обеспечивающих электроснабжение, освещение, питание аппаратуры связи, а также работу различного силового электрооборудования хозяйственного назначения как в нормальных условиях внешнего электроснабжения, так и в аварийных, образует электроустановку предприятия (объекта) связи. Электроустановки объектов связи должны строиться на базе применения современного промышленного оборудования, быть максимально автоматизированными и экономичными в эксплуатации и строительстве, обладать высокими значениями КПД и cos ц, допускать возможность развития узла связи без замены основного силового оборудования.
• Основной частью электроустановки являются ЭПУ (электропитающие установки), осуществляющие преобразования, регулирования, распределение, контроль, защиту и резервирование различных напряжений переменного и постоянного тока, необходимых для нормальной работы аппаратуры связи.
• Цель данного курсового проекта заключается в том, чтобы с учётом конкретных условий узла связи определить оптимальный вариант ЭПУ, обеспечивающий бесперебойность снабжения аппаратуры связи электрической энергией необходимых напряжений и качества.
• Краткая характеристика аппаратуры связи и общие требования к электроустановке
• Аппаратура К-60п служит для организации 60 телефонных каналов по симметричным двухкабельным линиям связи. Выполнена на полупроводниковых приборах с использованием печатного монтажа. Для питания необходимы напряжения 21,2 В±3% и 24 В±10%.
• Аппаратура К - 12+12 позволяет получить 12 типовых каналов по одной паре жил. 1 стойка содержит 1 систему. Стойка содержит усилительные устройства, 2 блока передачи дистанционного питания и оборудование выделяемых каналов - диспетчерского и служебного. Имеет вид металлического каркаса с размещёнными в нем кассетами оборудования. Электропитание аппаратуры К-12+12 осуществляется от источника постоянного тока: основные цепи - 21,2 В; цепи сигнализации - 24 В.
• Аппаратура ВЧ транзита первичных групп
• Аппаратура СТПГ-АК-5 предназначена для передачи 12 канальных групп в спектре 60-108 кГц из одной системы передач в другую с подавлением токов соседних групп. Требования к питанию аналогичны К-60п.
• Аппаратура К - 24т «Астра» служит для получения 24 каналов и работает на полосе частот 12-108 кГц. Электропитание аппаратуры К-24т осуществляется от источника постоянного тока: основные цепи - 21,2 В; цепи сигнализации - 24 В. Конструкция аналогична К 60
• Унифицированное оборудование служебной связи
• Стойка ССС предназначена для обеспечения служебной телефонной связью кабельных магистралей, уплотненных системами передачи К-60п. Напряжения питания 21,2 и 24 В.
• Аппаратура ТМ - ОУП предназначается для обеспечения передачи и приема сигналов ТМ, подачи сигналов управления, контроля за состоянием кабеля на магистрали и состоянием НУП.
• Аппаратура ТТ-12 предназначена для вторичного уплотнения стандартных каналов тональной частоты кабельных, воздушных и радиорелейных линий связи. Питание происходит от линии 24 В или от сети общего пользования.
• Аппаратура ПСТ-2М предназначена для организации связи по двух цепям постанционной связи (ПС). В составе ПСТ-2М стойка на два направления ПСТ-2М и кнопочный пульт телефонистки ПК.
• Аппаратура ДРС-И-69 - исполнительная станция. Устанавливается на крупных станциях.
• Аппаратура МСС 12-6М предназначена для магистральной и дорожной связи совещаний в качестве распорядительной или исполнительной станции.
• Аппаратура АТС К-100/2000 предназначена для организации телефонной связи на территории предприятия и связи абонентов АТС с внешними городскими и ведомственными АТС.
• Аппаратура ДАТС предназначен для организации двухсторонних транзитных и оконечных соединений между абонентами ЖАТС, связанных между собой каналом ВЧ.
• Коммутатор М-60 предназначен для индивидуальной установки и комплектации междугородних станций до 60 каналов.

Вид аппаратуры	Напряжение источника тока, В	Допускаемая пульсация напряжения, создаваемая источником тока при измерении, В
	номиналь-ное	допускаемые пределы изменения	ламповым вольтметром со среднеквад-ратичной шкалой	псофомет-ром
Аппаратура дальней связи на транзисторах (К-60п, ПСТ-4, МСС-2-1-60, ДРС-И-69 и др.)	24	21,6 - 26,4	250*10-3 в полосе частот до 300 Гц и 15*10-3 в полосе частот от 300 Гц и выше	-
Коммутаторы ручных междугородних телефонных станций (М-60)	24	21,6 - 26,4	-	2,4*10-3
Оборудование автоматических междугородних телефонных станций (ДАТС)	60	58 - 66	-	5*10-3
Координатные АТС (АТС-К 100/2000)	60	54 - 72	-	5*10-3
Аппаратура тонального телеграфирования, (ТТ-12, ТТ-48 и др.)	24	21,6 - 26,4	0,24	-

