П. В. Афанасьєв ПОБУДОВА ДЖЕРЕЛ БЕЗПЕРЕБІЙНОГО ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙ ТА РАДІОСИСТЕМ


Скачати 0.8 Mb.
Назва П. В. Афанасьєв ПОБУДОВА ДЖЕРЕЛ БЕЗПЕРЕБІЙНОГО ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙ ТА РАДІОСИСТЕМ
Сторінка 1/8
Дата 09.04.2013
Розмір 0.8 Mb.
Тип Документи
bibl.com.ua > Фізика > Документи
  1   2   3   4   5   6   7   8


Міністерство інфраструктури України
Державний університет інформаційно-комунікаційних технологій



Кафедра радіоелектронних систем


П.В. Афанасьєв


ПОБУДОВА ДЖЕРЕЛ БЕЗПЕРЕБІЙНОГО ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙ ТА РАДІОСИСТЕМ

Навчальний посібник





Київ

2011 рік



Зміст


Передмова................................................................................

3

Перелік скорочень.....................................................................

4

Вступ ......................................................................................

5

Розділ 1. Аналіз базових положень Державного стандарту України ДСТУ IEC 62040-3:2004 щодо системи гарантованого електропостачання та агрегатів безперебійного живлення..........................



6
  1. Актуальність проблеми забезпечення електроспоживачів
безперебійним живленням і шляхи її розв'язання, запропоновані

в міжнародному стандарті IEC 62040 – 3:1999.................................



6

1.2. Загальні відомості про новий Державний стандарт України

7

1.3. Розділи та основні вимоги, встановлювані Стандартом............

8

1.3.1. Сфера застосування та призначення.........................................

8

1.3.2. Нормативні посилання ..............................................................

8

1.3.3. Терміни та визначення понять..................................................

8

1.3.4. Загальні робочі умови................................................................

9

1.3.5. Електротехнічні умови та робочі характеристики..................


9

1.3.6. Електричне випробування АБЖ...............................................


10

1.3.7. Неелектричне випробовування.................................................

11

Розділ 2. Загальні питання організації безперебійного живлення електроспоживачів………...............................................................................


12

2.1. Категорія надійності електропостачання електроприймачів....

12

2.2. Схемотехнічні рішення систем гарантованого електропостачання...........................................................................................


14

Розділ 3. Особливості топології побудови ДБЖ та СГЕ..................

18

3.1. Основні типи топології побудови ДБЖ та СГЕ........................

18

3.2. Порівняльна характеристика різних типів ДБЖ........................

21

3.3. ДБЖ типу "on-line" серії ENERTRONIC I та його технічні характеристики.................................................................................................


22

3.4. Режими роботи ДБЖ.....................................................................

26

3.5. Деякі технічні труднощі на шляху вдосконалення ДБЖ...........

26

Розділ 4. Вхідні коректори джерел безперебійного електроживлення радіотехнічних комплексів...............................................


29

Розділ 5. Побудова джерел безперебійного живлення малої і середньої потужності....................................................................................

5.1. Особливості принципових схем вузлів силового ланцюга ДБЖ...............................................................................................................


36
39

Література.............................................................................................

44





Передмова
8 грудня 2009 року в Україні було перервано мовлення деяких загальнонаціональних телевізійних каналів, зокрема Першого національного, Інтера, 1+1, 5-го каналів. Відсутність мовлення була зафіксована телеглядачами та засобами масової інформації, зокрема "Українською правдою" впродовж години, приблизно з 16 години 15 хвилин до 17 годину 15 хвилин. Як з'ясувалося пізніше, перерва в мовленні була обумовлена знеструмленням телевізійних передавачів. За словами представників концерну РРТ, якому підпорядкована Київська телевежа з передавачами, знеструмлення було викликане перегорянням запобіжника електроживлення. Згодом майже всі центральні телеканали України продемонстрували цей запобіжник, який був буквально розірваний вщент через перенавантаження. Крім того було заявлено, що під час аварії запобіжника виявилась несправність резервного електрогенератора.

