«ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ» ДЕМОНСТРАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

«ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ» ДЕМОНСТРАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СОПРОВОЖДЕНИЯ ЛЕКЦИЙ

Рекомендуемая литература n 1. . Березин О. К. , Костиков В. Г. , Шахнов В. А. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. М. : «Три Л – Горячая линия – Телеком» . 2000. – 293 с. n 2. Источники питания. Инверторы, конверторы, линейные и импульсные стабилизаторы: научное издание/ Ларин А. Л. пер. с англ. , под ред. Лужанского С. А. - М. : Постмаркет, 2002. - 543 с. n 3. Мельников Н. А. Электрические сети и системы. М. : Энергия. 1985. – 456 с. n 4. Электротехника / под. ред В. Г. Герасимова. М. : Высш. шк. , 1983. – 480 с. n 5. Бас А. А. и др. Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом. М. : Радио и связь, 1987. – 256 с. n 6. Радиотехнические устройства и элементы радиосистем: Учеб. пособие /. В. А. Каплун, Ю. А. Браммер, С. П. Лохова и др. - М. : Высш. шк. , 2002. - 294 с. n 7. Семенов Б. Ю. Силовая электроника. – М. : Изд-во СОЛОН-Р, 2001. – 327 с. n 8. Электротехнические устройства радиосистем: Учебник для вузов по спец. "Радиотехника"/ А. И. Иванов-Цыганов. - 3 -е изд. , перераб. и доп. - М. Высш. шк, 1984. - 280 с. n 9. Источники вторичного электропитания / под ред. Ю. И. Конева. М. : Радио и связь, 1983. – 361 с. n 10. Иванов-Цыганов А. И. Электропреобразовательные устройства РЭС. М. : Высш. шк. , 1991. - 389 с.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Вторичные источники электропитания Элементы Основы проектирования и электроснабжения резервирования предприятий Сетевые устройства Элементы и узлы электрических телекоммуникаций и конструкции источников эл. питания систем Первичные Силовые источники трансформаторы и электроэнергии дроссели Резервирование Обеспечение качества систем электро- электроснабжения питания Силовые ключи Электрические сети источников питания Особенности эл. п. систем теле- коммуникаций Элементы питания Элементы мобильной связи электрических сетей Организация безопасной эксплуа- Стабилизаторы Устройства тации постоянного тока и напряжения выпрямления Стабилизаторы Импульсные и бес- переменного U, I трансформаторные и. п.

1. 0 1 Раздел 1. Основы электроснабжения предприятий телекоммуникаций Тема 1. Обеспечение качества электроснабжения Тема 2. Особенности электропитания систем телекоммуникаций

1. 1 2 Распределение ненормируемых отклонений напряжения электросети Аварийные режимы электросети обесточивания искажения формы, «пики» кратковременное превышение U Кратковременное снижение U долговременное превышение U долговременное снижение U

1. 1 3 НЕНОРМАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОСЕТЕЙ увеличение длительно проходящего тока сверх допустимого значения кратковременное возникновение тока перегрузки появление тока короткого замыкания, значительно превышающего допустимый СОПРОТИВЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ МОЖЕТ БЫТЬ ДВУХ ВИДОВ активным ( «резисторы» ) реактивным прохождение тока сопровождается необратимыми затратами энергии (индуктивности или емкости) Определение необходимой мощности (Вт), (ВА) =

1. 1 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ИБП ВЫЯСНИТЬ НЕОБХОДИМУЮ ФОРМУ ВЫЯСНИТЬ НУЖНОЕ ВРЕМЯ ПЕРЕХОДА ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ: НА РЕЗЕРВНЫЙ РЕЖИМ: синусоида, квазисинусоида, до 4 мс, или нужен истинный step-wave true on-line ОБЫЧНЫЙ ИБП true on-line ГЕНЕРИРУЕТ ИМЕЕТ СЛЕДУЮЩИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА: квазисинусоиду, СИНУСОИДУ -интеллектуальный интерфейс, В ОСНОВНОМ И РЕ- -прецизионная стабилизация U, или step-wave ЗЕРВНОМ РЕЖИМАХ -малый уровень гармоник выходного U? -исключена возможность исчезновения питания ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЮ СИСТЕМ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ максимально высокая надёжность наилучшее качество электроэнергии наиболее экономичная работа

1. 2 5 ТЕРМИНОЛОГИЯ АНАЛИЗА СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ активная мощность характеризует реактивная мощность даёт величину энергии за целое число энергетическую характеристику полупериодов переменного тока периодических процессов в сети места генерации и потребления энергии пути передачи энергии по сети УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ электропередача однолинейная схема составление баланса мощности – сопоставление суммарной установленной (рабочей) мощности источников питания с суммарной потребляемой мощностью в электрической системе для активной мощности: для реактивной мощности:

1. 2 6 экономическая характеристика сети – зависимость экономического эффекта её использования от величины отклонения напряжения (наивыгоднейшим является напряжение, соответствующее максимуму экономического эффекта в данном рабочем режиме) экономическая эффективность регулирования напряжения характеризуется интегральными показателями за длительный период времени (даёт оценить качество регулирования по параметрам эффективности) несимметричные режимы в цепях питания вызываются: наличием несимметричных нагрузок неполнофазными режимами работы отдельных элементов сети пример различиями параметров фаз отдельных расходных характеристик элементов сети

2. 2 7 сеть повышенной надёжности замкнутая электрическая сеть принципиальная схема питающей сети принципиальная схема электрической сети Рабочим режимом электросети считается её условное установившееся электрическое состояние, определяемое его параметрами – параметрами режима

2. 0 8 Раздел 2. Сетевые устройства и конструкции Тема 3. Первичные источники Тема 4. Электрические сети Электрической энергии промышленной частоты Тема 5. Элементы электрических сетей

2. 2 Организационно-функциональная структура Производственно - технологического центра. Функции: § Мониторинг систем связи и сетей передачи данных; § Системное администрирование сетей; § Выполнение планово-профилактического обслуживания оборудования в объеме годовых регламентов; § Организация сервисного обслуживания и ремонт оборудования; § Участие в аварийно-восстановительных работах; § Осуществление технического надзора за строительством и реконструкцией систем связи и передачи данных.

