Состав и назначение основных частей УЭПС 2

Структурная схема УЭПС 2 приведена на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 –Структурная схема УЭПС 2

УЭПС 2 состоит из:

– выпрямителей А2…А4;

– автоматических выключателей на входе Q1…Q3;

– автоматических выключателей на выходе выпрямителей Q4…Q6;

– батарейного автоматического выключателя Q7;

– автоматических выключателей в цепи нагрузки Q9…Q11;

– контактора К4;

– шунта RS1;

– монтажной рейки с клеммами дистанционной сигнализации

Х23…Х38 (рисунок 5.3).

Выпрямители А2…А4 предназначены для электропитания нагрузки, заряда и подзаряда АБ. Автоматические выключатели Q1…Q3 служат для защиты сети переменного тока, Q4…Q6 – для подключения выходов ВБВ к

минусовой шине устройства и подключения цепи выравнивания токов, Q7 – для защиты АБ, а Q9…Q11 – для защиты и распределения цепей нагрузки. Контактор К4 предназначен для отключения АБ от нагрузки при её разряде до заданной величины. Шунт RS1 – для измерения тока нагрузки. Клеммы дистанционной сигнализации обеспечивают подключение кабеля сигнализации к УЭПС 2.

АБ используется в качестве резервного источника питания при пропадании напряжения сети и в качестве сглаживающего фильтра. Для размещения АБ шкаф УЭПС 2 имеет стеллаж с допустимой нагрузкой на одну полку до 140 кг.

Кроме силовых цепей, УЭПС2 содержит устройство контроля, коммутации, защиты и сигнализации, в которое входят: индикатор напряжения и тока нагрузки А6; плата сигнализации А7; плата контроля напряжения А8; плата сбора сигналов аварий А10; устройство контроля напряжения сети А11(УКН); предохранитель F2; тумблеры S3 и S4.

Плата сигнализации А7 обеспечивает:

– местную сигнализацию о заряде АБ; понижении напряжения на выходе выпрямителей (АБ);

– сигнал наличия сети; срабатывание автоматических выключателей в цепи нагрузки, АБ, на выходах выпрямителей, включенном тумблере в цепи контактора, то есть обобщенный аварийный сигнал;

– дистанционную сигнализацию о заряде и обобщенном аварийном сигнале;

– подачу сигнала для перевода выпрямителей из режима заряда в режим подзаряда АБ;

– автоматическое включение и отключение по сигналу с платы контроля А8;

– включение в цепь контактора после его срабатывания экономичного резистора R2.

Плата контроля напряжения А8 предназначена для контроля напряжения АБ (выпрямителей) и обеспечивает:

– подачу сигнала на плату А7 о понижении контролируемого напряжения;

– подачу сигнала на плату А7 для отключения контактора К4 при разряде АБ и включении его при включении выпрямителей;

– дистанционную сигнализацию о понижении и повышении контролируемого напряжения.

Плата А10 с диодами V1...V3 и резисторами R1...R3 обеспечивает сбор информации об аварийном выключении нагрузочных автоматических выключателей и перегорании предохранителя F2. Плата контроля напряжения сети А11 содержит три однофазных реле К1, К2, К3 переменного тока, контакты которых используются для местной и дистанционной сигнализации.