Аварія телевізійних передавачів трапилася саме в гарячий час передвиборчих перегонів кандидатів в президенти України. Тому країною зразу почали поширюватися чутки про диверсію на телецентрі, про підступи тієї чи іншої політичної сили та тому подібне. Згодом, коли всі заспокоїлися, а прикрий випадок було ретельно проаналізовано, технічні служби концерну РРТ та Київенерго прийшли до висновку, що аварія трапилася через нехтування організаційними заходами та технічним забезпечення безперервного електроживлення телерадіомовного обладнання.
У цьому методичному посібнику розглядаються технічні аспекти забезпечення безперервного електроживлення телерадіокомплексів та засобів обчислювальної техніки

як складових частин таких комплексів.

Перелік скорочень

АБ – акумуляторна батарея

АБЖ – агрегат безперебійного живлення

БК – блок комутації

В – випрямляч

ВДЖ – вторинне джерело живлення

ДЕС – дизельні електростанції стаціонарні

ДБЖ – джерело безперебійного живлення

ЕМС – електромагнітна сумісність

ЗП – зарядний пристрій

ІНВ – інвертор

ККП – коректор коефіцієнта потужності

КНС – коефіцієнт нелінійних спотворень

МЕК – Міжнародна електротехнічна комісія

МК – мікроконтролер

НД – нормативний документ

ППН – перетворювач постійної напруги

ПУ – плата управління

ПУЕ – правила улаштування електроустановок

СГЕ – системи гарантованого електропостачання

СГЕЖ – система гарантованого електроживлення

ШІМ – широтно-імпульсна модуляція

UPS – uninterruptible роwer system – джерело безперебійного живлення

Вступ


В наш час у зв'язку з інтенсивним розвитком засобів комунікації невпинно підвищується цінність і обсяг інформації, що створюється, передається і зберігається за допомогою різного обладнання. Тому до надійності і довговічності будь-якого електронного пристрою пред'являються підвищені вимоги, які зводяться до того, що кожен з таких пристроїв повинен протягом багатьох років безвідмовно працювати з незмінними, закладеними під час його проектування, номінальними параметрами.

Перш ніж перейти до розгляду конкретних пристроїв, наведемо їх визначення у виді базових термінів. Базові терміни, що відносяться до систем безперебійного електропостачання, такі:

Джерело (агрегат) безперебійного живлення (ДБЖ або АБЖ, або в англомовній термінології – uninterruptible роwer system (UPS)) – це з'єднання перетворювачів, перемикачів, а також засобів накопичення енергії (акумуляторних батарей та ін.), що входять до складу системи живлення, які призначені у разі порушення енергопостачання забезпечити безперервне живлення навантаження.

Безперервне живлення навантаження (continuity load роwer) – це наявність енергії, що поступає на навантаження, за напруги і частоти, що знаходиться в межах допустимих значень в усталеному та перехідному режимах, а також у разі спотворень та перебоїв електроживлення.

Система гарантованого електропостачання (СГЕ) це сукупність певним чином сполучених АБЖ, перетворювачів, комутаційних пристроїв, накопичувачів енергії (акумуляторних батарей (АБ), а, за необхідності, – електрогенерувальних агрегатів), що працюють автономно і призначені забезпечити безперервним живленням під'єднані до них електроприймачі критичної групи із заданими показниками надійності доти, поки не будуть усунені несправності в мережі живлення або протягом певного часу.

Більш повний перелік термінів і визначень, які стосуються системи безперебійного електропостачання, будуть наведені в подальшому в міру викладення в Посібнику основного матеріалу.