Технические центры сервисного обслуживания и ремонта оборудования связи Оборудование радиотелефонной связи Оборудование электропитания Оборудование РРЛ

Центр диспетчерского управления связью Дистанционный контроль и управление за: Радиорелейными линиями связи Сетью телефонных станций Региональной сетью передачи данных Оперативный контроль и управление проведением ремонтных работ Учет и анализ повреждений на системах связи и электропитающем оборудовании

Оборудование электропитания систем связи. Системы дистанционного питания Система передачи V-60 E (стойка UFS) оборудования на необслуживаемых Система передачи К-1020 (КУДП) промежуточных пунктах кабельных Системы передачи KNK 30, Мегатранс, MR-21 систем передач Первичные источники электропитания Преобразователи энергии Ормат на необслуживаемых промежуточных (1200 Вт/ 48 В, 1200 Вт/ 24 В, 2000 Вт/ 48 В) станциях РРЛ Преобразователи энергии АИП-750 Дизельгенераторное оборудование Вторичные источники электропитания ЩПТА, ЩВР, на необслуживаемых промежуточных ВБ, ВУТ 31/60 , ВУТ 67/125, ВУТ 67/60, УЭПС, станциях РРЛ и на узлах связи MPS-150, MPS-500, SM 1800, SM 1800 i Вводно–распределительное оборудование ЩБ, Щиты и панели распределения Выпрямительное оборудование электропитания. Коммутационное оборудование Аккумуляторные батареи открытого типа Аккумуляторное оборудование Аккумуляторные батареи закрытого типа (с внутренней рекомбинацией) Источники бесперебойного UPS -700 (`220 В / `220 В), UPS -1400 (`220 В / `220 В) электропитания. Инверторы напряжения (-48 В/ `220 В, Преобразователи напряжения -24 В/ `220 В) Конверторы напряжения (-48 В/-12 В, (-48 В/-24 В, -24 В/ -12 В

2. 1 9 Принцип устройства трёхфазного генератора U 2 а 1 б 3 0 Iн н нагрузочная характеристика генератора при активной, емкостной и индуктивной при различном включении индуктора нагрузках

2. 1 10 э. д. с в фазных обмотках генератора векторная диаграмма напряжений соединение обмоток генератора и нагрузок по схеме «звезда» по схеме «треугольник»

2. 2 11 ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТЬЮ называется комплекс аппаратных средств, обеспечивающих соединение первичных источников питания с потребителями электроэнергии сети общего назначения сети специализированные Классифицируют электрические сети по следующей схеме РАЗНОВИДНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ПО НОМИНАЛЬНОМУ ПО КОНСТРУКТИВНОМУ НАПРЯЖЕНИЮ ИСПОЛНЕНИЮ низкого ПО РАСПОЛОЖЕНИЮ напряжения среднего внутренние кабельные напряжения наружные воздушные высокого напряжения сверхвысокого внутренние напряжения проводки

2. 2 12 Номинальные напряжения сети трёхфазного тока Диапазон Номинальные напряжения Наибольшее рабочее напряжение, к. В н. н. 220 / 127 (В) - 380 / 220 (В) - 660 (В) - с. н. 3 (к. В) 3. 6 6 (к. В) 6. 9 10 (к. В) 11. 5 20 (к. В) 23 35 (к. В) 40. 5 в. н. 110 (к. В) 126 150 (к. В) 172 220 (к. В) 252 св. н. 330 (к. В) 363 500 (к. В) 525 750 (к. В) 787 По надёжности электроснабжения электрические сети бывают разомкнутыми замкнутыми разомкнутыми с повышенной надёжностью

2. 2 13 Суточные графики изменения активной P и реактивной Q мощности P, Q (%) P 100 Q 50 t (ч) В режиме наибольших нагрузок токи Режим наименьших нагрузок характерен для большинства элементов максимальны наименьшей суммарной нагрузкой сети Это приводит к наибольшим различиям в При этом требуется наименьшее число напряжениях включённых в цепь генераторов Основные термины РП – распределительный пункт ТП – трансформаторный пункт АПВ – устройство автоматического повторного включения

2. 3 обозначения элементов электрических сетей 14 электрические связи изображаются пути передачи энергии изображаются геометрическими линиями стрелками пункты генерации и потребления энергии изображаются кружками в пунктах потребления стрелки направлены от узлов в пунктах генерации – к узлам устройство и обозначение трансформаторов и автотрансформаторов если вторичной обмоткой служит часть витков первичной обмотки, или наоборот, устройство называется автотрансформатором провода однопроволочные многопроволочные материал проводов медь – 18 Ом мм 2/км сталь 70 – 120 кг/мм 2 алюминий – 29. 5 Ом мм 2/км

2. 3 15 Конструкции проводов Конструкции кабелей Газонаполненный трёхжильный кабель на Маслонаполненный кабель низкого напряжение 35 к. В давления на напряжение 110 к. В Кабель с вязкой пропиткой типа СБ, или АСБ Кабель с вязкой пропиткой ОСБ на 35 к. В