• Выбор системы электропитания дома связи по способу резервирования, построения и эксплуатации ЭПУ
• В заданном доме связи применим выпрямительно-аккумуляторную систему питания, как основную, принятую на железной дороге для систем проводной связи. Так как станция крупная и ЛАЗ потребляет большую мощность, будем использовать многобатарейную систему, которая позволяет постепенно наращивать мощности и имеет отдельную аккумуляторную батарею для каждого из номинальных напряжений.
• Использование автоматизированной ЭПУ позволит автоматизировать процесс послеаварийного заряда аккумуляторов, переключение на резервный выпрямитель в случае отказа основного, включение выпрямительных устройств в работу при восстановлении напряжения в питающей сети.
• Аккумуляторные батареи следует разделить на две группы, что позволяет не оставлять без резервного источника питания потребителей на время проведения профилактических работ с батареями.
• Выбор вида выпрямительных устройств и способа поддержания напряжения на входе питаемой аппаратуры в заданных пределах
• Для поддержания напряжения на входе аппаратуры используем секционирование батарей, ввиду большой мощности, потребляемой домом связи. При этом батареи будут разделены на две секции: основную и добавочную. Для добавочной секции применим выпрямитель содержания.
• Приведенный выше способ обеспечивает ступенчатую регулировку напряжения, которую нельзя применить для аппаратуры, рассчитанной на питание стабилизированным напряжением 21,2 В. Для нее в цепь питания напряжением 21,2 В установим стойки автоматического регулирования напряжения (САРН). Применение этих стоек для других напряжений невозможно из-за узкого диапазона регулирования.
• Из-за использования секционирования батарей и высокой степени автоматизации в качестве выпрямительного устройства используем ВУТ(ВУК).
• Расчет основного оборудования ЭПУ
• Расчет аккумуляторных батарей
• В случае отключения напряжения на внешних источниках питания дома связи необходимо, чтобы аппаратура смогла проработать 2 часа, используя аккумуляторные батареи. Помимо аппаратуры требуется подать питание от батарей на гарантированное освещение.
• Рассчитаем ток разряда по каждому из напряжений.
• Так как аварийное освещение, как правило, питается от 24 вольт, разделив его мощность на напряжение питания, получим ток 12,5 А. Так же от батарей 24 В будет питаться САРН, на выходе которых будет стабилизированные 21,2 В. Таким образом ток разряда для батарей 24 В составит:
• Так как устанавливается две группы батарей, то ток разряда для каждой будет в два раза меньше. Соответственно, емкость батареи должна составить
• Аналогично, для батареи 60 В при токе разряда 33,6 А емкость должна быть 60 А*ч.
• Из доступных аккумуляторов выбираем СК-14 для батареи 24 В и СК-2 для 60 В.


Напряжение аккумуляторной батареи, В	Число групп батареи	Ток одной группы батареи, А	Коэффициент интенсивности разряда, %	Расчётная ёмкость батареи, А*ч	Тип аккумуляторов	Паспортная номинальная ёмкость Аккумуляторов А*ч
24	2	130	61,1	465	СК-14	504
60	2	16,8	61,1	60	СК-2	72

• Наименьшее допустимое конечное напряжение для АБ типа С (СК) в режиме 3 - 10-часового разряда составляет не ниже 1,80 В, в режиме 0,5-часовой, одно- и двухчасовой разрядки -- 1,75 В.
• При расчете количества аккумуляторов в батарее учитывается падение напряжения в токораспределительной проводке, которое принимается равным примерно 3% от номинального значения.
• где - минимальное допустимое напряжение на зажимах питаемой аппаратуры связи, В
• - падение напряжения в токораспределительной сети (1,1 Вв цепи 24 (21,2) В и 1,6 В в цепи 60 В);
• - падение напряжения в коммутационных устройствах (0,4 Вв ЩК-60 по цепи 60В и 0,4 В в АКАБ-24 по цепи 24 В);
• - падение напряжения на САРН (в цепях 24 (21,2) В составляет 1,1 В);
• - конечное разрядное напряжение одного аккумулятора в принятом режиме разряда, В (1,8 В).
• а) по цепи 24 В (Umin₌21,6 В):
• б) по цепи 60 В (Umin=54B):
• Из вычислений видно, что минимальное число банок в аккумуляторной группе на 24 В - 14, а на 60 В- 32.
• Расчет элементов схемы поддержания напряжения на входе аппаратуры в заданных пределах
• Определим количество аккумуляторов в основной и добавочной секции:
• Проверка потребности в делении ДБ на несколько секций осуществляется по формуле:
• Т.к. k_дб>1, то деление ДБ на секции как 24В так и 60В целесообразно.
• Для линии 24 В необходимо предусмотреть установку САРН, то есть рассчитать количество требуемых полупроводниковых стабилизаторов типа СНП и стоек САРН.
• Каждая стойка САРН-П2 укомплектована шестью стабилизаторами, которые могут быть использованы для стабилизации напряжения отдельно для цепей 21,2 и 24 В.
• Максимальный ток нагрузки, допускаемый одним стабилизатором СНП, составляет 30 А, но во избежание перегрева САРН общая нагрузка стойки не должна превышать 130-140 А. Общий ток по линии 24 В составляет 246 А. Распределив его между тремя САРН, оставив 2 стабилизатора в резерве получим ток на каждом стабилизаторе равный 15 А, а ток в одной САРН равный 82 А, что не приведет к перегреву оборудования.
• Расчет выпрямительных устройств
• Зарядные токи для линий 24 и 60 В соответственно:
• Определим мощности, вырабатываемые при буферной работе и заряде аккумуляторов для линии 24В и 60В соответственно:
• Исходя из вычисленных мощностей выбираем ВУТ.
• Для линии 24 В это ВУТ-31/250 с КПД 0,8 и cosц=0.67 и ВУТ-67/60 с КПД 0,85 и cosц=0.69 для 60 В. Каждый из выбранных ВУТ резервируется аналогичным.
• Расчет нагрузки электроустановки на внешние сети и выбор ДГА
• Для выбора ДГА необходимо определить активную и реактивную мощности, потребляемые ЭПУ с учетом потребления вентиляции, освещения и других хозяйственных надобностей:
• Полная мощность в таком случае равно 29,17 кВт. Для такого случая достаточно использовать ДГА-48М, вырабатывающий 48 кВт.
• Табл. 4. Расчетные данные мощности ЭПУ