Работа УЭПС 2. При нахождении напряжения питающей сети в заданных пределах и включенных автоматических выключателях Q1…Q3 (рисунок 5.3) напряжение сети поступает на выпрямители А2...А4. Вывод «Батарея 1» выпрямителей соединен с шиной «–» через автоматические выключатели Q4…Q6. Электропитание нагрузки постоянным током осуществляется через автоматические выключатели Q9...Q11. На лицевой панели каждого выпрямителя горит светодиод ВЫХОД. На дверце шкафа УЭПС 2 светодиод СЕТЬ светиться зеленым светом. На выходах всех выпрямителей установлено напряжение подзаряда АБ. За напряжением АБ (выпрямителей) в УЭПС 2 следит устройство контроля напряжения (УКН), расположенное на плате А8. По этому сигналу включается контактор К4. В цепь контактора К4, включен ограничительный резистор R2. Через главные контакты К4 АБ подключена к выпрямителям и нагрузке (аппаратуре связи). В УЭПС 2 ток и напряжение отображает индикатор А6, расположенный на дверце шкафа. Выбор режима индикатора осуществляется кнопкой. Для дистанционной сигнализации о наличии напряжения в каждой фазе сети используются клеммы Х36, Х38, для дистанционной сигнализации о нормальной работе контактора К4 и выключателя Q7 используются клеммы Х29, Х31.

При пропадании сетевого напряжения или отклонении его за допустимые пределы выпрямители выключаются. Нагрузка получает питание от АБ. Реле К1...К3 платы А11 выключаются, гаснет светодиод Н3 СЕТЬ, клеммы дистанционной сигнализации Х36, Х37 соединяются контактами реле. При понижении напряжения на АБ на 3...10% от напряжения подзаряда на дверце УЭПС 2 загорается светодиод Uv. На плате А8 срабатывает реле К2, контактами которого замыкаются клеммы Х25, Х26 дистанционной сигнализации о начале разряда АБ. При разряде батареи до напряжения 1,7…1,8 В/элемент контактор К4 выключается, что приводит к отключению АБ от нагрузки. На дверце шкафа загорается светодиод Н2 АВАРИЯ БАТ. и контактами реле К4 обеспечивается дистанционная сигнализация на клеммах Х29…Х30 – АВАРИЯ 1 СТЕПЕНИ.

При возвращении напряжения питающей сети в заданные пределы, выпрямители А2...А4 включаются, и напряжение поступает к нагрузке. На дверце шкафа загорается зеленый светодиод СЕТЬ. АБ через контактор К4 подключается к выходу выпрямителей. Если сумма тока нагрузки и тока заряда батареи превышает максимальный ток выпрямителей, то выпрямители работают в режиме ограничения тока. При этом на выпрямителях горит светодиод ОГРАН. При работе в режиме заряда на плате А7 горит светодиод Н1 ЗАРЯД, реле К1 обеспечивает соответствующую дистанционную сигнализацию (клеммы Х34, Х35). В процессе заряда напряжение на АБ увеличивается. Выпрямители А2…А4 переходят из режима ограничения в режим стабилизации напряжения с уставкой 2,3…2,4 В/элемент. При повышении напряжения гаснет светодиод Н4 Uv и выключается реле К2 на плате А8.

Резервирование выпрямителей ВБВ осуществляется их избыточностью, т.е. в нормальном режиме работы включены и работают на нагрузку все выпрямители. При аварии выпрямителя срабатывает его аварийное реле К1, на лицевой панели выпрямителя гаснет светодиод ВЫХОД, загорается светодиод АВАРИЯ. Исправные выпрямители питают нагрузку и подзаряжают аккумуляторную батарею, распределяя ток нагрузки между собой. Клеммы Х23, Х24 дистанционной сигнализации замыкаются контактами реле К1 неисправного выпрямителя. При аварии двух и более выпрямителей на дверце УЭПС 2 светится светодиод АВАРИЯ ВБВ>1 и срабатывает реле К3 (АВАРИЯ 1 СТЕПЕНИ), контакты которого соединены с клеммами дистанционной сигнализации Х25…Х27.