2. 3 Внутренние электрические сети 16 В зависимости от типа и назначения выполняют открытые изолированными проводами и шнурами, скрытые кабелями, токопроводами (шинопроводами) сменяемые несменяемые токопроводом называется устройство, из проводников, со всеми относящимися к ним изоляторами и конструкциями Шинопроводами называются токопроводы, выполненные жёсткими шинами Открытая проводка по стене здания В целях уменьшения размеров и повышения надёжности работы токопроводы низкого напряжения выполняют изолированными шинами Токопроводы на напряжение до 1000 В

2. 3 Наружные воздушные линии 17 обычно состоят из трёх основных элементов провода изоляторы опоры воздушных линий Напряжение линии Расстояние между к. В проводами, м <1 0. 5 150 5. 5 6 – 10 1. 0 220 7. 0 35 3. 0 330 9. 0 110 4. 0 500 12. 0 750 15. 0 изоляторы воздушных линий

2. 3 18 Провод крепят на изоляторе при помощи вязки из мягкой отожжённой проволоки того же материала, что и сам провод На линиях 35 к. В и выше применяют подвесные изоляторы или «гирлянды» из них На линиях 110 к. В и выше вместо «гирлянд» применяют подвесные стержневые изоляторы Подвесная гирлянда с тремя расщеплёнными Устройство стержневого изолятора проводниками одной фазы А схема транспозиции проводников трёхфазной воздушной линии В С

2. 3 19 Опоры трёхфазной воздушной линии Деревянные опоры применяются На напряжения до 110 к. В Для увеличения срока службы деревянную опору выполняют не из цельного бревна, а составной: из более длинной основной стойки 1 и короткого Составные промежуточные стула, или пасынка 2. деревянные опоры Варианты расположения проводов на опорах Стул скрепляют с основной а) линии 6 к. В, а) вертикальное стойкой при помощи бандажа б) линии 35 к. В б) горизонтальное в) обратной ёлкой Металлические опоры выполняют из стали специальных марок. Их отдельные элементы соединяют сваркой, или болтами. Для предотвращения коррозии поверхность опор оцинковывают Для линий от 35 к. В и выше применяются также железобетонные опоры из центрифугированного бетона Срок службы металлических и железобетонных опор составляет 50 и более лет

2. 3 20 Виды опор воздушных линий Промежуточная П-образная деревянная опора Анкерная А - П–образная деревянная опора Промежуточная двухцепная Промежуточная металлическая опора из центрифугированного опора двухцепной линии бетона

2. 3 21 Прокладка и разделка кабелей Разделка кабеля «сухая» разделка Эпоксидная через концевую через перчатку концевая разделка воронку Прокладка кабелей в туннелях Автотрансформаторы применяются только в сетях с глухозаземлённой нейтралью В зависимости от способа переключения регулировочных ответвлений различают трансформаторы следующих типов Трансформаторы с ПБВ – с переключением Трансформаторы с РПН – с регулировкой без возбуждения под нагрузкой Распределительные трансформаторы с ПБВ имеют как минимум четыре ответвления с напряжениями, отличающимися от номинального на + 5 %, + 2. 5 %, - 5 %

2. 3 22 Регулирование напряжения в трансформаторах Встроенным устройством для регулирования С помощью линейного регулятора Компенсирующие устройства электрических сетей Устройства компенсации реактивной мощности, Устройства для компенсации реактивных потребляемой нагрузками и элементами сети – параметров линии – синхронные компенсаторы и поперечно продольно включаемые конденсаторы включаемые батареи конденсаторов и поперечно включаемые реакторы

2. 3 Различные способы включения батарей конденсаторов 23 Uкн Qб U к Последовательное и параллельное включение Qк батареи конденсаторов н Соединение треугольником при Коммутационные аппараты поперечном включении Низковольтные (до 1000 В) Высоковольтные (свыше 1000 В) рубильники разъединители (короткозамыкатели и отделители) контакторы и магнит- ные пускатели выключатели автоматы выключатели нагрузки

2. 3 24 Устройство высоковольтных коммутационных аппаратов Выключатель нагрузки ВН – 16 на 10 к. В Оборудование сетевой Разъединитель поворотный подстанции Масляный многообъёмный двухколонковый наружный выключатель типа однофазный до 110 В МКП – 110 М Трансформаторы Распределительные и Устройства контроля устройства (РУ) высокого автотрансформаторы и управления и низкого напряжений (измерительные приборы, системы защиты)

2. 3 25 Защитные устройства В сетях низкого напряжения: В сетях напряжением более 1000 В: плавкие предохранители, автоматы, плавкие предохранители и магнитные пускатели устройства релейной защиты Плавкие предохранители Автоматические выключатели отключаются расцепителями На напряжения до 660 В – Тепловыми Комбинированными Тип ПР расцепителями На напряжения до 35 к. В- Электромагнитными Тип ПК расцепителями Время-токовые характеристики различных автоматов с тепловым расцепителем с комбинированным расцепителем С электромагнитным расцепителем

3. 0 26 Раздел 3. Вторичные источники электропитания Тема 6. Устройства для выпрямления напряжений и устранения переменной Тема 7. Стабилизаторы постоянного составляющей Напряжения и тока Тема 8. Импульсные и Тема 9. Стабилизаторы бестрансформаторные сетевые переменного напряжения источники питания и тока

3. 1 27 Однополупериодный выпрямитель Двухполупериодный выпрямитель и его работа однофазная мостовая схема