Зазначимо, що для сучасного електронного обладнання, у тому числі і обладнання електроживлення, характерним є скорочення передбачуваного терміну його експлуатації внаслідок швидкого морального старіння. Так, ще зовсім недавно середній термін служби електронного обладнання складав 20 років і визначав час, протягом якого вважалось доцільним його ремонтувати. В наш час у більшості високорозвинених країн світу, вибираючи обладнання електроживлення, особливо розташоване в зоні дії крупних мовних центрів, орієнтуються на значно менший термін служби лише на 5 років, що зумовлено швидкими темпами розвитку технологій, появою більш ефективних і надійніших компонентів, скороченням експлуатаційних витрат тощо.

В наш час пропоноване виробниками обладнання дозволяє забезпечити електроживлення будь-якого об'єкту з необхідною якістю. Для цього потрібно лише відповідально підійти до вибору ДБЖ і розглядати задачу забезпечення надійності в масштабах всієї системи електроживлення. Значною мірою цьому може посприяти Державний стандарт України "Системи гарантованого електропостачання. Агрегати безперебійного живлення. Частина 3. Загальні технічні вимоги. Методи випробовування (IEC 62040 – 3:1999, IDT) ДСТУ IEC 62040-3:2004", який набрав чинності з 1 квітня 2006 р. Прийняття цього стандарту забезпечило міжнародний рівень Української нормативної бази щодо агрегатів безперебійного живлення.

Розділ 1. Аналіз базових положень Державного стандарту України ДСТУ IEC 62040-3:2004 щодо системи гарантованого електропостачання та агрегатів безпере-бійного живлення
1.1. Актуальність проблеми забезпечення електроспоживачів безперебійним живленням і шляхи її розв'язання, запропоновані в міжнародному стандарті IEC 62040 – 3:1999

За останні 15–20 років в технологічно розвинених країнах відбувалося невпинне зростання частки споживаної електроенергії електрообладнанням з нелінійними електромагнітними характеристиками, що явилось головною причиною зниження якості електроенергії в електричних мережах, яка згідно з ГОСТ 13109 [3] визначається певною сукупністю нормованих показників. У випадку недопустимого погіршення цих показників якості електроенергії, викликаних взаємним впливом одного такого обладнання з нелінійними характеристиками на інше при їхній спільній роботі, виникає електромагнітна несумісність, тобто нездатність того чи іншого пристрою, що споживає електроенергію з розподільної електромережі, надійно функціонувати і не вносити в цю мережу спотворень, недопустимих для роботи інших пристроїв.

До числа таких відноситься багато пристроїв, у тому числі і радіотелевізійні комплекси, які надто чутливі до неполадок живлення. У випадку появи в мережі живлення наднормативних спотворень напруги чи навіть короткочасного її зникнення тривалістю, що перевищує один період частоти змінного струму (0,02 с для промислової частоти 50 Гц), можлива втрата інформації, порушення функцій управління та виникнення інших вкрай негативних явищ, які супроводжуються значними економічними збитками.

Згідно з результатами досліджень, проведених у США фірмами Веll Lads і ІВМ ще наприкінці минулого століття, в електромережі протягом місяця трапляється близько 120 збоїв живлення, викликаних: провалами напруги (85% випадків); появою високовольтних імпульсів (7,4%), повним вимкненням напруги (4,7%), надвисокою напругою (0,7%) [11]. В Україні до цього, так би мовити, "стандартного" набору збоїв живлення нерідко додаються ще й такі, не характерні для країн Заходу, специфічні збої, викликані нестабільністю частоти та спотворенням синусоїдальної форми напруги внаслідок перевантажень. За результатами досліджень Yankee Group, проведених практично одночасно з дослідженнями фірм Веll Lads і ІВМ, за годину простою електронного обладнання більше половини компаній втрачають $1000, а 9% компаній – навіть більше $50000 [11].