В УЭПС 2 предусмотрена местная и дистанционная сигнализация. На лицевую панель каждого выпрямителя выведены светодиоды ВЫКЛ, ОГРАН, ПРЕВЫШ, АВАРИЯ, ВЫХОД. На плате сигнализации А7 установлены светодиоды для местной и реле для дистанционной сигнализации, а на плате контроля напряжения А8 – только реле для дистанционной сигнализации. Срабатывание реле и сигналы светодиодов означают:

- перевод выпрямителей в режим заряда (реле К1, светодиод Н1 ЗАРЯД);

- повышение напряжения на выходах выпрямителей на 3…10 % от установленного значения (реле К1);

- понижение напряжения на выходах выпрямителей на 3…10 % от

установленного значения (реле К2, светодиод Н4 Uv);

- срабатывание автоматических выключателей в цепи нагрузки, АБ, на выходах выпрямителей, неправильное положение тумблера S4 (реле К2, светодиод Н2 АВАРИЯ);

- наличие напряжения сети (светодиод Н3 СЕТЬ).

Контакты реле дистанционной сигнализации выведены на клеммы Х23…Х38.

Конструкция УЭПС 2. УЭПС 2 представляет собой шкаф одностороннего обслуживания. Верхняя, задняя и боковые стенки шкафа закрыты заглушками. С лицевой стороны шкаф закрывается дверью. С целью удобства изучения верхняя и одна боковая сторона выполнены из прозрачного материала.

Для создания нормального температурного режима работы УЭПС 2 шкаф устанавливается на ножки. Принудительная вентиляция отсутствует.

УЭПС 2 имеет болт заземления, расположенный на нижней части каркаса шкафа.

Шкаф УЭПС 2 имеет три отсека:

– нижний – для установки аккумуляторной батареи;

– средний – для установки выпрямителей:

– верхний – для установки элементов коммутации, защиты и контроля.

Выпрямители устанавливаются по направляющим и имеют сзади врубной разъём, благодаря чему они свободно вынимаются из шкафа.

Аккумуляторная батарея размещается на специальных стеллажах (количество которых определяется типом и ёмкостью аккумуляторной батареи).

Аккумуляторная батарея подключается к плюсовой шине и к автоматическому выключателю Q7.

За панелью с устройствами защиты и коммутации расположены клеммы дистанционной сигнализации X23…X38.

Подключение сети переменного тока, нагрузочных цепей, модема, телефонной линии и цепей сигнализации осуществляется через верхнюю сторону шкафа.

Габаритные размеры УЭПС 2: 1300x500x450 мм.

В верхнем отсеке шкафа располагаются:

– плата А10;

– плата А11;

– устройство защиты и коммутации (монтажная рейка с клеммами и автоматическим выключателями Q1…Q11; тумблеры, предохранители, шунты, контактор, трансформатор, конденсаторы, диоды, резисторы).

На внутренней стороне двери установлены плата сигнализации А7, плата контроля напряжения А8 и индикатор А6 с кнопками управления, выведенными на лицевую сторону двери шкафа УЭПС 2.

В целях обеспечения безопасности обслуживающего персонала все металлические части изделий, входящих в состав УЭПС 2, не находящиеся под напряжением, соединены с каркасом УЭПС 2, который на месте эксплуатации заземляется через болт заземления.

Состав и назначение вводно – распределительного шкафа переменного тока ШВРА 380/32–21С. Шкафы вводно – распределительные (ШВР) предназначены для ввода и распределения по потребителям электрической энергии трехфазного (однофазного) переменного тока, номинального напряжения 380 В (220 В), а также для защиты вводов сети и нагрузок потребителей от перегрузок и токов короткого замыкания, от перенапряжений, для контроля изоляции и т.п. Шкафы выпускаются с ручным подключением вводов (ШВРР), с автоматическим переключением вводов (ШВРА) и без выключателя для включения вводов (ШВРО). Предусмотрена возможность подключения к ШВР одного и более питающих вводов от сети общего назначения, а также двигатель–генераторной установки (ДГУ). Номинальный ток шкафов – от 16 до 1000 А. При необходимости в шкаф устанавливается панель коммутации аварийного освещения, которая обеспечивает автоматическое подключение сети аварийного освещения к аккумуляторной батарее при попадании напряжения переменного тока и автоматическое отключение сети аварийного освещения от аккумуляторной батареи при восстановлении напряжения переменного тока. Максимальный ток сети аварийного освещения составляет 100 А.Условное обозначение ШВРприведено на рисунке 5.4

