Организация токораспределительной сети

 

Анализ принципа организации токораспределительной сети следует проводить, используя литературу [3,9], а также сведения, изложенные в разделе.

Токораспределительная сеть (ТРС) электронной АТС рассчитывается в буферном режиме. Она может быть магистральной и состоять из магистральных шин, прокладываемых от АБ до автоматного зала. Но обычно ее делают радиальной, когда от выпрямительной прокладываются отдельные фидеры (кабели) к рядам аппаратуры автозала и другим нагрузкам. В автоматном зале магистральные шины прокладываются перпендикулярно стативным рядам с одного или обоих краёв рядов. От магистральных шин вдоль ряда прокладываются рядовые шины, от которых делаются отводы (снижения) на стативы. Магистральные и рядовые шины могут изготовляться из меди или алюминия. При одинаковом пропускаемом токе и падении напряжения медные шины и провода имеют меньшие габаритные размеры, но большие массу и стоимость, чем алюминиевые.

Для уменьшения падения напряжения в токораспределительной сети активное сопротивление шин и проводов стремятся сделать минимальным. Внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи приблизительно равно 4 Ома, а сопротивление шин от батареи до распределительной сети – 2 Ома. Омическое сопротивление предохранителей в цепях электропитания значительно меньше, и его обычно не учитывают.

Шины, кабели и провода ТРС прокладываются таким образом, чтобы они имели наименьшую индуктивность – с уменьшением расстояния между шинами индуктивность уменьшается. В существующих ТРС индуктивность приблизительно равна 1 мкГн/м. Заземлённый плюсовой провод является общим как для системы электропитания, так и для систем сигнализации (обратный провод), а также для заземления корпусов оборудования (заземление массы).

Обычно в здании, где размещается оборудование АТС, находится и другое оборудование связи (аппаратура передачи и т.п.). В этом случае для электропитания оборудования различного типа используются общие устройства электропитания. Мощность этих устройств зависит от ёмкости АТС и объёма другого оборудования, а общее потребление электроэнергии может достигать весьма больших величин (нескольких тысяч вольт-ампер).

В ЭПУ с вольтодобавочным конвертором напряжение на шинах постоянного тока достаточно стабильно даже в аварийном режиме. Поэтому ТРС от шин постоянного тока до питаемой аппаратуры можно рассчитывать в буферном режиме. ТРС энергоцеха предприятия связи, куда относят помещения аккумуляторной и выпрямительной (батарейная проводка), рассчитывается не в буферном, а в аварийном режиме. Это связано с тем, что наиболее тяжёлый режим для батарейной проводки не буферный, а режим аварийного разряда батареи.

§ Расчет батарейной проводки

В конце разряда напряжение аккумуляторной батареи минимальное, но при этом необходимо обеспечить, по меньшей мере, минимально допустимое напряжение на аппаратуре. Конвертор подключается последовательно с батареей своим выходом и параллельно своим входом.

Дальнейший расчёт заключается в определении дополнительного падения напряжения в проводке, исходя из дополнительного минимального напряжения питания аппаратуры, с учётом падения напряжений на всех приборах, включённых в контур батарейной проводки. На автомате батарейном падает 0,15 В.

Рисунок 3,а. Схема ТРС в режиме аварийного разряда батареи

 

На рис.3,а. между точками 1΄ - 1 пролегает батарейная проводка длиной l ₁, соединяющая аккумуляторы. Между точками 3 - 1΄ и 1- 10 пролегает батарейная проводка длиной l ₂, соединяющая аккумуляторы с аккумуляторными шинами (шина 2 - 3 "- " и плюсовая шина 9 - 10). Минусовая шина проходит вдоль стены аккумуляторной. Длина проводки в аккумуляторной зависит от площади помещения и в курсовой работе задается заданием. Между точками 3 – 4 прокладывается перемычка обычно длиной 2 м (l _пер1) к шине 4 - 4΄, уходящая в другое помещение (в выпрямительную). Минусовая шина ВУТов 4 - 4΄имеет длину l ₃. Шина 0¢ - 8 также длиной l ₃ - это плюсовая шина ВУТов, прокладываемая над ВУТами и соединенная с плюсовой шиной в аккумуляторной перемычкой 0 - 0¢ (l _пер2). В режиме аварийного разряда она подаёт питание на ВДК в точке 8, через нее протекает только ток потребления конверторов I _КВ.

 

Рис.3,б. Схема замещения ТРС с учётом конвертора

 

ВДК своими выходами в точках 4 и 5 последовательно соединяются с батареей и имеют свою минусовую шину 5¢, длина которой l₄ примерно равна расстоянию между точками 4-5. Минусовая шина ВДК соединяется с нагрузочной в точке 6. Длина соединительных шин 5 - 6 и 0¢ - 7¢ зависит от размещения оборудования и ориентировочно может быть равна 1м. В выпрямительной прокладываются две нагрузочные шины: минусовая 6 -7 и плюсовая 6¢ - 7¢. Плюсовая шина заземляется.