3. 1 Трёхфазная мостовая схема выпрямления 28 Пульсации выходного напряжения Схемы фильтров, сглаживающих пульсации Kп = 0. 5ΔU / Uср k. СГЛ = k. П ВХ/ k. П ВЫХ Схемы LC-фильтра с компенсирующей обмоткой, Фильтра-пробки и режекторного фильтра

3. 1 29 Включение дополнительной компенсирующей обмотки в схеме LC-фильтра Схемы многозвенных LC и RC-фильтров Транзисторные фильтры с RC-цепочками Способ уменьшения провалов выходного напряжения с помощью дополнительного выпрямителя

3. 1 30 Использование дополнительного выпрямителям в мостовой схеме Способы уменьшения пульсаций напряжения с помощью переключаемых конденсаторов Фильтр подавления высокочастотных помех

Внешний вид вторичной системы электропитания (стойка)

3. 2 31 Коэффициент стабилизации по напряжению: k. СТ= (ΔUВХ / ΔUВЫХ) (UВЫХ / UВХ) Схема параметрического стабилизатора напряжения Схема компенсационного стабилизатора параллельного типа Схема компенсационного стабилизатора последовательного типа Схема стабилизатора напряжения с варисторами

3. 2 32 Стабилизатор напряжения с операционным усилителем Коэффициент стабилизации схемы ~ 7000 Схема стабилизатора с малым падением напряжения Характерное время Характерное время быстродействия Срабатывания защиты вторичных защиты в источников питания первичных сетях ≤ 100 мкс ~ 0. 2 с Возможные степени защиты источника питания Ограничение по току нагрузки Выключает источник при достижении (источник питания не защищён от к. з. порога срабатывания Совмещает возможности первой и второй степени

3. 2 33 Низковольтные стабилизаторы постоянного напряжения Регулируемый стабилизатор с Стабилизатор с регулируемым выходным напряжением 0 ÷ 6 В минимальным выходным напряжением ~ 0. 6 В Стабилизаторы повышенного постоянного напряжения Стабилизатор последовательного типа с Стабилизатор параллельного типа с газоразрядным прибором В качестве опорных элементов в высоковольтных слаботочных стабилизаторах могут служить газоразрядные приборы Стабилизированное напряжение близко к напряжению их зажигания

3. 2 34 Стабилизаторы повышенного напряжения с использованием стабилитронов Коэффициент стабилизации схемы 100 ÷ 150 КПД – 46 % Схема, обеспечивающая минимальный уровень пульсаций в нагрузке Системы на специализированных микросхемах Типовая схема с выходным Варианты простейших стабилизаторов-ограничитаелей на напряжением 1. 2 ÷ 25 В специализированных микросхемах

3. 2 35 Варианты стабилизаторов напряжения на специализированных микросхемах Схема с одновременным управлением уровнем выходного напряжения нескольких стабилизаторов Схема ограничителя напряжения переменного тока Схема стабилизатора с повышенным выходным током Схема стабилизатора с использованием операционного усилителя Биполярный источник с плавной регулировкой по току и его переходная характеристика

3. 2 Стабилизаторы постоянного тока 36 Стабилизатором тока называется устройство, автоматически поддерживающее с заданной точностью неизменный ток в нагрузке при воздействии дестабилизирующих факторов Использование дискретных транзисторов для стабилизации Схема, использующая дополнительный нагрузочного тока генератор стабильного тока Простейший двухтранзисторный стабилизатор Стабилизатор тока с операционным усилителем тока

3. 2 37 Бареттеры – электровакуумные приборы, напряжение которых плавно снижается после момента включения Варианты использования полевых транзисторов для стабилизации малых токов Схема электронного бареттера с управляемой характеристикой Для получения стабильных токов малой величины успешно используются полевые транзисторы, подключаемые, как двухполюсники Бареттер обладает заметной тепловой инерцией, поэтому способен стабилизировать только медленно изменяющиеся токи Бареттерной характеристикой обладают Двухполярный источник стабилизированного постоянного тока также специальные лампы накаливания с водородным заполнением

3. 3 38 Импульсные источники питания, построенные по чопперной схеме Чоппер (chopper) – прерыватель, или дословно Силовой ключ Кл импульсный последовательный стабилизатор понижающего типа: стабилизирующая система, Обязательные принцип действия которой основан на элементы преобразовании «DC / DC» чоппера Разрядный диод VD Низкочастотный сглаживающий фильтр L, C Схема управления и обратной связи СУ Структурная схема чопперного стабилизатора Фаза разряда чоппера на нагрузку Рабочая частота стабилизатора Фаза накачки чоппера электромагнитной энергией

3. 3 39 Коэффициент Постоянная заполнения составляющая Закон спада тока дросселя в фазе его разряда Режим безразрывных токов дросселя Проверочное условие величины индуктивности Условие разрывности токов Формула дросселя оценки режима работы стабилизатора Режим разрывных токов дросселя

3. 3 40 Импульсные источники питания, построенные по бустерной схеме Бустерной называется схема импульсного стабилизатора – преобразователя с параллельным соединением электронного ключа и нагрузки Зарядная фаза бустерного преобразователя Базовая схема бустерного стабилизатора Разрядная фаза бустерного преобразователя

3. 3 Вид регулировочной характеристики бустерного стабилизатора 41 при коэффициенте заполнения, меньшем насыщающего значения Критический коэффициент заполнения Типовая схема импульсного понижающего стабилизатора с диодом Шоттки Временные интервалы цикла Использование синхронного транзистора в импульсном стабилизаторе

