Глава 1
ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
Общие сведения
Для питания аппаратуры проводной связи требуется постоянный ток следующего номинального значения: 21,2; 24; 60; 120; 206 В (ГОСТ 5237—69 «Установки электропитания аппаратуры связи. Напряжения»).
Питание цепей накала аппаратуры систем передачи обеспечивается номинальным напряжением 21,2 В с допустимыми пределами изменения 20,6—21,8 В. Питание полупроводниковой аппаратуры систем передачи и радиорелейных линий и их вспомогательных цепей (цепи сигнализации и др.), а также питание сельских телефонных станций обеспечивается номинальным напряжением 24 В с допустимыми пределами изменения 21,6—26,4 В. Номинальным напряжением 60 В с допустимыми пределами изменения 58—66 В обеспечивается питание коммутационной аппаратуры и аппаратуры уплотнения соединительных линий МТС и ГТС, телеграфной аппаратуры, а с допустимыми пределами изменения 54—72 В — питание сельских АТС. Питание анодных цепей аппаратуры систем передачи обеспечивается номинальным напряжением 206 В с допустимыми пределами изменения 200—212 В. Питание электродвигателей телеграфных аппаратов обеспечивается номинальным напряжением 120 В с допустимыми пределами изменения 108—129 В.
Электропитание аппаратуры проводной связи постоянным током осуществляется от выпрямительных устройств. Выпрямительное устройство предназначено для преобразования переменного тока в постоянный. Выпрямительное устройство (рис. 1.1) состоит из силового трансформатора 1, выпрямительных элементов 2, сглаживающего фильтра 3. К входным клеммам или входу выпрямительного устройства подводится энергия от источника переменного тока, а к выходным клеммам или выходу устройства подключается потребитель постоянного тока — аппаратура связи (нагрузка). В соответствии с этим переменный ток и напряжение на входе выпрямительного устройства называют входным током и входным напряжением или током и напряжением питания, а ток и напряжение на выходе — выходным или выпрямленным током и напряжением.
Рис. 1.1. Схема выпрямительного устройства
Силовой трансформатор предназначен для согласования входного и выпрямленного напряжения, а также для гальванической развязки (электрического разделения), устраняющей непосредственную связь цепей постоянного и переменного тока. Если на выходе выпрямительного устройства необходимо иметь выпрямленное напряжение больше входного, то применяют повышающий трансформатор, а если меньше входного, то понижающий трансформатор.
В случае заземления одного из рабочих полюсов аппаратуры связи необходимо применение силового трансформатора в схеме выпрямительного устройства, даже если входное напряжение совпадает с напряжением, которое нужно подать на выпрямительные элементы.
Выпрямительные элементы, осуществляющие в выпрямительном устройстве основную функцию преобразования переменного тока в постоянный, состоят из полупроводниковых вентилей, соединенных между собой по определенной схеме.
Сглаживающий фильтр, состоящий из индуктивностей и емкостей, соединенных по определенной схеме, предназначен для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, т. е. для уменьшения переменной составляющей выпрямленного напряжения.
Для получения регулируемого и стабилизированного по величине выпрямленного напряжения и тока выпрямительное устройство дополнительно снабжается регулирующим элементом и следящей системой, автоматически поддерживающей стабилизацию выпрямленного напряжения и тока.
Для зашиты выпрямительного устройства от повреждения в аварийных режимах, его автоматического включения и выключения, контроля выпрямленного напряжения и тока его схема дополняется устройствами защиты, сигнализации, автоматики, измерительными приборами.
Любое выпрямительное устройство обладает качественными и эксплуатационными показателями работы, составляющими его технико-экономические характеристики (входные параметры, выходные параметры, общие параметры, эксплуатационные показатели).
Входные параметры: мощность, потребляемая от сети переменного тока при номинальном токе нагрузки и номинальном напряжении на выходе устройства; номинальное напряжение и частота питающей сети; число фаз питающей сети; пределы изменения напряжения и частоты питающей сети.
Выходные параметры: номинальная или максимальная мощность, т. е. полезная мощность, отдаваемая в нагрузку; номинальное, максимальное, минимальное выпрямленное напряжение; номинальный, максимальный, минимальный выпрямленный ток (ток нагрузки); пределы устанавливаемого стабилизированного выпрямленного напряжения или тока; точность стабилизации выпрямленного напряжения или тока; величина пульсации выпрямленного напряжения.
Общие параметры: коэффициент полезного действия (КПД), коэффициент мощности, габаритные размеры, масса, надежность
(наработка на отказ), стоимость. КПД — отношение выходной мощности к активной мощности, потребляемой от сети — определяет потери внутри выпрямительного устройства. Чем ниже КПД, тем больше потери. Коэффициент мощности — отношение активной мощности, потребляемой от сети, к полной.
Эксплуатационные показатели: простота установки и монтажа устройства на месте эксплуатации; простота в обслуживании (сложность включения и регулировки, доступность осмотра, удобство ремонта, ухода, контроля за режимом работы); эксплуатационные расходы (стоимость электроэнергии, зарплата обслуживающего персонала).
В настоящее время на предприятиях связи эксплуатируются следующие типы выпрямительных устройств: ВУ, ВУЛС, ВУК, ВУЛС-2, ЭВУ-60/25-4, блоки типа ВБ. В конце 70-х годов была осуществлена модернизация блоков типа ВБ с номинальным напряжением 60 В, в которых феррорезонансные стабилизаторы были заменены на регулирование с помощью тиристоров. В настоящее время разрабатываются новые тиристорные выпрямительные устройства типа ВУТ, которые будут выпускаться взамен устройств типа ВУК, и выпрямительные устройства ВУЛС-3, которые будут выпускаться взамен устройств ВУЛС-2 и в которых динамические характеристики будут удовлетворять требованиям «Временных норм допустимых отклонений напряжения при переходных процессах в ЭПУ».
Выпрямительные устройства устанавливаются в закрытых сухих вентилируемых помещениях с температурой окружающей среды от +5 до +35° С (для устройств типа ВУ, ВУЛС, ЭВУ и выпрямительных блоков типа ВБ разработки 60-х годов) и от +5 до +40° С (для устройств типа ВУК, ВУЛС-2, ВУЛС-3, ВУТ и выпрямительных блоков типа ВБ на номинальное напряжение 60 В разработки конца 70-х годов) и относительной влажности до 80% при температуре +25° С.
Питание выпрямительных устройств типа ВУ, ВУК, ВУЛС, ВУЛС-2, ВУЛС-3, ВУТ, ЭВУ-60/25-4 осуществляется от четырехпроводной сети трехфазного переменного тока номинальным напряжением 220 или 380 В и номинальной частотой 50 Гц, а выпрямительных блоков типа ВБ — от однофазной сети переменного тока номинальным напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
В обозначении выпрямительных устройств типа ВУ, ВУЛС, ВУК, ВУЛС-2, ВУЛС-3, ВУТ, ЭВУ и ВБ цифра в числителе указывает величину максимального или номинального выпрямленного напряжения, а в знаменателе — максимальную или номинальную величину выпрямленного тока.