Конструктивное исполнение предусматривает обслуживание шкафа с лицевой стороны. Корпуса шкафов настенного и напольного исполнения выполнены из стали с покрытием порошковой краской. В шкафу предусматриваются все необходимые приспособления для подключения подводимых кабелей с учетом их сечения и места подвода. В зависимости от условий эксплуатации и конструктивных требований могут быть использованы специальные шкафы, предназначенные для установки вне помещений, а также (при небольшом наборе автоматических выключателей) пластиковые боксы на 4…36 модулей.

Типовые размеры ШВР указаны в таблице 5.2.

Рисунок 5.4 – Условное обозначение ШВР

Таблица 5.2 – Типовые размеры ШВР

Конструктивное исполнение	Высота (Н), мм	Ширина (L), мм	Глубина (В), мм
Настенное		280 или 530
	280 или 530
Напольное	1650, 1950, 2250
1650, 1950, 2250
1650, 1950, 2250
1650, 1950, 2250

Рассмотрим наиболее характерные примеры использования ШВРА в системах электроснабжения. На рисунке 5.5 представлена схема электроснабжения потребителей с несколькими шкафами. Здесь обозначено: АВР – автомат ввода резерва.

Рисунок 5.5 – Пример схемы электроснабжения потребителей с несколькими ШВР

Одной из самых распространенных схем ШВРА является схема с двумя вводами от сети. Эта схема реализуется в шкафах типа ШВРА 380 / Iн – 20П (С), где Iн – номинальный ток вводных автоматов и приведена на рисунке 5.6.

Рисунок 5.6, а – вариант питания потребителей от одного ввода сети, когда другой ввод находится в резерве.

Рисунок 5.6, б – вариант питания двух групп потребителей, каждой – от своего ввода сети. При пропадании напряжения на одном из вводов обе группы потребителей переключаются на другой ввод с помощью контакторов.

Рисунок 5.6, в то же, что и рисунок 5.6, б, но переключение обеспечивается автоматами с моторными приводами.

Шкаф ШВРА 380/Iн – 20П (С) обеспечивает:

- местную световую и дистанционную сигнализацию о включении контактора первого или второго сетевого ввода и наличии напряжения на вводах;

- индикацию напряжения в каждой фазе сети;

- индикацию тока в каждой фазе сети;

- учет электроэнергии.

Рисунок 5.6 – Варианты схемы ШВРА с двумя вводами от сети

Для электроснабжения потребителей особой группы первой категории предназначаются шкафы типа ШВРА 380/Iн – 21П (С), где Iн – номинальный ток вводных автоматов. Они предусматривают возможность подключения ДГУ к потребителям и имеют два ввода от сети и один ввод от ДГУ. На рисунке 5.7 представлены различные варианты схемы ШВРА 380/Iн –21П (С). Рисунок 5.7, а – ДГУ подключается к потребителям вручную. Блокировка рубильников Q4 и Q5 исключает возможность одновременного присутствия напряжения на шинах питания нагрузки. Рисунок 5.7, б – автоматическое подключение ДГУ, для чего предусматривается второй автомат ввода резерва. Рисунок 5.7, в – вводы внешней сети (СЕТЬ 1 и СЕТЬ 2) подключаются к потребителям через АВР ШВРА и АВР ДГУ. ДГУ подключается к потребителям через собственное устройство АВР.

ШВРА 380/Iн – 21П(С) также обеспечивает:

- местную световую и дистанционную сигнализацию о включении контактора первого или второго сетевого ввода и наличии напряжения на вводах;

- возможность индикации напряжения и тока в каждой фазе сети;

- ручное или автоматическое переключение на ДГУ;

- стрелочные индикаторы и счетчик учета электроэнергии.

