Контрольная работа по "Электропитаним устройствам и системам связи"

 

 

Федеральное агентство связи

 

Сибирский Государственный Университет  Телекоммуникаций и Информатики

 

Межрегиональный центр переподготовки специалистов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

По дисциплине: Электропитание устройств и систем связи

 

 

 

 

Выполнил:

Группа:

Вариант: 7

    

 

 

Проверил: ___________________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Новосибирск, 2011 г

 

1. ЗАДАНИЕ

- рассчитать количество  и емкость элементов аккумуляторных  батарей и выбрать их тип;  найти ток выпрямителя и мощность, потребляемую ЭПУ от внешней  сети; выбрать типовое выпрямительное устройство; выбрать вводный шкаф; рассчитать заземляющее устройство и выбрать автомат защиты.

- составить функциональную  схему системы электропитания 

и перечень элементов  с указанием всех типов выбранного оборудования 

2. Исходные данные к расчету

 

Предпоследняя цифра номера зачетной книжки	0
Напряжение питания  основного канала цепи постоянного тока, U0,  В	60
Максимальный ток нагрузки, I0, А	400
Ток аварийного освещения, IОСВ, А	5
Полная мощность потребления  на хозяйственные нужды, SХОЗ , кВА	5
Коэффициент мощности нагрузки на хоз. нужды, cos jхн , отн.ед.	0,97
Время разряда аккумуляторных батарей, tр , час	3
Рабочая температура  окр. среды, tср, ˚ С	+20

 

Последняя цифра  номера зачетной книжки	7
Удельное сопротивление  грунта,  r0, Ом×м   /7,14/	80
Длина шинопровода (кабеля) l ф, км	1,7
Место прокладки шинопровода (кабеля)	воздух
Первичная сеть трехфазная, четырехпроводная, UФ=220В, fС=50Гц по ГОСТ 13.109 - 97

 

 

 

 

 

3. Рссчитать количество и емкость элементов аккумуляторных батарей и выбрать их тип

 

Находим число элементов  в аккумуляторной батарее  по формуле:

 

,

 

где  

.

 

Число N_ЭЛ округляется до целого числа в большую сторону.

 

 

Проверяем минимально допустимый уровень напряжения при разряде  АБ с учетом минимального уровня напряжения на одном элементе.

 

 где  12 В для номинального напряжения 60 В

 

Условие выполняется, поэтому батарея аккумуляторов будет состоять из 32 секций по 2 В и общим напряжением 64 В

 

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

 

  ,       (Aч)

 

где ток разряда равен  сумме максимального тока нагрузки (I₀) и тока аварийного освещения (I_ОСВ): I_р = I₀ + I_ОСВ . Значения коэффициента отдачи по емкости h_Q приведены в таблице

 

Коэффициент отдачи АБ по емкости

tр , ч	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1
hQ	1	0,97	0,94	0,91	0,89	0,83	0,8	0,75	0,61	051

 

 

 

выбираем соответствующий режиму разряда  аккумулятор по ближайшему большему значению номинальной емкости и номинальному напряжению.

 

Это будут аккумуляторы HAWKER, POWER Safer, 2V1770, с рекомбинацией газа и предохранительным клапаном, напряжением 2 В, и емкостью С10 = 1769Ач

 

4. Найти ток выпрямителя и мощность, потребляемую ЭПУ от внешней сети; выбрать типовое выпрямительное устройство

Находим суммарный максимальный ток выпрямителя:

,   

где  I_ЗАР=  0,25×С₁₀  - ток заряда АБ в послеаварийном режиме.

по току I_å  и номинальному выходному напряжению выбираем тип выпрямителя. Если один выпрямитель не обеспечивает ток I_å , то ВУ можно включать параллельно, тогда номинальный ток одного выпрямителя определяется из неравенства:

                                                 , 

где n_ВУ  - максимально возможное число параллельно работающих выпрямителей.

По параметрам подходит СУЭП – 2 при одновременной работе 3 модулей

 

Тип, изготовитель	Модель	Количество параллельно работающих модулей в одном выпрямителе	Напряжение, В	Максимальный выходной ток, А (ток одного модуля)
УЭПС, СУЭП ОАО “Юрьев-Польский завод “Промсвязь” h»85% cosj=0,95 d=2%	СУЭП - 2	1…12	60	300(25)

 

 

Находим максимальное значение активной мощности, потребляемой выпрямительными  устройствами  в  условиях нормального электроснабжения с шин

шкафа ШВР:

,

где  U_ПЛ.З.  - напряжение “плавающего заряда”, определяемое по графикам

                    рисунка 13 с учетом рабочей температуры t_ср;

        h_В      - к.п.д. выпрямителя;

        I_ПЗ = 0,0007×С₁₀ – ток окончания заряда АБ /13/.

