Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634620)
Контекстум
.

Электропитание устройств и систем телекоммуникаций (500,00 руб.)

0   0
АвторыБушуев В. М., Деминский В. А., Захаров Л. Ф., Козляев Ю. Д., Колканов М. Ф.
ИздательствоМ.: Горячая линия – Телеком
Страниц372
ID202796
Аннотация Рассмотрены вопросы организации электроснабжения предприятий телекоммуникаций и его резервирования. Приведены основные сведения по элементной базе устройств электропитания с учетом последних достижений и тенденций ее развития. Большое внимание при изложении материала уделено принципам управления и физическим процессам в современных высокочастотных устройствах преобразования электрической энергии. Рассмотрены принципы построения и основные характеристики как самих цифровых преобразовательных устройств, так и систем электропитания телекоммуникационной аппаратуры, выполненных на базе этих устройств. Рассмотрены вопросы организации мониторинга и управления в системах бесперебойного электропитания, а также вопросы надежности этих систем.
Кем рекомендованоУМО по образованию в области телекоммуникаций в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов 210400 – «Телекоммуникации»
Кому рекомендованоДля студентов вузов, изучающих курс электропитание устройств и систем телекоммуникаций, аспирантов и специалистов в области силовой преобразовательной техники и источников электропитания.
ISBN978-5-9912-0077-6
УДК621.311.6:621.396.6
ББК31.264.5
Электропитание устройств и систем телекоммуникаций : учеб. пособие / В.М. Бушуев, В.А. Деминский, Л.Ф. Захаров, Ю.Д. Козляев, М.Ф. Колканов .— Москва : Горячая линия – Телеком, 2011 .— 372 с. : ил. — ISBN 978-5-9912-0077-6 .— URL: https://rucont.ru/efd/202796 (дата обращения: 19.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Рассмотрены вопросы организации мониторинга и управления в системах бесперебойного электропитания, а также вопросы надежности этих систем. <...> Вот далеко не полный перечень того, что отличает современные системы электропитания от ранее разработанных и широко применяющихся до настоящего времени. <...> Разработка и эксплуатация современных устройств и систем электропитания невозможна без изучения и понимания физических процессов, происходящих в них при различных состояниях системы, и методов предупредительного обнаружения неисправностей. <...> Введение Бурное развитие средств связи, широкое внедрение цифровых методов обработки информации, все увеличивающийся объем передаваемой и обрабатываемой информации предъявляют все более жесткие требования к надежности бесперебойной подачи к аппаратуре телекоммуникаций электрической энергии необходимого качества. <...> Работоспособность любой аппаратуры телекоммуникаций возможна только при условии нормального функционирования систем и устройств электропитания. <...> Широко и успешно применявшиеся в системах электропитания в последние два десятилетия XX века низкочастотные тиристорные выпрямительные устройства в настоящее время повсеместно вытесняются высокочастотными выпрямительными устройствами с бестрансформаторным входом. <...> Поскольку первые не отвечают требованиям современной аппаратуры телекоммуникаций не только по энергетическим и массо-габаритным показателям, но и по динамическим характеристикам, а также по уровню помех, вносимых ими в питающую сеть переменного тока. <...> Список сокращений АБ — аккумуляторная батарея АВР — автоматическое включение резерва АТС — автоматическая телефонная станция ГРЩ — главный распределительный щит ВАХ — вольт-амперная характеристика ВБВвыпрямитель с бестрансформаторным входом ДЭС — дизельная электростанция КПД — коэффициент полезного действия МДС — магнитодвижущая сила ИБП — источник бесперебойного <...>
Электропитание_устройств_и_систем_телекоммуникаций.pdf
Стр.1
Электропитание_устройств_и_систем_телекоммуникаций_(1).pdf
Стр.1
