Глава 5
ОБОРУДОВАНИЕ РЕГУЛИРОВАНИЯ, КОММУТАЦИИ, РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
Стабилизация напряжения и секционирование аккумуляторных батарей в ЭПУ постоянного тока
Режим непрерывной буферной работы при постоянном подзаряде аккумуляторных батарей при многих преимуществах, указанных выше, имеет и свои недостатки, основной из которых — широкие пределы изменения напряжения аккумуляторной батареи и необходимость в связи с этим стабилизации напряжения у потребителя.
В качестве примера рассмотрим с этой точки зрения работу ЭПУ-24В с неcекционированной батареей. Для упрощения расчетов падение напряжения в монтажных кабелях не учитывается. Напряжения на батарее в различных режимах работы (буфер, заряд, разряд) при различном количестве последовательно включенных аккумуляторов (11, 12, 13) указаны в табл. 5.1.
Таблица 5.1
Зависимость напряжения на батарее от количества элементов и режима работы
В соответствии с ГОСТ 5237—66 аппаратура, разработанная до 1970 г., требует напряжения 21,2 В с допустимыми пределами изменения не более 20,6—21,8 В (т. е. 21,2 В±3%). Такие требования можно удовлетворить только путем установки специальных стабилизаторов, обеспечивающих необходимую точность стабилизации при изменении входного напряжения в широких пределах. Для этой цели применяются стойки автоматического регулирования напряжения (САРН, СПСН), которые устанавливаются обычно в непосредственной близости от аппаратуры, т. е. в ЛАЦ.
В соответствии с ГОСТ 5237—69 номинальное напряжение питания аппаратуры, разработанной после 1970 г., равно 24 В с допустимыми пределами изменения 21,6—26,4 В (т. е. 24 В ±10%).
Из табл. 5.1 видно, что при использовании любой несекционированной батареи из 13, 12 или 11 элементов требования ГОСТ не выполняются. Напряжение выходит за допустимые пределы для батареи из 13 элементов в режимах буфера (28,6 В) и заряда (30,5 В), для батареи из 12 элементов в режимах заряда (28,2 В) и разряда (21,6—21,0 В), а для батареи из II элементов в режиме разряда (20,9—19,2 В). В то же время батарея из 11 элементов обеспечивает требуемые напряжения в буферном режиме (24,5 В) и при заряде (25,8 В), а батарея из 13 элементов — в режиме разряда (22,8 В).
Для выполнения требований ГОСТ 5237—69 в данном случае целесообразно применение секционированной батареи, сочетающей преимущества батареи из 11 элементов в буферном режиме и при заряде и преимущества батареи из 13 элементов в режиме разряда. С этой целью батарея из 13 аккумуляторов выполняется с отводом от 11-го элемента и условно делится на две секции: основные элементы (11 шт.) и дополнительные элементы (2 шт.).
Автоматическое подключение и отключение дополнительных элементов и выполнение других режимов работы установки осуществляется устройствами автоматической коммутации аккумуляторных батарей.
Стойки автоматического регулирования напряжения с угольными регуляторами
Угольные регуляторы напряжения широко применялись в электроустановках предприятий связи в качестве стабилизаторов в стойках автоматического регулирования напряжения (САРН) для питания аппаратуры связи, а также как автоматические регуляторы напряжения синхронных генераторов малой мощности, входящих в состав УГП и ДЭС.
В 70-е годы внедрены в производство полупроводниковые стабилизаторы напряжения постоянного тока, на основе которых были разработаны новые стойки автоматического регулирования напряжения САРН-П, СПСН и др. Поэтому в данной книге даются лишь весьма краткие сведения об угольных регуляторах и стойках САРН.
Угольный регулятор напряжения (РУН) является типичным примером электромеханического стабилизатора компенсационного типа. Измерительным органом служит электромагнит с регулировочным реостатом в цепи катушки, а исполнительным органом—угольный реостат, состоящий из нескольких столбов тонких угольных шайб, сила сжатия которых определяется положением механической системы сравнения измеряемой величины — силы притяжения электромагнита с противодействующей — силой натяжения пружины. Омическое сопротивление угольных столбов тем меньше, чем сильнее они сжаты.