3. 3 42 Ёмкость фильтрующего конденсатора выбирается исходя из допустимого уровня пульсаций в нагрузке Абсолютный уровень пульсаций Коэффициент пульсаций Необходимая ёмкость дросселя ограничена минимальным и максимальным значениями Максимальная ёмкость дросселя Минимальная ёмкость дросселя Формирователи искусственной средней точки На резистивных делителях На параметрических элементах

3. 3 43 Активный делитель напряжения с выходными повторителями Бестрансформаторные сетевые источники питания Бестрансформаторный источник питания с гасящим конденсатором Бестрансформаторный источник в виде мостового выпрямителя Недостатки бестрансформаторных источников – малый ток и отсутствие гальванической развязки

3. 3 44 Стабилизатор напряжения параллельного типа Бестрансформаторный источник питания на стабилитроне с аналогом мощного стабилитрона Транзисторный аналог управляемого стабилитрона

3. 4 45 Стабилизаторы переменного напряжения и тока Стабилизаторы переменного напряжения Однокаскадный параметрический стабилизатор на варисторе Параметрический стабилизатор на симметричном стабилитроне Пример повышения мощности Схема феррорезонансного стабилизатора напряжения при стабилизатора напряжения помощи биполярных транзисторов Схема обеспечивающая стабилизацию переменного и постоянного напряжений

3. 4 46 Схема пьезоэлектрического стабилизатора напряжения с обратной связью Зависимость выходного напряжения пьезоэлектрического трансформатора или резонатора от напряжения сигнала на резонансной частоте Стабилизаторы переменного тока Электронные системы Феррорезонансные стабилизаторы Схема феррорезонансного стабилизатора переменного тока

4. 0 47 Раздел 4. Элементы и узлы источников электропитания Тема 10. Силовые трансформаторы Тема 11. Силовые ключи источников и дроссели электропитания Тема 12. Элементы питания аппаратуры Мобильной связи

4. 1 48 Силовые трансформаторы и дроссели Конструкция двухобмоточного трансформатора Условное обозначение трансформатора Режим работы трансформатора, при котором в его вторичной обмотке течёт ток, называется нагруженным Понятие коэффициента трансформации Эквивалентная схема трансформатора

4. 1 49 Взаимосвязь эквивалентных параметров трансформатора Упрощённая эквивалентная схема трансформатора Упрощённая эквивалентная схема многообмоточного трансформатора

4. 1 50 Основные виды магнитопроводов КПД трансформатора

4. 2 51 Силовые ключи источников питания Биполярные транзисторы в качестве регулирующих элементов Эквивалентная схема ненасыщенного транзистора Эквивалентная схема насыщенного транзистора Коэффициентом насыщения называется отношение максимального тока базы в пограничном режиме к реальному току, подаваемому в базу в насыщенном состоянии Эквивалентная схема транзистора в ключевом режиме (насыщение) в ключевом режиме (отсечка)

4. 2 52 Суммарное время установления максимального тока коллектора называется временем включения транзистора Модель биполярного транзистора в режиме Модель биполярного транзистора отсечки в режиме насыщения Параллельное включение Эквивалентная схема параллельного транзисторов включения Временные диаграммы коммутационных процессов в транзисторе

4. 2 53 Коммутационные параметры транзистора можно определить, зная его граничную частоту и коэффициент насыщения Разновидности пробоя биполярного транзистора Токовый – по превышению Лавинный - по превышению По мощности – достижение максимальной температуры переходов Первичный пробой (обратимый) Вторичный пробой (необратимый)

4. 2 54 Полевые транзисторы в качестве регулирующих элементов Условное графическое обозначение транзисторов типа MOSFET Паразитные эквивалентные элементы в составе полевого транзистора Сравнительная характеристика областей безопасной работы полевого и биполярного транзисторов Паразитные ёмкости в составе полевого транзистора

4. 2 55 Эквивалентная схема полевого Uз Схема для рассмотрения коммутационных транзистора, поясняющая процессов в полевом транзисторе эффект Миллера Uз t 1 2 3 Uзи Транзисторы схемотехники Uз IGBT – Insulated gate bipolar transistor t (биполярный транзистор Uси с изолированным затвором) Uп tвкл tвык t Временные диаграммы коммутационных процессов в полевом транзисторе

4. 3 56 Химические источники тока первичные вторичные щелочные солевые никель-кадмиевые цинк-диоксид никель-металлгидридные марганцевые цинк-оксид литий-ионные серебряные литий-полимерные цинк-оксид ртутные Основные параметры элементов питания воздушно-цинковые Номинальная электрическая ёмкость (А ч, м. А ч) литиевые Напряжение аккумулятора (В) Внутреннее сопротивление (Ом) Срок службы (эксплуатации) по количеству циклов з / р Ток саморазряда (мк. А)

Химическими источника тока (ХИТ) называются устройства, в которых химическая энергия при разряде за счёт окислительно-восстановительных процессов превращаются в электрическую. По характеру работы все известные ХИТ делятся на две группы: гальванические элементы или первичные источники тока и электрические аккумуляторы или вторичные источники тока. К группе первичных ХИТ относятся устройства, в которых активные материалы могут быть использованы лишь однократно. К группе вторичных ХИТ относятся источники тока, которые могут восстанавливать свою работоспособность после разряда путем последующего заряда. Эти источники тока называются электрическими аккумуляторами, т. е. накопителями электрической энергии (в виде химической энергии) для её последующего использования. Конструкция ХИТ может быть самая различная, но в принципе и гальва – ческие элементы и аккумуляторы состоят из двух элементов – проводников первого рода, разделяемых слоем электролита – проводников второго рода.