УДК 621.311.6:621.396.6 ББК 31.264.5 Ре ц е н з е н ты: доктор техн. наук, профессор В. Г. Карташевский; канд. техн. наук В. А. Якушев Ав т о ры: В. М. Бушуев, В. А. Деминский, Л. Ф. Захаров, Ю. Д. Козляев, М. Ф. Колканов Э45 Электропитание устройств и систем телекоммуникаций: Учебное пособие для вузов / В. М. Бушуев, В. А. Деминский, Л. Ф. Захаров и др.— М.: Горячая линия—Телеком, 2011. — 384 с.: ил. ISBN 978-5-9912-0077-6. Рассмотрены вопросы организации электроснабжения предприятий телекоммуникаций и его резервирования. Приведены основные сведения по элементной базе устройств электропитания с учетом последних достижений и тенденций ее развития. Большое внимание при изложении материала уделено принципам управления и физическим процессам в современных высокочастотных устройствах преобразования электрической энергии. Рассмотрены принципы построения и основные характеристики как самих цифровых преобразовательных устройств, так и систем электропитания телекоммуникационной аппаратуры, выполненных на базе этих устройств. Рассмотрены вопросы организации мониторинга и управления в системах бесперебойного электропитания, а также вопросы надежности этих систем. Для студентов вузов, изучающих курс электропитание устройств и систем телекоммуникаций, аспирантов и специалистов в области силовой преобразовательной техники и источников электропитания. ББК 31.264.5 Учебное издание Бушуев Владимир Михайлович, Деминский Владислав Александрович, Захаров Леонид Фёдорович, Козляев Юрий Дмитриевич, Колканов Михаил Фёдорович Электропитание устройств и систем телекоммуникаций Учебное пособие Редактор Ю. Н. Чернышов Художник В. Г. Ситников Компьютерная верстка Ю. Н. Чернышова Подписано в печать 30.10.08. Формат 60×90 1/16. Усл.-печ. л. 27. Тираж 2000 экз. (1-й зав. 1000 экз.). Изд. № 8077. ISBN 978-5-9912-0077-6 c Л. Ф. Захаров, Ю. Д. Козляев, М. Ф. Колканов, 2011 ⃝ Оформление издательства «Горячая линия—Телеком», 2011 ⃝ В. М. Бушуев, В. А. Деминский, c
Стр.2
Предисловие Источники электропитания, являясь неотъемлимой частью любой инфокоммуникационной системы и любого телекоммуникационного устройства, во многом определяют надежность их функционирования и другие технико-экономические показатели. Развитие средств связи, широкое внедрение компьютерных технологий невозможно без создания высокоэффективных источников электропитания, удовлетворяющих требованиям современных интеллектуальных сетей связи. Переход от низкочастотных технологий преобразования электрической энергии к высокочастотным, широкое применение активной коррекции коэффициента мощности, внедрение модульного принципа построения устройств и систем электропитания, переход на цифровые методы управления устройствами и системами электропитания, широкое применение мониторинга с удаленного центра управления для контроля за работой отдельных устройств и электроустановок в целом. Вот далеко не полный перечень того, что отличает современные системы электропитания от ранее разработанных и широко применяющихся до настоящего времени. Разработка и эксплуатация современных устройств и систем электропитания невозможна без изучения и понимания физических процессов, происходящих в них при различных состояниях системы, и методов предупредительного обнаружения неисправностей. Это, в свою очередь, требует глубокого знания основ силовой электроники и умения ориентироваться в ее современных тенденциях, принципах проектирования самих устройств, систем электропитания и систем контроля и управления системами. При подготовке учебника авторы основное внимание уделяли рассмотрению физических процессов в изучаемых устройствах, тенденций их дальнейшего развития и их взаимодействия в современных системах электропитания. Главы 1 и 9 написаны доц. В.М. Бушуевым; главы 4 и 10 — доц. В.А. Деминским; глава 5 и раздел 2.3 — доц. Л.Ф. Захаровым; главы 3, 7 и раздел 2.1 — проф. Ю.Д. Козляевым; главы 6, 8 и разделы 1.6 и 2.2 — доц. М.Ф. Колкановым.