Слід зазначити, що над проблемою електромагнітної сумісності (ЕМС) довгий час особливо не замислювались навіть фахівці, поки не були зареєстровані масові збої в роботі банківських систем, викликані впливом електромагнітних завад. Саме ця обставина змусила Європейську економічну раду з ЕМС видати директиву 89/336/ЕЕС, згідно з якою країни Європейського співтовариства повинні були ввести єдині стандарти по ЕМС і розробити систему сертифікації для того, щоб промислова та інша апаратура поставлялася на ринок чи дозволялося її використання лише у випадку її відповідності з вимогами директиви по ЕМС. У результаті з 1996 року в Європі не допускається продаж технічних засобів без сертифіката відповідності стандартам по ЕМС, яких до цього часу нараховується більше 150 [7].

Починаючи з 70-х років минулого століття інтенсивний розвиток електронної техніки (комп'ютерних систем, цифрових технологій, засобів масової інформації тощо), правильне функціонування якої значною мірою залежить від якості напруги живлення, викликав необхідність запровадження надзвичайно жорстких вимог до якості цієї напруги, що зумовило розробку і впровадження практично всюди агрегатів (джерел) безперебійного живлення (АБЖ чи ДБЖ).

АБЖ є головними складниками спеціальних систем гарантованого електропостачання. Вони являють собою систему силової електроніки, призначену забезпечити встановлену неперервність електропостачання та якість електроенергії для обладнання споживачів у випадку часткової чи повної відмови звичайного джерела живлення, яким, зазвичай, є система електропостачання загального призначення. Це досягається перетворенням накопиченої в АБЖ енергії у потужність живлення обладнання споживача електроенергії доти, поки вона не надійде від системи електропостачання загального призначення.

В наш час АБЖ широко застосовуються скрізь, де якість живлення є визначальним фактором. Саме тому АБЖ різної потужності і різної топології (залежно від категорії та груп електроспоживачів за надійністю електропостачання) є обов'язковим атрибутом сучасних телерадіокомплексів, комп'ютерних систем, обладнання зв'язку тощо.

На сьогодні АБЖ виділені в окремий клас пристроїв зі своєю класифікацією і усталеною термінологією. А на початковому етапі розвитку цих пристроїв була сформована лише стихійна класифікація та термінологія АБЖ, яка неадекватно відображала принципи роботи АБЖ і заважала правильному їх вибору [10]. Саме тому з метою усунення протиріч Міжнародна електротехнічна комісія (МЕК) організувала робочу групу, перед якою була поставлена задача розробки стандарту, який повинен був визначати різні категорії АБЖ і методи вимірювання їхніх характеристик. У результаті діяльності цієї робочої групи був розроблений стандарт IEC 62040-3, опублікований у 1999 році.

У цьому стандарті міститься перелік науково обґрунтованих термінів та їх визначень щодо розробки та застосування СГЕ, АБЖ та їх окремих компонентів, який (на відміну від попередньої, стихійно сформованої класифікації та термінології АБЖ, що неадекватно відображала принципи роботи АБЖ) дозволяє їх однозначне трактування. У стандарті IEC 62040-3 чітко визначений шлях розв'язання проблеми забезпечення електроспоживачів безперебійним живленням. Цей шлях полягає у беззастережному дотриманні сформульованих в стандарті: загальних технічних вимог до СГЕ, АБЖ та їх окремих компонентів; електротехнічних вимог; вимог до вхідних та вихідних характеристик, показників електромагнітної сумісності, сигнальних кіл тощо. Крім того, для забезпечення споживачів безперебійним живленням повинні беззастережно дотримуватись наведені в стандарті єдині методи та вимоги до електротехнічних та неелектротехнічних випробувань АБЖ.