Рис. 5.1. Схема включения угольного регулятора типа РУН для стабилизации напряжения на нагрузке
В автоматических регуляторах стоек САРН исполнительный орган — угольный реостат — включается последовательно с нагрузкой как регулируемое добавочное сопротивление. Измерительный орган — обмотка электромагнита РУН — подключен через регулировочный резистор на клеммы выходного напряжения регулятора. Упрощенная схема включения РУН, применяемых на САРН, показана на рис. 5.1. Электромагнит втягивает якорь тем сильнее, чем больше напряжение на его обмотке. Электромагнитному усилению и реакции угольных столбов противодействует сила натяжения пружины. При заданном напряжении эти силы взаимно уравновешиваются независимо от положения якоря электромагнита. Если напряжение на выходе повышается (из-за увеличения входного напряжения, уменьшения тока нагрузки или по другой причине), то увеличивающаяся электромагнитная сила втягивает якорь и этим вызывает растяжение пружины и уменьшение сжатия угольных столбов. Сопротивление угольного реостата возрастает, падение напряжения на нем увеличивается, а напряжение на нагрузке уменьшается до тех пор, пока не восстановится равновесие сил, действующих на якорь. При уменьшении напряжения на выходе РУН преобладает сила пружины, которая сильнее сжимает угольные столбы и уменьшает их сопротивление. Процесс регулирования идет в обратном направлении. Изменение напряжения, поддерживаемого регулятором, производится путем изменения сопротивления установочного реостата (ВС-240) в цепи обмотки электромагнита.
Регуляторы последних модификаций снабжены специальными воздушно-графитовыми демпферами, которые способствуют устранению автоколебаний регулятора во время переходных процессов.
Комплектация стоек САРН и электрические характеристики угольных регуляторов приведены в табл. 5.2.
Использованная в стойках САРН-Ш—CAPH-V схема автоматического шунтирования угольных реостатов при глубоком разряде аккумуляторных батарей и понижении напряжения ниже допустимых для РУН пределов (23,3 В — накал и 216,5 — анод) на практике не нашла применения из-за частых подрабатываний вольтреле ВР-2 (датчиков понижения напряжения) при кратковременных толчках напряжения.
Таблица 5.2
Комплектация стоек САРН и электрические характеристики угольных регуляторов напряжения
Указанные устройства схемы автоматического шунтирования угольных реостатов должны быть выведены из работы путем снятия вольтреле ВР-2.
Каждый РУН настраивается на заводе-изготовителе и проверяется после установки на стойке САРН на заводе, выпускающем эти стойки. В процессе эксплуатации вследствие износа и усадки угольных шайб и по другим причинам может произойти разрегулирование РУН. Настройка РУН, несмотря на его кажущуюся простоту — процесс трудоемкий, требующий определенных навыков и достаточно высокой квалификации персонала.
Основные виды работ при профилактическом обслуживании стоек САРН с угольными регуляторами и их периодичность:
Проверка соответствия положения переключателей диапазонов току нагрузки. Проверка входных и выходных напряжений регуляторов по стоечным приборам . ... Не реже 1 раза в 10 дней.
На обслуживаемых объектах ежедневно
Проверка отсутствия напряжения на корпусе РУН относительно земли, проверка сигнализации перегорания предохранителей ........1 раз в месяц
Внешний осмотр угольных столбов и чист
ка монтажа РУН от пыли.......................................... 1 раз в 3 месяца
Чистка контактов, проверка и регулировка реле и переключающих устройств, проверка устройств сигнализации РУН (механическая профилактика стойки) ...........1 раз в 6 месяцев
Механическая профилактика РУН ...1 раз в год
Проверка точности стабилизации напряжения —»—
Проверка надежности заземления стойки . —»—
Проверка изоляции подводящих кабелей и монтажа стойки —»—
Проверка общестоечных цепей и узлов ......1 раз в 2 года
Полная электрическая проверка РУН в объеме заводского паспорта —»—