Стр.3
Введение Бурное развитие средств связи, широкое внедрение цифровых методов обработки информации, все увеличивающийся объем передаваемой и обрабатываемой информации предъявляют все более жесткие требования к надежности бесперебойной подачи к аппаратуре телекоммуникаций электрической энергии необходимого качества. Работоспособность любой аппаратуры телекоммуникаций возможна только при условии нормального функционирования систем и устройств электропитания. Широко и успешно применявшиеся в системах электропитания в последние два десятилетия XX века низкочастотные тиристорные выпрямительные устройства в настоящее время повсеместно вытесняются высокочастотными выпрямительными устройствами с бестрансформаторным входом. Поскольку первые не отвечают требованиям современной аппаратуры телекоммуникаций не только по энергетическим и массо-габаритным показателям, но и по динамическим характеристикам, а также по уровню помех, вносимых ими в питающую сеть переменного тока. Применение новых типов мощных высоковольтных полевых транзисторов (MOSFET и IGBT), диодов, конденсаторов и магнитных материалов позволяет осуществлять преобразование энергии в устройствах электропитания (в выпрямителях, инверторах, импульсных стабилизаторах) на частотах в сотни килогерц. Повышение частоты преобразования с одновременным отказом от методов «жесткой коммутации» транзисторов, широко применяюшихся до настоящего времени при широтно-импульсном управлении этими транзисторами, и переходом к методам «мягкой коммутации» или частотно-импульсным способам управления транзисторами, а также применение технологии поверхностного монтажа позволяют существенно повысить КПД и удельную мощность (мощность на единицу объема или массы) устройств электропитания. Кроме того, применяющиеся для аналоговой аппаратуры связи устройства преобразования энергии, входящие в состав систем электропитания, не приспособлены к требованиям современных систем связи в части контроля, мониторинга и программного управления с центра технической эксплуатации, что затрудняет переход на интеллектуальные сети связи. Поэтому в настоящее время в практике электропитания широко внедряются процессорный мониторинг и управление не только режимами
Стр.4
Введение 5 работы устройств в системах электропитания, но и процессорное управление их работой. B частности, отечественная промышленность начала выпуск так называемых цифровых выпрямителей и инверторов с синусоидальной формой кривой выходного напряжения. Применение модульного принципа построения систем электропитания с горячим резервированием устройств, выполненных в соответствии с выше упомянутыми принципами, и децентрализация самих систем электропитания требуют новых подходов к их изучению и проектированию. Основное внимание при изложении материала учебника уделялось физическим принципам работы устройств преобразования энергии, входящих в состав современных источников и систем электропитания устройств телекоммуникаций. Рассмотрены тенденции дальнейшего развития устройств и систем электропитания аппаратуры связи. Книга предназначена для студентов, обучающихся по направлению 210400 «Телекоммуникации», а также аспирантов и специалистов в области силовой преобразовательной техники и источников электропитания широкого применения.
Стр.5
Оглавление Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Список сокращений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Глава 1.Источники электроснабжения предприятий связи. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1. Понятия об энергосистемах и электрических сетях . . . . 1.2. Классификация предприятий связи по надежности электроснабжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 6 7 7 9 1.3. Качество электроэнергии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.4. Заземление оборудования электроустановки и меры защиты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.5. Трансформаторные подстанции. Автоматическое резервирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.6. Аккумуляторы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 1.6.1. Свинцово-кислотные аккумуляторы . . . . . . . . . . . . . . 26 1.6.2. Щелочные аккумуляторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 1.7. Собственные электростанции с двигателями внутреннего сгорания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 1.8. Преобразователи различных видов энергии в электрическую . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 1.8.1. Термоэлектрические генераторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 1.8.2. Электрогенераторы с фотоэлементами (солнечными батареями) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 1.8.3. Электростанция с применением паротурбогенераторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Глава 2.Электрические компоненты устройств электропитания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 2.1. Полупроводниковые приборы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 2.1.1. Полупроводниковые диоды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 2.1.2. Тиристоры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 2.1.3. Биполярные транзисторы в режиме переключения 64 2.1.4. Полевые транзисторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 2.1.6. Комбинированные транзисторные ключи . . . . . . . . . 76 2.1.7. Элементы цепей управления МОП транзисторов и защиты от перенапряжения транзисторных ключей 79 2.1.8. Тепловая модель полупроводникового прибора . . . 84 2.2. Электромагнитные устройства электропитания . . . . . . . 85 2.2.1. Электрические реакторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 2.2.2. Трансформаторы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Стр.368
