Расчет и выбор оборудования электропитающей установки

_{Рис. 4. Зависимость напряжения «плавающего заряда» от температуры}

_{Из графика  рис. 4 видно что  Uпл.з = 2.27 В, тогда максимальное значение активной мощности, потребляемой выпрямительными устройствами равно:}

 

4. Находим полную мощность S_пот, потребляемую ЭПУ от сети переменного тока:

где – суммарная активная мощность всех потребителей переменного тока ЭПУ, определяемая из соотношения

где P_ХН – активная мощность хозяйственных нужд; Q – суммарная реактивная мощность всех потребителей переменного тока ЭПУ.

где f – угол сдвига фаз выбранного ВУ из табл. 3, определяемый из его коэффициента мощности.

Найдем  полную мощность S_пот

При использовании трехфазного  трансформатора на каждую фазу приходится мощность, равная:

5. Находим максимальное  значение тока, потребляемого от  источника переменного тока (для  «звезды»):

6. По расчетному значению I_л выбираем силовой кабель с допустимым значением номинального тока больше линейного. Параметры выбранного силового кабеля приведены в табл. 4.

 

 

 

Таблица 4

 

Допустимая токовая  нагрузка выбранного медного четырехжильного  кабеля на напряжение до 1 кВ

Сечение основной жилы, мм2	Сопротивление одной жилы постоянному току, Ом/км	Допустимый ток, А
		Кабель в свинцовой оболочке, прокладываемый на воздухе СРБГ
10	1,84	60

 

На рис. 5 изображено сечение четырехжильного кабеля с секторными жилами.

Рис. 5. Сечение четырехжильного кабеля

 

Расшифровка аббревиатуры кабеля СРБГ:

C – свинцовая оболочка;

Р – резиновая изоляция;

Б – броня из двух спальных лент с антикоррозионным защитным покровом;

Г – отсутствие защитных покровов поверх брони или оболочки.

 

Рассчитываем сопротивление  фазного провода R_Ф с учетом его протяженности    и находим потери мощности:

 

2.3. РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

 

В энергоснабжении предприятия  связи системы заземления играют важную роль и как рабочий элемент  энергораспределения, и как гарант защиты персонала от поражения электрическим током.

Заземление в электропитающих установках может выполняться на стороне переменного и на стороне постоянного тока.

Расчет заземляющих устройств  с достаточной для практических целей точностью выполняется  в определенном порядке.

1. Выбираем схему заземления на стороне переменного тока системы TN-S, рис. 6.

Рис. 6. Заземление на стороне переменного тока, система TN-S

 

Т – непосредственное присоединение  одной точки токоведущих частей источника питания к земле;

N – непосредственная  связь открытых проводящих частей  с точкой заземления источника  питания (в системах переменного  тока обычно заземляется нейтраль);

S – функции нулевого  защитного и нулевого рабочего  проводников обеспечиваются раздельными  проводниками;

PE – нулевой защитный проводник

N – нулевой рабочий проводник

L1, L2,L3 -  фазы сети

1 – заземление источника  энергии

2 – открытые проводящие  части

 

2. Определяем расчетный ток замыкания I_з и R₃:

3. Принимаем отсутствие естественных заземлителей. Коэффициент сезонности для вертикальных электродов принимаем равным η_С = 1.4, для горизонтальных - η_С = 3, рис. 7.

Находим удельные сопротивления  грунта для вертикальных электродов:

 

Удельное сопротивление  грунта для горизонтальных электродов:

 

 

Рис. 7. Расположение заземлителей в грунте:

а – вертикальный электрод;   б – горизонтальный электрод

 

4. Рассчитываем сопротивление R₀ одного вертикального электрода

,

где l – длина электрода, d – диаметр электрода, t - расстояние от поверхности земли до середины трубы (электрода), h – расстояние от верхнего конца электрода до поверхности земли.

Возьмем для вертикального электрода l = 2.5 м, d = 0.05 м, h = 0.5 м, t = 1.75 м., и рассчитаем сопротивление R₀:

5. Находим число вертикальных  электродов:

где η_В – коэффициент использования вертикальных электродов, зависящий от числа электродов и соотношения ( – расстояние между электродами длиной ). Возьмем α = 2.5 м. Тогда соотношение , а η_В = 0.6 соответствующий 10 трубам в ряду. Найдем число вертикальных электродов:

Берем 100 вертикальных электродов.