 

Находим полную мощность S_ПОТ , потребляемую ЭПУ от сети переменного тока:

,

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

;

 

P_ХН – активная мощность хозяйственных нужд,

åQ – суммарная реактивная мощность всех потребителей переменного тока

ЭПУ:  

,

где j - угол сдвига фаз выбранного ВУ из таблицы П.3, определяемый из его коэффициента мощности.

Вт

 

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

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

 По расчетному значению  выбираем силовой кабель с допустимым значением номинального тока  больше линейного.

 

Сечение основной жилы, мм2	Сопротивление одной  жилы постоянному току, Ом/км	Допустимый ток, А
		Кабели в свинцовой  или аллюминиевой оболочке, прокладываемые в земле ВБбШВ ; ВБбШП СБВ	Кабели в свинцовой  оболочке, прокладываемые на воздухе СБШВ ; СБГ  СБ2Л;СРБГ
16	1,16	80	80

 

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

 

5. Расчет заземляющего устройства

 

Расчет заземляющих  устройств с достаточной для  практических целей точностью, выполняется в следующем порядке:

 

определяем расчетный  ток замыкания 

(I₀ берется из таблицы 1) и

R₃ из соотношения

.

принимаем отсутствие естественных заземлителей.

 

Находим удельные сопротивления  грунта для вертикальных электродов  
h_С = 1.4

 

Находим удельные сопротивления  грунта для горизонтальных электродов  
h_С = 3

 

рассчитываем сопротивление R₀ одного вертикального электрода

 

Находим число вертикальных электродов:

    

где

 

  Определяем общую  длину заземляющего устройства 

 Рассчитываем сопротивление  горизонтальных электродов (соединительной  полосы контура)

 

 

определяем коэффициент использования полосы h_Г и находим:

 

 

Определяем общее сопротивление  ряда заземляющего устройства, состоящего из вертикальных электродов и соединительных полос по формуле:

     

 

6. Выбор автомата защиты

     В современных  системах электропитания  используются  автоматические выключатели –  расцепители, которые автоматически  отключают установку при увеличении  тока выше некоторого порога  (автоматы максимального тока) или  уменьшения 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.

    Управляющие  устройства автоматических выключателей могут выполнять следующие функции:

- дистанционное отключение  и включение DPX;

- взведение автоматического  выключателя в случае его отключения;

- электрическая блокировка  между несколькими автоматическими  выключателями:

- автоматический ввод резерва, подключенный к щиту управления  и сигнализации.

Автоматические выключатели  выбираем по номинальным значениям  напряжения, линейного тока сети I_Л= 59,5А и условиям перегрузки 1,5 I_Л.= 90А.  Номинальный ток выключателя I_{НОМ.АВТ.} » 1,5I_Л.=90А

 

Тип	Номинальный ток, А	Количество полюсов, шт.	Номинальное рабочее напряжение, 50/60 Гц, В	Замыкающая способность, кА
ВА 69-100 (ГОСТ50345-99)	80 100	1 3	230/400 400	10 10

 

 

7. Выбор дизель-генераторной установки.

 

Серия дизель-генераторов Cummins в открытом исполнении сконструирована таким образом, чтобы максимально снизить затраты на инсталляцию и монтажные работы. Агрегаты размещены на стальной станине и оборудованы встроенным топливным баком, контроллером ручного и автоматического запуска, промышленным глушителем и аккумуляторными батареями. В стандартную комплектацию входят система управления PCC и автоматический выключатель. Имеется большое количество опций, позволяющих изменять конфигурацию в соответствии с требованиями заказчика.

 

  ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДГУ CUMMINS Cummins ES43 D5

 Вариант исполнения: открытое

Мощность в режиме резервного источника питания: 35 кВт 43 кВА

 

8. Составляем функциональную схему ЭПУ и перечень элементов с указанием  типов всех, используемых устройств.

 

 

Зона	Позиционное обозначение	Наименование	Кол.	Примечание
1	АВР	ВА 69-100	3 шт.	З позиционный
1	ШВР	ШВРА380/100-2-1П	1 шт.	Напольное
1	ЭПУ	СУЭП - 2	1 шт.	3 модуля
1	Кабель	СБШВ	1700 м.
1	Заземляющее устройство	Труба сталь 50*500 мм Лента сталь 0,06*50 мм	9 м. 26 м.
1	АБ	POWER Safer, 2V1770	32 шт.
1	ДГУ	Cummins ES43 D5	1 шт.	Открытое исполнение