Оглавление 369 2.3. Конденсаторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 2.3.1. Параметры конденсаторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 2.3.2. Основные типы конденсаторов постоянной емкости и особенности их применения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 Глава 3.Выпрямительные устройства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 3.1. Режимы работы и основные параметры ВУ . . . . . . . . . . . 125 3.2. Работа идеальных неуправляемых выпрямителей на нагрузку индуктивного характера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 3.2.1. Однофазная двухполупериодная схема выпрямления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 3.2.2. Однофазная мостовая схема выпрямления . . . . . . . 136 3.2.3. Трехфазная однотактная схема выпрямления . . . . 139 3.2.4. Трехфазная мостовая схема выпрямления . . . . . . . . 142 3.2.5. Каскадные схемы выпрямления . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 3.3. Работа реальных неуправляемых выпрямителей на нагрузку индуктивного характера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 3.4. Управляемые выпрямители . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 3.4.1. Однофазная двухполупериодная схема выпрямления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 3.4.2. Однофазные мостовые схемы выпрямления . . . . . . 156 3.4.3. Трехфазная мостовая схема выпрямления . . . . . . . . 159 3.5. Элементы схем управления тиристорных выпрямителей 162 3.6. Работа выпрямителя на емкостную нагрузку . . . . . . . . . . 164 Глава 4.Сглаживающие фильтры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 4.1. Сгаживающие RC-фильтры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 4.2. Сглаживающие LC-фильтры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 4.3. Переходные процессы в сглаживающих LC-фильтрах . 179 4.4. Расчет LC сглаживающих фильтров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 Глава 5.Стабилизаторы напряжения и тока. . . . . . . . . . . . . . . 188 5.1. Общая классификация и основные параметры стабилизаторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 5.2. Параметрические стабилизаторы напряжения и тока . . 191 5.3. Компенсационные стабилизаторы напряжения постоянного тока с непрерывным регулированием . . . . . . . . . . . . . 198 Глава 6.Преобразователи напряжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 6.1. Однотактные ППН с непосредственной связью . . . . . . . . 218 6.2. Однотактные ПН с гальванической развязкой . . . . . . . . . 233 6.3. Двухтактные преобразователи напряжения постоянного тока. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 Глава 7.Инверторы напряжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
Стр.369
370 Оглавление 7.1. Принципы построения инверторов. Инверторы с прямоугольной формой выходного напряжения . . . . . . . . . . . . . . 253 7.1.1. Рабочие процессы в типовых схемах однофазных ИН . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 7.1.2. Анализ кривой выходного напряжения инверторов 263 7.2. Инверторы напряжения со ступенчатой формой кривой выходного напряжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 7.3. Инверторы с синусоидальной формой выходного напряжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 7.4. Инверторы напряжения с самовозбуждением . . . . . . . . . . 269 Глава 8.Выпрямительные устройства с бестрансформаторным входом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 8.1. Структурные схемы выпрямительных устройств с бестрансформаторным входом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 8.2. Входной помехоподавляющий фильтр . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 8.3. Сетевой выпрямитель и входной сглаживающий фильтр 277 8.4. Коррекция коэффициента мощности в ВБВ . . . . . . . . . . . 284 8.5. Регулируемый ПН . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293 8.6. Функциональные схемы ВБВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294 Глава 9.Электропитание телекоммутационной аппаратуры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 9.1. Системы электропитания аппаратуры связи . . . . . . . . . . . 302 9.1.1. Электроустановки предприятий связи . . . . . . . . . . . . 302 9.1.2. Классификация установок электропитания и технические требования к их оборудованию . . . . . . . . . 304 9.1.3. Электропитающая установка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 9.1.4. Системы бесперебойного электропитания постоянного тока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 9.1.5. Системы электропитания переменного тока . . . . . . 320 9.1.6. Комбинированные системы бесперебойного питания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326 9.1.7. Расчет и выбор оборудования установок бесперебойного электропитания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 9.2. Электропитание аппаратуры необслуживаемых усилительных и регенерационных пунктов кабельных линий связи. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339 9.2.1. Принципы организации дистанционного электропитания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339 9.2.2. Принципы построения электропитания аппаратуры необслуживаемых регенерационных пунктов волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП) . . 342
Стр.370
Оглавление 371 9.3. Система контроля и управления оборудованием электроустановок. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 9.3.1. Основные положения системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 9.3.2. Структура системы контроля и управления . . . . . . 348 Глава 10. Надежность устройств и систем электропитания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353 10.1. Основы теории надежности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353 10.2. Аккумуляторная батарея как резервный элемент системы электропитания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365
Стр.371

Облако ключевых слов *


* - вычисляется автоматически
.
.