Технические характеристики ХИТ: 1. Электродвижущая сила – разность его электродных потенциалов, 2. измеренная при разомкнутой цепи. 2. Сопротивление, которое оказывает ХИТ прохождению внутри него 3. электрического тока при заряде или разряде, называется внутренним 4. сопротивлением ХИТ. 3. Напряжение – различают два вида напряжения: начальное и конечное. 4. Под начальным напряжением разряда понимают напряжение аккумуля- 5. тора , измененное через 5 – 10 сек. при кратковременных и через 2 – 10 6. мин. длительных разрядах после начала разряда. 4. Емкость – этот термин обозначает то количество электричества, которое 5. можно получить от данного аккумулятора при разряде. 6. Разрядная емкость – количество электричества в ампер – часах, 7. которое можно получить при разряде аккумулятора до допустимого 8. напряжения. 5. Энергия – отношение разрядной (зарядной) емкости к средне разрядному (зарядному) напряжению и выражается в Вт*ч.

6. Отдача – характеризует полезность разряда аккумуляторной батареи в 7. целом. Различают отдачу по емкости (ампер - часовую) и по энергии 8. (ватт - часовую). 7. Мощность – количество энергии, отдаваемой аккумуляторной батареей 8. в единицу времени. 8. Саморазряд – постепенная потеря емкости работоспособными аккумуля- 9. торами при отключении внешней цепи (хранение, бездействие). 10. Процесс разряда свинцового аккумулятора записывается следующим 11. уравнением: 12. Pb. O 2 + 2 H 2 SO 4 + Pb 2 Pb. SO 4 + 2 H 2 O 13. Процесс заряда свинцового аккумулятора протекает по следующему 14. уравнению: 15. 2 Pb. SO 4 + 2 H 2 O Pb. O 2 + Pb + 2 H 2 SO 4

Электролитом для свинцовых аккумуляторов служит раствор серной кислоты. Концентрированная серная кислота представляет собой про – зрачную жидкость без цвета и запаха, имеющую маслянистую консистенцию. Приготовление электролита. Электролит требуемой концентрации можно приготовить из кислоты плотностью 1, 83 г/см 3 или из предварительного приготовленного и охлажденного до комнатной температуры раствора серной кислоты плотностью 1, 40 г/см 3. Второй способ предпочтительней первого, так как приготовление электролита в этом случае сопровождается меньшим выделением тепла и, следовательно, требуется меньше времени. В зависимости от плотности приготовляемого электролита промежуточный раствор нужно разбавить водой в пропорции.

Рис. 1 Устройство свинцовой аккумуляторной батареи 1 - отрицательная пластина, 2 – сепаратор, 3 – положительная пластина, 4 – положительный полублок, 5 – отрицательный полублок, 6 – опорные призмы отрицательного полублока, 7 – баретка, 8 – полублок, 9 – предохранительный щиток, 10 – отражательный щиток, 11 – крышка элемента, 12 – шайба под пробку, 13 – рабочая вентиляционная пробка, 14 – моноблок, 15 – опорные призмы положительного полублока, 16 – межэлементное соединение, 17 – выводной зажим, 18 – шуруп, 19 – шайба, 20 – гайка, 21 – резиновое уплотнение, 22 – заливочная мастика.

Основные неисправности свинцово – кислотных аккумуляторов делятся на внешние и внутренние. К внешним относятся: трещины в моноблоках и крышках, повреждение заливочной мастики и пробок, окисление или механический износ (излом) полюсных выводов. К внутренним неисправностям относятся: разрушение электродов (коррозия токоотводов положительных электродов, оплывание и оползание активной массы); короткое замыкание положительных и отрицательных электродов, переполюсовка электродов, сульфитация электродов, повышенный саморазряд и др. Трещины моноблоков – наиболее часто встречающаяся неисправность. Появление трещин на поверхности моноблока может произойти из-за небрежного обращения или плохого крепления аккумуляторной батареи, замерзание электролита, повышенного давления внутри аккумулятора при засорении вентиляционных отверстий в пробках. Трещины на стенках моноблока создают утечки электролита, от чего оголяются, сульфатируются и коробятся электроды. Эту неисправность устраняют заделкой трещины клеем или заменой моноблока.

Иногда можно наблюдать выпучивание стенок моноблока, которое происходит из-за недоброкачественности материала или его перегреве. Повреждение полюсных выводов. Окисление полюсных выводов происходит из-за плохого ухода, когда не смазаны техническим вазелином или недостаточно затянуты натяжные хомуты соединительных проводов. Повышенный саморазряд. Аккумуляторная батарея, отключенная от разрядной цепи, самопроизво- льно разряжается. Такой разряд аккумуляторной батареи, происходит при отключенных потребителях, называется саморазрядом. Во время эксплуатации батарей бывает нормальный и повышенный саморазряд. Нормальный саморазряд явление естественное и неизбежное в отличии от повышенного. Саморазряд считается повышенным, если его значение за сутки превышает 1%. Короткое замыкание. Короткие замыкания внутри аккумуляторов могу происходить главным образом в результате непосредственного соприкосновения положительных и отрицательных электродов при разрушении сепараторов через наросты

губчатого свинца на кромках электродов, в результате чрезмерного накоп – ления на дне аккумулятора активной массы (шлама), по причине ее опол – зания в процессе эксплуатации. Сульфатация электродов. Под сульфатацией электродов понимают такое их состояние, когда они не заряжаются при пропускании нормального зарядного тока в течении установленного времени. Сульфатация электродов возникает в результате небрежной и неправильной эксплуатации аккумуляторной батареи и приво – дит к образованию на электродах крупных трудно растворимых при зарядке кристаллов сульфата свинца. В результате этого на поверхности электродов и в порах электродной массы образуется сплошной слой крупнокристалли – ческого сульфата свинца, который изолирует активную массу электродов от контакта с электролитом закупоривает ее поры, - происходит снижение емкости аккумуляторной батареи, резко увеличивается внутреннее сопро – тивление аккумуляторной батареи, так как сульфат свинца обладает очень низкой электропроводимостью.