Рисунок 5.7 – Варианты схемы ШВРА 380/In–21П (С)

Для необслуживаемых регенерационных пунктов выпускаются шкафы вводно–распределительные типа ШВРА 380/Iн–21 С и ШВРА 220/Iн–21 С. Эти шкафы предназначены для эксплуатации в закрытых помещениях с температурой окружающего воздуха от – 40ºС до + 40ºС и обеспечивают:

- электропитание технологической нагрузки;

- освещение наземных и подземных коммуникаций напряжением 36В;

- включение термостата – антиконденсационной пластины;

- сигнализацию местную световую и дистанционную о включении контактора основного или резервного ввода и наличии напряжения на вводах;

- возможность индикации наличия напряжения на каждом из вводов сети;

- учет потребляемой электроэнергии на вводах СЕТЬ 1 и СЕТЬ 2;

- ручное переключение СЕТЬ – ДГУ.

Инвертор ИТ–0,3. Инверторы ИТ–0,3 предназначены для обеспечения питания аппаратуры и систем связи различного назначения, а также системы освещения мачт и других потребителей однофазным переменным стабилизированным напряжением 220 В. Инверторы выпускаются трех типов: ИТ–0,3–24, ИТ–0,3–48, ИТ–0,3–60.

Основные характеристики инверторов приведены в таблице 5.3.

Таблица 5.3 – Технические характеристики инверторов

Параметр,	Значение параметра
единицы измерения	ИТ–0,3–24	ИТ–0,3–48	ИТ–О,3–6О
Диапазон входного напряжения (постоянное), В	21,5…27,5	43,0…54,5	54,0…68,0
Номинальное выходное напряжение (переменное), В
Установившееся отклонение выходного напряжения, %	±5
Частота выходного напряжения, Гц	50±2,5
Форма выходного напряжения	прямоугольная с широтно–импульсной модуляцией
Диапазон изменения тока нагрузки, A	0…1,35
Максимальная выходная мощность, ВА
Характер нагрузки	активно–индуктивная
Коэффициент мощности нагрузки	0,95…1,0
Коэффициент полезного действия	0,8
Габаритные размеры (высота х ширина x глубина), мм	220x234x140
Масса, максимальная, кг

Инверторы имеют защиту от перегрузки по току. Для обеспечения непрерывного питания потребителей возможно подключение нагрузки к инвертору через обходную цепь (байпас). Обходная цепь обеспечивается с помощью вводно–распределительного шкафа ШВРА 220/5–20С. Такое подключение позволяет осуществлять:

- питание нагрузки "от инвертора" (основной ввод ИНВЕРТОР) при наличии выходного напряжения инвертора;

- автоматический перевод нагрузки на питание "от сети" (резервный ввод СЕТЬ) при пропадании выходного напряжения инвертора;

- автоматический перевод нагрузки на питание "от инвертора" при восстановлении его выходного напряжения;

- ручной перевод (при необходимости) нагрузки на питание "от сети".

Потребители подключаются к вводам ИНВЕРТОР и СЕТЬ шкафа ШВРА 220/5–20С через устройство автоматического ввода резерва, выполненное на реле K2 и КЗ. Схемой ШВРА предусмотрена электрическая блокировка реле К2 и КЗ. исключающая возможность, их одновременного срабатывания. Для электрической блокировки используются нормально замкнутые блок–контакты реле, включенные в цепь питания обмотки другого реле.

На лицевой панели инвертора расположен входной автоматический выключатель. Схема подключения нагрузки к инвертору через обходную цепь представлена на рисунке 5.8.

Рисунок 5.8 – Схема подключения инвертора

Принципиальная схема инвертора ИТ–0,3–48 приведена на рисунке 5.9, а перечень элементов в приложении Т. Инвертор работает следующим образом. После включения автомата Q1 напряжение источника питания поступает на входной фильтр, выполненный на элементах L1, C10…C18 и далее на параметрический стабилизатор, выполненный на элементах R9, С5, V4, который служит для питания схемы управления напряжением 12 В.