Наименование нагрузок	Мощности потребителей	Примечание
	Активная, кВт	Реактивная, вар	Полная, кВ*А
1. Выпрямительные устройства в буферном режиме:
ВУТ-31/250	5810	6437	8671
ВУТ-67/60	1996	2087	2884
2. Выпрямительные устройства в режиме заряда батарей:
ВУТ-31/250	1803	1997	2691
ВУТ-67/60	441	462	640
3. Двигатели вентиляторов	10400	7800	13000
4. Гарантированное освещение	8300	3536	9022
Итого:	28750	22319	36396	ДГА-48М
5. Потребители хозяйственных нужд	47600	35700	59500
6. Негарантированное освещение (общее)	21800	9286	23695
Всего:	98150	67305	119591
Коэффициент мощности по ЭПУ	0,82

• По результатам расчета полной мощности электроустановки необязательно принимать меры для его повышения.
• Структурная схема электроустановки

Структурная схема электроустановки определяется видом питаемой аппаратуры связи, выбранной системой питания и типом использованного оборудования. При этом для ввода, коммутации и распределения напряжения переменного тока, поступающего от сети внешнего электроснабжения и резервной электростанции, широко используют щиты и панели переменного тока типов ЩПТА и ПВ-ЭЦК, благодаря которым обеспечивается автоматическое отключение негарантированных нагрузок, включение автоматизированной резервной электростанции ДГА через щит автоматики ЩДГА, подключение сети аварийного освещения к аккумуляторной батарее, защита линий от перегрева и короткого замыкания.

Схема автоматического управления АКАБ позволяет содержать батарею в режиме непрерывного подзаряда при напряжении 2,2 В на элемент, а также заряжать ее при стабильном напряжении 2,3В на аккумулятор.

Шкаф коммутации ШК-60/150 используется в ЭПУ 60В при токе нагрузки до 150 А.

Он осуществляет безотрывную коммутацию нагрузки с выпрямителями типа ВУТ или ВУК и основной группой батареи, без обрывное подключение дополнительных элементов ДЭ к основной секции аккумуляторов при разряде батареи в аварийном режиме, подключение зарядных выпрямителей 3В к ДЭ после отключения их от нагрузки, отключение 3В от ДЭ и подключение к ним выпрямителей содержания ВС при достижении на ДЭ напряжения 2,3 В на элемент.

Заключение

В результате работы был разработана установка питания дома связи на крупной станции. Прошло знакомство с оборудованием, используемым на железной дороге, получены знания о требованиях к электропитанию устройств автоматики и связи.

Были изучены структурные части питающих установок, их назначение и реальное оборудование, применяемое на практике.

Устройства связи относятся к первой категории потребителей электроэнергии и перебоев в электропитании этой аппаратуры быть не должно. В этих целях используется резервирование выпрямительного оборудования, на случай отказа или профилактических работ, применяются аккумуляторные батареи, как резервные источники питания, в непосредственной близости от оборудования размещается дизель-генератор.

Так же в задачи установки питания входит защита аппаратуры от скачков напряжения и быстрое переключение между источниками питания. Для этих целей применяются различные схемы выпрямления, буферный способ подключения батарей и другие технические приемы.

За все время эксплуатации средств связи на железной дороге было разработано и введено в эксплуатацию большое количество аппаратуры, обеспечивающей требуемое питание. Постоянно идет улучшение таких показателей подсистемы питания, как КПД и cosц, ищутся пути для улучшения других эксплуатационных показателей.



Список используемой литературы

1. Тюрморезов В.Е. источники электропитания устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. 2-е изд - М.: Транспор 1978.

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

3. Бунин Д.А., Частоедов Л.А. Аппаратура транспортной проводной связи: Справочник. 2-е изд. - М.: Транспорт, 1981.

4. Иваненко Ю.М. Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. Методические указания к курсовому проекту. - Хабаровск.: ДВГУПС, 2003.



Размещено на Allbest.ru

...