Рост и коробление положительных пластин. При неправильной эксплуатации наблюдается изменения размеров положительных пластин и их коробление. Это вызывается неравномерно – мерностью протекания процессов заряда и разряда на отдельных участках пластин. Обычно коробление наблюдается при заряде высокими плотно – стями токов, при коротких замыканиях, при перезаряда и при нарушении температурного режима во время заряда. Оползание положительной активной массы. Оползание активной массы положительных пластин является одной из причин преждевременного выхода из строя аккумулятора. Сущность этого явления заключается в том, что от пластин отпадают мелкие кристаллы и зерна двуокиси свинца. Оползание происходит главным образом в конце заряда и начале разряда. Было установлено, что температура электролита и плотность тока при заряде не оказывают большого влияния на срок службы активной массы. Существенное влияние на срок службы оказывают условия заряда.

Загрязнение электролита посторонними примесями, особенно солями металлов и органическими веществами, в значительной степени увеличивает коррозию решеток. Меры предупреждения подобного явления просты и сводятся к тому, чтобы для приготовления электролита употреблялись акку – муляторная серная кислота, соответствующая ГОСТ 667 – 53, и дистиллиро – ванная вода. В тех случаях, когда вместо аккумуляторной серной кислоты для пригото – вления электролита ошибочно применяется техническая серная кислота, вследствие наличия в этой кислоте примесей, решетки положительных пластин разрушаются после первого же заряда.

Рис. 2. Коррозия решетки положительной Рис. 3. Рост и коробление положительной пластины пластины.

Рис. 4. Сулфатация пластин в результате Рис. 5. Полублок с замкнутыми пластинами понижения уровня электролита: 1 – свинец, 2 – сульфат свинца

Рис. 6. Оползание активной массы Рис. 7. Разрушение решеток положительных положительной пластины пластин при загрязнении электролита

Аккумуляторные батареи VARTA серии OPz. S Сфера применения. Батареи серии VARTA OPz. S разработаны для многочасовых режимов разряда с отбором большой емкости. Они отличаются высоким циклическим ресурсом и длительным сроком службы в резервном параллельном режиме эксплуатации. Область применения батарей это установки резервного питания в системах телекоммуникации и промышленного оборудования.

Конструкция. Положительный электрод – трубчатая пластина запатентованным фирмой VARTA селеновым легированием (содержание сурьмы 1, 6%). Отрицательная пластина – пастированная решетчатая пластина из высокосурьмянистого свинцового сплава. Сепарация – микропористый сепаратор в комбинации с гофрированным сепаратором. Материал корпуса – ударопрочный, прозрачный стиролакрилонитрил. Электролит - разбавленная серная кислота плотностью 1, 24 кг/л. Исполнение полюса – герметичный на вытекание электролита, предохра – нительный полюс с массивным медным вкладышем. Полюсный болт – из высококачественной корозионностойкой стали. Перемычки – из массивной меди, изолированные, под болтовое соед. элементов. Пробки элемента – предохранительные пробки, препятствующие проник – новению искры внутри элемента. Область температур – 0…+55 С (предпочтительно 20 С)

Признаки: • Элементы по 2 В; Блокбатареи по 6 В; • Экономичное применение в условиях многочасового отбора больших емкостей; • Предохранительный плюс исполнения VARTA, апробированный на практике, герметичный на вытекание электролита; • Предохранительные пробки исполнения VARTA, препятствующие проник – новению искры вовнутрь элемента; • Безуходная эксплуатация, согласно DIN, более 3 лет в параллельном резервном режиме; • Длительный срок службы также при циклических нагрузках. Условное обозначение аккумуляторов : 8 OPz. S 800 Номинальная емкость А ч. Стационарный, с трубчатыми положительными электродами, в закрытом исполнении. Число положительных электродов.

Заряд аккумуляторов в зависимости от электрооборудования, имеющегося на объекте, необходимо проводить одним из следующих способов в соответствии с инструкцией по эксплуатации : • при постоянном токе; • падающим током; • модифицированным методом; • при постоянном напряжении. Заряд при постоянном токе проводят током / I / 0, 15 С 10 до напряжения 2, 23 – 2, 35 В на элемент. Затем ток снижают до величины не более 0, 05 С 10 и продолжают заряд до постоянного напряжения и плотности электролита аккумуляторов в течении 2 часов. В конце заряда напряжение достигает 2, 60 – 2, 75 В на элемент. Заряд падающим током / W / проводят при начальном токе, не превыша – ющем 0, 25 С 10. Признаком окончания заряда является постоянство напряже – ния и плотности электролита аккумуляторов в течении 2 часов. Модифицированный заряд / IU / проводят в две ступени : Первая ступень – стабилизированным с точностью +/- 10% током в пределех 0, 1 – 0, 3 С 10 до повышения напряжения 2, 35 В на элемент.