Рисунок 5.9 – Принципиальная схема ИТ–0,3–48

Задающий генератор выполнен на элементе D1.1 микросхемы D1, частота работы задающего генератора определяется емкостью конденсатора C1 и резисторами R1 и R5. Резистор R5 обеспечивает подстройку частоты, которая равна 100 Гц.

Силовая часть инвертора выполнена по схеме двухтактного транзисторного усилителя со средней точкой трансформатора. Импульсы управления транзисторами инвертора сдвинуты относительно друг друга на 180⁰. Импульсы формируются на выходах T– триггера, выполненного на элементе D2.1. С выхода 1 и 2 этого элемента импульсы, разрешающие включение силовых транзисторов V8…V11, поступают на входы 5 и 9 четырёхвходовых элементов И–НЕ микросхемы D5. На входы 3 и 11 этих элементов поступают импульсы с задающего генератора для создания паузы между импульсами управления при полном ШИМе. На входы 4 и 10 поступают импульсы от схемы защиты по току, на входы 2 и 12 сигналы от схемы защиты от понижения напряжения питания, т.е. защиты аккумуляторной батареи от глубокого разряда током нагрузки.

С выходов 1 и 13 обоих элементов микросхемы D5 управляющие импульсы через инверторы–усилители D6 и D7 подаются на затворы силовых полевых транзисторов, при этом по соответствующим полуобмоткам трансформатора T1 протекают токи.

Для возможности работы на индуктивную нагрузку в паузе между рабочими импульсами создается цепь протекания индуктивной составляющей тока первичной полуобмотки трансформатора. Для этой цели установлен транзистор V14, закорачивающий полуобмотки трансформатора, управляемый полевым транзистором V7, сигнал на затвор которого поступает от микросхем D1.3 и D3.3.

В инверторе ИТ–0,3–48 резисторы R27 и R28 предназначены для стабилизации выходного напряжения. Напряжение через резистор R10 поступает на вход компаратора D4. На другой вход компаратора поступает опорное напряжение с резистора R12, при помощи которого производится регулировка выходного напряжения. Точность опорного напряжения определяется прецизионным стабилитроном V5. После инвертирования элементом D1.4 управляющий импульс с компаратора поступает на R вход элемента D2.2 ( RS–триггера). Возврат этого триггера в исходное состояние осуществляется сигналом с задающего генератора после инвертирования его элементом D3.1. Этот же сигнал используется для разряда конденсатора C3 открытием транзистора V2.

Защита инвертора от перегрузок по току осуществляется при помощи транзистора V3, сигнал на базу которого поступает с резисторов R21, R22. При увеличении амплитуды тока, протекающего через транзисторы V8…V11 более 9А открывается транзистор V3, при этом на выходе элемента D1.2 появляется сигнал логической единицы, а на входах 2 и 12 микросхемы D5–сигналы логического нуля. Силовая часть инвертора выключается. Аналогичный процесс происходит при понижении напряжения питания инвертора и срабатывании схемы защиты батареи от глубокого разряда током нагрузки.

Порядок выполнения работы

Структурная схема лабораторной установки приведена на рисунке 5.10.

Рисунок 5.10 – Структурная схема лабораторной установки

Установка состоит из следующих узлов:

– шкафа вводного, распределительного переменного тока типа

ШВРА 380/32–21С;

– устройства электропитания средств связи УЭПС 2–48/30– 33;

– блока нагрузки для УЭПС 2 с измерительными приборами

постоянного тока и клеммами для подключения осциллографа;

– инвертора ИТ–0,3–48;

– нагрузки инвертора, выполненной в виде двух ламп накаливания

с напряжением ~220 В и резистивного делителя (Кдел = 25) для

подключения осциллографа.

Включение установки.

Включение установки проводиться последовательно в таком порядке:

- ШВРА 380/32–210;

- УЭПС 2–48/30–33;

- ИТ–0,3–48.