  1. Загальні відомості про новий Державний стандарт України

В Україні до створення нового ДСТУ "Системи гарантованого електропостачання. Агрегати безперебійного живлення. Частина 3. Загальні технічні вимоги. Методи випробовування (IEC 62040- 3:1999, IDT) ДСТУ IEC 62040-3:2004" (далі – ДСТУ "СГЕ", або Стандарт) залишались чинними введені ще за часів колишнього Радянського Союзу два базових щодо СГЕ міждержавні стандарти [4, 5], які в свій час були розроблені на базі стандартів ІЕС 146 – 4 – 82 та ІЕС 146 – 4 – 86 Міжнародної електротехнічної комісії (МЕК), або International Electrotechnical Commission (ІЕС) у англомовному варіанті. Проте ці міжнародні стандарти на час початку робіт по створенню нового національного стандарту ДСТУ "СГЕ" вже втратили чинність внаслідок їх заміни стандартом ІЕС 62040-3:1999. Саме це, а також (в першу чергу) невідповідність цих базових міждержавних стандартів більш жорстким міжнародним вимогам до наново створюваних конструкцій СГЕ, АБЖ та їх окремих компонентів, зумовили необхідність розпочати роботу по створенню нового Стандарту у вигляді загальних технічних вимог до СГЕ та АБЖ та до методів випробування цих пристроїв.

Ознайомлення зі Стандартом [1] дозволяє стверджувати, що його розробники повністю виконали поставлені завдання, згідно з якими Стандарт повинен містити [2]:

  • необхідний перелік термінів та їх визначень щодо сфери досліджень, розробки та застосування СГЕ, АБЖ та їхніх інших компонентів системи;

  • загальні технічні вимоги до СГЕ та компонентів цих систем в частині АБЖ щодо умов довкілля, у яких можуть застосовуватися АБЖ, а також електротехнічні вимоги, вхідні та вихідні характеристики, показники електромагнітної сумісності, вимоги до сигнальних кіл;

  • єдині методи та вимоги до електротехнічних випробувань АБЖ в частині проведення функціональних та типових випробувань у різних умовах;

  • єдині методи та вимоги до неелектротехнічних випробувань АБЖ в частині умов довкілля, транспортування, зберігання та рівня акустичних шумів.



1.3. Розділи та основні вимоги, встановлювані Стандартом

1.3.1. Сфера застосування та призначеність Стандарту

Сфера застосування Стандарту – системи живлення з використанням посередніх електричних перетворювальних систем змінного струму, що мають пристрої накопичування електричної енергії в колі постійного струму. Основна функція агрегату безперебійного живлення (АБЖ) полягає в забезпеченні безперервної роботи в якості допоміжного джерела живлення. Крім того, АБЖ призначений сприяти поліпшенню якості живлення та роботи споживачів електроенергії в межах установлених характеристик; він придатний також для сертифікації АБЖ.

Діапазон потужностей АБЖ – від менше, ніж 100 Вт, до декількох МВт (дані про наявні типи АБЖ наведені в додатках А та В до Стандарту [1]).

Стандарт застосовується для електронних агрегатів АБЖ:

  • що генерують одно- чи трифазну вихідну напругу змінного струму фіксованої частоти;

  • із пристроєм накопичування електричної енергії у колі постійного струму, якщо не зазначено інше;

  • із номінальною напругою, меншою ніж 1000 В змінного струму;

  • пересувного, стаціонарно закріпленого обладнання.

Стандарт не стосується традиційних розподільних щитів, вхідних перемикачів, випрямлячів чи перемикачів постійного струму, а також АБЖ на основі обертових машин.
1.3.2. Нормативні посилання

Стандарт містить 29 посилань на міжнародні нормативні документи (27 посилань на базові стандарти International Electrotechnical Commission (ІЕС) та 2 посилання на стандарти ISO – усі в англомовному варіанті). Крім англомовних варіантів стандартів, на які є посилання, в підрозділі Національне пояснення для зручності користування назви всіх цих документів подано також в перекладі на українську мову. Зазначається, що з метою надання можливості застосування найновіших видань нормативних документів, на які є посилання, члени ІЕС та ISO впорядкують каталоги чинних міжнародних стандартів.
1.3.3. Терміни та визначення понять

Цей розділ складається з п'яти наступних підрозділів, кожний з яких містить певну кількість термінів:

  • Системи та складники – містить 35 термінів.