 

§ Порядок расчета

1. Из исходных данных Вашего варианта известно:

l₁ + l₂ - cуммарная длина батарейной проводки, соединяющей аккумуляторы с шинами 2-3 и 9-10,

l₃ -длина шины над ВУТ определяется как

l₃ = N ¢ _вут H _вут + N ¢ _{к кв} H _кв, (м), N ¢ _{к кв} = N ¢ _кв /5,

где N ¢ _вут, N ¢ _кв, N ¢ _{к кв}  - количество выпрямителей ВУТ, конверторов и каркасов с конверторами КВ с учетом резервных, H _вут - ширина одного выпрямителя, H _кв  - ширина одного каркаса с конверторами из справочных данных (табл. П1, П2), например, если N ¢ _кв >5, следует располагать ВДК в двух каркасах и тогда H _кв удваивается,

l₄ - минусовая шина ВДК

l₄ = N ¢ _{к кв} H _кв, (м),

l_пер1, l_пер2 - длина перемычек между точками 3 - 4 и 0 - 0 ¢ (принимаем по 2 м).

l₅ - длина соединительных шин принимаем 2м.

2.Рассчитаем допустимое падение напряжения на батарейной проводке:

D U _{бат доп} = U _б.к.р - U _кв.мин. - U _0, (В),

где U_б.к.р - напряжение на батарее в конце разряда (рассчитывается, исходя из напряжения конца разряда выбранного аккумулятора и числа аккумуляторов в батарее U_б.к.р = N _ак U _{кр ∙}),

U_кв.мин - минимально допустимое напряжение на входе КВ (см. технические характеристики КВ в Приложении 1),

U₀ - падение напряжения на всех аппаратах, включенных в батарейную проводку (в данном случае учитываем автомат батарейный).

3.Предполагаем, что вся батарейная проводка прокладывается шиной одинакового сечения (см. рис.3). Площадь сечения батарейной проводки определим, исходя из допустимого падения напряжения на ней:

,

где r - коэффициент, характеризующий электропроводность металла и обратный удельному сопротивлению материала проводки (для алюминия - 34 м/(Ом мм²) и для меди – 57 м/(Ом мм²)).   

4.Вначале будем считать, что батарейная проводка представляет собой алюминиевый (АВВГ) или медный (ВВГ) кабель (см. Приложение табл. П4, П5). Рассчитав S _б.п.доп, находим по справочным данным наиболее близкое сечение кабеля из стандартного ряда в мм² с учетом допустимого, учитывая, что для кабеля: I_{max доп} I _раз

Если по расчетному значению S _б.п.доп выбрать кабель не удается, то следует использовать шинную проводку медной шиной АДО (см. Приложение, табл. П6). Сечение шины (прямоугольное) вычисляем, зная ее высоту и ширину.

5. Выбрав проводку из стандартного ряда, имеем ее фактическое сечение S _фак. Рассчитаем реальное (фактическое) падение напряжения в проводке:

, (В)

где l = l ₁ + l ₂ + l ₃ + l ₄ + l ₅ + l _пер1 + l _пер2 - суммарная длина батарейной проводки. Убедимся, что U _фак U_{бат доп .} При невыполнении этого условия следует взять большее сечение проводки и повторить расчет.

§ Напряжение на шинах постоянного тока.

1.Минимальное фактическое напряжение на шинах нагрузки.

U_{min фак} = U _{бат к.р} + U _{кв max} - U _фак, (В),

где U _{кв max} – максимальное напряжение на выходе конвертора в конце разряда батареи.

Убедимся, что U_{min фак} ≥ U_min, где U_min – минимально допустимое напряжение на шинах нагрузки, согласно заданию на проектирование (см.табл.2).

2.Номинальное фактическое напряжение на шинах нагрузки определяется в буферном режиме как выходное напряжение ВУ равное выходному напряжению АБ за вычетом падения напряжения в проводке U _буф. Поскольку длина проводки в буферном режиме значительно меньше, чем в аварийном, будем ориентировочно считать U _буф =0,3 U _фак, тогда:

U _ном = U выхАБ - 0,3 U _фак = N _ак U _н.ак - 0,3 U _фак,(В)

3. Максимальное фактическое напряжение на шинах нагрузки определяется также в буферном режиме в момент контрольного заряда аккумуляторов, учитывая, что U _{контр з} - напряжение на одном аккумуляторе в конце контрольного заряда батареи:

U _мак = U _{контр.з} N _ак - 0,3 U _фак

4.Напряжения питания ППН от шин постоянного тока:

,(В), ,(В), ,(В)