 

6. Определяем общую длину  заземляющего устройства (длину полосы):

Возьмем для горизонтального  электрода, b = 0.05 м, h = 0.4 м(глубина заложения полосы), и рассчитаем сопротивление горизонтальных электродов(соединительной полосы-контура):

 

Определяем коэффициент использования полосы η_Г = 0.6 и находим:

 

 

2.4. ВЫБОР АВТОМАТА ЗАЩИТЫ

 

В системах электропитания такие факторы, как молния, коммутационные помехи при коротких замыканиях, обрывах, резком изменении нагрузки, могут  вызвать перенапряжения или появление  сверхтоков. Для избежания опасности повреждения в ЭПУ используются автоматические устройства защиты.

Устройства защиты цепи переменного  тока должны обеспечивать защиту цепей  питания аппаратуры от всплесков  напряжения и тока, возникающих в  питающей сети. Схема включения защитных устройств, расположенных в ШВР, дана на рис. 8.

Рис. 8. Функциональная схема установки защитных устройств в ШВР

 

В состав оборудования защиты входят:

 · устройства первичной защиты, содержащие разрядники (FV) для защиты цепей от ударов молнии и импульсов напряжения в питающей сети; устройства вторичной защиты, содержащие ограничители напряжения (варисторы VS) или элементы фильтрации (L), предназначенные для защиты цепей от всплесков и искажения формы напряжения питающей сети, устанавливаемые после устройств первичной защиты; устройства ввода и токовой защиты входных цепей переменного тока, устанавливаемые на вводном щите переменного тока;

· устройства распределения и защиты цепей переменного тока потребителей, измерительные приборы (Wh, А), устанавливаемые в распределительном щите;

· устройства регулирования напряжения на выходах к потребителям, запасные блоки, детали и защитные устройства, установленные на щите потребителей.

В современных системах электропитания  используются автоматические выключатели  – расцепители, которые автоматически отключают установку при увеличении тока выше некоторого порога (автоматы максимального тока) или уменьшении напряжения до заданной величины (автоматы минимального напряжения), или до нуля (нулевые автоматы). Автоматические выключатели тока служат также для защиты установок от перегрузок и токов короткого замыкания, заменяя таким образом плавкие предохранители. В настоящее время широкое использование нашли автоматические выключатели серии DPX фирмы Legrand. Выключатели оснащаются магнитотермическими или (и) электронными расцепителями. Конструкция корпуса выполнена из изоляционного материала, способного выдержать предельные термические и механические напряжения. Все составляющие компоненты автоматических выключателей, находящиеся под напряжением, полностью изолированы с тем, чтобы гарантировать максимальную безопасность для пользователей.

Автоматические выключатели  выбираем по номинальным значениям  напряжения, линейного тока сети I_л и условиям перегрузки 1,5I_л. Номинальный ток выключателя I_{ном.авт} ≈ 1,5I_л.

I_{ном авт}≈1.5·48,254=72,381, А

 

Выбираем  автоматический выключатель DPX-125, параметры которого представлены в табл. 5.

 

Таблица  5

Характеристики  автоматического выключателя DPX-125

 

Тип	Номинальный ток, А	Количество полюсов, шт.	Номинальное рабочее напряжение, 50/60 Гц, В	Замыкающая способность, кА	Число переключений при номинальной нагрузке
DPX-125 (фирма Legrand)	63	1,3,4	500 В ~ 250 В =	16 30	8500 механ. 4500 электр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ЭПУ И ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ С УКАЗАНИЕМ ТИПОВ ВСЕХ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ УСТРОЙСТВ

 

 

 

 

Таблица  6

Перечень элементов  функциональной схемы ЭПУ

 

Позиционные обозначения	Наименование	Коли- чество	Примечание
lФ	Силовой кабель СРБГ	1	См. табл. 4
TN-S	Заземляющее устройство системы TN-S	1	См. п. 2.3
Автомат защиты	Автоматический выключатель DPX-125	1	См. табл. 5
АБ	Аккумуляторная батарея  COSLIGHT GFM3000Z	25	См. табл. 2
ВДК	Вольтодобавочный конвертор  КУВ 14/100	6	См. табл. 1
ВУ	Выпрямительное устройство ИБП – 4	2	См. табл. 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

При выполнении расчетно-графической работы было выбрано основное оборудование электропитающей установки (ЭПУ) и рассчитать качественные и количественные показатели отдельных устройств.

Были составлены функциональная схема ЭПУ и перечень элементов с указанием типов всех  используемых устройств.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

 

 

1. Сажнев А.М., Рогулина Л.Г.. Электропитание устройств и систем телекоммуникаций. Методические указания и варианты контрольных заданий. – Новосибирск.: НГТУ, 2005. – 55 с.

 

2.  Сажнев А.М., Рогулина Л.Г.. Электропреобразовательные устройства радиоэлектронных систем: учеб. пособие. – Новосибирск.: НГТУ, 2011. – 220 с.

 

3. ГОСТ 2.701-84. ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.