  • Робочі характеристики систем та їхніх складників – містить 40 термінів, частина з яких є складеними за структурою (тобто в них входить декілька споріднених термінів).

  • Задані значення. Загальні положення – містить 35 термінів.

  • Вхідні величини – містить 11 термінів.

  • Вихідні величини – містить 25 термінів.

Всі наведені в цьому розділі стандарту терміни та визначення понять подано українською та англійською мовами згідно з Міжнародним електротехнічним словником, переважно з ІЕС 60050 (551).

Зазначимо, що наведена в цьому стандарті велика кількість термінів та визначень понять (всього 146, без урахування складених) суттєво полегшує користування Стандартом, оскільки, по-перше, виключає можливість вільного, неоднозначного (як це мало місце до введення цього Стандарту) тлумачення кожного з цих термінів та визначень понять, і, по-друге, за відсутності Міжнародного електротехнічного словника значно полегшує користування англомовними варіантами міжнародних стандартів, на які є посилання в цьому Стандарті. Практику подання в нормативних документах (НД) значної кількості необхідних для користування термінів та визначень понять в українсько- та англомовному варіантах згідно з Міжнародним електротехнічним словником слід якомога ширше застосовувати і під час розроблення інших вітчизняних НД.
  1   2   3   4   5   6   7   8

Схожі:

ВІЙСЬКОВИЙ ІНСТИТУТ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙ ТА ІНФОРМАТИЗАЦІЇ
ВІЙСЬКОВИЙ ІНСТИТУТ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙ ТА ІНФОРМАТИЗАЦІЇ НАЦІОНАЛЬНОГО ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ УКРАЇНИ "КПІ"
М. В. Афанасьєв Графік захисту дипломних робіт
Аніщенко Л. Я. – завідувач лабораторією оцінки впливу на навколишнє середовище УкрНДІЄП
Тема 2 (заняття 2). Джерела міжнародного права (2 год.)
Поняття і значення джерел міжнародного права. Роль ст. 38 Статуту Міжнародного Суду ООН у визначенні джерел міжнародного права
Поняття фінансової діяльності(2 лекції)
Фінанси – сукупність суспільно-економічних відносин, які направлені на формування, розподіл і використання публічних, централізованих...
ПОРЯДОК проведення Всеукраїнського конкурсу "До чистих джерел" Основні...
України, раціональне використання водних ресурсів, підвищення екологічної і правової обізнаності громадян щодо охорони водних ресурсів...
ПЛАН КОНСПЕКТ на проведення занять зі спеціальної підготовки з водійським складом СДПЧ-1
НАВЧАЛЬНА МЕТА: вивчити з особовим складом водіїв систему електроживлення пожежних автомобілів
ПЛАН КОНСПЕКТ на проведення занять зі спеціальної підготовки з водійським складом СДПЧ-3
НАВЧАЛЬНА МЕТА: вивчити з особовим складом водіїв систему електроживлення пожежних автомобілів
ПЛАН КОНСПЕКТ на проведення занять зі спеціальної підготовки з водійським складом СДПЧ-1
Навчальна мета: вивчити з особовим складом водіїв основні вимоги при проведені ТО електроживлення пожежних автомобілів
СИНЕЛЬНИКІВСЬКА МІСЬКА РАДА РОЗПОРЯДЖЕННЯ міського голови
Керуючись Законом України «Про місцеве самоврядування в Україні», з метою забезпечення безперебійного руху транспорту на автомобільних...
SWIFT SWIFT
Товариство всесвітніх міжбанківських фінансових телекомунікацій; українською мовою вимовляється СВІФТ  — міжнародна міжбанківська...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання


При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
Головна сторінка