Вторая ступень – при постоянном напряжении 2, 23 В на элемент. При этом ток заряда постепенно падает. Заряд при постоянном напряжении / U / проводят при напряжении 2, 23 В +/- 1% на элемент. Срок службы аккумуляторов при соблюдении инструкции по эксплуатации и по вводу в эксплуатацию составляет не менее 15 лет (срок до отдачи менее 80 % от номинальной емкости). Срок службы аккумуляторов зависит от температуры окружающей среды. Продолжительная эксплуатация аккумуляторов при температурах окружаю – щего воздуха выше +25 С и при повышенных напряжениях постоянного под – заряда более 2, 25 В/эл. сокращают срок службы.

Аккумуляторные батареи VARTA серии OPz. V Сфера применения. Батареи серии VARTA OPz. V по своим характеристикам наиболее подходят к условиям эксплуатации, с длительным временем разряда и при которых требуется безуходная эксплуатация. К таким сферам применения относятся установки бесперебойного питания для систем телекоммуникации и промышленных агрегатов, а также в установках ре – зервного питания систем освещения, автоматизации и контроля.

Конструкция. Положительный электрод – трубчатая пластина из запатентованного фир – мой VARTA селенокальциевого свинцового сплава/содержание сурьмы 1 %. Отрицательный электрод – решетчатая пластина из кальциево – свин. спл. Сепарация – микропористый сепаратор в комбинации с гофрированным сепаратором. Материал корпуса - ударопрочный стиролакрилонитрил. Электролит – серная кислота, заложенная в виде гельной массы. Исполнение полюса – герметичный на вытекание электролита предохра – нительный полюс с медным вкладышем. Полюсный болт – из нержавеющей стали. Перемычки – из массивной меди /30*30 мм/, изолированные, под болтовое соединение элементов. Клапан элемента – предохранительный клапан повышенного давления. Температурная зона – от +10 … до + 45 С /идеальная температура + 20 С/

Характерные особенности : • Безуходная эксплуатация на протяжении всего срока службы благодаря герметичному газонепроницаемому исполнению. • Высокая эксплуатационная безопасность – благодаря наличию клапана избыточного давления. • Экономичное применение при минимальных токах в условиях многочасо – вого снятия мощностей. • Экономия монтажного пространства благодаря различным способам установки. Стандартная установка аккумуляторов серии OPz. V «стоя» на изолированных стеллажах. Для экономии места размещения допустима установка аккумуляторов «лежа» . • Минимальная потребность в воздухообмене.

Контрольно – зарядное устройство D – 400 Общее положение Контрольно – зарядное устройство обеспечивает проведение полного автоматического цикла проверки аккумулятора, который включает в себя зарядку аккумулятора, контроль его фактической емкости и и последующее протоколирование (распечатку) процесса. В расположении имеется стандартная программа для проверки как Необслуживаемых (герметичных) так и открытых аккумуляторов, которая после введение соответствующих данных, обеспечивает автоматическое протекание процесса. Применение измерительного многоканального коммутатора позволяет во время процесса проверки аккумулятора непрерывно следить также за напряжением в отдельных банках или блоках аккумулятора. К месту подключения ПК может быть подключен модем, и дистанционно компьютером с пульта управления – с помощью соответствующей программы возможно считывание и пуск (дистанционная передача данных). Контроль – зарядное устройство нельзя применять для непосредственного питания устройств связи, т. к. оно не разработано для этих целей.

Описание принципа действия • Силовой блок Контрольно – зарядное устройство с тиристорным управлением работает по потребности либо как зарядное устройство, либо при разрядке как инвер – тор управляемый электрической сетью. При разрядке аккумулятора отводи – мая от него энергия не преобразуется в тепловую, а возвращается во внутриорганизационную электрическую сеть для питания др. потребителей тока. Исчезновение напряжение в электрической сети во время режимов заряда или разряда приводит к прекращению работы устройства на период обесточивания, которая автоматически восстанавливается при возвращении напряжения электрической сети. При этом потери информации не происходит. • Программируемый блок управления PSE IV Программный блок управления представляет собой микропроцессорную систему, обеспечивающую регулирование, управление процессором, контроль, производство измерений и запись результатов измерений, при отработке программ зарядно – разрядного цикла, контрольно – зарядным устройством.

• Пульт управления USR – SPS С пульта USR – SPS можно передать прямо на блок PSE IV, и выполнить независимо от ПК программы содержащие до 15 программируемых шагов (блоках). В памяти может быть записано до 30 программ такого рода и при необходимости их можно активировать. В любой момент возможна переза – пись программ. На информационный дисплей выводятся актуальные данные о режиме работы, значения тока и напряжения на отрабатываемом этапе, время с момента пуска, а также положительное (при разряде) или отрицательное (при разряде) приращение емкости (в ампер - часах). • Индикаторное табло USR – MT Индикаторное табло служит для отображения состояния режимов работы: «EIN» (Включено) «LADEN» (Заряд) «ENTLADEN» (Разряд) «PAUSE» (Перерыв) (перегрев аккумулятора) (общий сигнал нарушения)

• Измерительный многоканальный коммутатор ТММ 25 Измерительный многоканальный коммутатор является компонентом, обеспечивающим поочередное измерение напряжения в элементах или блоках аккумулятора. Кроме того, предусмотрена возможность подключение датчика измерения температуры аккумулятора. Технические данные Контрольно – зарядное устройство Ввод электрической сети Напряжение : 400/230 В. 3 – фазное, + 6 % / - 20 % Ток : 15, 4 А Частота : 50 Гц +/- 5 % Выходное постоянное напряжение Диапазон регулирования постоянного напряжения для режимов зарядки : от 1 до 72 В.